MEKANISME BIOSINTESIS ETANOL

MEKANISME BIOSINTESIS ALKOHOL (ETANOL)

 

Disusun Oleh :

            Muhamad Zaki

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK

JURUSAN MIPA PROGRAM STUDI KIMIA

PURWOKERTO

2012

 

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Etanol atau yang sering dikenal dengan sebutan alkohol adalah senyawa organik yang bersifat volatil, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Etanol banyak digunakan sebagai pelarut berbagai bahan-bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia. Contohnya adalah pada parfum, perasa, pewarna makanan, dan obat-obatan. Dalam kimia, etanol adalah pelarut yang penting sekaligus sebagai stok umpan untuk sintesis senyawa kimia lainnya. Akhir-akhir ini etanol popular digunakan sebagai bahan bakar alternative yang terbarukan.

Etanol dapat diproduksi secara petrokimia melalui hidrasi etilena ataupun secara biologis melalaui fermentasi gula dengan menggunakan mikroorganisme. Namun dalam makalah ini hanya akan menjelaskan bagaimana mekanisme biosintesis etanol oleh mikroorganisme. Mikroorganisme yang sering digunakan pada proses fermentasi etanol secara industri dari golongan kamir misalnya Saccharomyces cerevisiae, S. uvarum, Schizosaccharomyces sp. dan Kluyveromyces sp. Lachke (2002) menyatakan bahwa sejumlah besar bakteri juga mampu membentuk etanol sebagai produk utama, misalnya Clostridium, Pseudomonas, Zymomonas dan Bacillus (B. macerans).

B.     Tujuan

Mengetahui mekanisme biosintesis etanol menggunakan mikroba Saccharomyces cerevisiae dan Zymomonas.

BAB II

ISI

1.      Saccharomices cereviceae

Saccharomyces cerevisiae adalah salah satu spesies khamir yang memiliki daya konversi gula menjadi etanol sangat tinggi. Mikroba ini biasanya dikenal dengan baker’s yeast dan metabolismenya telah dipelajari dengan baik. Produk metabolik utama adalah etanol, CO2 dan air, sedangkan beberapa produk lain dihasilkan dalam jumlah sangat sedikit. Khamir ini bersifat fakultatif anaerobik. Saccharomyces cerevisiae memerlukan suhu 30°C dan pH 4,0-4,5 agar dapat tumbuh dengan baik. Selama proses fermentasi akan timbul panas. Bila tidak dilakukan pendinginan suhu akan terus meningkat sehingga proses fermentasi terhambat. Berikut adalah gambar Saccharomyces cerevisiae.

Pada kondisi anaerobik, khamir memetabolisme glukosa menjadi etanol sebagian besar melalui jalur Embden Meyerhof-Parnas. khamir akan memetabolisme glukosa dan fruktosa membentuk asam piruvat melalui tahapan reaksi pada jalur Embden-Meyerhof-Parnas, sedangkan asam piruvat yang dihasilkan akan didekarboksilasi menjadi asetaldehida yang kemudian mengalami dehidrogenasi menjadi etanol. Sekema jalur Embden Meyerhof-Parnas disajikan pada gambar 7. Secara ringkas pembentukan etanol dari glukosa sebagai berikut.

 

 

Gambar 2. jalur EMP

1.      Zymomonas

Zymomonas mobilis merupakan bakteri gram negatif, bersifat anaerob fakultatif, berbentuk batang dan bercemeti polar. Bakteri ini secara alami ditemukan pada tanaman yang mengandung gula-gula yang dapat terfermentasi seperti anggur Bakteri Zymomonas mobilis hanya mampu mengubah glukosa, fruktosa dan sukrosa menggunakan jalur Entner Doudoroff menjadi etanol sebagai produk utama dan beberapa produk samping seperti asam asetat, gliserol, sorbitol dan levan. Berikut gambar Zymomonas mobilis

Gambar 3. Zymomonas mobilis

Pada fermentasi sukrosa menggunakan Zymomonas mobilis, pertama kali sukrosa akan terhidrolisis oleh enzim sukrase. Enzim ini dihasilkan oleh bakteri Zymomonas mobilis yang memutus ikatan α (1  2) pada sukrosa sehingga menghasilkan 2 macam monosakarida yaitu glukosa dan fruktosa. Fruktosa difosforilasi oleh enzim fruktokinase menjadi fruktosa-6-fosfat kemudian diisomerisasi oleh enzim fosfoheksosa isomerase menjadi glukosa-6-fosfat yang kemudian diubah menjadi etanol, sedangkan glukosa akan diuraikan melalui jalur 2-keto-3-deoksi-6-fosfoglukonat dan memecah piruvat dengan enzim piruvat dekarboksilase menjadi asetaldehida dan CO₂. Asetaldehida yang terbentuk kemudian direduksi menjadi etanol (Swings dan De Ley, 1977).

Glukosa dan fruktosa juga diubah oleh enzim GFOR (Glucose Fructose Oksidoreductase) yang ada di dalam periplasma sel menjadi glukonolakton dan sorbitol. Glukonolakton kemudian diubah menjadi glukonat oleh enzim gluconolactonase. Glukonat dan sorbitol yang terbentuk di dalam periplasma sel kemudian dibawa oleh gluconate carrier dan sorbitol carrier melalui membran sitoplasma ke dalam sitoplasma bakteri Zymomonas mobilis. Glukonat akan diubah oleh enzim glukonatkinase menjadi 6-fosfoglukonolakton mengikuti jalur Entner Doudoroff dan pada akhirnya diubah menjadi etanol. Secara keseluruhan, reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut :

        

 

Gb3. Skema  lintasan Entner Doudoroff

Tampak bahwa dari segi energetika, lintasan Entner Doudoroff yang berlangsung secara anaerobic mempunyai efisiensi hanya separuhnya glikolisis anaerobik. Namun  demikian, Zymomonas banyak diminati kalangan industry etanol karena laju pengambilan glukosa dan hasil etanolnya lebih tinggi dibandingkan banyak khamir. Kelemahan  bakteri ini ialah toleransinya terhadap konsentrasi etanol (sampai 10%) tidak dapat menandingi khamir (12-15%). meskipun demikian, karena Zymomonas merupakan bakteri gram negative sehingga mudah dimanipulasi secara genetis, maka bekteri ini merupakan calon yang menarik bagi penggunaan praktis di industry etanol.

BAB III

KESIMPULAN

Mekanisme biosintesis etanol oleh Saccharomyces cerevisiae melalui beberapa tahapan pertama gula akan mengalami glikolisis menjadi asam piruvat, asam piruvat yang dihasilkan akan didekarboksilasi menjadi asetaldehida yang kemudian mengalami dehidrogenasi menjadi etanol, sedangkan pada Zymomonas mobilis Fruktosa difosforilasi oleh enzim fruktokinase menjadi fruktosa-6-fosfat kemudian diisomerisasi oleh enzim fosfoheksosa isomerase menjadi glukosa-6-fosfat yang kemudian diubah menjadi etanol

DOWNLOAD FILE DISINI