•Asam amino digunakan sebagai aditif pakan hewan “animal feed additives” (lisin, metionin, treonin), penguat rasa “flavor enhancers” (monosodium glutamat, serin, asam aspartat) dan sebagai nutrisi khusus di bidang medis.
•Asam glutamat, lisin dan metionin adalah asam amino yang paling banyak dijual. Asam glutamat dan lisin dibuat melalui fermentasi; metionin dibuat oleh sintesis kimia. Produsen utama asam amino adalah Jepang, AS, Korea Selatan, Cina dan Eropa.
•Industri asam amino berakar pada praktek persiapan makanan di Jepang. Rumput laut telah digunakan selama berabad-abad di sana dan di negara-negara Asia lainnya sebagai bahan penyedap.
•In1908, Kikunae Ikeda dari Tokyo Imperial University mengisolasi prinsip penguat rasa dari kombu rumput laut (Laminaria japonica) sebagai kristal monosodium glutamat (MSG).
•Menambahkan MSG untuk daging, sayuran dan hampir semua jenis lain dari makanan jadi membuatnya gurih, sifat ini disebut umami.
•Segera setelah penemuan Ikeda, dan mengenali potensi pasar MSG, Ajinomoto Co di Jepang mulai mengekstraksi MSG dari hidrolisis asam gluten gandum atau kedelai yg dihilangkan lemak dan menjualnya sebagai penambah rasa.
•Produksi MSG melalui "fermentasi" tumbuh setelah Perang Dunia II di Jepang. Sekitar 1957, peneliti Jepang yang dipimpin oleh S. Kinoshita di Kyowa Hakko Kogyo Co mengisolasi bakteri tanah yang menghasilkan sejumlah besar asam glutamat.
•Strain yang menghasilkan ditemukan dengan cara menginokulasikan isolat pada cawan Petri duplikat. Koloni pada satu cawan Petri dibiarkan tumbuh dan satu set duplikatnya dibunuh dengan radiasi UV. Cawan Petri yang telah dibunuh itu dilapisi dengan agar semisolid berisi Leuconostoc mesenteroides. Karena L. mesenteroides memerlukan asam glutamat untuk pertumbuhan, maka mereka hanya tumbuh di sekitar koloni yang mengekskresikan glutamat. Isolat yang berpotensi menghasilkan glutamat, selanjutnya diambil dari cawan duplikat yang tidak dibunuh.
•Skrining bakteri penghasil glutamat
•Anggota Actinobacteria dalam genus Corynebacterium (awalnya bernama Micrococcus glutamicus) adalah produsen glutamat paling efektif.
•Selama bertahun-tahun, berbagai bakteri penghasil glutamat telah diisolasi dan diklasifikasikan sebagai Arthrobacter, Brevibacterium, atau sebagai anggota genera lainnya, tetapi hasil riset sekarang telah menunjukkan bahwa hampir semua strain termasuk dalam genus Corynebacterium.
•Tipe liar menghasilkan hingga 10 g/l asam glutamat. Hasil ini, selanjutnya dengan cepat ditingkatkan dengan rekayasa bioproses dan dengan mengembangkan over-producing mutants. Hasil panen sekarang lebih dari 100 g per liter.
•Corynebacterium glutamicum mutants•Photograph of a petri dish on which were streaked various Corynebacterium glutamicum mutants engineered to overexpress different fine chemicals. The C. glutamicum-mediated production of l-glutamic acid by fermentation was one of the very first industrial processes developed during the biotechnology era.
•Isolasi bakteri penghasil glutamat menyebabkan pengembangan skala besar pembuatan MSG dari gula murah dan amonia bukan dari ekstrak tanaman atau hewan. yang lebih mahal.
•MSG = monosodium glutamateGlutamat adalah asam amino bebas yang paling melimpah dalam sitoplasma bakteri. Namun demikian, agar berguna, strain penghasil glutamat harus melakukan dua hal ini: mereka harus kelebihan glutamat lebih dari kebutuhan metabolisme normal, dan mereka harus mengeluarkan ke dalam kaldu fermentasi.
•Mekanisme yang tepat bagaimana C. glutamicum melakukan hal-hal masih belum sepenuhnya dipahami meskipun lebih dari empat puluh tahun studi.
•Beberapa ciri-ciri fisiologis yang jelas terlibat adalah:
–sifat biotin auxotrophy strain penghasil–penurunan tajam dalam aktivitas dehidrogenase α ketoglutarate selama produksi–dan kecenderungan untuk mengeluarkan glutamat, mungkin melalui transporter tertentu
•Banyak strain yang mengeluarkan glutamat adalah auxotrophs biotin, dan tumbuh dalam
medium kekurangan biotin ditemukan "memicu" produksi glutamat. Biotin adalah kofaktor yang digunakan oleh enzim yang mengkarboksilat substrat.
•Salah satu enzim tersebut adalah asetil-KoA karboksilase yang mengubah Asetil-KoA + CO2 menjadi malonil-CoA pada langkah pertama biosintesis asam lemak. Auxotrophs Biotin tumbuh dalam medium kekurangan biotin diusulkan memiliki membran yang telah berubah karena biosintesis asam lemak suboptimal.
•Sifat permeabilitas membran sel yang berubah dapat terjadi seperti kondisi pertumbuhan pada suhu lebih tinggi, atau adanya deterjen atau inhibitor biosintesis dinding sel seperti adanya penisilin dalam medium pertumbuhan juga dapat memicu ekskresi.
•Menurunnya tingkat α-ketoglurate dehidrogenase selama produksi juga mungkin berhubungan dengan integritas membran. Dalam Corynebacteria, enzim memiliki tiga kegiatan pada dua peptida: dehydrogenase α-kg + dihidrolipoamide S-succinyltransferase peptida dan peptida dehidrogenase dihidrolipoamide. Yang terakhir ini dengan piruvat dehidrogenase, mungkin akan terikat membran dan dengan demikian rentan untuk dipengaruhi oleh faktor-faktor pemicu yang mengubah komposisi membran.
•Industri produksi MSG
•Meskipun rincian produksi MSG tetap eksklusif dan berbeda detil dari perusahaan ke perusahaan, garis besar umum dari proses industri dikenal. Proses ini paling umum dijalankan sebagai jenis fed-batch, gula yang ditambahkan selama proses fermentasi.
•Alasan untuk menggunakan fed-batch daripada batch, adalah bahwa konsentrasi gula tinggi, lebih dari 20% total dinyatakan akan perlu untuk ditambahkan ke medium. Konsentrasi gula yang tinggi dapat menyebabkan oksidasi yang tidak lengkap dari gula menjadi asam laktat atau asetat atau penghambatan pertumbuhan osmotik, yang selanjutnya mengakibatkan penurunan hasil.
•Kultur inokulum kecil ditumbuhkan pada glukosa, fosfat kalium, magnesium sulfat, ekstrak ragi dan urea sebagai sumber nitrogen. Kultur inokulum yang lebih besar menggunakan sumber bahan baku yang lebih murah dari gula tebu atau termasuk bit dan hydrolyzates pati dari jagung atau singkong.
•Sumber gula kasar sejajar dengan lokasi geografis dari proses. Artinya, sirup jagung digunakan di Amerika Serikat, tapioka (dari singkong) di Asia Selatan dan tebu dan molase bit di Eropa dan Amerika.
•Amonia dan amonium sulfat digunakan sebagai sumber nitrogen. Amonia juga dapat digunakan untuk mengontrol pH selama fermentasi. Sumber vitamin murah dan nutrisi lain, seperti corn steep liquor, produk sampingan dari pembuatan tepung jagung yang penuh dengan asam amino, asam nukleat, mineral dan vitamin.
•Untuk memulai proses, kultur C. glutamicum digunakan untuk menginokulasi kultur pada tabung Erlenmeyer yang digoyang. Sel-sel yang dihasilkan dipindah ke tangki kultur kecil yang tumbuh dan digunakan untuk menginokulasi tangki yang lebih besar, dan seterusnya.
•Volume kultur adalah bervariasi tetapi umumnya dalam kisaran 200-1000 liter, kemudian 10,000-20,000 l dan akhirnya tangki produksi sekitar 50,000-500,000 l.
•Proses ini dikontrol secara cermat setiap langkah sehingga kepadatan sel, komposisi nutrien dari medianya, suhu, pH, aerasi, kecepatan agitasi/pengadukan dan tingkat aliran gula dijaga selalu konsisten dari batch ke batch.
•Asam oleat (0,65 ml / l) dapat ditambahkan pada awal fermentasi untuk mendorong ekskresi glutamat; pH diatur sekitar 8,5 dengan amonia, dan dipertahankan pada 7,8 selama proses tersebut.
•Setelah 14 jam pertumbuhan, suhu meningkat dari sekitar 32-33°C sampai 38°C. Gula dimasukkan setelah fermentasi berlangsung sampai sekitar 36 jam. Selama proses fed-batch sekitar 160 g atau lebih glukosa per liter dimasukkan ke dalam bioreaktor.
•Konsentrasi glutamat dimonitor pada interval waktu tertentu, setelah proses selesai, kaldu dipompa dari bioreaktor ke tangki pemanenan. Hasil glutamat dari fermentasi skala besar, lebih dari 100 g/l.
•Itu berarti bahwa hasil bioreaktor 100.000 liter sekitar 10.000 kg glutamat. Pada harga pasar sekitar $ 1,25 per kg, fermentor tunggal memiliki nilai sekitar $ 12.500. Mengingat biaya energi, tenaga dan pengolahan yang tidak mahal, hal ini merupakan konsekuensi dari persaingan sengit antara perusahaan.
•MSG developed a largely unwarranted bad reputation in the 1960s. There is a tiny percentage of the population (less than one percent, if I recall correctly) who have a sensitivity [1] to it. The Food and Drug Administration has declared the product safe, but warns of the small risk of such sensitivities.
0 comments:
Post a Comment