PPKS Unit Bogor

Produksi Asam Amino Esensial L-Lysine melalui Proses Biokimia

17 March 2022

Asam amino esensial seperti histidin, isoleusin, leusin, lysine, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, dan valin merupakan asam amino yang secara alami dapat ditemukan pada semua makhluk hidup. Dari dua puluh asam amino yang ada secara alami, L-Lysine  (C6H14N2O2, Mr=146.19) merupakan salah satu dari 9 asam amino esensial yang diperlukan makhluk hidup. L-lysine merupakan salah satu asam amino yang berpotensi untuk dikomersialkan.

Gambar 1. Serbuk L-lysine (Sumber: http://www. alibaba.com)

L-lysine umumnya diproduksi dalam kondisi stabil dengan hidroklorinasi non-higroskopis dalam bentuk (H2N(CH2)4CHNH2CO2H.HCl2H2O), kemurnian yang dihasilkan >98,5% dan kadar air < 1% [1] (Gambar 1). L-Lysine banyak digunakan pada berbagai bidang, seperti aditif pakan, suplemen makanan serta bahan-bahan farmasi dan kosmetik [2]. Diantara berbagai bidang tersebut, aplikasi L-lysine banyak digunakan sebagai aditif pakan ternak, dicampur dengan berbagai bahan baku pakan ternak lainnya seperti sereal yang tidak mengandung L-lysine yang cukup untuk kebutuhan nutrisi ternak pada ayam pedaging, unggas, dan babi [3]. Selain itu, aplikasi L-lisyne juga sebagai suplemen pada manusia, dengan cara meningkatkan kualitas pakan ternak sehingga dapat meningkatkan penyerapan asam amino lainnya. Melihat penggunaan yang luas dari L-lysine maka seleksi strain mikroba penghasil lysine diperlukan untuk fermentasi guna menghasilkan yield produk yang optimal dan mengurangi biaya produksi. Saat ini, industri penghasil L-lysine sebagian besar menggunakan Corynebacterium glutamicum atau subspesiesnya yang telah direkayasa dan diseleksi [4]. Gerogen et al, 1982 [5] menjelaskan metode preparatif untuk komposisi lysine padat yang tahan lama, cocok untuk suplemen pakan ternak yang tidak menggumpal dan untuk sementara waktu tidak perlu penggunaan L-lysine murni yang mahal. Dalam bidang kesehatan, L-lisyne digunakan sebagai bahan baku infus untuk dunia farmasi [6]; dan sebagai prekursor untuk bahan kimia industri.   

L-lysine dapat diproduksi melalui proses kimia maupun proses biokimia, proses biokimia lebih ekonomis meskipun yield yang dihasilkan relatif lebih rendah [5]. Permintaan L-lysine yang terus meningkat membuat produksi L-lysine dalam skala besar melalui proses biokimia/fermentasi dipilih karena lebih murah dibandingkan proses secara kimiawi [7,8]. Penggunaan strain bakteri untuk produksi L-lysine diantaranya dari strain bakteri Corynebacteria gram positif, seperti: Corynebacterium glutamicum , Brevibacterium flavum dan  Brevibacterium lactofermentum. Strain bakteri tersebut telah digunakan selama lima puluh tahun terakhir untuk produksi asam amino L-lisyne. Sebanyak 800.000 ton/ tahun L-lisyne diproduksi setiap tahun di seluruh dunia, hampir semuanya menggunakan bakteri fermentasi strain Corynebacteria. Paten US 6984512 dan WO 2005/059139 [7,8] menyatakan bahwa produksi L-lysine sekitar 250.000 ton/tahun. Hal tersebut membuktikan teknologi produksi L-lisyne untuk meningkatkan pakan ternak dan bidang lain telah banyak dicatat dalam paten internasional. L-lysine sangat berpotensi dikembangkan menjadi produk bioindustri dan bernilai jual tinggi.

Referensi

  1. Fechter, W. L., Dienst, J. H., & Le Patourel, J. F. (1997). U.S. Patent No. 5,684,190. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office. 
  2. Stiefel, C., & Schwack, W. (2014). Reactivity of cosmetic UV filters towards skin proteins: Model studies with Boc‐lysine, Boc‐Gly‐Phe‐Gly‐Lys‐OH, BSA and gelatin. International journal of cosmetic science, 36(6), 561-570.
  3. Wecke, C., Pastor, A., & Liebert, F. (2016). Validation of the lysine requirement as reference amino acid for ideal in-feed amino acid ratios in modern fast growing meat-type chickens. Open Journal of Animal Sciences, 6(3), 185-194.
  4. Becker, J., Zelder, O., Häfner, S., Schröder, H., & Wittmann, C. (2011). From zero to hero—design-based systems metabolic engineering of Corynebacterium glutamicum for l-lysine production. Metabolic engineering, 13(2), 159-168.
  5. Georgen, D., & Tintignac, J. P. (1982). U.S. Patent No. 4,327,118. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.
  6. Nogueira, D. R., Mitjans, M., Infante, M. R., & Vinardell, M. P. (2011). Comparative sensitivity of tumor and non-tumor cell lines as a reliable approach for in vitro cytotoxicity screening of lysine-based surfactants with potential pharmaceutical applications. International journal of pharmaceutics, 420(1), 51-58.
  7. Zelder, O., Klopprogge, C., Schöner, H., Häfner, S., Kröger, B., Kiefer, P., Heinzle, E.: WO05059139A2 (2005).
  8. Liaw, H.J., Eddington, J., Yang, Y., Dancey, R., Swisher, S., Mao, W.: US20066984512(2006).