Lignin Peroxidase (EC 1.11.1.14, LiP, ligninase). LiP merupakan enzim ligninolitik pertama yang berhasil ditemukan (Hammel 1997) yang diisolasi dari beberapa kapang pelapuk putih (Perez et al. 2002) dari kelas Basidiomycetes (Piontek et al. 2001) seperti P. chrysosporium (Tien and Kirk 1983), Phlebia radiata (Niku-Paavola et al. 1988), dan T. versicolor (Dodson et al. 1987). LiP mengoksidasi inti aromatik (fenolik dan non-fenolik) melalui pelepasan satu elektron menghasilkan radikal kation dan fenoksi (Akhtar et al. 1997). LiP adalah enzim peroksidase ekstraseluler yang mengandung heme yang aktivitasnya bergantung pada H2O2, mempunyai potensial redoks yang luar biasa besar dan pH optimum yang rendah (Gold dan Alic 1993).
Manganese peroxidase (EC 1.11.1.13, MnP). MnP hanya dihasilkan pada sejumlah kapang basidiomycetes (Steffen 2003) ditemukan tidak lama setelah ditemukannya LiP dari dari Phanerochaete chrysosporium oleh Kuwahara et al. (1984). MnP merupakan heme peroksidase ekstraseluler yang membutuhkan Mn2+ sebagai substrat pereduksinya (Steffen 2003). MnP mengoksidasi Mn2+ menjadi Mn3+, yang kemudian mengokasidasi struktur fenolik menjadi radikal fenoksil. Mn3+ yang terbentuk sangat reaktif dan membentuk kompleks dengan chelating asam organik seperti asam oksalat atau malat (Cui dan Dolphin 1990, Kishi et al. 1994), yang dihasilkan oleh kapang (Mäkelä et al. 2002). Dengan bantuan chelator, ion Mn3+ distabilkan dan dapat menembus kedalam jaringan substrat (Steffen 2003). Potensi redoks sistem MnP-Mn lebih rendah dari pada redoks LiP dan lebih banyak mengoksidasi substrat fenolik (Vares 1996). Radikal fenoksil yang dihasilkan lebih lanjut bereaksi yang pada akhirnya melepaskan CO2. MnP merupakan salah satu peroksida pendegradasi lignin yang dihasilkan oleh beberapa kapang pelapuk kayu dan pengurai serasah. Enzim ekstraeseluler ini biasanya mempunyai berat 40-50 Kda dan pI yang beragam dari asam, 3 sampai netral, 7 dan biasanya berkisar antara 3-4 (Hofrichter 2002).
Laccase (EC 1.10.3.2, benzenediol:oxygen oxidoreductase) merupakan fenol oksidasi yang mengandung tembaga yang tidak membutuhkan H2O2 tetapi menggunakan molekul oksigen (Thurston 1994). Enzim ini juga ditemukan pada jamur, khamir dan bakteri (Thurston 1994; Mayer dan Staples 2002, Claus 2003). Laccase mereduksi O2 menjadi H2O dalam substrat fenolik melalui reaksi satu elektron membentuk radikal bebas yang dapat disamakan dengan radikal kation yang terbentuk pada reaksi MnP (Kersten et al. 1990). Dengan adanya mediator seperti ABTS (2,2-azinobis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)) atau HBT (hydroxybenzo triazole), laccase mampu mengoksidasi senyawa non fenolik tertentu dan veratryl alcohol (Bourbonnais dan Paice 1990, Eggert et al. 1996). Laccase dihasilkan oleh sebagian besar kapang pelapuk putih (Hatakka 1994) tetapi secara normal tidak pada kapang Phanerochaete chrysosporium (Kirk dan Farrell 1987). Berat molekul laccases basidiomycetes bervariasi antara 50 dan 70 kDA (Thurston 1994).
KAPANG P. chrysosporium DAN PEROMBAKAN LIGNOSEULOSA
Degradasi komponen lignoselulosa melibatkan aktivitas sejumlah enzim seperti peroksidase, fenol oksidase, selulase, hemiselulase dan gula oksidase. Kapang basidiomyecetes pelapuk putih dan beberapa spesies organisme lain dapat memperoduksi enzim ligninolitik bila ditumbuhkan pada media yang cocok. Kapang P. chrysosporium merupakan salah satu kapang yang sering dijadikan model dalam pengujian degradasi komponen lignoselulosa. Kapang ini menghasilkan LiP dan MnP (Orth et al. 1993; Rothschild et al. 1999), selulase dan hemiselulase (Wood et al. 1988). Kapang P. chrysosporium mendegradasi komponen lignoselulosa secara selektif (Adaskaveg et al. 1995; Blanchette 1995) yaitu mendegradasi lignin substrat yang berwarna coklat dan meninggalkan selulosa yang berwarna putih.
Degradasi Lignin
Lignin merupakan senyawa polimer aromatik yang sulit didegradasi dan hanya sedikit organisme yang mampu mendegradasi lignin, diantaranya kapang pelapuk putih. Kapang mendegradasi lignin menjadi produk yang larut dalam air dan CO2 (Boyle et al. 1992). Kapang P. chrysosporium dapat mendegradasi lignin dan berbagai polutan aromatik selama fase pertumbuhan stationary yang dipacu oleh kekurangan nutrisi dalam substrat. Kapang ini menghasilkan dua peroksidase yaitu LiP dan MnP (Johjima et al. 1999; Orth et al. 1993; Rothschild et al. 1999; Gold dan Alic 1993; Wariishi dan Gold 1990) yang mempunyai peranan penting dalam proses perombakan lignin (Gambar 4). LiP merupakan katalis utama dalam proses ligninolisis oleh kapang karena mampu memecah unit non fenolik yang menyusun sekitar 90 persen struktur lignin (Srebotnik et al. 1994). LiP dan MnP mempunyai mekanisme yang berbeda dalam proses ligninolisis (Broda et al. 1996). MnP mengoksidasi Mn2+ menjadi Mn3+ yang berperan sebagai dalam pemutusan unit fenolik lignin. LiP mengkatalis oksidasi senyawa aromatik non fenolik. Mekanisme LiP dalam dalam mengkatalis reaksi masih belum jelas (Johjima et al. 1999), apakah berinteraksi langsung dengan lignin atau melalui perantaraan radikal. LiP yang diaktivasi oleh H2O2 dapat mengoksidasi senyawa fenolik dan non fenolik dengan mediator veratryl alcohol (Have dan Fransesen 2001)