Review Oleh: Ropiudin, S.TP., M.Si. (Dosen Bidang Teknik Sistem Termal dan Energi Terbarukan, Universitas Jenderal Soedirman)
Sesquiterpen, sebagai kelompok besar senyawa aktif alami yang dihasilkan oleh tumbuhan, telah menunjukkan berbagai aplikasi penting di industri energi, pangan, kosmetik, medis, dan pertanian. Namun, metode tradisional seperti ekstraksi dari tumbuhan atau sintesis kimia tidak mampu memenuhi permintaan pasar yang sangat besar dan tantangan dalam mencapai tujuan pembangunan berkelanjutan. Oleh karena itu, biosintesis menggunakan mikroorganisme seperti Saccharomyces cerevisiae muncul sebagai alternatif yang ramah lingkungan dan efisien. Namun, keterbatasan jalur mevalonat (MVA) alami di S. cerevisiae dalam menghasilkan sesquiterpen dengan tingkat efisiensi industri masih menjadi hambatan utama.
Dalam penelitian ini, jalur metabolik sintetis asam malonat-asetoasetil-CoA (MAAC) diperkenalkan sebagai solusi inovatif untuk mengalihkan aliran metabolisme karbon sentral di S. cerevisiae, dengan tujuan meningkatkan stabilitas dan efisiensi produksi prekursor biofuel berbasis sesquiterpen. Melalui pendekatan ini, peneliti berhasil meningkatkan produksi sesquiterpen, khususnya β-caryophyllene, dengan memodifikasi jalur MVA dan memanfaatkan jalur MAAC buatan.
Modifikasi pada tingkat transkripsi dan metabolisme menunjukkan bahwa strain yang telah direkayasa mampu mengarahkan lebih banyak gula ke produksi β-caryophyllene. Optimisasi pada jalur MVA pada strain YQ-4 berhasil meningkatkan hasil produksi β-caryophyllene hingga 25,8 mg/L, tiga kali lipat lebih tinggi dibandingkan dengan strain awal YQ-1. Peningkatan yang lebih signifikan dicapai ketika jalur metabolik asam malonat diperkenalkan pada strain YQ-7, menghasilkan lonjakan produksi sekitar 13 kali lipat dibandingkan strain tanpa jalur tersebut, dengan total produksi mencapai 328 mg/L.
Dari sudut pandang energi terbarukan, pencapaian ini sangat menarik karena jalur MAAC yang dirancang untuk produksi prekursor biofuel berbasis sesquiterpen memberikan solusi penting dalam pengembangan bahan bakar terbarukan yang berkelanjutan. Dalam konteks teknologi sistem termal dan energi terbarukan, ini merupakan langkah maju yang signifikan untuk memenuhi kebutuhan energi dengan pendekatan yang lebih ramah lingkungan. Peningkatan produksi biofuel dengan efisiensi tinggi melalui modifikasi metabolik mikroorganisme menawarkan potensi besar dalam mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil dan dampak negatifnya terhadap lingkungan.
Penelitian ini tidak hanya menunjukkan keberhasilan dalam meningkatkan efisiensi produksi sesquiterpen, tetapi juga memberikan dasar yang kuat bagi pengembangan teknologi lebih lanjut di bidang energi terbarukan. Dengan pengenalan jalur metabolik baru yang lebih efisien, mikroorganisme seperti S. cerevisiae dapat dioptimalkan untuk memproduksi berbagai jenis senyawa biofuel dalam skala industri, sehingga memungkinkan transisi yang lebih mulus menuju penggunaan bahan bakar terbarukan.
Namun, tantangan ke depan masih ada, terutama terkait dengan peningkatan skala produksi dari tingkat laboratorium ke tingkat industri. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk memastikan stabilitas jalur metabolik ini dalam skala produksi yang lebih besar dan memastikan bahwa proses ini tetap ekonomis serta ramah lingkungan. Pengembangan lebih lanjut pada kondisi fermentasi dan optimisasi proses dapat memainkan peran kunci dalam mewujudkan aplikasi komersial dari teknologi ini.
Secara keseluruhan, inovasi dalam memanfaatkan mikroorganisme sebagai pabrik biologis untuk produksi bahan bakar terbarukan berbasis sesquiterpen menunjukkan arah yang sangat menjanjikan bagi industri energi terbarukan. Dengan semakin tingginya permintaan akan bahan bakar yang lebih bersih dan berkelanjutan, hasil penelitian ini dapat memberikan kontribusi signifikan dalam memenuhi kebutuhan energi global dengan cara yang lebih efisien dan bertanggung jawab secara ekologis.
