Optimalisasi Jalur Biosintesis Alfa-Tokoferol pada Escherichia coli Rekayasa melalui Integrasi Metabolic Engineering dan Flux Balance Analysis untuk Produksi Vitamin E yang Efisien
Abstrak
Vitamin E, terutama dalam bentuk -tokoferol, merupakan senyawa antioksidan penting dengan nilai ekonomi tinggi dalam industri farmasi dan pangan. Namun, metode produksi saat ini bergantung pada ekstraksi dari tanaman atau sintesis kimia yang mahal dan tidak ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan mengembangkan platform biosintesis -tokoferol berbasis mikroba, dengan fokus pada Escherichia coli sebagai host rekayasa.
Melalui pendekatan metabolic engineering dan analisis flux balance, jalur biosintesis akan dioptimalkan dari glukosa menuju prekursor utama yaitu homogentisat (HGA) dan phytyl-difosfat (Phytyl-PP), yang kemudian dikondensasi menjadi tokoferol. Studi ini mencakup desain ulang jalur metabolik, ekspresi gen heterolog, knock-out kompetitor metabolik, dan analisis simulasi in silico. Hasil yang diharapkan adalah platform mikroba efisien dan scalable yang mampu menghasilkan vitamin E secara ekonomis, membuka peluang substitusi proses industri konvensional.
BAB 1. Latar Belakang Masalah
1.1 Signifikansi Vitamin E dalam Industri Kesehatan dan Pangan
Vitamin E, terutama dalam bentuk -tokoferol, merupakan senyawa lipofilik yang dikenal luas sebagai antioksidan alami kuat. Fungsinya mencakup perlindungan membran sel terhadap kerusakan oksidatif, peningkatan imunitas, serta peran dalam kesehatan kulit dan sistem reproduksi. Dalam industri farmasi, vitamin E digunakan sebagai suplemen nutrisi dan komponen aktif dalam formulasi dermatologis. Di sektor pangan, tokoferol berfungsi sebagai aditif antioksidan alami untuk memperpanjang masa simpan produk olahan minyak, susu, dan makanan kemasan.
Permintaan global terhadap vitamin E meningkat seiring dengan tren gaya hidup sehat dan meningkatnya kesadaran konsumen terhadap bahan alami dalam produk kesehatan. Pasar vitamin E diperkirakan tumbuh secara signifikan dalam dekade mendatang, mendorong kebutuhan akan metode produksi yang lebih efisien, berkelanjutan, dan ekonomis.
1.2 Keterbatasan Metode Produksi Konvensional
Produksi vitamin E secara industri saat ini bergantung pada dua pendekatan utama: ekstraksi dari sumber tanaman (seperti biji bunga matahari, kedelai, dan kelapa sawit) serta sintesis kimia multistep berbasis senyawa aromatik (seperti trimetilhidrokinon dan isofitonol). Keduanya memiliki keterbatasan yang signifikan:
Ekstraksi tanaman memiliki efisiensi rendah, membutuhkan lahan luas, tergantung musim dan iklim, serta menghasilkan variabilitas kandungan tokoferol.
