Peranan bioteknologi dalam produksi Asam-Asam Organik

Abstrak: Banyak asam organik dalam skala besar di bidang industri kimia dihasilkan dengan cara oksidasi tidak sempurna dengan bantuan dari mikroorganisme. Asam-asam organik tersebut salah satunya asam-asam amino. 

Kata kunci: peranan bioteknologi dalam produksi asam-asam amino

Isi: Mikroorganisme atau mikroba adalah organisme mikroskopik yang sebagian besar berupa satu sel yang terlalu kecil untuk dapat dilihat menggunakan mata telanjang. Mikroba berukuran sekitar seperseribu milimeter (1 mikrometer) atau bahkan kurang, walaupun ada juga yang lebih besar dari 5 mikrometer. Karenanya, mikroba hanya bisa dilihat dengan menggunakan alat bantu berupa mikroskop (Anonim 2008). Dalam sektor industri mikroorganisme tersebut ada yang dimanfaatkan dalam pembuatan-pembuatan asam amino.

Contoh dari asam organik seperti asam sitrat, asam glukonat, asam apel dan asam itakonat dalam proses pembuatannya dibantu dengan fungi (jamur). Pada pembuatan asam cuka dan asam glukonat dapat dihasilkan dengan bantuan bakteri. Saat ini, dalam bidang industri kimia digunakan bakteri sebagai pembentuk asam-asam amino (Fadma, 2013). Berikut pembuatan asam berdasarkan bahan bakunya:

1.      Pembentukan Asam Oleh Fungi (Jamur)

Metabolisme fungi adalah oksidatif ketat, hal ini berarti bahwa fungi tidak menguraikan karbohidrat secara anaerob dan meragikannya akan tetapi pada kondisi anaerob tidak terjadi pertumbuhan yang terus berlangsung. Produk peragian yang dihasilkan adalah etanol dan asam laktat, sedangkan asam-asam organik lain dihasilkan pada kondisi anaerob (Fadma, 2013).

Pada pembentukan berbagai jenis asam yang diekskresi oleh fungi pada pengubahan glukosa dengan reaksi dari siklus asam sitrat dapat dihasilkan asam malat, asam suksinat, asam fumarat dan asam sitrat. Asam oksalat terjadi oleh hidrolisis oksaloasetat dengan perantaraan oksaloasetat hidrolase. Pembentukan asam itakonat dari asam cis-akonitat dengan dekarboksilasi yang mengakibatkan pergeseran elektron dalam kerangka karbon dan menggeser ikatan rangkap dari kedudukan 2,3 ke 3,4 (Fadma, 2013). Berikut jenis-jenis asam-asam amino yang terbentuk dari jamur:

a.       Asam Laktat

Asam laktat diekskresikan oleh  mocorales (Rhizopus nodosus, Rhizopus oryzae, Rhizopus arrhizus, Rhizopus nigricans) dan fikomiset lain seperti Allomyces, Saprolegnia, Blastocladiella. Pada bakteri-bakteri homofermentatif asam laktat dihasilkan pula produk samping asam tartrat, asam fumarat, asam format, asam asetat, asam apel dan etanol dalam jumlah yang sedikit. Asam laktat dapat dihasilkan dalam jumlah maksimum apabila tersedia oksigen. Jamur tidak membutuhkan larutan biak yang kompleks sebagai sumber nitrogen karena sudah dicukupi dengan adanya ureum sehingga pemisahan asam laktat dapat diperoleh dalam bentuk yang murni tanpa menimbuklan kesulitan seperti pada proses peragian asam laktat oleh Lactobacillus (Fadma, 2013).

b.      Asam Glukonat

Produksi asam glukonat berdasarkan  enzimatik dari glukosa dengan bantuan Glukosa oksidase. Glukosa oksidase diekskresi oleh fungi ke dalam medium. Asam glukonat dibentuk oleh Aspergilli dan Penicillia. Proses tersebut dapat berlangsung dalam larutan glukosa 30 – 35 %  dengan hasil yang lebih banyak apabila asam dinetralkan dengan CaCO3 (kalsium karbonat) dengan dibantu Aspergillus niger. Glukosa oksidase merupakan suatu enzim yang mengandung FAD sebagai gugus prostetik. Pada oksidasi glukosa dihasilkan β-D-glukono-δ-lakton sebagai produk oksidasi primer. Produk tersebut oleh enzim glukonolaktonase dirubah menjadi glukonat dengan mengabil air. Glukosa oksidase yang tereduksi memindahkan hidrogennya pada oksigen udara dengan membentuk hidrogen peroksida kemudian oleh katalase dipecah menjadi air dan oksigen (Fadma, 2013).

c.       Asam Oksalat

Asam oksalat diekskresi oleh banyak fungi. Dalam produksi asam oksalat dibantu oleh reaksi alkali dari larutan biak (Fadma, 2013).

d.      Asam Sitrat

C Wehmer menemukan asam sitrat dalam biak Penicillia ( Citromyces pfefferianus). Kemudian Currie dengan menggunakan dasar penemuan C.Wehmer dapat menghasilkan asam sitrat dalam industri. Ia menyimpulkan bahwa Aspergillus niger dalam larutan biak dengan pH aawal 2,5 – 3,5 dapat tumbuh dengan subur sambil mengekskresi asam sitrat dalam jumlah yang banyak. pH awal yang rendah dimaksudkan agar tidak terjadi pencemaran oleh bakteri. Dengan adanya peningkatan pH maka akan dihasilkan pula asam glukonat dan akhinya asam oksalat (Fadma, 2013).

2.       Produksi Asam-Asam Amino oleh Bakteri

Asam amino dapat dibentuk olehCorynebacterium glutamicum danBrevibacterium divaricatum. Kedua bakteri tersebut mampu mengekskresi asam L-glutamin dengan adanya biotin. Kadar biotin ini agar terjadi penimbunan asam dalam jumlah 2,5 ϥg biotin/L sehingga optimum. Apabila kadar lebih rendah pertumbuhan akan berkurang dan asam glutamin yang dihasilkan menurun. Untuk memproduksi asam-asam amino lain dapat disertakan mutan auksatrof dariCorynebacterium glutamicum. Mutan-mutan yang memerlukan homoserin pada kondisi tertentu akan mengekskresi 20 gram lisin/L larutan biak. Mutan-mutan lain dariCorynebacterium glutamicum, Enterobacteriaceae danPseudomonadaceae memproduksi L-homoserin, L-valin, L-isoleusin, L-triptopan dan asam amino lainnya (Fadma, 2013).

Kesimpulan: Pengaplikasian bioteknologi salah satunya berada pada sektor industir yaitu pembuatan asam-asam organik. Dan dalam pembuatan asam-asam organik tersebut di bagi menjadi dua bahan yaitu bisa menggunakan jamur dan menggunakan bakteri. 

Daftar pustaka:

http://aquaqulturechaidir.blogspot.com/2013/12/peranan-mikroba-dalam-bidang-industri.html?m=1

http://www.agrotekno.net/2014/04/pengembangan-bioteknologi-dalam.html?m=1

https://id.m.wikipedia.org/wiki/Bioteknologi_industri

http://blog.ub.ac.id/nitanuriawati/tag/peran-mikroorganisme-dalam-bidang-industri/

https://peran-bioteknologi-suedi-saldin.blogspot.com/?m=1