BIODEGRADASI SENYAWA ORGANIK

    Biodegradasi adalah proses dimana bahan organik yang dirobohkan oleh enzim dihasilkan oleh organisme hidup. Istilah yang sering digunakan dalam kaitannya dengan ekologi, pengelolaan sampah dan lingkungan proses pengobatan (bioremediation). Istilah yang digunakan dalam ekologi untuk menggambarkan proses biokimia yang cenderung membawa zat organik, yang dihasilkan secara langsung atau tidak langsung dari fotosintesis dalam zat anorganik.

Biodegradasi memainkan membalikkan dengan fotosintesis dan proses biosintesis berikutnya yang menimbulkan biomassa . Sementara fotosintesis menghasilkan molekul organik dari molekul anorganik, mengurangi biodegradasi molekul organik yang kompleks menjadi sederhana konstituen secara bertahap untuk akhirnya membawa mereka ke tahap anorganik.

Salah satu beban pencemaran yang menjadi masalah besar terhadap keseimbangan lingkungan adalah limbah yang disebabkan oleh minyak dan limbah lain yang juga merupakan turunan dari minyak bumi. Degradasi minyak sendiri dapat dilakukan dengan memanfaatkan mikroorganisme seperti bakteri, khamir, jamur maupun alga. Biodegradasi merupakan proses perombakan senyawa organik kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana oleh aktifitas mikroorganisme. Senyawa sederhana yang dihasilkan seperti asam-asam organik dan asam-asam amino diuraikan lebih lanjut menjadi gas metana (CH₄), karbon dioksida (CO₂) dan sejumlah H₂, hidrogen sulfida (H₂S), dan nitrogen serta biomassa

Pelepasan biosurfaktan yang dihasilkan oleh mikroba diperlukan pada tahap awal biodegradasi. Dengan adanya biosurfaktan, substrat yang berupa cairan akan teremulsi, dibentuk menjadi misel-misel, dan menyebarkannya ke permukaan sel mikroba. Substrat yang padat dipecah oleh biosurfaktan, sehingga lebih mudah masuk ke dalam sel. Ada tiga cara transport hidrokarbon ke dalam sel mikroba yaitu :

Pertama interaksi sel dengan hidrokarbon terlarut dalam fase cair. Pada kasus ini umumnya rata-rata kelarutan hidrokarbon oleh proses fisika sangat rendah sehingga tidak mendukung pertumbuhan mikroba.

Kedua kontak langsung (perlekatan) sel dengan permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar daripada sel mikroba. Pada kasus yang kedua ini sel mikroba melekat pada permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar daripada sel dan pengambilan substrat dilakukan dengan difusi atau transport aktif. Ketersediaan substrat untuk penempelan sel merupakan faktor yang membatasi pengambilan substrat. Kontak langsung antara hidrokarbon dengan sel menunjukkan adanya mekanisme yang penting dalam pengambilan substrat.

Ketiga, interaksi sel dengan tetesan hidrokarbon yang teremulsi atau tersolubilisasi oleh mikroba. Pada kasus ini sel mikroba berinteraksi dengan partikel hidrokarbon yang lebih kecil daripada sel. Cara yang ketiga ini merupakan kebalikan dari kasus yang kedua. Dengan berkurangnya partikel substrat, maka daerah antar permukaan antara hidrokarbon dengan air akan bertambah, sehingga dapat meningkatkan pengambilan substrat oleh mikroba

Biodegradasi Protein

Protein merupakan komponen penting atau komponen utama. Protein berfungsi sebagai pembentuk tubuh, sehingga dalam makanan protein berfungsi sebagai zat utama yang digunakan untuk membangun/membentuk tubuh. Unsur kimia utama protein terdiri dari C, H, O dan N.

Maka berdasarkan penyusunnya protein dapat diartikan Polimer dari beberapa asam amino (+/- 20 macam) yang terhubung dengan suatu ikatan yang disebut dengan ikatan peptida, sehingga protein disebut juga dengan ikatan Polipeptida (ikatan yang terdiri dari peptida-peptida). Atau protein terdiri dari karboksil dan Amino, sehingga protein terdiri dari asam-asam amino. Asam amino adalah: asam karboksil yang mempunyai gugus amino.Selanjutnya, karena protein terdiri dari asam-asam amino, maka diperlukan suatu ikatan untuk menghubungkannya yang disebut dengan ikatan peptida.

Biodegradasi sering menimbulkan kerugian, yaitu mengakibatkan timbulnya bau busuk dan perubahan cita rasa makanan. Bau busuk timbul karena pemecahan dari bahan organik yang mengandung Nitrogen (peptida dan asam amino). Selain itu perombakan juga menyebabkan berubahnya tekstur dari substrat atau bahan pangan.

Hal ini disebabkan oleh koagulasi protein yang dapat mempercepat pembusukan
Bahan pangan yang dirusak biasanya produk yang kaya akan protein dan disimpan pada suhu rendah. Contoh bakteri yang bersifat proteolitik adalah jenis: Bacillus, Clostridium, Pseudomonas dan Proteus.

Biodegradasi Lemak

Lemak merupakan senyawa organik yang tidak larut dalam air akan tetapi larut dalam pelarut organik. Lemak disintesa dari 1molekul gliserol dan 3 molekul asam lemak.
Sehingga dalam perombakannya lemak akan dirombak menjadi gliserol dan asam-asam lemak. Jenis mikroba yang bersifat lipolitik Contoh bakteri Pseudomonas, Alcaligenes, dan Stapylococcus.

Kapang: Rhizopus, Geotrichum, Aspergillus dan Penicillium

Khamir: Candida, Rhodotarula, Hansemula.

Biodegradasi Karbohidrat

Molekul KH terdiri dari atom-atom C, H dan O KH terdiri dari senyawa-senyawa, yaitu: monosakarida, oligosakarida dan polisakarida Dalam pemecahannya KH akan dirombak menjadi senyawa sederhana atau monosakarida (Gula), dimana selanjutnya akan dipecah menjadi energi. Degradasi pati/KH, menyebabkan pencairan pati, sehingga mengakibatkan perubahan struktur dan cita rasa makanan. MO yang bersifat Amilolitik terutama beberapa jenis kapang dan beberapa jenis bakteri.

Contoh bakteri pemecah pati: Bacillus subtilis

Contoh kapang pemecah pati Aspergillus niger.

KEASAMAN ASAM KARBOKSILAT

Dalam kimia organik, turunan asam karboksilat adalah kelompok senyawa organik yang memiliki gugus karbonil dan memiliki sebuah atom elektronegatif (oksigen, nitrogen atau halogen yang terikat pada atom karbon karbonil. Turunan senyawa karboksilat berbeda dengan keton dan aldehida yang memiliki gugus karbonil tapi tidak terikat dengan atom elektronegatif. Keberadaan atom elektronegatif ini menyebabkan perubahan signifikan pada reaktivitas senyawa ini.

 Keasaman asam  karboksilat adalah Asam karboksilat terionisasi di dalam air membentuk larutan yang bersifat sedikit asam. Keasaman asam karboksilat ¹ asam-asam anorganik karena asam karboksilat terionisasi sebagian di dalam air --> asam lemah

satu ukuran dari kekuatan asam ialah besarnya ionisasi dalam air. lebih besar jumlah ionisasi,lebih kuat asamnya.kekuatanj asam dinyatakan sebagai konstanta asam Ka,konstanta kesetimbangan ionisasi dalam air.harga Pka adalah pangkat negatif dari pangkat Ka.Bila Ka bertambah Pka berkurang.oleh sebab itu makin kecil Pka makin kuat asamnya.

Pengaruh Subtituen Pada Keasaman Asam Karboksilat dan Kebasaan Garam Karboksilat

Faktor-faktor yang dapat meningkatkan kestabilan anion berarti akan menaikkan keasaman, dan faktor-faktor yang mengurangi kestabilan anion akan menyebabkan penurunan keasaman suatu asam karboksilat. Menurut teori asam-basa Bronsted Lowry, bila suatu asam karboksilat bersifat asam kuat, maka basa konjugasinya bersifat basa lemah, sebaliknya bila suatu asam karboksilat bersifat asam lemah, maka basa konjugasinya bersifat basa kuat.

AMIDA

Amida adalah senyawa yang sangat tidak reaktif, karena protein terdiri dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan amida. Amida tidak bereaksi dengan ion halida, ionkarboksilat, alkohol, atau air karena dalam setiap kasus, nukleofil yang masuk adalah basa lemah dari gugus pergi amida.Amida dapat bereaksi dengan air dan alkohol jika campuran reaksi dipanaskan dalam suasana asam.

Teori orbital molekul dapat menjelaskan mengapa amida yang tidak reaktif. Amida memiliki kontributor resonansi penting di mana saham nitrogen satu pasangan dengan karbon karbonil, orbital yang berisi pasangan bebas tumpang tindih orbital kosong dari gugus karbonil. Keadaan tumpang tindih menurunkan energi-satu pasangan itu bukan basa atau nukleofilik-dan menimbulkan energi dari orbital gugus karbonil, sehingga kurang reaktif terhadapnukleofil. Amida dengan kelompok NH₂ bisa didehidrasi dengan sebuah nitril. 

Reagendehidrasi umumnya digunakan untuk tujuan ini adalah P₂O₅, POCl₃, dan SOCl₃

 

_{HIDROLISIS AMIDA}

Secara teknis, hidrolisis adalah reaksi dengan air. Itulah yang terjadi ketika amidadihidrolisis (dengan adanya asam encer seperti asam klorida encer, asam ini bertindak sebagai katalis untuk reaksi antara amida dan air).

 

A. Hidrolisis dalam  keadaan  asam

Jika ethanamide dipanaskan dengan cairan asam (seperti asam klorida), asam etanoatterbentuk bersama dengan ion amonium. Jadi, jika kita menggunakan asam klorida, larutanakhir akan mengandung amonium klorida dan asam etanoat.  

B.Hidrolisis dalam kondisi alkali

Jika ethanamide dipanaskan dengan larutan natrium hidroksida, gas amonia akan lepas dankita hanya mendapatkan larutan yang mengandung natrium etanoat.

DEHIDRASI AMIDA

Dehidrasi amida adalah dengan memanaskan campuran padat dari amida dan fosfor (V)oksida, Air dikeluarkan dari senyawa amida meninggalkan kelompok nitril, -CN.Nitril cair didapatkan dengan distilasi sederhana. Sebagai contoh, dengan ethanamide kitaakan mendapatkan ethanenitrile.

CH₃CONH₂                    CH₃CN