Makalah Produksi Metabolit Asam Glutamat

Universitas Jember

MAKALAH PRODUKSI METABOLIT ASAM GLUTAMAT

TEKNOLOGI BIOPROSES PANGAN DAN HASIL PERTANIAN

	Disusun oleh :
Kelompok 8/ THP B 17 :  1. Nadya Bella . M		(171710101051)
2.	Muhammad Irsyad . H	(171710101086)
3.	Ulfi Dwi Putri . A	(171710101108)

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS JEMBER

2019

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Jasad hidup memerlukan bahan makanan untuk memenuhi keperluan hidupnya, seperti halnya mikroba. Mikroba memerlukan bahan-bahan organik dan anorganik yang diambil dari lingkungannya. Biosintesis sebagai salah satu kegiatan jasad hidup di dalam proses metabolisme yang berbeda dengan nutrisi karena diperlukan sumber energi. Asam glutamat merupakan asam amino yang banyak diproduksi, yakni sekitar 4 juta ton setiap tahun. Glutamat adalah salah satu jenis asam amino non-essensial yang merupakan substansi dasar penyusun protein dan bisa diproduksi sendiri oleh tubuh kita untuk keperluan metabolisme serta ditemukan hampir di dalam setiap makanan yang mengandung protein. Beberapa jenis makanan yang mengandung glutamat dari alam adalah tomat, keju, saos soya, saos ikan, dan bahkan juga terdapat di air susu ibu (ASI). Asam glutamat biasanya digunakan pada produksi MSG. Asam glutamat sebagian dapat dihasilkan dengan cara menggunakan mikroba. Berbagai teknik yang telah diketahui dalam pembuatan asam L-glutamat, tapi memiliki bermacam variasi efisiensi dalam konversi gula menjadi asam glutamat. Dalam semua sistem dan di antara parameter lain, ekskresi asam glutamat oleh sel-sel bakteri memiliki tingkat faktor peleburan (Susanto dan Sucipto., 1994). Produksi asam glutamat dapat dilakukan dengan menggunakan mikroba tertentu. Oleh karena itu, makalah ini dibuat untuk mengetahui mekanisme produksi asam glutamat dan faktor-faktor lain yang berpengaruh.

1.2 Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah untuk mengetahui mekanisme produksi asam glutamat.

BAB 2. PEMBAHASAN

2.1 Sumber Produk

Asam £-Glutamat diproduksi oleh bakteri gram positif yang bersifat tidak membentuk spora, non-motil, dan membutuhkan biotin untuk tumbuh. Strain mikroba yang menghasiilkan Asam £-Glutamat tercantum dalam tabel 2.1 berikut Tabel 2.1 Strain Mikroba Penghasil Asam £-Glutamat

Genus	Spesies
Corynebactericum	C.glutamicum,  C.lilium,  C.		callunae,
	C.herculis.
Brevibactericum	B.   divaricatum,	B.aminogenes,   B.
	flavum,  B.lactofermentum,		B.roseum,
	B.immariophilum,	B.alunicum,
	B.ammoniagenes, B.thiogenitalis.
Microbactericum	M.salicinovolum,	M.ammoniaphilum,
	M. Flavum var.glutamicum.
Arthrobacter	A.globiformis, A.aminofaciens.

Sumber : Judoamidjojo et. al (1990)

Menurut Judoamidjojo et. al (1990) kondisi kultur dapat dipengaruhi beberapa faktor sebagai berikut :

1.    Sumber karbon

Bakteri penghasil asam £-Glutamat dapat menggunakan berbagai macam sumber karbon, seperti glukosa, fruktosa, sukrosa, maltosa, ribosa, atau silosa, sebagai substrat untuk pertumbuhan sel dan biosintesis asam glutamat. Konsentrasi biotin pada medium harus benar-benar dikontrol dalam level suboptimal agar memaksimalkan pertumbuhan sehingga diperoleh asam glutamat yang tinggi. Oleh karena itu, bahan baku kaya biotin, seperti molase dari gula bit dan gula tebu, tidak dapat digunakan sebelum ditemukannya pengaruh mediasi biotin pada penisilin dan asam lemak jenuh C₁₆-C₁₈. Asam oleik hanya membutuhkan akumulasi mutan asam £-Glutamat pada medium yang kaya biotin ketika konsentrasi asam oleik terkontrol pada level suboptimal agar pertumbuhan maksimal.

2.    Sumber Nirogen dan Kontrol pH

Medium yang baik untuk fermentasi asam £-Glutamat mengandung nitrogen dengan kadar 9,5 %. Contoh sumber nitrogen yang dapat ditambahkan ke dalam medium adalah amonium klorida atau amonium sulfat. Bakteri yang menghasilkan asam glutamat juga memiliki aktivitas urease yang kuat sehingga urea juga dapat digunakan sebagai sumber nitrogen. Ion amonium berpengaruh pada pertumbuhan sel dan pembentukan produk sehingga konsentrasinya dalam medium harus dikontrol pada konsentrasi rendah.

Tingkat keasaman (pH) medium sangat mudah menjadi asam karena ion amonium terasimilasi dan dihasilkan asam glutamat. Amonia dalam bentuk gas lebih baik daripada basa cair dalam menjaga pH pada level 7-8, sebagai pH optimum untuk produksi asam £-Glutamat. Amonia dalam bentuk gas berperan sebagai agen pengontrol pH dan sebagai sumber nitrogen serta dapat mengatasi bermacam-macam masalah teknis. Penambahan otomatis gas amonia dapat mengontrol pH dengan tepat. Selain itu, juga mencegah efek merugikan dari amonia dan pengenceran yang tidak diinginkan pada cairan fermentasi.

3.      Faktor Tumbuh

Bakteri penghasil asam £-Glutamat membutuhkan biotin untuk pertumbuhan dan

konsentrasinya harus dikontrol agar memperoleh produk yang maksimal. Dampak biotin pada fermentasi asam £-Glutamat sangat erat kaitannya dengan permeabilitas asam £-Glutamat terhadap membran sel.

4.    Ketersediaan Oksigen

Biosintesis dari asam glutamat merupakan proses aerob yang membutuhkan oksigen selama proses fermentasinya. Untuk mengoptimalkan produksi, kadar oksigen terlarut harus dijaga pada kondisi optimal. Sel yang melakukan respirasi akan mengkonsumsi oksigen dalam media hanya dalam beberapa detik sehingga oksigen harus disuplai secara terus-menerus untuk menjaga konsentrasi oksigen terlarut.

              2.2 Mekanisme Produksi

Mikroba yang dapat melakukan fermentasi asam glutamat adalah bakteri gram positif non motil yang membutuhkan biotin untuk tumbuh dalam jumlah sedikit atau aktivitas α-ketoglutarate dehydrogenase dan aktivitas glutamate dehydrogenase yang tinggi seperti Micrococcus glutamicus, Bacillus circulans, Bacillus megaterium, Corynebacterium, Brevibacterium, Microbacterium, Arthrobacter. Perubahan permeabilitas dapat meningkatkan produksi asam glutamat oleh Micrococcus, Corynebacterium, Brevibacterium, dan Microbacterium. Kunci dari over produksi glutamate adalah karena spesies tersebut tidak mempunyai enzim α-ketoglutarat dehidrogenase yang memecah α-ketoglutarat menjadi suksinil-CoA, dan membutuhkan biotin (tidak dapat mensintesis biotin). Jika ditumbuhkan pada glukosa, spesies ini dapat memproduksi glutamat, terkumpul di dalam sel sampai 50 mg/g berat kering, dan karena adanya regulasi umpan balik, produksi glutamat dapat berhenti. Jika permeabilitas sel dinaikkan, glutamat menjadi lebih mudah dikeluarkan dari sel mengakibatkan konsentrasi glutamat di dalam sel tetap rendah, dan produksi glutamat terus berlangsung.

Pembentukan asam glutamat dari glukosa membutuhkan sekurang-kurangnya 16 tahap reaksi enzimatis. Asam α-ketoglutarat diubah menjadi asam glutamat melalui reaksi reduktif aminasi (penambahan NH₃). Enzim yang mengkatalisa reaksi tersebut adalah NADP-specific glutamic acid dehidrogenase. Untuk mengaktifkan enzim tersebut diperlukan NADPH₂. Menurut Susanto dan Sucipto (1994), untuk mengubah glukosa menjadi senyawa dengan tiga atom dan dua atom karbon, disamping menggunakan jalur HMP (hexomonophosphat) juga menggunakan jalur EMP (Embden Meyerhoff Parnas). Lintasan HMP menghasilkan lebih banyak NADPH₂ yang diperlukan untuk reaksi konversi asam α-ketoglutarat menjadi asam glutamat.

Fermentasi asam glutamat merupakan fermentasi aerobik, maka kekurangan oksigen selama proses fermentasi menyebabkan jalur EMP lebih dominan. Hasilnya adalah banyak dihasilkannya asam-asam organik lain, seperti asam laktat, akibatnya asam glutamat yang terakumulasi berkurang (Winarno, 1990). Fermentasi berlangsung selama 35-45 jam kemudian hasil fermentasi tersebut disentrifus untuk menghilangkan biomassa yang terbentuk dan bahan-bahan padat organik lainnya. Asam glutamat yang ada dalam larutan induk dipisahkan dengan resin, di mana asam glutamat akan tertahan didalam resin.

2.3 Manfaat Produk dalam Industri Pangan

Asam glutamat merupakan asam amino non-essensial yang dapat diproduksi sendiri oleh tubuh. Asam glutamat juga termasuk dalam salah satu jenis di antara 20 asam amino yang menyusun protein dalam tubuh. Manfaat asam glutamat dalam industri pangan adalah sebagai penyusun garam monosodium glutamat. Monosodium glutamat telah lama digunakan sebagai penyedap makanan yang dapat memberikan kesan rasa gurih dan berperan dalam menguatkan rasa (Wulansari, 2005).

Garam monosodium glutamat tidak berbeda jauh dengan asam glutamat yang merupakan asam amino komponen penyusun protein. Perbedaannya, satu gugus hidrogen (H) pada asam glutamat diganti dengan natrium (sodium) sehingga menjadi monosodium glutamat. Penggantian gugus ini dapat meningkatkan kelarutan glutamat dalam air. Oleh karena itu, glutamat dalam bentuk garam lebih larut di air dibandingkan glutamat dalam bentuk asam. Asam glutamat ataupun monosodium glutamat termasuk dalam komponen yang dibutuhkan dan dikonsumsi oleh tubuh (Walker et al., 2000 ).

Asam glutamat dalam bentuk bebasnya yang tidak terikat dengan asam amino lain, mempunyai efek dapat menguatkan rasa (Yamaguchi dan Ninomiya, 2000). Selain itu, glutamat dalam bentuk L-glutamat dapat terikat pada reseptor protein-G yang terletak pada sel papila lidah sehingga dapat menimbulkan kesan rasa baru yang disebut umami (Schiffman, 1983).

DAFTAR PUSTAKA

Judoamijoyo, M., Darwis, A., dan Sa’id, E. 1990. Teknologi Fermentasi.       Jakarta:

Rajawali Press.

Sa’id,   G.    1991.     Biondustri    Penerapan    Teknologi    Fermentasi.     Jakarta:     PT.

Meiyatama Sarana perkasa.

Schiffman, S. S. 1983. Taste and smell in disease. Medical Journal. Vol 308: 1275-1279.

Susanto, T dan Sucipto, N. 1994. Teknologi Pengolahan Hasil pertanian.   Surabaya:

Bina Ilmu.

Walker, R., dan John, R. 2000. The Safety Evaluation of Monosodium Glutamate.

The Journal of Nutrition, Volume 130, no. 4, hal: 1049-1052.

Winarno, F. 1990. Teknologi Fermentasi. Proyek Pengembangan Pusat Fasilitas bersama Antar Universitas. Yogyakarta : PAU Pangan dan Gizi UGM.

Wulansari Any. 2005. Proses Fermentasi Asam Glutamat di PT. Palur Raya. Laporan Praktek Lapang. Fakultas Teknologi Pertanian: Universitas Katolik Soegijapranata.

Yamaguchi dan Ninomiya. 2000. Umami and food palability. Nutritions Journal. Vol 130: 921-926.

Share this post