Judul: Isolasi dan Konstruksi Novel Strain Khamir untuk Peningkatan Performa Produksi Etanol Menggunakan Hidrolisat Lignoselulosa
Abstrak: Mikrob yang mampu memfermentasi xilosa masih sedikit dan menjadi salah satu kendala produksi bioetanol generasi kedua. Saccharomyces cerevisiae yang umum digunakan dalam produksi etanol secara alami tidak memiliki kemampuan memfermentasi xilosa, sehingga mengakibatkan konsentrasi etanol dari fermentasi lignoselulosa menjadi relatif rendah. Di samping itu, organisme yang mampu memproduksi etanol dari glukosa atau xilosa masih memiliki viabilitas rendah terhadap inhibitor yang dihasilkan dari hidrolisis lignoselulosa. Oleh karena itu, tujuan penelitian ini yaitu melakukan isolasi, skrining, identifikasi molekuler, dan rekayasa genetik khamir penghasil bioetanol dengan teknik genome shuffling untuk meningkatkan performa produksi etanol menggunakan hidrolisat lignoselulosa. Isolasi khamir dilakukan dengan metode sebar di media Yeast Potato Xylose Agar (YPXA) dan Yeast Potato Glucose Agar (YPGA). Khamir yang tumbuh dievaluasi kemampuannya memproduksi etanol menggunakan YPX dan YPG cair. Substrat dan produk fermentasi dianalisis menggunakan HPLC dengan kolom Hi-plex H for carbohydrate dan detektor Refraction Index Detector. Identifikasi molekuler khamir terpilih dilakukan dengan menganalisis daerah ITS1-ITS4. Kemampuan penggunaan jenis gula isolat khamir terpilih juga diidentifikasi dengan mengevaluasi secara kualitatif pertumbuhanya pada media padat yang mengandung glukosa, xilosa, fruktosa, sukrosa dan CMC. Toleransi isolat khamir terpilih terhadap inhibitor furfural-HMF dievaluasi menggunakan metode fermentasi sedangkan toleransi terhadap etanol dievaluasi dengan metode spot assay. Konstruksi novel strain dilakukan melalui metode genome shuffling antara isolat yang berkemampuan baik memfermentasi xilosa (KBKTI 10-5.1) dan isolat yang berkemampuan baik memfermentasi glukosa serta toleran terhadap senyawa furfural dan HMF (DBY1). Mutan diseleksi berdasarkan kemampuan tumbuhnya pada media glukosa dan xilosa secara terpisah dan dilanjutkan dengan analisis RAPD untuk membedakan secara gentik antar mutan. Kemampuan produksi etanol pada media YPXG maupun hidrolisat lignoselulosa oleh tetua dan mutan diuji menggunakan fermentasi sistem batch. Diperoleh 24 isolat murni dari media YPXA dan 22 isolat murni dari media YPGA. Isolat terpilih identik dengan Candida tropicalis, Cyberlindnera jadini, Wickerhamomyces anomalus, Pichia anomala, dan S. cerevisiae. Etanol yang diproduksi oleh mutan Fcs1 dan Fcs4 pada hidrolisat asam rumput gajah mengalami peningkatan 26,58% dan 24,17% dari tetua DBY1 serta 14,94% dan 21,84% dari tetua KBKTI 10-5.1. Berbeda dengan produksi etanol pada hidrolisat basa rumput gajah, mutan Fcs1 dan Fcs4 hanya mengalami peningkatan produksi etanol sebesar 1,35% dari tetua KBKTI 10-5.1. Produktivitas etanol oleh mutan Fcs1 dan Fcs4 pada hidrolisat asam rumput gajah mencapai 0,042 g/L/h dan 0,044 g/L/h. Rekombinasi genom antara spesies khamir menghasilkan novel strain khamir yang mampu meningkatkan produktivitas etanol pada hidrolisat asam
Keyword: Biofuels, fermentation, genetic engineering, lignocellulosic