Zymomonas mobilis merupakan bakteri fakultatif anaerob bersifat anaerob tapi juga toleran
terhadap oksigen. Bakteri ini berbentuk batang dengan panjang 2-6 µm dan
lebarnya sekitar 1-1.4µm, tidak berspora, ada yang bersifat motil bercemeti
polar dengan 1 sampai 4 flagel, merupakan bakteri Gram-negatif .
Zymomonas mobilis mampu menghasilkan yield etanol
sekuarang-kurangnya 12% (w/v) dan diatas 97 % dari nilai teoritisnya. Ketika
dibandingkan dengan yeast, Zymomonas mobilis mampu menghasilkan 5-10
yield yang lebih tinggi dan menghasilkan produktivitas lima kali lebih besar.
Yield tinggi yang dihasilkan oleh bakteri ini dihubungkan dengan reduksi
biomassa selama fermentasi, dan dibatasi oleh ketersediaan ATP.
Bakteri ini secara alami
ditemukan pada tanaman yang mengandung gula-gula yang dapat terfermentasi
seperti anggur (Swings dan De Ley, 1977). Zymomonas mobilis juga
didapatkan melalui isolasi minuman beralkohol seperti pulque Meksiko,
kontaminan bir dan sari buah apel Eropa (Gunasekaran dan Raj, 1999). 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 (Gunasekaran dan Raj,
1999).
Bagaimana zymomonas menghasilkan
etanol ?
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.
Kemampuan Bakteri
Zymomonas mobilis dalam menghasilkan etanol maka, diyakini sebagai
mikroorganisme paling ideal dalam memproduksi etanol terbanyak, toleran terhadap
etanol konsentrasi tinggi dan pH rendah yang dapat
digunakan sebagai alternative sumber energy bahan bakar fosil
menjadi untuk mengatasi krisis minyak bumi.
Etanol berfungsi sebagai penambah volume Bahan Bakar Minyak (BBM), peningkatan
angka oktan, dan sebagai sumber oksigen untuk pembakaran yang lebih bersih
pengganti Metil Tersier-Butil Eter (MTBE). Etanol dapat juga meningkatkan
efisiensi pembakaran karena mengandung 35% oksigen, disamping itu ramah
lingkungan karena emisi gas buangnya rendah kadar karbon monoksida, nitrogen
oksida, dan gas-gas rumah kaca yang lain.
Manfaat
etanol tidak hanya sebagai bahan bakar tetapi juga digunakan sebagai pelarut
serta terdapat dalam berbagai produk kosmetika, minuman, farmasi, industry
kimia dan beragam produk industry lainnya. Keunggulan sintesis etanol melalui
fermentasi oleh mikroba adalah rendahnya biaya produksi, persentase rendemen
yang tinggi, prosesnya relative lebih cepat, pengangganannya sederhana dan
produk samping yang relative lebih sedikit dan aman bagi lingkungan.
Upaya untuk meningkatkan efisiensi fermentasi
etanol oleh Zymomonas mobilis
diantaranya adalah dengan menerapkan system amibilisasi sel. Dengan system
amobilisasi, sel dapat digunakan berulang dan continue, meningkatkan rendemem
hasil karena pertambahan biomass diminimalisir, memudahkan pemisahan mikroba
dari cairan fermentasi, produk lebih spesifik, meningkatkan stabilitas sel,
serta kemudahan mengontrol dan menyeragamkan proses konversi sehingga dapat
dimungkinkan degunakan dalam industry.
DAFTAR
PUSTAKA
Gunasekaran, P. dan Raj, K.C., (1999), “Fermentation
Technology-Zymomonas mobilis”, Departement of Microbial Technology, School
of Biological Sciences, Mandurai Kamaraj University: India.
Hambali,
Erliza, Siti M, Armansyah HT, Abdul WP, Roy H. 2008. Teknologi Bioenergi.
Jakarta: Agromedia.
Puspita,
Elok, dkk. 2010. Fermentasi Etanol dari Molasses
dengan Zymomonas mobilis A3
yang Diamobilisasi pada κ-Karaginan. ISSN: 1411-4216.
Rosa Putra Surya dan Alfena. 2008. Produksi Etanol Menggunakan Mutan Zymomonas mobilis yang Dimutasi
dengan Hydroxylamine.
Institut Teknologi Sepuluh Nopember: Surabaya
Swings,
J dan De Ley J., (1977), “The biology of Zymomonas”, Bacteriol Rev. a41: 1 –
46.
