DEGRADASI KOMPONEN LIGNOSELULOSA
Gambar 7. Siklus katalitik pada MnP (Hofrichter 2002)
Pemecahan ikatan oksigen peroksida membutuhkan Fe4+-oxo-porphyrin-radical compleks dalam pembentukan MnP-Compound I. Kemudian ikatan dioksigen dipecah dan dikeluarkan satu molekul air. Reaksi berlangsung sampai terbentuk MnP-Compound II. Ion Mn2+ bekerja sebagai donor 1-elektron untuk senyawa antara porfirin dan dioksidasi menjadi Mn3+. Mn3+ merupakan oksidan kuat yang dapat mengoksidasi senyawa fenolik, tetapi tidak dapat menyerang unit non fenolik lignin (Perez etal. 2002).
Reaksi awal Mn3+ dengan cincin fenolik adalah suatu oksidasi satu elektron menjadi radikal fenoksil (Gambar 8) (Gold dan Alic 1993) yang terdapat dalam mesomer yang berbeda. Secara simultan, chelate asam organik diokasidasi menjadi peroksil dan radikal lain yang mungkin menghasilkan superoksida yang cenderung bereaksi dengan radikal berpusat karbon menjadi bentuk eteh peroksida yang mengalami pembelahan cincin yang dihasilkan dalam pembentukan struktur alifatik (Hofrichter 2002). Selanjutnya sistem enzim MnP membelah gugus ini menjadi CO2 dan radikal alifatik yang selanjutnya mengalami reaksi dengan dioksigen menghasilkan CO2 lebih banyak dan bahan organik dengan berat mokelul rendah seeprti asam format.
Gambar 8. Skema pembentukan karbon diokasida dari struktur aromatik lignin oleh MnP.
Degaradasi Selulosa
Degradasi selulosa oleh fungi merupakan hasil kerja sekelompok enzim selulolitik (Howard et al. 2003a) yang bekerja secara sinergis. Sistem enzim selulolitik terdiri dari tiga kelompok utama yaitu (a) endoglucanases atau 1,4-b-D-glucan-4-glucanohydrolases (EC 3.2.1.4); (b) exoglucanases, yang meliputi 1,4-b-D-glucan glucanohydrolases atau cellodextrinases (EC 3.2.1.74) dan 1,4-b-D-glucan cellobiohydrolases atau cellobiohydrolases (EC 3.2.1.91) dan (c) b-glucosidases atau b-glucoside glucohydrolases (EC 3.2.1.21) (Lymar et al. 1995; Lynd et al. 2002; Perez et al. 2002; Howard et al. 2003b). Kapang P. chrysosporium menghasilkan enzim selulase dengan aktivitas menyerupai endogluconases (EGs) dan exocellobiohydrolases (CBHs) (Broda et al. 1996) dan 3 tipe (b-glucosidases tergantung sumber karbon yang tersedia (Lymar et al. 1995).
Enzim endoglucanases menghidrolisis secara acak bagian amorf selulosa serat (Howard et al. 2003b) menghasilkan oligosakarida dengan panjang yang berbeda dan terbentuknya unjung rantai baru (Lynd et al. 2002). Enzim Exoglucanases bekerja terhadap ujung pereduksi dan non-pereduksi rantai polisakarida selulosa dan membebaskan glukosa yang dilakukan oleh enzim glucanohydrolases atau selobiosa yang dilakukan oleh enzim cellobiohydrolases sebagai produk utama (Lynd et al. 2002). Hidrolisis bagian berkristal selulosa hanya dapat dilakukan secara efiesien oleh enzim exoglucanases (Perez et al. 2002; Lynd et al. 2002). Hasil kerja sinergis endoglucanases dan exoglucanases menghasilkan molekul selobiosa. Hidrolisis selulosa secara efektif memerlukan enzim (b-glucosidases yang memecah selobiosa menjadi 2 molekul glukosa (Gambar 9)(Perez et al. 2002).
Gambar 9. Skema hidrolisis selulosa menjadi glukosa (Lynd et al. 2002).
