Mengenal Lebih Jauh tentang Vanili

Siang itu saya bertemu dengan  petani muda , yang selalu senang berkebun, salah satu tanaman andalannya adalah vanili. Vanili menjadi komoditas yang baik di tanah kebunnya yang luas itu.

Gede porda adalah satu , diantara petani muda  yang ada di kabupaten Buleleng dan  berhasil, yang kembali ke desa untuk menggarap lahan kebunnya untuk ditanami vanili.  Dia sebenarnya lulusan Diploma pariwisata, namun mengadu peruntungan dengan berkebun, Hikmah dari Covid-19, dia di PHK,  lalu banting setir agar tetap eksis. Ternyata benar bahwa berkebun 'menjadi  solusi' Namun kenekatadnya membuahkan hasil yang gemilang.

Dia menanam vanili sebanyak 200 pohon, hasilnya lumayan, sekali panen 80 juta sudah ditangan, luar biasa. Oleh karena itu, Gede Proda adalah salah satu petani vanili. Sejauh ini vanili memang ada ditanam petani namun  hanya saja baru sebatas tanaman sela dalam skup kecil. Karena tanaman vanili ini sangat riskan dengan penyakit bakteri dan jamur. Kalau dilihat dari wilayah Buleleng yang cocok di tanam vanili potensinya sangat besar

Tentu , bertanam vanili membutuhkan kesabaran dan perhatian terus-menerus, tetapi hasilnya dapat sangat memuaskan karena vanili adalah salah satu rempah-rempah paling berharga di dunia.

Ekstrak vanili digunakan dalam banyak produk makanan dan minuman, termasuk kue, es krim, minuman, dan produk susu. Aroma vanili juga sering digunakan dalam pembuatan parfum dan kosmetik.

Tak salah memang, Berdasarkan data statistik dapat diketahui bahwa Kabupaten Jembrana, Buleleng  dan Tabanan merupakan wilayah potensial pengembangan vanili di Bali. Mengantisipasi bangkitnya masyarakat menanam vanili dan mendapatkan bibit sesuai dengan standar teknis yang direkomendasi maka Dinas Tanaman Pangan, Hortikultura dan Perkebunan Provinsi Bali telah membentuk Tim Pengendalian dan Pengawasan Peredaran Benih Tanaman Vanili (Vanilla planifolia) yang bertugas untuk melakukan perencanaan, pengendalian dan pengawasan peredaran benih vanili yang beredar di petani/masyarakat, melakukan koordinasi terhadap hasil pengendalian dan pengawasan peredaran benih vanili, dan membuat laporan hasilnya sehingga dalam bertani petani/masyarakat juga tidak khawatir lagi menggunakan bibit vanili BaliJika komoditi vanili ini bisa dibangkitkan maka ini peluang bagi petani di Bali.

Metode Produksi vanilin dan aplikasinya (sumber Jiang et al., 2023) 

Ada beberapa varietas vanili, tetapi yang paling umum adalah Vanilla planifolia (vanili Madagaskar), yang dianggap memiliki aroma dan rasa terbaik.

Vanili tidak hanya memberikan rasa dan aroma yang lezat pada makanan dan minuman, tetapi juga memiliki sejarah panjang sebagai komoditas bernilai tinggi dalam perdagangan global rempah-rempah.

Dalam tulisan ini akan diulas tentang selayang pandang tanaman Vanili dan  teknologi pengolahannya untuk mendapatkan produk olahan vanili yang lebih baik.

SELAYANG PANDANG TANAMAN VANILI  TERNYATA DARI KELOMPOK ANGGREK

Dari laman Wikipedia, Vanilla planifolia adalah spesies anggrek vanila yang berasal dari Meksiko, Amerika Tengah, Kolombia, dan Brasil. Ini adalah salah satu sumber utama penyedap rasa vanila, karena kandungan vanillinnya yang tinggi. Nama umum termasuk vanila berdaun datar, dan vanila India Barat (juga digunakan untuk vanila Pompona, V. pompona). Seringkali, ini hanya disebut sebagai "vanilla". Vanilla planifolia pertama kali diberi nama ilmiah pada tahun 1808. Dengan menurunnya populasi spesies dan habitatnya diubah untuk tujuan lain, IUCN telah menilai Vanilla planifolia sebagai varietas tanaman yang terancam Punah.

Vanilla planifolia tumbuh sebagai tanaman merambat yang selalu hijau, baik di tanah maupun di pohon. Kadang-kadang tumbuh sebagai epifit tanpa berakar di tanah. Ketika berakar di tanah, akar terestrialnya bercabang dan mengembangkan bulu akar halus yang berhubungan dengan jamur mikoriza. Di alam liar, ia dengan mudah tumbuh hingga panjang 15 meter,[8] dan bisa tumbuh hingga 30 meter.

Jika tumbuh di tempat teduh, tanaman merambat sangat jarang bercabang, tetapi jika terkena sinar matahari, tanaman ini akan menghasilkan banyak cabang. Bagian tanaman merambat yang lebih muda, yang melekat dengan baik pada penyangganya, akan memiliki struktur zig-zag dengan sudut sekitar 120 di setiap simpulnya. Untuk menempel pada pohon atau permukaan lain, ia memiliki akar udara yang tebal dan berdaging yang tumbuh dari bukunya. Akar penyangga udara ini hampir tidak pernah bercabang dan hanya terdapat pada bagian tanaman anggur yang lebih muda, sedangkan bagian tanaman anggur yang lebih tua akan menggantung melalui kanopi hingga ke lantai hutan.

Pada ruas yang berseberangan dengan ruas akar terdapat satu daun sukulen berbilah datar. Jika sudah dewasa, daunnya berwarna hijau cerah mengkilat dengan panjang 8--25 cm dan lebar 2--8 cm, berbentuk lanset hingga lonjong dengan ujung runcing. Daun dapat bertahan selama tiga hingga empat tahun jika tidak rusak.

Kebun Vanili (Sumber Wikipedia)

BUNGA VANILA PLANIFOLIA

Bunganya berasal dari tandan ketiak yang memiliki 12-20 tunas. Bunganya berwarna kuning kehijauan, berdiameter 5 cm (2 inci) dan hanya memiliki sedikit aroma. Bunganya memerlukan penyerbukan untuk menghasilkan buah, tetapi mekar di pagi hari dan biasanya memudar seiring meningkatnya suhu di sore yang sama. Meskipun setiap bunga hanya bertahan satu hari, pembungaan Vanilla planifolia berlangsung selama dua bulan setahun sekali. Di habitat asli hutan dataran rendah, pembungaan terjadi pada bulan April dan Mei menjelang akhir musim kemarau.Tanaman ini subur, dan penyerbukan hanya memerlukan perpindahan serbuk sari dari kepala sari ke kepala putik, namun memiliki struktur yang mencegah hal ini terjadi tanpa intervensi. Di alam liar, hanya ada sekitar 1% kemungkinan bunga akan diserbuki.

Buah hanya dihasilkan pada tanaman dewasa. Dibutuhkan waktu 2-3 tahun untuk stek sepanjang satu meter dan 3-4 tahun untuk 12 tahun untuk stek atau kultur jaringan. Buahnya berbentuk polong dengan panjang 15--23 cm (6--9 inci) (sering salah disebut kacang). Secara lahiriah, mereka menyerupai pisang kecil. Mereka menjadi dewasa setelah sekitar delapan hingga sembilan bulan.

Deskripsi ilmiah, tanaman Vanili

Deskripsi ilmiah pertama tentang Vanilla planifolia diterbitkan oleh Henry Charles Andrews dalam volume kedelapan The Botanist's Repository miliknya. Dalam uraiannya dia memuji Charles Plumier yang telah menerbitkan deskripsinya pada tahun 1703 sebagai spesies ketiga dari genus Vanila. Dia membuat gambar dalam bukunya dari spesimen yang mekar di rumah kaca milik Charles Greville.

DISTRIBUSI DAN HABITAT

Vanilla planifolia adalah tanaman asli daerah neotropis, dari Meksiko selatan hingga Amerika Tengah, Kolombia, dan bagian utara Brasil. Sebelumnya hewan ini diperkirakan hanya berasal dari Meksiko bagian selatan dan Belize. Karena budidaya, tanaman ini juga menyebar ke sejumlah daerah tropis termasuk Florida selatan, Kepulauan Cayman, Republik Dominika, Jamaika, Puerto Riko, bagian tropis Peru, Ekuador, Venezuela, Guyana Prancis, Suriname, dan Guyana di Amerika. Tercatat juga tumbuh di Republik Demokratik Kongo, Madagaskar, Komoro, Bangladesh, Semenanjung Malaya, Pulau Jawa, Kepulauan Chagos, Pulau Cook, Pulau New Guinea, dan Kaledonia Baru.

Vanilla planifolia membutuhkan iklim tropis yang lembab dan hangat dan tumbuh paling baik antara 20 dan 30 C (68 dan 86 F) dalam kondisi lembab. Ia hanya dapat menerima suhu minimum 10 C (50 F) dan maksimum 33 C (91 F). Persyaratan curah hujan minimum adalah sekitar 2000 mm per tahun. Untuk pertumbuhan yang baik ia juga membutuhkan tanah dengan banyak kalsium dan kalium. Ia juga lebih menyukai tanah yang memiliki drainase baik dan pH antara 6,0 dan 7,0.Kisaran ketinggian alaminya adalah 150 hingga 900 meter. Untuk memicu pembungaan diperlukan periode kering di musim semi.

Karena penggunaan lahan oleh manusia untuk tanaman dan kayu, habitat yang diperlukan untuk Vanilla planifolia menjadi sangat berkurang dan terfragmentasi. Jumlah individu dewasa di alam liar semakin berkurang dan jumlah habitat yang sesuai juga terus menurun.

Vanili adalah salah satu rempah-rempah yang diambil dari biji buah vanili (Vanilla planifolia), sebuah tumbuhan anggota genus Vanilla dalam famili Orchidaceae. Biji vanili umumnya digunakan untuk menghasilkan ekstrak vanili yang sering digunakan sebagai bahan tambahan makanan untuk memberikan aroma dan rasa manis yang khas.

SEJARAH VANILI

Vanilla planifolia secara tradisional tumbuh liar di sekitar Teluk Meksiko dari Tampico hingga ujung timur laut Amerika Selatan, dan dari Colima hingga Ekuador di sisi Pasifik, serta di seluruh Karibia. Orang-orang Totonac, yang tinggal di sepanjang pantai timur Meksiko di negara bagian Veracruz saat ini, termasuk di antara orang-orang pertama yang membudidayakan vanila, yang dibudidayakan di pertanian setidaknya sejak tahun 1185. Totonac menggunakan vanila sebagai wewangian di kuil-kuil dan sebagai wewangian. jimat keberuntungan, serta penyedap makanan dan minuman. Budidaya vanili merupakan kegiatan yang tidak terlalu diperhatikan, karena hanya sedikit orang dari luar daerah yang mengetahuinya.

Meskipun suku Totonac paling terkenal terkait dengan penggunaan vanila oleh manusia, ada spekulasi bahwa suku Olmec, yang juga tinggal di wilayah pertumbuhan vanila liar ribuan tahun sebelumnya, adalah salah satu orang pertama yang menggunakan vanila liar dalam masakan.

Suku Aztec dari dataran tinggi tengah Meksiko menginvasi suku Totonac pada tahun 1427, mengembangkan cita rasa buah vanila, dan mulai menggunakan vanila untuk membumbui makanan dan minuman mereka, sering kali mencampurkannya dengan kakao dalam minuman yang disebut "xocolatl" yang kemudian menginspirasi cokelat panas modern. . Buah tersebut diberi nama tlilxochitl, yang secara keliru diartikan sebagai "bunga hitam" dan bukan "polong hitam" karena buah yang matang akan mengerut dan berubah warna menjadi gelap segera setelah dipetik. Bagi suku Aztec, seperti halnya masyarakat Mesoamerika sebelum mereka, kemungkinan besar vanila digunakan untuk menjinakkan rasa pahit kakao, karena tebu tidak dipanen di wilayah ini pada saat itu dan tidak ada pemanis lain yang tersedia.

Hernn Corts dikreditkan dengan memperkenalkan vanilla dan coklat ke Eropa pada tahun 1520-an. Di Eropa, vanila sebagian besar dianggap sebagai bahan tambahan pada coklat hingga awal abad ke-17 ketika Hugh Morgan, seorang apoteker kreatif yang dipekerjakan oleh Ratu Elizabeth I, menciptakan "daging manis" rasa vanilla yang bebas coklat. Pada abad ke-18, orang Prancis menggunakan vanila untuk membumbui es krim.

Hingga pertengahan abad ke-19, Meksiko adalah produsen utama vanila. Pada tahun 1819, pengusaha Perancis mengirimkan buah vanila ke pulau Runion dan Mauritius dengan harapan dapat memproduksi vanila di sana. Setelah tahun 1841, ketika Edmond Albius menemukan cara menyerbuki bunga dengan cepat menggunakan tangan, buahnya mulai tumbuh subur. Segera, anggrek tropis dikirim dari Runion ke Kepulauan Komoro, Seychelles, dan Madagaskar, beserta instruksi untuk penyerbukannya. Pada tahun 1898, Madagaskar, Runion, dan Kepulauan Komoro memproduksi 200 metrik ton biji vanili, sekitar 80% produksi dunia pada tahun tersebut. Menurut data Organisasi Pangan dan Pertanian PBB tahun 2019, Madagaskar, diikuti oleh Indonesia, merupakan produsen vanili terbesar pada tahun 2018.

BUDIDAYA  VANILI 

Setelah topan tropis menghancurkan lahan pertanian utama, harga pasar vanili meningkat tajam pada akhir tahun 1970an dan tetap tinggi hingga awal tahun 1980an meskipun ada pengenalan vanili dari Indonesia. Pada pertengahan tahun 1980-an, kartel yang mengendalikan harga dan distribusi vanili sejak didirikan pada tahun 1930 dibubarkan.[ Harga turun 70% dalam beberapa tahun berikutnya, menjadi hampir US$20 per kilogram; harga naik tajam lagi setelah topan tropis Hudah melanda Madagaskar pada bulan April 2000. Topan, ketidakstabilan politik, dan cuaca buruk pada tahun ketiga mendorong harga vanila menjadi US$500/kg pada tahun 2004, membawa negara-negara baru ke dalam industri vanila.

KANDUNGAN  SENYAWA BIOAKTIF  VANILI

Vanilin (4-hidroksi-3-metoksibenzaldehida), bahan utama dalam ekstrak biji vanila atau polong, memiliki aroma vanila yang kaya, lembut, dan khas, yang juga merupakan salah satu aroma paling signifikan di dunia. Vanillin dapat berfungsi sebagai bahan penyedap dalam industri makanan (sekitar 60%), zat antara farmasi dalam industri farmasi (sekitar 7%), dan bahan pewangi dalam sektor kosmetik (sekitar 33%).  Permintaan pasar vanilin mencapai 18.600 ton secara global pada tahun 2016, dan permintaannya diperkirakan akan tumbuh pada CAGR sebesar 7,4% dari tahun 2017 hingga 2025, yang menunjukkan potensi pasar yang besar .

Saat ini, tiga metode yang terutama digunakan untuk produksi vanillin: ekstraksi tanaman, sintesis kimia, dan biosintesis. Vanillin alami umumnya diekstraksi dari vanili, anggrek, dan tanaman lainnya, yang harganya sangat mahal, dengan harga USD 1200 hingga USD 4000 per kilogram. Karena proses ini sangat dipengaruhi oleh siklus pengembangan pabrik, lingkungan pertumbuhan, dan biaya pemrosesan, ekstraksi vanillin secara alami tidak dapat memenuhi permintaan pasar.

 Saat ini, sintesis kimia merupakan metode utama yang digunakan untuk produksi vanillin skala industri. Dibandingkan dengan ekstraksi alami, harga pasar vanilin yang disintesis secara kimia hanya 1% dari vanillin alami (sekitar USD 10 per kg).

Vanillin yang disintesis secara kimia terutama digunakan untuk sintesis beberapa polimer, deodoran, poles lantai, dll. . Meskipun vanilin merupakan bahan penyedap yang penting, penggunaan vanilin yang disintesis secara kimia dilarang dalam makanan dan beberapa industri lainnya. Selain itu, kondisi yang keras dan potensi toksisitas vanilin yang disintesis secara kimia pada manusia telah menyebabkan beberapa masalah lingkungan dan pemborosan energi. Dengan pesatnya perkembangan biologi sintetik, produksi biologis beberapa produk alami dari sumber daya terbarukan melalui fermentasi mikroba telah mendapat perhatian besar karena selektivitasnya yang tinggi dan sifatnya yang ramah lingkungan. Dalam hal produksi vanilin, dapat disintesis secara de novo atau diubah dari beberapa substrat seperti eugenol, isoeugenol, dan asam ferulat melalui konversi mikroba atau enzimatik.

Dalam tinjauan ini, kami terutama merangkum status teknologi biosintesis vanilin saat ini, termasuk kelayakan biosintesis/transformasi vanillin yang berasal dari lignin, optimalisasi proses produksi, dan teknologi pemulihan hilir. Kemungkinan arah dan tren perkembangan biosintesis vanilin di masa depan

PRODUKSI BIOLOGIS VANILIN DARI ASAM FERULAT

Di alam, vanillin dapat disintesis secara de novo oleh beberapa tanaman dan mikroorganisme. Selain itu, beberapa enzim juga dapat mengubah prekursor vanillin seperti asam ferulic, eugenol, isoeugenol, stilben fenolik, dll menjadi vanillin . Di antara prekursor tersebut, yang paling banyak digunakan adalah asam ferulat, yang merupakan turunan asam sinamat yang secara alami ditemukan di beberapa sel tumbuhan.

Secara umum, empat jalur metabolisme berperan dalam produksi vanilin menggunakan asam ferulat (Gambar 2). Yang pertama adalah jalur transformasi yang bergantung pada CoA yang terdapat pada sebagian besar mikroorganisme, seperti Amycolatopsis, Pseudomonas, Sphingomonas, Streptomyces, dan Streptococcus . Dalam jalur metabolisme ini, feruloyl-CoA dihasilkan dari asam ferulat dalam reaksi yang dikatalisis oleh feruloyl-CoA sintetase/ligase Fcs, yang selanjutnya dapat dikonversi menjadi 4-hidroksi-3-metoksi--hidroksipropionil-CoA melalui katalisis enoyl -CoA hidratase/aldolase Ech. Kemudian, vanilin dihasilkan melalui katalisis lebih lanjut dari Ech.

Metode kedua melibatkan jalur konversi independen CoA [10]. Dalam jalur metabolisme ini, asam ferulic pertama-tama menghilangkan gugus karboksil untuk menghasilkan 4-vinilguaiacol di bawah katalisis ferulic decarboxylase Fdc dan kemudian menghasilkan vanillin di bawah katalisis 4-vinylguaiacol oksigenase Cso2. Mekanisme ketiga melibatkan proses biokonversi dua langkah. Pada langkah pertama, Aspergillus niger mengubah asam ferulat menjadi asam vanilat, dan pada langkah kedua, asam vanilat direduksi menjadi vanillin oleh Pycnoporus cinnabarinus. Meskipun proses biotransformasi ini telah dilaporkan, enzim fungsional spesifik yang terlibat dalam proses transformasi ini masih belum diketahui. Metode keempat adalah jalur sintetik satu langkah yang hanya ditemukan pada sel tumbuhan. Pada jalur ini, asam ferulic dapat langsung menghasilkan vanillin melalui katalisis kontinyu vanillin sintase VpVAN.

Dalam kebanyakan kasus, biotransformasi asam ferulat menggunakan mikroba melibatkan jalur terkenal yang bergantung pada koenzim A dan non--oksidatif dari asam ferulat menjadi feruloyl-CoA dan feruloyl-CoA menjadi vanilin, yang dikatalisis menggunakan feruloyl-CoA synthetase ( Fcs) dan enoyl-CoA hidratase/aldolase (Ech), masing-masing. Proses metabolisme dua langkah ini terutama melibatkan gen fcs dan ech dan memerlukan partisipasi CoASH, ATP, dan MgCl2

 OPTIMASI PROSES

Karena vanilin beracun bagi mikroba, sulit untuk mengakumulasi vanillin konsentrasi tinggi melalui jalur mikroba langsung, terutama untuk budidaya jangka panjang. Beberapa strategi optimasi telah dilaporkan:

 (1) Optimasi komposisi medium dan desain reaktor melibatkan proses konversi dua pot vanilin berdasarkan asam ferulat. Penambahan FeCl2 ke dalam medium meningkatkan aktivitas Cso2 dalam E. coli rekombinan, memfasilitasi konversi 4-vinil guaiacol menjadi vanillin pada tahap kedua dan mengembangkan teknik imobilisasi untuk dua enzim utama (Fdc dan Cso2) selama dua- proses konversi pot tahap. Katalis Cso2 yang diimobilisasi ini memungkinkan produksi 6,8 mg vanillin dari isoeugenol melalui sepuluh siklus reaksi pada skala 1 mL.

(2) Strategi lainnya adalah penyaringan atau konstruksi genetik dari strain yang lebih kuat. Misalnya, pengenalan gen sintase polihidroksibutirat (PHB) atau siklopropana-asam lemak-asil-fosfolipid ke dalam E. coli dapat meningkatkan toleransi sel terhadap vanillin (laju pertumbuhan strain rekayasa masing-masing adalah 2 kali dan 3,3 kali lebih tinggi dari strain aslinya).

 Selain itu, ditemukan bahwa ekspresi berlebih dari gen reduktase dan dehidrogenase spesifik, misalnya alkohol dehidrogenase, asetaldehida dehidrogenase, dan aldehida reduktase yang bergantung pada NADH, dapat meningkatkan toleransi S. cerevisiae terhadap vanillin.

(3) Metode ini melibatkan pengurangan akumulasi vanilin dalam media kultur dan toksisitas vanilin, yang mengarah pada produksi sel. Dalam studi eksperimental, penggunaan adsorben untuk mengikat vanilin merupakan solusi yang efektif. Misalnya, membran sol-gel kitosan yang digunakan untuk mengurangi penghambatan produk vanilin dikombinasikan dengan sel E. coli yang direkayasa, dan konsentrasi akhir vanilin mencapai 4,5 g/L (tingkat konversi sekitar 75%) . Selain itu, sistem bioreaktor partisi dua fase padat-cair (TPPB) digunakan sebagai teknik penghilangan produk in situ untuk meningkatkan produktivitas transformasi strain ini.

Menggunakan Hytrel G4078W sebagai fase sequestering, konsentrasi akhir vanilin sebesar 19,5 g/L diproduksi dalam mode TPPB fed-batch padat-cair. Selain itu, strategi multi-pulse-feeding diterapkan untuk mengatasi akumulasi racun vanilin dalam kaldu fermentasi melalui sentrifugasi bertahap, yang menghasilkan peningkatan produktivitas volumetrik vanilin sebesar 64% (0,46 g L1h1) dibandingkan dengan teknik pengumpanan pulsa tunggal (0,29 g L1h1)

 (4) Gunakan strategi katalisis sel istirahat. Karena sel kekurangan beberapa nutrisi penting, mikroba yang tersisa tidak dapat berkembang biak. Namun, berbagai sistem enzim di dalam sel masih dapat memfermentasi nutrisi lain dan memiliki kapasitas yang tinggi untuk menghasilkan produk. Sel istirahat telah lama digunakan dalam produksi vanilin karena waktu reaksinya yang cepat, bioakumulasi yang tinggi, kesederhanaan pemisahan produk, dan pengaruh yang lebih kecil terhadap akumulasi substrat beracun [4,31,32,62,75,85]. Ditemukan bahwa sel Pseudomonas fluorescens BF13-1p4 (pBB1) dapat mensintesis vanilin tanpa produk sampingan yang tidak diinginkan dan beracun (seperti vanilin alkohol, asam protocatechuic, dan protocatechuic aldehyde) menggunakan strategi sel istirahat, yang juga merupakan salah satu dari sedikit strategi ideal. kondisi untuk produksi vanilin karena sepenuhnya bebas dari produk sampingan lainnya.

REKAYASA HILIR: PEMULIHAN VANILLIN

Proses Produksi, Vanili umumnya diperoleh melalui proses fermentasi dan pengeringan biji buah vanili. Proses ini memakan waktu yang cukup lama dan memerlukan perawatan khusus untuk menghasilkan kualitas yang baik.

Salah satu tantangan industrialisasi produksi vanilin adalah memulihkan/memurnikan vanilin dari larutannya [86]. Kristalisasi mungkin merupakan teknologi yang paling banyak digunakan; Namun, ini hanya menjadi teknologi kompetitif ketika konsentrasi vanilin di atas 10 g/L (konsentrasi terendah yang diperbolehkan untuk kristalisasi pada 20 C). Adsorpsi adalah proses yang dipelajari secara luas untuk perolehan vanillin.

 Misalnya, vanilin yang dikumpulkan dalam resin DM11 dapat dielusi menggunakan butil asetat (1:2, b/v) dan kemudian diuapkan pada suhu 30 C dengan produksi vanilin 19,2 g/L setelah 55 jam . Namun, pemulihan berbasis adsorpsi terhambat karena kurangnya selektivitas terhadap vanilin, pencampuran kontaminasi, dan penggunaan pelarut organik yang tidak berkelanjutan secara berlebihan. Masalah serupa mengenai hilangnya pelarut juga terjadi pada teknik ekstraksi pelarut lain yang sering digunakan.

Saat ini, telah terjadi peningkatan bertahap dalam teknik pemurnian yang dikombinasikan dengan teknologi membran. Menggunakan pervaporasi dengan lapisan atas membran komposit yang padat di bawah tekanan rendah, para peneliti memperoleh kembali vanilin langsung setelah fermentasi tanpa ekstraksi menggunakan pelarut tambahan dan menghindari pencampuran pengotor lainnya (seperti asam ferulic atau vanillic).

 Dalam penelitian lain, metode dikembangkan untuk mengangkut vanilin menggunakan Cyanex 923 sebagai pembawa organik menggunakan teknologi membran cair (SLM), dan lebih dari 94,4% vanilin ditransfer setelah 8 jam

EKSPRESI ENZIM

Ekspresi enzim kunci baik intraseluler atau ekstraseluler adalah kunci produksi biologis vanilin. Untuk penyesuaian perluasan dan pengurangan biaya produksi vanilin, pembelajaran bagaimana meningkatkan atau menghambat aktivitas enzim yang diperlukan dan meningkatkan stabilitas dan penggunaan kembali enzim harus dipertimbangkan.

Lebih sulit bagi mikroorganisme untuk secara langsung memanfaatkan berbagai substrat substitusi asam ferulat yang memiliki kelarutan rendah dalam air seperti jerami dan lignoselulosa lainnya untuk diubah menjadi vanilin. Salah satu pilihannya adalah dengan melakukan pengolahan awal pada substrat, misalnya melalui pirolisis cepat, hidrolisis alkali, dan lain-lain. Namun, penting untuk mempertimbangkan bagaimana memfasilitasi proses depolimerisasi yang tidak beracun atau rendah racunnya.

 Di sisi lain, strategi fermentasi baru, bioproses konsolidasi (CBP), diterapkan pada bahan bakar produksi lignoselulosa, yang dapat digunakan sebagai referensi untuk produksi lignoselulosa vanillin

Di alam, beberapa jenis jamur dan bakteri telah dilaporkan mengeluarkan enzim untuk mendepolimerisasi lignoselulosa. CBP mewujudkan pembagian kerja antar mikroorganisme dalam proses fermentasi melalui kombinasi strain depolimerisasi lignoselulosa dan strain sintesis vanillin, yang tidak hanya mengurangi tekanan metabolisme satu mikroorganisme untuk mensintesis produk biologis lengkap tetapi juga dapat menahan lebih banyak perubahan dalam proses fermentasi. lingkungan.

Toksisitas vanilin selalu menjadi kendala dalam keseluruhan proses produksi, jadi menemukan pabrik sel sasis dengan toleransi vanilin yang tinggi adalah solusi paling langsung dan efektif. Katalisis kaskade multi-enzim dalam sistem bebas sel dapat secara efektif menghindari toksisitas vanillin. Meskipun aplikasi industri dan produksi bahan kimia menggunakan sistem bebas sel dengan kaskade multi-enzim belum terealisasi, metode ini telah diselidiki untuk sintesis pati menggunakan karbon dioksida. Selain itu, katalisis bebas sel juga dapat menurunkan biaya pemisahan dan mengurangi pencemaran lingkungan dalam proses pemisahan vanilin.

 KESIMPULAN

Ada dua mekanisme  biosintesis vanilin. Pertama, metode untuk meningkatkan akumulasi produk melalui ekspresi berlebih gen produksi vanillin asli atau heterolog dalam mikroorganisme atau sel jaringan tanaman. Kedua, metode untuk pencegahan sintesis produk sampingan dan degradasi vanilin pada organisme yang dihasilkan dari aldehida reduktase endogen, aldehida dehidrogenase, atau jalur pesaing lainnya juga diselidiki. Dalam artikel ini, jalur sintesis vanilin dan gen terkait yang dilaporkan dalam literatur dirangkum.

Tinjauan mengenai kemajuan terkini dan perkembangan masa depan dalam produksi vanillin secara biologis  dari lignin dan asam ferulic diberikan, dan beberapa teknologi optimasi proses produksi dibandingkan. Saat ini, kemajuan dalam bioteknologi menghadirkan peluang baru untuk menambah nilai pada produk sampingan pertanian yang tidak diinginkan, serta menurunkan biaya dan meningkatkan produksi vanillin berkualitas tinggi dan identik dengan alam. Moga bermanfaat*****