Kitin adalah komponen eksoskeleton krustasea dan serangga merupakan polimer nitrogen yang tidak larut dalam air yang terakumulasi dalam jumlah besar dalam limbah perikanan akibat pengolahan krustasea (udang-udangan). Kitinase adalah enzim yang memecah kitin, memiliki aplikasi potensial dalam budidaya perikanan, khususnya dalam konversi kitin menjadi bentuk yang dapat digunakan dan membantu pencernaan kitin pada ikan.
Kitin dan turunannya, seperti kitosan, memiliki potensi manfaat bagi budidaya perikanan. Kitosan dapat meningkatkan fungsi fisiologis ikan, termasuk pertumbuhan, kekebalan, dan ketahanan terhadap penyakit. Ini dapat digunakan sebagai bahan tambahan pakan untuk meningkatkan pertumbuhan, meningkatkan konversi pakan, dan merangsang sistem kekebalan banyak hewan ternak. Namun, penelitian ekstensif masih diperlukan untuk memahami sepenuhnya kemanjuran dan potensi penerapannya di bidang ini.
Peningkatan pemanfaatan nutrisi dengan kitinase
Enzim kitinase menghidrolisis kitin menjadi karbohidrat yang dapat dicerna yang dapat digunakan dalam pakan ikan, sehingga meningkatkan nilai gizi pakan. Salah satu cara kitinase meningkatkan serapan hara adalah dengan memecah biomassa yang mengandung kitin, seperti limbah organisme laut (seperti kepala dan cangkang udang), menjadi komponen yang lebih sederhana dan bermanfaat. Setelah kitin dipecah menjadi oligosakarida yang lebih sederhana, molekul-molekul ini menjadi lebih tersedia secara hayati. Artinya, bahan-bahan tersebut lebih mudah diserap dalam saluran pencernaan hewan, sehingga berkontribusi terhadap penyerapan nutrisi secara keseluruhan. Proses ini secara efektif mengubah limbah kitin menjadi bentuk yang dapat digunakan dan dapat ditambahkan ke pakan ikan, sehingga berkontribusi terhadap peningkatan pemanfaatan nutrisi.
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa oligosakarida kitin, produk aktivitas kitinase, dapat berfungsi sebagai prebiotik. Mereka dapat mendorong pertumbuhan bakteri menguntungkan (mikroflora) usus, yang pada gilirannya berperan dalam penyerapan nutrisi dan kesehatan usus secara keseluruhan. Kitinase dapat digunakan dalam biokontrol jamur patogen dan serangga berbahaya karena bekerja pada kitin, komponen utama strukturnya. Fungsi ini dapat berkontribusi terhadap pengelolaan penyakit dalam budidaya perairan karena dapat membantu pengendalian jamur patogen dan serangga berbahaya yang dimiliki struktur kitin.
Dimasukkannya kitinase dalam aquafeeds dapat meningkatkan kecernaan kitin dan akibatnya meningkatkan kecernaan nutrisi. Namun, penting untuk dicatat bahwa daya cerna kitin dapat menurun seiring dengan semakin tingginya kadar kitin dalam makanan. Oleh karena itu, meskipun penambahan kitinase ke dalam makanan dapat meningkatkan daya cerna sampai batas tertentu, peningkatan spesifik yang diharapkan dapat bervariasi tergantung pada asupan kitin dan spesies ikan.
Dengan menambahkan kitinase, bahan pakan yang kaya akan kitin dapat dimanfaatkan dengan lebih efektif. Hal ini dapat mengurangi limbah pakan dan meningkatkan konversi pakan, sehingga menghasilkan budidaya yang lebih berkelanjutan dan hemat biaya. Peningkatan penyerapan nutrisi sering kali berkorelasi dengan kesehatan yang lebih baik secara keseluruhan.
Peran kitinase dalam pencegahan penyakit dan kekebalan
Kitinase telah dilaporkan terlibat dalam respon imun inang terhadap mikroba di berbagai organisme, termasuk ikan. Dalam budidaya perikanan, kitinase berperan penting dalam pencegahan penyakit dan meningkatkan sistem kekebalan tubuh, terutama bila digunakan bersamaan dengan tepung serangga.
Tepung serangga merupakan sumber kitin yang kaya, dan kitinase dapat membantu memecah kitin dalam pakan, sehingga meningkatkan penyerapan nutrisi ikan dan meningkatkan respons imunnya. Kitinase dapat meningkatkan respon imun hewan akuatik dengan cara mendegradasi lapisan kitin patogen. Hal ini dapat berkontribusi pada pencegahan dan pengendalian penyakit menular pada hewan akuatik.
Kitinase dapat meningkatkan ketahanan hewan akuatik terhadap berbagai patogen. Hanya ada sedikit penelitian mengenai efek jangka panjang suplementasi kitinase pada hewan akuatik. Sebagian besar penelitian berfokus pada efek jangka pendek suplementasi kitinase terhadap pertumbuhan, kelangsungan hidup, dan respon imun. Agar ikan dapat memanfaatkan kitin, kitinase harus ada di saluran pencernaan. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan adanya kitinase di saluran usus ikan, menunjukkan bahwa ikan dapat mencerna kitin dan memanfaatkannya sebagai sumber nutrisi.
Kemajuan teknologi terkini dalam produksi kitinase
Produksi kitinase untuk operasi budidaya perikanan komersial biasanya melibatkan proses fermentasi mikroba dan pemurnian enzim. Fermentasi mikroba adalah proses kunci untuk produksi komersial enzim kitinase untuk aplikasi budidaya perairan. Proses ini memanfaatkan kemampuan produksi kitinase yang produktif dari mikroorganisme tertentu, baik bakteri maupun jamur, dan berperan penting dalam memenuhi tuntutan industri akuakultur yang semakin meningkat akan pengelolaan penyakit berkelanjutan dan peningkatan efisiensi pakan.
Fermentasi bakteri adalah salah satu cara terpenting untuk menghasilkan kitinase untuk operasi budidaya perikanan komersial. Bakteri penghasil kitinase, seperti strain Bacillus dan Pseudomonas, dikultur dalam bioreaktor khusus untuk menghasilkan kitinase dalam jumlah besar.
Bacillus spp. penghasil kitinase telah digunakan sebagai agen biokontrol pasca panen. Isolat Bacillus subtilis yang memiliki aktivitas kitinase dapat dikultur dalam bioreaktor untuk menghasilkan kitinase. Pseudomonas spp. diketahui menghasilkan kitinase dan dapat dibudidayakan di bioreaktor untuk menghasilkan kitinase. Secara paralel, fermentasi jamur telah terbukti menjadi strategi yang kuat untuk produksi kitinase dalam budidaya perikanan. Jamur penghasil kitinase, termasuk spesies Trichoderma dan Aspergillus, dibudidayakan dalam kondisi yang diatur secara ketat untuk meningkatkan sekresi enzim kitinase.
Rekayasa genetika adalah pendekatan mutakhir yang menawarkan potensi besar untuk meningkatkan produksi kitinase dalam budidaya perikanan. Dengan memodifikasi mikroorganisme melalui manipulasi genetik, peneliti dan ahli bioteknologi dapat meningkatkan hasil kitinase, mengoptimalkan sifat enzim, dan berkontribusi terhadap keberlanjutan dan efisiensi operasi budidaya perikanan.
Beberapa strategi rekayasa genetika merupakan alat yang ampuh untuk merevolusi produksi kitinase dalam budidaya perikanan. Mereka menawarkan potensi tidak hanya untuk meningkatkan hasil kitinase tetapi juga untuk menyesuaikan sifat-sifat enzim untuk aplikasi budidaya perairan tertentu.
