Indonesia merupakan negara agraris yang menghasilkan berbagai macam produk agroindustry. Dampak dihasilkannya berbagai macam produk agroindustry adalah terdapatnya residu atau limbah sisa hasil pertanian. Residu “ residu pertanian tersebut umumnya merupakan biomassa yang banyak mengandung lignoselulosa. Biomassa berlignoselulosa sendiri dapat dimanfaatkan menjadi produk yang memiliki nilai tambah dan berdampak terhadap keberlanjutan ekonomi dan lingkungan. Salah satu produk turunan dari lignoselulosa adalah bahan biomaterial berupa PHA dan bahan lainnya yang dapat digunakan untuk memproduksi bioplastik. Selain itu, proses lebih lanjut dari bahan turunan lignoselulosa adalah bahan kimiawi berupa asam suksinat, asam laktat dan xilitol. Bahkan, lignoselulosa dapat menjadi bahan dasar dalam proses produksi bioenergi berupa bioetanol. Untuk dapat mengolah bahan berlignoselulosa menjadi berbagai produk yang bermanfaat, diperlukan inovasi proses. Pendekatan secara biologis yang melibatkan agen pendegradasi lignoselulosa menjadi salah satu alternatif. Pendekatan biologis dengan menggunakan mikroorganisme atau enzim secara langsung dinilai efektif untuk melakukan proses degradasi lignoselulosa. Selain itu, pendekatan ini juga merupakan pendekatan yang sangat ramah terhadap lingkungan dan turut serta dalam menerapkan prinsip pembangunan berkelanjutan (sustainable development).
Kelompok enzim yang terlibat dalam proses degradasi residu pertanian berupa bimoasa berlignoselulosa, digolongkan ke dalam enzim lignoselulolitik. Lignoselulolitik terdiri atas kelompok enzim ligninase, selulase dan xilanase. Selulase dan xilanase merupakan kelompok enzim yang paling banyak dieksplorasi untuk kepentingan degradasi biomasa berlignoselulosa. Selulase hasil pendekatan metagenom pada tanah limbah kelapa sawit telah berhasil diekspresikan dengan baik pada sel inang Escherichia coli. Selain selulase, β-xilosidase yang merupakan bagian dari kelompok enzim xilanase juga telah berhasil dikloning dan diekspresikan dengan baik pada sel inang E. coli. β-xilosidase yang dihasilkan merupakan xilosidase yang berasal dari bakteri pada sumber air panas Gunung Pancar, Bogor, Indonesia, yaitu Geobacillus thermoleovarans IT-08. Kesamaan sistem ekspresi dan kondisi produksi dari kedua enzim, menjadikan enzim ini dapat diproduksi dengan lebih mudah dan efisien dengan menggunakan sistem produksi konsorsium (cocktail production). Sistem ini dilakukan dengan menumbuhkan sel bakteri secara bersama-sama dalam media dan kondisi pertumbuhan yang sama. Hasil penelitian yang dilakukan oleh tim peneliti dari Laboratorium Proteomik, PUIPT- Pusat Riset Rekayasa Molekul Hayati, 51¶¯Âþ menunjukkan bahwa produksi enzim dengan sistem ini menghasilkan kinerja enzim yang sinergis dan proses produksi yang lebih efektif dibandingkan dengan sistem produksi tunggal.
Media pertumbuhan yang digunakan untuk menumbuhkan sel E. coli rekombinan dan memproduksi enzim, merupakan media pertumbuhan modifkasi yang dilakukan oleh peneliti Lab. Proteomik, PUIPT- Pusat Riset Rekayasa Molekul Hayati, 51¶¯Âþ. Media pertumbuhan ini merupakan modifikasi dari media terdefinisi modifikasi yang oleh Lab. Proteomik disebut dengan mCDM (modified chemically defined medium). Media mCDM terdiri atas ekstrak produk bahan alam, glukosa, garam, dan mineral lainnya. mCDM diformulasikan selain mempertimbangkan pada kecukupan bahan untuk pertumbuhan mikroorganisme, juga memperhatikan nilai ekonomis dari bahan dan proses tersebut. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa mCDM memiliki nilai ekonomi yang relatif lebih murah dibandingkan dengan media pertumbuhan komersil yang dijual di pasaran. Selain itu, aktivitas enzim yang dihasilkan juga relatif tidak jauh berbeda dengan enzim yang dihasilkan pada media pertumbuhan komersil.
Inovasi yang dilakukan berupa formulasi media dan sistem produksi, bertujuan untuk meningkatkan efektifitas dan efisiensi dari produksi enzim selulase dan xilanase. Kedua enzim ini digunakan untuk proses degradasi lignoselulosa, yang hasil degradasinya dapat digunakan sebagai bahan baku dalam produksi bahan lainnya yang lebih bermanfaat. Sehingga keberlimpahan biomassa yang ada di Indonesia dapat dimanfaatkan dengan sebaik-baiknya tanpa memberikan cemaran yang berarti bagi lingkungan.
Penulis: Ni Nyoman Tri Puspaningsih
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
Rahmat Eko Sanjaya, Bahrul Ulum, Yesi Maysita, Kartika Dwi Asni Putri, Lailatul Fithri, Andre Pratama, Ali Rohman, Sofijan Hadi, Cahyo Budiman, Ni Nyoman Tri Puspaningsih. (2023). The effect of glucose on local recombinant β-xylosidase and cellulase cocktails production. AIP Conference Proceedings 2679, 050003
