Sintesis Selulosa Asal Bakteri Acetobacter xylinum

Sintesis Selulosa Asal Bakteri Acetobacter xylinum

Selulosa merupakan biopolimer yang jumlahnya paling melimpah di alam. Senyawa ini mempunyai peranan penting sebagai bahan baku berbagai jenis industri. Selulosa dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan kertas, bahan baku tekstil, bahan  makanan dan juga bahan baku peralatan medis. Secara alami, selulosa diproduksi oleh tumbuhan dan juga kelompok bakteri tertentu. Produksi oleh tumbuhan biasanya membutuhkan biaya yang sangat besar, selain itu penggunaan sumber daya alam ini secara berlebihan dapat membahayakan lingkungan. Selain itu selulosa yang dihasilkan oleh tumbuhan adalah kurang murni berbanding selulosa yang dihasilkan oleh bakteri. Produksi selulosa oleh bakteri menjadi alternatif yang harus dikembangkan. 

Selulosa bakteri adalah selulosa yang diproduksi oleh bakteri asam asetat dan memiliki beberapa keunggulan dibandingkan selulosa yang berasal dari tumbuhan. Keunggulan tersebut di antaranya memiliki kemurnian yang tinggi, struktur jaringan yang sangat baik, kemampuan degradasi tinggi, dan kekuatan mekanik yang unik. Selain itu, selulosa bakteri memiliki kandungan air yang tinggi (98-99%), penyerap cairan yang baik, bersifat non-alergenik, dan dapat dengan aman disterilisasi tanpa menyebabkan perubahan karakteristiknya .

Acetobacter xylinum merupakan salah satu jenis bakteri yang dapat menghasilkan selulosa. Bakteri ini merupakan bakteri gram negatif yang dapat menghasilkan lapisan selulosa pada permukaan medium kulturnya. Membran selulosa yang dihasilkan mempunyai kekuatan mekanik  dan  tingkat kemurniannya  yang tinggi. Sifat-sifat inilah yang membuat selulosa berpotensi untuk digunakan sebagai bahan dasar bagi berbagai industri.

Bakteri Acetobacter termasuk bakteri gram negatif, berbentuk batang, mikroaerofilik dan bersifat katalase positif, bakteri ini termasuk dalam kelompok bakteri asam asetat yang melalui proses oksidasi metil alkohol dapat menghasilkan asam asetat. Asam asetat inilah yang berfungsi sebagai penekan pertumbuhan asidofilik. Acetobacter xylinum tidak dapat menghasilkan amilase tetapi dapat menghasilkan disakaridase spesifik seperti sukrase. Acetobacter xylinum tidak patogen pada manusia dan hewan (Budiyanto, 2002). Selain itu bakteri ini juga menghasilkan enzim yang menyusun (mempolimerisasi) senyawa glukosa menjadi polimerisasi yang dikenal dengan sebutan selulosa (Pambayun, 2002). Menurut Palungkun (1993), pembentukan selulosa ekstraseluler hasil sintesis Acetobacter merupakan hasil konversi gula dan sumber karbon lainnya.

Proses sintesis selulosa diawali oleh pemecahan sukrosa oleh enzim sukrase. Sukrosa akan dipecah menjadi glukosa dan fruktosa. Glukosa inilah yang akan digunakan sebagai bahan baku dalam sintesis selulosa. Proses fermentasi sukrosa melibatkan mikroorganisme yang dapat memperoleh energi dari substrat sukrosa dengan melepaskan karbondioksida dan produk samping berupa senyawa alkohol.

Selulosa bakteri banyak diaplikasikan dalam dunia medis, di antaranya untuk memberikan perawatan pada penderita penyakit ginjal dan bisa juga sebagai subtitusi sementara dalam perawatan luka bakar. Selulosa bakteri juga dapat diimplant ke dalam tubuh manusia sebagai benang jahit dalam pembedahan. Namun, selulosa bakteri mudah menyerap cairan (higroskopis) sehingga mudah terkontaminasi oleh mikroba, hal ini tentu menjadi salah satu kelemahan dalam aplikasinya di dunia medis. Menurut Ciechańska, sangat mungkin dilakukan modifikasi pada selulosa bakteri melalui penambahan suatu bahan dalam media kultur. Tujuan dari modifikasi ini adalah untuk memperoleh struktur kimia, morfologi, dan struktur molekuler yang diinginkan. Luas permukaan media tumbuh yang berbeda dengan volume media tetap, akan berpengaruh terhadap produksi selulosa (Masaoka et al., 1993). Media yang digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme harus dapat memenuhi kebutuhan senyawa karbon, nitrogen, serta beberapa zat pertumbuhan seperti asam amino dan garam garam mineral (Casida, 1968).

Jenis gula, konsentrasi gula, sumber nitrogen, dan nilai pH media memberikan pengaruh terhadap produktivitas selulosa. Jenis gula yang memberikan produk paling tinggi ialah fruktosa diikuti oleh kombinasi fruktosa, glukosa, laktosa, dan sukrosa pada media yang mengandung sukrosa. Sumber nitrogen yang dapat digunakan ialah sumber nitrogen anorganik (amonium sulfat, amonium fosfat, dan kalium nitrat) dan sumber nitrogen organik (pepton, tripton, ekstrak khamir, dan urea) serta kombinasi antara kedua sumber nitrogen tersebut (Embuscado et al., 1994).

Kondisi kultivasi akan mempengaruhi produksi selulosa. Pada kultivasi diam (static culture) sintesis selulosa terjadi di permukaan (Masaoka et al., 1993). Kondisi penggoyangan menghasilkan pertumbuhan yang cepat untuk tipe mikroorganisme mutan yang memiliki daya tahan yang spesifik dalam membentuk selulosa (Hestrin & Schramm, 1954b). Menurut Scramm (1954) faktor utama yang mempengaruhi produksi selulosa oleh A. xylinum adalah tekanan oksigen pada permukaan kultur.