TUGAS MAKALAH II

TEKNOLOGI BIOPOLIMER

MEKANISME BIODEGRADASI POLIESTER

(PLA, PGA, PHA)

Oleh:

Kelompok 1

1. Ahmad Qomaruddin I05110012. Alviansyah zinka A.P I05110043. Anni Nurhayati I05110064. Heni Triagline I05120265. M. Fitra Arifianto I05120326. T. Bagus Tri Lusmono I0512062

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013

A. Biodegaradasi PLA

Plastik biodegradable berbahan dasar tepung (PLA) dapat didegradasi

bakteri pseudomonas dan bacillus yang memutus rantai polimer menjadi

monomer-monomernya. Senyawa-senyawa hasil degradasi polimer selain

menghasilkan karbon dioksida dan air, juga menghasilkan senyawa organik lain

yaitu asam organik dan aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan. Plastik

berbahan dasar tepung aman bagi lingkungan. Sebagai perbandingan, plastik

tradisional membutuhkan waktu sekira 50 tahun agar dapat terdekomposisi alam,

sementara plastik biodegradable dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih

cepat.

Hasil degradasi plastik ini dapat digunakan sebagai makanan hewan ternak

atau sebagai pupuk kompos. Plastik biodegradable yang terbakar tidak

menghasilkan senyawa kimia berbahaya. Kualitas tanah akan meningkat dengan

adanya plastikbiodegradable, karena hasil penguraian mikroorganisme

meningkatkan unsur hara dalam tanah. Sifat penting dari PLA adalah

kemampuannya terdegradasi secara biologis di dalam tanah. 

PLA terdegradasi melalui dua  tahap, yaitu  :

1. tahap degradasi/fragmentasi dan 

2. tahap biodegradasi. 

Degradasi  plastik  terjadi  karena  panas,  air,  dan  sinar  matahari

menghasilkan  fragmen-fragmen  polimer.  Plastik sintetik  tidak mengalami

biodegradasi,  tetapi hanya mengalami degradasi sehingga masih meninggalkan

residu. Polylactic acid juga memiliki sifat-sifat yang mendukung untuk dijadikan

kemasan baik pangan maupun non pangan karena memiliki sifat pembatas

(barrier) yang baik terutama untuk kelembaban dan uap air, selain itu

kelebihannya lagi jika digunakan khususnya sebagai kemasan pangan. Asam

laktat atau Polylactic acid masuk kedalam Golongan GRAS (Generally Recognize

As Safe), sehingga terjamin aman  dari migrasi bahan-bahan berbahaya dari

kemasan. 

Penggunaan plastik biodegradable sangat berpengaruh terhadap

lingkungan, ini juga membantu mengurangi penggunaan minyak bumi, gas alam

dan sumber mineral lain yang keberadaannya semakin menipis dan tidak dapat

diperbaharui. Kedepannya diharapkan Indonesia dapat mengembangkan plastik

biodegradable yang berasal dari pati, mengingat di Indonesia banyak diperoleh

sumber karbohidrat sebagai sumber pati.

Degradasi mikroba PLA

Sakai et al. (2001) bakteri thermophilic L-PLA-degradasi yang terisolasi

dari garbage fermentor, diidentifikasi sebagai Bacillus smithii. Strain tumbuh

dengan baik dalam media yang mengandung 1% L-PLA dan berat molekul L-

PLA mengalami penurunan sebesar 35,6% setelah inkubasi 3 hari dengan bergetar

pada 60 ˚ C. Isolasi lain dari L-PLA-degradasi thermophile Geobacillus sp. Strain

41 dilaporkan oleh Tomita et al. (2004). Waktu perjalanan degradasi L-PLA

dimonitor pada 60 ˚C selama 20 hari dan degradasi dikonfirmasi oleh perubahan

berat molekul dan viskositas polimer sisa. Bakteri Baru termofilik diisolasi dari

kompos diisolasi dan diidentifikasi sebagai Bacillus licheniformis.

Faktor yang mempengaruhi produksi enzim L-PLA-degradasi

belum diteliti sejauh ini. Sebagian besar para peneliti berfokus pada

isolasi dan identifikasi mikroorganisme L-PLA-degradasi baru.

Amycolatopsis sp Strain 3118 diisolasi dan diidentifikasi oleh Ikura &

Kudo (1999 ). Kondisi optimum untuk degradasi PLA film adalah 43

°C pada pH sekitar 7,0 di mineral media garam dengan nutrisi organik

konsentrasi rendah ( 0,002 % ekstrak ragi ) dan PLA Film menghilang

dalam waktu 2 minggu .

StrainDetection method of PLAdegradation

Reference

Amycolatopsis sp. HT 32Film-weight loss; monomer

Pranamuda et al.,1997

Amycolatopsis sp. 3118Film-weight loss; monomer Ikura & Kudo, 1999

Amycolatopsis sp. KT-s-9 Clear zone method Tokiwa et al.,1999

Amycolatopsis sp. 41Film-weight loss; monomer

Pranamuda et al.,2001

Amycolatopsis sp. K104-1 Turbidity method Nakamura et al., 2001

Lentzea waywayandensis Film-weight loss; monomer production

Jarerat & Tokiwa,2003

Kibdelosporangium aridumFilm-weight loss; monomer Jarerat et al., 2003

Tritirachium albumATCC 22563

Film-weight loss; monomer Jarerat & Tokiwa,2001

Brevibacillus Change in molecular production and

Tomita et al., 1999

Bacillus stearothermophilusChange in molecularproduction and viscosity Tomita et al., 2003

Bacillus smithii PL 21Change in molecularproduction and viscosity Tomita et al., 2004

Bacillus licheniformis PLLA-2

Biodegradation test Kim et al., 2007Paenibacillus amylolyticusTB-13 Turbidity method Shigeno et al., 2003

Bacillus clausii strain pLA-M4

Molecular technique Mayumi et al., 2008

Bacillus cereus pLA-M7 Molecular technique Mayumi et al., 2008

Treponema denticola pLA-M9

Molecular technique Mayumi et al., 2008

Paecilomyces Molecular technique Sangwan & Wu, 2008

Thermomonospora Molecular technique Sangwan & Wu, 2008

Thermopolyspora Molecular technique Sangwan & Wu, 2008

Actinomadura keratinilyticaT16-1

Clear zone and turbidityMethod Sukkhum et al., 2009a

Micromonospora echinosporaB12-1

Clear zone and turbidity method

Sukkhum et al., 2009a

Micromonospora viridifaciensB7-3

Clear zone and turbidityMethod Sukkhum et al., 2009a

Nonomuraea terrinata L44-1Clear zone and turbidityMethod Sukkhum et al., 2009a

Nonomuraea fastidiosa T9-1Clear zone and turbidity method

Sukkhum et al., 2009a

Bacillus licheniformis T6-1Clear zone and turbidityMethod

Sukkhum et al., 2009a

Laceyella Sacchari T11-7Clear zone and turbidityMethod

Sukkhum et al., 2009a

Thermoactinomyces vulgalisT7-1

Clear zone and turbidity method

Sukkhum et al., 2009a

Table 1. PLA-degrading microorganisms, type of enzyme and detection method for PLA degradation

StrainMw

(kDa)

Optimum pHand

temperature

Substratespecificity Enzyme type Reference

Amycolatopsissp. 41 40

pH 6.037-45°C

casein, silk

powder,Suc-

(Ala)3-pNA

proteasePranamuda et al.,2001

Amycolatopsissp. K104-1 24 pH 9.5

55-60°C

Casein, fibroin

Serine protease

Nakamura et al.,2001

T. album - -

silk fibroin, elastin, (Suc-

(Ala)3-pNA)

proteaseJarerat & Tokiwa,2001

B. smithii 62.5 pH 5.560°C

pNP-butyrate,capryrate, laurate,

palmitate,

acyltransferase Sakai et al., 2001

Cryptococcus sp. S-2

20.9 -L-PLA ,

PBS, PCL, PHB

Lipase Masaki et al.,2005

Amycolatopsisorientalis ssp.

orientalis

24,19.5,18

pH 9.5,pH 10. 5pH 9.550-60°C

PLA, casein,

C8 ester

Serine protease

Li et al., 2008

Actinomadurakeratinilytica

T16-130 pH 10.0

70°C

PLA, (Suc-

(Ala)3-pNA), gelatin

Serine protease

Sukkhum et al.,2009a

Table 2. The characteristics of purified PLA-degrading enzyme from various strains

Kesimpulan

Sejak tahun 1997, banyak peneliti telah berhasil mengisolasi dan

mengidentifikasi mikroorganisme PLA-degrading. Beberapa mikroorganisme

PLA-degrading telah dilaporkan seperti bakteri termofilik, actinomycetes dan

jamur. Selanjutnya, actinomycetes PLA-degrading ditemukan untuk

mendistribusikan ke berbagai Family misalnya Pseudonocardiaceae,

Thermomonosporaceae, Micromonosporaceae, Streptosporangiaceae, Bacillaceae

dan Thermoactinomycetaceae. Teknik molekuler seperti perpustakaan

metagenomic digunakan untuk mempelajari mikroorganisme unculturable PLA-

degrading lainnya dalam ekosistem. Namun, banyak mikroorganisme PLA-

degrading lainnya belum terisolasi dari lingkungan alam. Jadi, studi lebih lanjut

tentang isolasi dan identifikasi strain PLA-degrading ampuh yang menghasilkan

aktivitas tinggi harus diselidiki. Biasanya, enzim dimurnikan PLA-degrading

dikarakterisasi menjadi dua kelompok seperti protease dan lipase yang

menunjukkan spesifisitas substrat dengan PLA, protein, peptida dan beberapa

asam lemak disintesis pada suhu tinggi ( 37-70 °C ) dan pH basa ( 9,5 - 10 ).

Namun, mekanisme degradasi PLA oleh mikroorganisme dan enzim harus lebih

jelas dipahami dengan mempelajari pemurnian enzim dari mikroorganisme

lainnya. Metode response surface berhasil untuk meningkatkan produksi enzim

PLA-degrading oleh A. keratinilytica ketegangan T161. Konsentrasi optimum

baik PLA dan gelatin sebagai sumber karbon dan nitrogen, 0,03 % dan 0,24 %

( b / v ) masing-masing, menunjukkan aktivitas PLA-degrading maksimal

diperoleh dengan menggunakan metode ini statistik. Maksimum Kegiatan PLA-

degrading 3L airlift fermentor dengan media dioptimalkan statistik adalah 150 U /

ml dibawah kondisi: pH 7.0 ( un-controlled ), laju aerasi 0,5 vvm dan 50 °C. Kami

menyarankan bahwa desain eksperimental ini mungkin berguna untuk perbaikan

produksi enzim PLA-degrading dari strain lain. Selain itu, metode daur ulang

PLA dengan menggunakan degradasi enzimatik yang tersedia dan menggunakan

kondisi ringan tanpa produk yang tidak diinginka . Daur ulang biopolimer,

misalnya PLA dengan menggunakan enzim mikroba harus dicapai rincian lebih

lanjut, terutama dalam proses biodegradasi, bio-daur ulang dan re-polimerisasi

untuk membuka teknologi baru untuk mengurangi limbah plastik di masa depan.

B. Biodegradasi PHA

Penguraian lingkungan bahan PHA

Salah satu sifat unik dari bahan biologis PHA adalah biodegradabilitas

mereka di berbagai lingkungan. Laju biodegradasi bahan PHA tergantung pada

banyak faktor, terutama yang berkaitan dengan lingkungan (suhu, tingkat

kelembaban, pH, dan pasokan hara) dan yang terkait dengan bahan PHA sendiri

(komposisi, kristalinitas, aditif, dan luas permukaan). Mikroskop elektron telah

mengungkapkan bahwa degradasi terjadi pada permukaan melalui hidrolisis

enzimatik (erosi permukaan). Bobot molekul sampel PHA tetap hampir tidak

berubah selama biodegradasi. Sejumlah mikroorganisme seperti bakteri dan jamur

dalam tanah, lumpur, dan air mengekskresikan ekstraseluler enzim PHA-

merendahkan laut untuk menghidrolisis PHA padat menjadi oligomer larut dalam

air dan monomer, dan kemudian memanfaatkan produk yang dihasilkan sebagai

nutrisi dalam sel.

Gambar Biosintesis dan proses biodegradasi PHA dalam lingkungan alam

Biodegradasi PHA film

Kami telah mempelajari tren degradasi film PHA komersial penting di

lingkungan bakau tropis. Biodegradabilitas P (3HB) dan co-polimer, P (3HB-co-5

mol% 3HV) dan P (3HB-co-5 mol% 3HHx) diselidiki bersama dengan P (3HB)

film yang mengandung titanium 38% wt dioksida (TiO2) [P (3HB) -38% berat

TiO2)]. Degradasi formulasi ini dipantau selama delapan minggu di tiga zona

yang berbeda dalam kompartemen bakau menengah. Degradasi PHA diamati baik

di permukaan dan di sedimen mangrove. PHA co-polimer hancur pada tingkat

yang sama atau lebih tinggi dari homopolimer, P (3HB). Namun, penggabungan

TiO2 ke P (3HB) film menyebabkan laju degradasi P (3HB-38% berat TiO2) film

komposit untuk menjadi jauh lebih lambat dari semua film PHA lainnya. Tingkat

keseluruhan degradasi semua film PHA ditempatkan pada permukaan sedimen

lebih lambat daripada yang terkubur dalam sedimen.

Selain studi biodegradasi PHA dalam lingkungan bakau tropis, intraseluler

P (3HB-co-3HV) degradasi, contohnya mobilisasi sebelumnya disintesis P (3HB-

co-3HV) juga dipelajari. Delftia acidovorans DS 17 (sebelumnya dikenal sebagai

Comamonas acidovorans) digunakan untuk mempelajari akumulasi dan

mobilisasi P (3HB-co-3HV).

Mobilisasi 3HB dan 3HV monomer terjadi dengan cepat dan serentak di

sel yang mengandung 30-40% berat kopolimer DCW tersebut. Namun, sel-sel

yang mengandung sekitar 75% berat P (3HB-co-3HV) dari DCW menunjukkan

kemampuan memobilisasi miskin. Analisis terhadap ukuran dan morfologi P

(3HB-co-3HV) granul menggunakan TEM mengungkapkan bahwa akumulasi

sangat tinggi kopolimer dalam sel yang terkena efisiensi mobilisasi di D.

acidovorans.

Proses Degradasi enzimatik PHA Lempengan Kristal

Tingkat degradasi material PHA sangat tergantung pada sifat mereka solid

state seperti kristalinitas , ketebalan pipih , dan ukuran kristal , yang dipengaruhi

oleh struktur kimia . Banyak peneliti telah menyelidiki mekanisme degradasi PHA

pipih kristal menggunakan kristal tunggal PHA. Kristal tunggal , yang jelas

memiliki seragam dan didefinisikan dengan baik struktur, merupakan sistem

monolamellar sangat baik untuk mempelajari proses degradasi enzimatik . Kristal

tunggal PHA telah disusun dari berbagai jenis pelarut , dan morfologi kristal dan

struktur diselidiki melalui penggunaan analisis mikroskopis. Biasanya , P ( 3HB )

membentuk kristal berbentuk reng dengan dimensi sekitar 0,3-2 m dan 5-10 m

sepanjang sumbu pendek dan panjang , masing-masing. Berdasarkan difraktogram

elektron P ( 3HB ) kristal tunggal , sumbu panjang adalah sumbu kristalografi.

Ketebalan P ( 3HB ) kristal tunggal berkisar 4-10 nm tergantung pada berat

molekul , pelarut , dan suhu kristalisasi .

PHA depolymerases dari bakteri dan jamur telah digunakan untuk

mempelajari degradasi enzimatik dari P ( 3HB ) kristal tunggal untuk menjelaskan

mekanisme degradasi wilayah kristal untuk P ( 3HB ). Tidak ada penurunan berat

molekul yang diamati dalam polimer, menunjukkan degradasi istimewa dari tepi

kristal daripada rantai lipatan permukaan pipih dan mendukung hipotesis dari

endo gabungan dan exo mekanisme degradasi oleh jamur Aspergillus fumigatus

dan bakteri Pseudomonas lemoignei. Semua peneliti ini melaporkan bahwa kristal

tunggal yang dihidrolisis secara enzimatik istimewa di tepi kristal ( ac pesawat)

dan berakhir ( bc pesawat) daripada di permukaan rantai - lipat dari kristal

tunggal.

Biodegradabilitas serat PHA

Degradasi enzimatik serat ditarik dingin dan dua - langkah yang ditarik

dilakukan dalam larutan air yang mengandung ekstraseluler PHA depolymerase

dari R. pickettii T1 pada 37ºC. Namun, permukaan P(3HB) serat setelah degradasi

enzimatik parsial tidak teratur , dan memiliki banyak rongga eliptik baik

sepanjang arah gambar. Temuan ini mengungkapkan bahwa kekuatan tinggi

P(3HB) serat adalah terdegradasi oleh ekstraselular PHA depolymerase , dan

bahwa erosi enzimatik berkembang pesat dan seragam dari daerah amorf di

permukaan. Morfologi serat setelah degradasi enzimatik parsial menunjukkan

adanya domain kristal, karena degradasi enzimatik berlangsung awalnya dari

daerah amorf di permukaan. Pola difraksi sinar - X dari P(3HB) serat sebelum

degradasi enzimatik menunjukkan refleksi yang dikaitkan dengan sangat

berorientasi - bentuk dan kehadiran ß - bentuk. Namun, refleksi dari ß - bentuk

menghilang dalam pola difraksi sinar - X dari P(3HB) serat setelah degradasi

enzimatik selama 1 jam . Sementara intensitas dari - bentuk kristal tetap tidak

berubah sebelum dan sesudah degradasi enzimatik , intensitas ß - bentuk menurun

, meskipun ß - bentuk yang ada di wilayah inti. Hasil ini menunjukkan bahwa

tingkat erosi enzimatik ß - formulir dengan planar zigzag  helix konformasi untuk

P ( 3HB ) serat konformasi lebih cepat. Selanjutnya, laju erosi enzimatik dapat

dikontrol oleh konformasi molekul , meskipun struktur kimia yang sama .

Mekanisme degradasi ß - bentuk dan bentuk- dalam P ( 3HB ) monofilamen

disajikan pada Gambar 14 . Gambar 14A menunjukkan skematis dari struktur

yang sangat teratur dari P ( 3HB ) serat dengan dua macam konformasi molekul .

Wilayah selubung terdiri dari dua domain yang kristal lamelar dengan 21helix

konformasi (a -form ) dengan daerah amorf antara kristal lamelar .

Di sisi lain tangan, di wilayah inti , ß - bentuk domain ada di antara kristal

lamelar bersama rantai amorf sangat berorientasi . Gambar 14B menunjukkan

bahwa degradasi enzimatik berlangsung dari daerah amorf dari permukaan

material, dan kemudian degradasi enzimatik P ( 3HB ) serat berlangsung dari

daerah amorf antara - bentuk kristal lamelar di permukaan serat (wilayah selubung

) . Selanjutnya , molekul enzim dapat menembus ke dalam serat dengan

merendahkan daerah amorf . Rantai molekul dari ß - bentuk dapat dengan mudah

diserang oleh molekul enzim daripada mereka dari bentuk- karena halangan sterik

kurang terhadap ikatan ester dalam planar zigzag konformasi dibandingkan

dengan konformasi heliks . Intensitas diinduksi dari ß - bentuk karena menurun

dan kristal - bentuk tetap tidak berubah setelah degradasi enzimatik parsial .

Dalam uji degradasi enzimatik lagi , sudah bisa dikonfirmasi bahwa serat

keseluruhan benar-benar terdegradasi oleh PHA depolymerase .

Kesimpulan

Dalam ulasan ini, studi tentang hubungan antara penguraian enzimatik dan

struktur yang solid-state bahan PHA dirangkum. Informasi yang terintegrasi

dalam ulasan ini mengenai proses degradasi material PHA akan memungkinkan

desain dan sintesis polimer biodegradable dengan tingkat degradasi dikendalikan

dalam lingkungan alam. Untuk penggunaan praktis PHA sebagai bahan

biodegradable, laju degradasi mereka harus dikontrol oleh struktur kimia dan sifat

solid-state. Seperti disebutkan dalam ulasan ini, maka kami perlu mengontrol

degradasi PHA pipih kristal, yang merupakan tingkat-menentukan langkah, untuk

mengatur tingkat degradasi keseluruhan bahan PHA.

C. Biodegradasi PGA

Polimer biodegradabel merupakan polimer yang dapat terdegradasi secara

biologis. Proses biodegradasi dapat terjadi baik secara hidrolitik atau enzimatik

untuk menghasilkan produk samping yang biokompatibel dan tidak bersifat racun.

Produk samping tersebut dapat dihilangkan dengan jalur metabolik normal. Sejak

dua dekade terakhir, terjadi peningkatan dalam penggunaan polimer

biodegradabel sintetik dalam bidang pengobatan antara lain sebagai media

transplantasi jaringan, pengukung dan penyalur obat (Porjazoska et al. 2004;

Preeti et al. 2003).

Penggunaan polimer biodegradabel mempunyai dua keuntungan. Pertama,

menurut Stuart (2003), biomaterial yang degradabel tidak harus dihilangkan dari

tubuh. Kedua, menurut Kaitian (1996), penggunaan polimer biodegradabel

mungkin menghasilkan pemulihan sistem biologis yang lebih baik.

Menurut Porjazoska (2004), penggunaan beberapa polimer memberikan

suatu pendekatan untuk menyelesaikan masalah sampah plastik. Polimer

biodegradabel dapat juga digunakan untuk aplikasi medis seperti implantasi

jaringan dan sebagai penyalur obat dan juga untuk aplikasi dalam pertanian seperti

jerami dan agrokimia. Polimer yang secara bioligis terdegradasi mengandung

gugus fungsi yang peka terhadap hidrolisis enzimatik dan oksidasi, di antaranya

gugus hidroksil (-OH), gugus ester (–COO-) dan gugus karbonil (C=O). Poliester,

seperti polikaprolakton, poliasamglikolat, dan poliasamlaktat merupakan contoh

polimer ini. Kebutuhan akan polimer biodegradabel diciptakan untuk memperoleh

waktu hidup tertentu dan kemampuan terdegradasi, sebagai contoh Biodegrabilitas

dapat ditingkatkan dengan kopolimerisasi atau pencampuran (blending) polimer

ini dengan jenis polimer hidrofobik.

Menurut Middleton dan Tripton (1998), poliasamglikolat (PGA)

merupakan poliester alifatik yang dapat dibuat melalui reaksi pembukaan cincin

glikolida, suatu bentuk dimer dari asam glikolat dengan bantuan katalis

SnCl2.2H2O dan panas. PGA ini banyak digunakan dalam bidang medis sebagai

mikrosfer dan benang jahit untuk pembedahan. Sekarang, sintesis polimer

biodegradabel berdaasarkan monomer-monomer yang dapat terkonsumsi ke dalam

tubuh kini mulai menarik perhatian para peneliti karena biodegradasinya dapat

dilakukan secara sederhana.

Menurut James E. Mark (1999), PGA adalah polimer yang bersifat

termoplastik dengan kristalinitas yang tinggi sekitar 46-50%. Transisi kaca dan

titik leleh PGA adalah 35-55°C dan 225-230°C. Tingginya kristalinitas

menyebabkan PGA tidak larut dalam pelarut organik kecuali pada pelarut organik

dengan flourinasi tinggi seperti heksafluoro isopropanol. Walaupun teknik

pemrosesan seperti ekstruksi, injeksi, dan cetakan pemadat dapat digunakan untuk

membuat PGA dalam bermacam bentuk, PGA mempunyai sensitivitas tinggi pada

degradasi

PGA mempunyai sifat khusus yang menarik, yaitu

- Sifat biokompatibel yang baik

- Sifat biodegradasi yang utamanya terjadi dengan cara hidrolisis sederhana

- Bersifat bioresorbable

- Bersifat mudah diproses

- Memiliki range laju degradasi yang besar

Ada beberapa cara biodegradasi PGA, yaitu

1. Dengan enzim (enzimatik)

Secara sempurna dihidrolisis dengan YwtD yang telah dimurnikan

pada suhu 37°C selama 48 jam dalam 5 ml dari 50 ml larutan buffer sitrat

(pH 5.0) YwtD adalah enzim yang mendegradasi asam gamma-

polyglutamic ( PGA ). YwtD akan mendegradasi PGA untuk menghasilkan

dua produk yang bisa dihidrolisis menghasilkan produk asam D -glutamat

dan asam L-glutamat dalam 80 : 20 rasio.

(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12644511)

Pada kondisi optimal 30 ° C dan pH 5.0 , sebuah γ - PGA dapat

didegradasi secara enzimatik. Berat molekul γ - PGA dapat dikurangi dan

polidispersitas juga menurun sebagai fungsi waktu depolimerisasi.

(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1381117708000088)

2. Biodegradasi secara fotosintesis

Biodegradasi PGA secara fotosintesis terjadi pada jenis reaksi gelap.

Reaksi gelap (siklus Calvin-Benson), adalah jalur dimana terjadi reduksi

CO2 menjadi gula. Komponen-komponen reaksi tersebut di temukan di

stroma kloroplas. Reaksi gelap sesungguhnya tidak benar-benar terjadi

dalam kondisi gelap, hanya saja reaksi itu tidak bergantung pada cahaya

karena CO2 merupakan senyawa yang kekurangan energy, konversinya

menjadi karbohidrat yang kaya energi melibatkan loncatan ke atas yang luar

biasa pada tangga energy. Hal tersebut bias dilakukan melalui seragkaian

langkah rumit yang melibatakan energi dalam jumlah kecil.

Reaksi awal melibatkan penyatuan CO2 dengan sebuah senyawa 5-

karbon yang disebut ribulosa bifosfat (RuBP). Sebuah senyawa 6-karbon

yang masih belum diketahui mungkin terbentuk dan pecah menjadi dua

molekul senyawa 3-karbon asam fosfogliserat (PGA), setiap molekul PGA

kemudian direduksi menjadi fosfogliseraldehida (PGAL) yang mengandung

sangat banyak energi. PGAL adalah gula yang sesungguhnya, yang

merupakan produk stabil pertama fotosintesis.

Dalam glikolisis, langkah yang amat penting adalah oksidasi PGAL

menjadi saam difosfogliserat dengan NADP+ sebagai penerima electron.

Dalam fotosintesis yang pada dasarnya merupakan pengembalian degradasi

karbohidrat yang dilakukan oleh glikolisis, PGA direduksi menjadi PGAL

dengan NADPH yang menjadi donor electron. Dalam banyak sintesis

reduktif, NADPH adalah koenzim yang terlibat, sementara dalam reaksi-

reaksi degradasi untuk pembebasan energy, koenzim aktifnya biasanya

adalah NADP+. Rasio antara PGAL dan PGA bisa jadi merupakan ukuran

penting dari keseimbangan antara reaksi-reaksi sintesis dan pemecahan

molekul di dalam sel

Untuk setiap enam molekul PGAL yang dihasilkan, lima molekul

akan digunalan untuk membentuk RuBP baru sehingga CO2 dapa terus

menerus diikat dan dikonversi secara tak langsung menjadi PGAL.

Walaupun molekul PGAL yang tersisa dapat dikonversi menjadi glukosa

melalui pembalikan jalur glikolitik yang biasa, PGAL tidak disimpan seperti

itu di dalm sel tapi terbentuk disakarida seperti sukrosa atau akan lebih

sering terakumulasi pati di tempat berlangsungnya aktivitas fotosintesis. Sel

tumbuhan juga bisa mengonversi PGAL menjadi lipid dan protein yang

diperlakuannya.