Inovatif Produksi Asam Amino dari Biomassa Pertanian
Seiring bertambahnya jumlah penduduk dunia, sektor pertanian terus berkembang untuk memenuhi kebutuhan pangan yang semakin tinggi. Saat ini, sekitar 23,7 juta ton pangan diproduksi setiap hari dari sektor pertanian. Pada tahun 2050, produksi pangan diperkirakan akan meningkat dari 8,4 miliar ton menjadi 13,4 miliar ton per tahun. Namun, perkembangan industri pertanian ini juga menyebabkan meningkatnya jumlah limbah yang dihasilkan.
Pertanian di Indonesia dan Malaysia menghasilkan limbah dalam jumlah besar sehingga perlu dikelolah untuk mengatasi masalah lingkungan. Umumnya limbah ini memiliki kandungan pati dan lignoselulosa yang tinggi, dan berpotensi dimanfaatkan untuk pengembangan produk bernilai tambah, seperti produksi asam amino. Metode tradisional seringkali mengandalkan enzim komersial yang mahal untuk mengubah biomassa menjadi gula yang dapat difermentasi untuk produksi asam amino. Sebuah alternatif, bioproses terkonsolidasi, memungkinkan konversi langsung biomassa pertanian menjadi asam amino menggunakan mikroorganisme terpilih. Tinjauan ini memberikan penilaian komprehensif mengenai potensi biomassa pertanian di Indonesia dan Malaysia untuk produksi asam amino melalui bioproses terkonsolidasi, melalui penggunaan mikroorganisme yang sesuai.
Bioproses Konsolidasi (CBP) adalah proses yang menggabungkan produksi enzim, sakarifikasi, dan fermentasi menjadi satu langkah. Pendekatan ini mengurangi biaya dan meningkatkan produktivitas, menjadikannya populer untuk menghasilkan produk berbiaya rendah dan bernilai tambah. Namun, menemukan mikroba yang dapat melakukan semua proses yang diperlukan dalam satu langkah merupakan sebuah tantangan. Seringkali, bakteri adalah pilihan terbaik karena mereka dapat menghasilkan asam amino dan enzim yang dibutuhkan.
Berbagai jenis bakteri memiliki kemampuan yang berbeda-beda. Misalnya, beberapa strain Escherichia coli dapat membuat metionin dan triptofan, sedangkan Bacillus subtilis mampu membuat lisin. Mengoptimalkan kondisi fermentasi, seperti suhu dan agitasi, juga penting untuk meningkatkan efisiensi.
Penggunaan bahan baku terolah, seperti brangkasan jagung dan batang tanaman nanas, juga dapat membantu menjadikan proses ini lebih berkelanjutan. Hal ini menyoroti perlunya inovasi dan optimalisasi untuk memenuhi permintaan produksi yang berbiaya rendah dan berkelanjutan yang terus meningkat. Berbagai jenis bakteri, termasuk spesies E. coli, B. subtilis, Corynebacterium glutamicum, dan Pediococcus, memiliki kemampuan metabolisme unik yang dapat beradaptasi dengan substrat bahan baku yang berbeda.
Fleksibilitas bakteri untuk menggunakan bahan baku yang berbeda, seperti glukosa, molase, bungkil kedelai, brangkasan jagung, dan batang tanaman nanas, mendukung fleksibilitas CBP dalam produksi asam amino. Namun, jumlah asam amino yang dihasilkan bervariasi antar strain mikroba dan substrat bahan baku, sehingga optimalisasi proses sangatlah penting. Dalam sebuah penelitian yang dilakukan oleh Li et al. (2022), pati digunakan sebagai bahan baku utama produksi l-lisin melalui rekayasa genetika strain C. glutamicum KT45-6S-5, yang menghasilkan 23,9 g/L lisin.
Penggunaan co-cultur mikroorganisme yang melibatkan B. subtilis, C. glutamicum atau E. coli untuk produksi asam amino dari biomassa pertanian menunjukkan potensi besar dalam meningkatkan efisiensi proses dan hasil melalui bioproses terkonsolidasi. Namun, penelitian diperlukan untuk mempelajari kelayakannya dan memahami manfaat dan keterbatasan sistem kultur bersama dalam industri asam amino, serta optimalisasinya untuk peningkatan proses.
Artikel ini berkontribusi terhadap kemajuan metode produksi asam amino berkelanjutan dengan menggunakan biomassa pertanian khususnya melalui konsolidasi bioproses, pengurangan limbah, dan peningkatan kelestarian lingkungan.
Kata kunci: Produksi asam amino, limbah pertanian, bioproses konsolidasi
Link Paper: Pei‑Hsia Chu, Mohd Azwan Jenol, Lai‑Yee Phang, Mohamad Faizal Ibrahim, Purkan Purkan, Sofjan Hadi, Suraini Abd‑Aziz. Innovative approaches for amino acid production via consolidated bioprocessing of agricultural biomass. Environmental Science and Pollution Research, 2024. Vol 31. Issue 21. https://doi.org/10.1007/s11356-024-33534-0
