18
Gambar 2.2. Plastik biodegradabel dari golongan poliester alifatik
2.2 Bioplastik PHA
2.2.1 Sejarah
PHA telah diteliti oleh Beijerinck pada tahun 1888 di bawah mikroskop sebagai granula-granula yang berada di dalam sel-sel. Dan komposisi PHA ditemukan
oleh Lemoigne pada tahun 1927 diidentifikasi sebagai asam 3-hidroksibutirat yang diakumulasikan oleh Bacillus megaterium. Dan pengembangan penelitian saat ini
ditujukan pada aspek yang berbeda dari mikroorganisme untuk beberapa sifat polimer yang diproduksi Purwadi R, 2006.
Berbagai mikroorganisme seperti Alcaligenes, Azotobacter, Bacillus, Nocardia, Pseudomonas, dan Rhizobium mengakumulasi polihidroksialkanoat sebagai material
cadangan energi. Masing-masing mikroorganisme menghasilkan komposisi polimer PHA yang berbeda. Jenis sumber karbon yang dikonsumsi oleh mikroorganisme juga
menentukan jenis PHA yang dihasilkan. PHA sendiri adalah material cadangan mikroba, sehingga diharapkan mudah termetabolisasi oleh mikroorganisme
denitrifikasi. Salah satu faktor yang mempengaruhi proses denitrifikasi jenis ini adalah kristalinitas polimer. PHA yang bersifat amorf lebih mudah terdegradasi
daripada PHA yang bersifat kristalin. PHA bentuk amorf berada dalam tubuh bakteri intraseluler, sedangkan produk PHA yang telah diekstraksi ekstraseluler berbentuk
kristalin Yan dkk, 2009; Coats dkk, 2007; Rahayu D, 2007.
Universitas Sumatera Utara
19
2.2.2 Penggolongan PHA
PHA merupakan poliester yang tersusun atas monomer-monomer hidroksikarboksilat. Monomer-monomernya terdiri atas rantai karbon, 3-18 atom
karbon. Struktur dari PHA termasuk homo dan heteropolimer. Lebih dari 91
kemungkinan konstituen biosintesis PHA Ojumu dkk, 2004; Purwadi R, 2006.
Lebih dari 250 bakteri yang berbeda, termasuk spesies gram negatif dan gram positif mampu mengakumulasikan PHA. PHA dapat dibagi atas dua gugus besar
berdasarkan jumlah rantai atom karbon pada unit monomernya:
1. Panjang rantai pendek short chain lengthSCL: PHA yang mengandung atom C
3
- C
5
.
2. Panjang rantai sedang medium chain lengthMCL: PHA yang mengandung atom C
6
-C
14
3. Panjang rantai panjang long chain lengthLCL : PHA yang mengandung atom lebih banyak dari C
14
Kadouri dkk, 2005; Ojumu dkk, 2004.
Universitas Sumatera Utara
20
n = 1 R= hidrogen poli-3-hidroksipropionat3HP = metil poli-3-hidroksibutirat3HB
= etil poli-3-hidroksivalerat3HV = propil poli-3-hidroksiheksanoat3HH
= pentil poli-3-hidroksioktanoat3HO = nonil poli-3-hidroksidodekanoat3HDD
n = 2 R= hidrogen poli-4-hidroksibutirat4HB R= metil poli-4-hidroksivalerat4HV
n = 3 R= metil poli-5-hidroksivalerat5HV R= etil poli-5-hidroksiheksanoat5HH
n = 4 R= heksil poli-6-hidroksidodekanoat6HDD
H OH
Gambar 2.3. Struktur umum PHA 2.2.3 Biosintesis
PHA
PHA dapat diperoleh dengan tiga cara: biosintesis dengan mikroorganisme, transgenik tumbuhan, biosintesis in vitro menggunakan enzim. Pada kebanyakan
bakteri, sel-sel mensintesis PHA di bawah kondisi substrat yang terbatas selain karbon, seperti nitrogen, posfor atau oksigen. Pengakumulasian PHA terjadi pada saat
karbon dan sumber energi lainnya dalam kondisi kekurangan Kadouri dkk, 2005; Purwadi R, 2006.
Jalur biosintesa PHA dalam merombak karbon sebagai sumber makanan melibatkan 3 enzim sekaligus, yaitu
β-ketothiolase PhbA, suatu NADPH-bersinergi dengan acetoacetyl coenzyme A acetoacetyl-CoA reduktase PhbB dan PHB sintase
PhbC. Jika PHA yang diproduksi dalam bentuk kopolimer seperti PHBV, maka langkah pertama yang diproduksi adalah PHB yang dikatalisasi oleh
β-ketothiolase yang mengkondensassi dua molekul acetyl-CoA untuk membentuk acetoacetyl-CoA.
Universitas Sumatera Utara
21 Pembentukan kopolimer PHBV melibatkan reaksi kondensasi acetyl-CoA dengan
propionyl-CoA untuk membentuk β-ketovaleryl-CoA. Selanjutnya, acetoacetyl-CoA
dan β-ketovaleryl-CoA menjadi polimer PHBV dengan aktivitas reduktase dan
sintase. Slater dkk, 1998
Gambar 2.4. Jalur Biosintesa produksi PHA
2.2.4 Sifat Kimia dan Fisika PHA
Kategori