Insinyur Rekayasa Ragi agar Efisien Ubah Gula jadi Minyak

RAB.com (JAKARTA): Para insinyur di MIT memprogram ulang secara genetik satu strain ragi sehingga bisa mengubah gula menjadi lemak secara jauh lebih efisien. Kemajuan ini memungkinkan produksi terbarukan dari bahan bakar energi tinggi seperti solar.

Pimpinan peneliti Gregory Stephanopoulos, profesor Chemical Engineering and Biotechnology di MIT, memodifikasi jalur metabolik ragi yang secara alamiah memproduksi lipid (sejenis lemak) dalam jumlah banyak, dan membuatnya  30 persen lebih efisien.

“Kami telah mengeset ulang metabolisme dari mikroba itu untuk membuatnya mampu memproduksi minyak dalam jumlah lebih banyak lagi,” kata Stephanopoulos, yang menjadi penulis utama penelitian yang telah dimuat di   Nature Biotechnology edisi 16 Januari lalu seperti dikutip situs Scitechdaily.

Peningkatan kemampuan itu memungkinkan prosuksi bahan bakar energi tinggi layak secara ekonomi.  Tim MIT yang risetnya didanai oleh Departemen Energi saat ini terus berupaya mengembangkan kemampuan tambahan yang akan makin mendekatkan pada tujuan tersebut.

“Kami telah mencapai sekitar 75 persen potensi dari ragi itu dan masih ada 25 persen  kemampuan tambahan yang akan menjadi fokus penelitian lanjutan,” tandas Stephanopoulos menambahkan timnya beranggotakan peneliti post doktoral Peng Xu dan Kangjian Qiao, serta mantan mahasiswa Thomas Wasylenko dan Kang Zhou, 

Bahan bakar energi tinggi

Bahan bakar terbarukan seperti ethanol yang dibuat dari jagung sangat berguna sebagai bahan campuran  yang digunakan mobil. Tapi untuk mesin kendaraan lebih besar seperti pesawat terbang, truk, dan kapal, memerlukan jenis bahan bakar yang lebih kuat seperti solar.

“Solar jadi bahan bakar andalan karena kepadatan energi tinggi dan efisiensi mesin diesel yang tinggi saat membakar solar,” papar Stephanopoulos. “Masalah utama solar sejauh ini masih sepenuhnya dihasilkan dari bahan bakar fosil.”

Usaha mengembangkan jenis mesin pengguna biodiesel yang dibuat dari minyak sayur telah menuai sejumlah sukses. Namun minyak sayur relatif langka dan sumber bahan bakarnya mahal. Bahan lain seperti gula tebu dan jagung lebih murah dan ketersediaannya melimpah, tapi kandungan karbohidrat harus diubah dulu menjadi lipid, sebelum kemudian bisa diubah lagi menjadi bahan bakar kepadatan tinggi seperti solar.

Untuk itu tim Stephanopoulos mulai merekayasa ragi yang dikenal dengan nama Yarrowia lipolytica, yang secara alami menfhasilkan sangat banyak lipid. Mereka fokus sepenuhnya untuk memanfaatkan elektron yang dihasilkan dari penguraian kimiawi glukosa. Caranya dengan mengubah kemampuan metabolisme Yarrowia dengan mengkonversi kelebihan NADH, satu hasil penguraian glukosa, menjadi NADPH, yang dapat digunakan untuk membentuk lipid. Tim telah menguji lebih dari belasan modifikasi cara penguraian.

“Hasilnya, kombinasi dari dua dari belasan jalur metabolisme memberikan produksi terbaik seperti kami laporkan dalam makalah,” kata Stephanopoulos says. “Mekanisme mengapa pasangan cara metabolisme bekerja jauh lebih baik daripada kombinasi lain belum bisa dipahami.” Menggunakan jalur yang sudah direkayasa ini, sel-sel ragi hanya memerlukan dua per tiga jumlah glukosa yang dibutuhkan sel-sel ragi asli untuk menghasilkan jumlah minyak yang sama.

Saat proses konversi glukosa-lipid yang baru dapat layak secara ekonomi pada tingkat harga jagung saat ini, peneliti berharap proses itu bisa menjadi lebih efisien lagi. “Masih banyak ruang untuk perbaikan, dan jika kita berupaya keras di jalur ini, pasti prosesnya akan menjadi semakin efisien. Bahkan lebih sedikit lagi glukosa yang diperlukan untuk menghasilkan satu galon minyak.”

Para peneliti juga terus bereksplorasi menggunakan sumber dari bahan tanaman budi daya yang lebih murah seperti rumput dan limbah pertanian. Dalam hal ini memerlukan proses konversi selulosa, yang merupakan kandungan utama dari bahan-bahan tersebut, menjadi glukosa. .