Fakultas Teknik Universitas lndonesia Depck, Jawa Barat, lndenesia
2A-24 September 2012
Diterbitkan oleh: Aso$iasi Pendidikan Tinggi ?d
Didukung oleh:
ffim
Disponsori oleh:
t*
i{m), 1,l*AtrIA LUiHir_,/r.rt : i
***g eg
@
susrc(ae
^
Seminar NasionalTeknik Kimia lndonesia lV dan Musyawarah NasionalAPTEK|NDO 2812 The Cttattenge of Chemica! Engineering tnstitutions in Praduct lnnavatian for a Sustarn able Future
-r
1
s78-s7s-s83oo-2-e
)renBN
Susunan Panitia Panitia Pengarah Prof. Dr. Ir. Widodo Wahyu Purwanto, DEA.
APTEKINDO)
(Ketua
Tania Desela, ST.
lr. Nanang Untung (Ketua BKKPII) Ir. Hidayat Nyakman, M.Sc. (Ketua FIKI) Ketua Program Studi Teknik Kimia ITB Ketua Kefua Ketua Ketua Ketua Ketua Ketua
Teknik Kimia ITS Teknik Kimia UGM Teknik Kimia LTNDIP Teknik Kimia LTNSRI Departemen Teknik Kimia Ul Jurusan Teknik Kimia Univ. Riau Jurusan Teknik Kimia Univ. Surabaya
Jurusan Jurusan Jurusan Jurusan
Ketua Departemen Teknik Kimia USU Ketua Jurusan Teknik Kimia UII Ketua Jurusan Teknik Kimia UNS Prof. Dr. Ir. Mochamad Nasikin, M.Eng. Dr. Ir. Mahmud Sudibandriyo, M.Sc.
Wakil KepalaBidang SNTKI
III
Muhammad Saefuddin Kepala Bidang Munas APTEKINDO Dr. Ir. Asep Handaya Saputra, M.Eng. Kepala Bidang Munas APTEKINDO I Ir. Dewi Tristantini, MT., PhD. Kepala Bidang Munas APTEKINDO Hasbi Priadi
II
Kepala Bidang ChemEng Award
Dr.rer.nat. Ir. Yuswan Muharam, MT.
Wakil Kepala Bidang ChemEng Award I Dr. lng. Donni Adinata, ST., M.Eng.Sc.
KamarzaMulia, Ph.D.
Wakil Kepala Bidang ChemEng Awardll Fransiska Milaniati Pratiwi
Panitia Pelaksana Ketua
Panitia Pelaksana Wakil Kepala Bidang SNTKI II
I
Dr. Ir. Sukirno, M.Eng.
Kepala Bidang SponsorlPendanaan Dr. Heri Hermansyah, ST., M.Eng.
Ketua ll Tara Vergita
Wakil Kepala Bidang Sponsor/Pendanaan I Dr.Ing. Ir. Misri Gozan, M.Tech
Wakil Ketua I Dr.Ir. Praswasti PDK Wulan, MT.
Wakil Kepala Bidang SponsorlPendanaan
Wakil Ketua
Rizka Izdihar Kepala Bidang IT dan Dokumentasi Ir. Abdul Wahid, MT.
II
Felita Bendahara
Wakil Kepala Bidang IT dan Dokumentasi I Bambang Heru Susanto, ST., MT.
I
Dr. Eny Kusrini, S.Si. Bendahara
II
Wakil Kepala Bidang IT dan Dokumentasi II
II
NafianAwalludin
Reza Tirsadi Librawan
Sekretaris I Dr. Tania Surya Utami, ST., MT.
Kepaala Bidang Prosiding dan Poster Dr. Ir. Setiadi, M.Eng.
Sekretaris
II Eka Nurin Sharfina Irianto
Wakil Kepala Bidang Prosiding dan Poster I RahmaMuthiq ST.
KepalaBidang SNTKI Dr. Ir. Nelson Saksono, MT.
Muhammad Fakri Pirdaus
Wakil Kepala Bidang Prosiding dan Poster II
Wakil Kepala Bidang SNTKI I Dr. Muhamad Sahlan
tv Didukung u'unt
,,'-t:.
@
The Challenge af Chemical 978-979-98300-2-9
Susfainabb
Daftar lsi Relitor Universitas Indonesia
I It
Ketua APTEKINIX) Ketua Pelaksana Susunan Panita
iii lv v
Daftar Isi
I
Plenary Speaker Energi dan Lingkungan (EL) Material dan Nano Teknotogi (MN)
12
158
Rekayasa Produkdan Sistem Proses Kimia (PP) Proses Separasi (IS)
253
Rekayasa Bioproses (RB)
549 723
Reaktor, Kinetika dan Katalisis (RK) Studi Kasus Industri (SD Pendidikan Tekqik Kimie (TK) Termodinamika dan Fenomena Perpindahan
446
927
966
(IP)
990
/f_J l.@Fd6BN
J
Seminar NasionalTeknik Kimia lndonesia dan Musyawarah tlasionalAPTEK|NDO 2012 The Chaltenge o! Clvntical Engmeenng lnslilulions in Prduct lnnovalion for a Sustarn able Future 978_979_98300-2_9
aF
PP-1L
Produksi Bioplastik Polihidroksialkanoat (PHA) oleh Bakteri Pseudomonas putida dengan Sumber Karbon Minyak |elantah Dart! Nuran;t. Sidik Marsudi2 tProgram
Studi Teknologi lndustri Pertanian lnstitut Teknologi lndonesia (lTl) 'Program Studi Teknik Kimia lnstitut Teknologi lndonesia (lTl) lnstitut Teknologi lndonesia (lTl), Serpong, Tangerang Selatan t532O,Tel/Fax:021-7561092 E-mail :
dn
ran
i
@yahoo.com
[email protected]'n
ABSTRAK Bioplastik Polihidroksialkanoat (PHA) sebagai alternatif pengganti plastik dapat diproduksi oleh bakteri Pseudomonos putida. Kendala komersialisasi produksi bioplastik PHA adalah mahalnya biaya produksi dikarenakan penggunaan sumber karbon yang mahal seperti glukosa dan asam asam lemak. Salah satu alternatif untuk menurunkan biaya produksi yaitu menggunakan sumber karbon yang relatif murah seperti minyak jelantah. Penelitian initelah dilakukan untuk menentukan konsentrasi minyak jelantah tersaponifikasi dan waktu fermentasi yang optimum untuk memproduksi bioplastik polihidroksialkanoat (PHA) oleh bakteri Pseudomonas putido. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) pola faktorial 3x3, dengan dua kali ulangan. Faktor A adalah konsentrasi sumber karbon minyak jelantah tersaponifikasi yang terdiri atas tiga taraf: a1: O,SYo; a2: 1,,0o/o dan as: 7,5Yo. Faktor B adalah waktu fermentasiyang terdiri atas tiga taraf: b1: 48 jam; b1.72 jam dan b3: 95 jam. Analisis yang dilakukan meliputi analisis berat kering sel dan perolehan (yield) PHA. Berdasarkan penelitian ini diperoleh hasil bahwa bioplastik PHA dapat diproduksi oleh bakteri Pseudomonas putida dengan menggunakan sumber karbon minyak jelantah
tersaponifikasi. Hasil terbaik diperoleh pada konsentrasi sumber karbon minyak jelantah 1% dengan waktu fermentasi 48 jam dan diperoleh berat kering sel2,8 g/l dan PHA O,93 g/1. Kata kunci: Pseudomonas putida, PHA, minyak jelantah Bioplastic of polyhydroxyalkonoates (PHAs) as on alternative conventional plostic can be produced by Pseudomonos putida. Commercial production of PHAs faces the issue of high carbon source such as glucose and fatty ocids. An olternative to reduce production cost wos the use a cheap carbon source such as woste of frying ail. This reseorch wos conducted to optimize both concentration of saponified frying oil waste ond fermentation time ta produce PHAs from P,putida. The experiment was designed in Complete Randomized Design, as factorial 3x3. Each treotment wos replicated two times. Fqctor A was concentrdtion of carbon source of frying oil woste which consisted of three levels: a7: 0.5 /o; oz: L,0 %, and d3: L,5 %. Factor B was fermentation time which consisted of three levels b7: 48 h; bz: 72 h, and be: 95 h. The analysis wos done for cell dry weight and accumulated PHAs. The results showed that PHAs could be produced by
P.putida using saponifiedfrying
Asosiasi Pendidikan Tinggi Teknik Kimia lndonesia
oil
waste. The best result was obtained
Didukung oleh
at
a
q
_r
Seminar NasionalTeknik Kimia lndonesia dan illusyawarah HasionalAPTEK|NDO 2012 The Challenge of Chemical E*gneerng lnslilulfons in Prduct lnnavalion lara Susfarn able Fature e78-e7e-e83oo-2-e
/ryBN concentrotion of frying oil waste of 1 % and 48 h of fermentation time corresponding to the celt dry weight of 2,8 g/ and PHAs concentrotion of 0.93 gfl. Key word: Pseudomonas putida, PHAs, frying oil waste
1. Pendahuluan Plastik mempunyai peranan yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan manusia karena berbagai sifat dan keunggulannya dibandingkan material lain. Meskipun demikian, tidak semua kesempurnaan yang dimiliki plastik menguntungkan, karena buangan plastik telah menjadi masalah serius terhadap pencemaran lingkungan sebab plastik yang banyak digunakan saat ini sulit didegradasi di alam. Salah satu alternatif untuk mengatasi masalah tersebut adalah penggunaan bahan baku bioplastik Polihidroksi Alkanoat (PHA) yang diproduksi oleh bakteri secara fermentasi. Bioplastik PHA dapat didegradasi oleh mikroba
menjadi karbondioksida dan air hanya dalam waktu beberapa bulan saja [3]. Bioplastik PHA telah diproduksi secara komersial dan berpotensi
untuk digunakan pada bidang kesehatan, pertanian dan bahan pengemas pangan I4l. Produksi bioplastik PHA dihadapkan pada persoalan mahalnya biaya produksi terutama disebabkan oleh biaya sumber karbon (glukosa) dan biaya pemisahannya I2l. Selain glukosa, sumber karbon untuk produksi bioplastik PHA dapat digunakan gliserol, asam lemak bebas [8], dan trigliserida [8][11][13] dengan menggunakan bakteri Pseudomonos sp' Penggunaan sumber karbon yang relatif murah dan tersedia dalam jumlah banyak, seperti produk samping industri biodiesel dari Crude Polm Oil(CPO), telah diteliti oleh Marsudi, dkk. (2010)[121. Sumber karbon
alternatif yang relatif murah masih perlu dikembangkan lagi, diantaranya adalah penggunaan minyak jelantah yang akan dilakukan pada penelitian ini.
Minyak goreng yang umum dikonsumsi oleh masyarakat lndonesia adalah minyak sawit' Oleh
karena itu, komponen sumber karbon yang terkandung dalam minyak jelantah dapat diasumsikan mendekati minyak sawit dengan
komponen asam lemak dominan adalah asam palmitat dan oleat. Minyak jelantah adalah minyak goreng bekas yang telah mengalami penurunan
mutu akibat penggunaan suhu tinggi
lemak bebas dan gliserol. Karakteristik minyak jelantah yang demikian memungkinkan minyak jelantah dapat digunakan sebagai sumber karbon pada produksi PHA menggunakan Pseudomonas sp.
Pseudomonas putida adalah salah satu spesies
bakteriyang mampu memproduksi bioplastik PHA dari sumber karbon asam oleat [5][9], dari sumber karbon CPO yang disaponifikasi [10] dan dari
sumber karbon minyak
inti sawit
yang
disaponifikasi [14]. Proses saponifikasi terhadap
minyak jelantah pada penelitian
ini
perlu
dilakukan terlebih dahulu untuk mendukung pertumbuha n Pseudomonas putida, karena bakteri tersebut tidak memiliki aktivitas lipase untuk menjamin ketersediaan sumber karbon yang lebih sederhana dalam bentuk gliserol dan asam lemak bebas untuk pertumbuhannya.
Karbon merupakan unsur yang penting yang dibutuhkan untuk pertumbuhan mikroba. Secara umum, mikroba aerob dapat mengubah 50 persen substrat karbon meniadi biomas. lni memungkinkan untuk menghitung jumlah minimum substrat karbon yang dibutuhkan dalam
medium untuk memperoleh biomass.
Hasil
penelitian yang telah dicapai selama ini berkaitan dengan produksi PHA dari minyak kelapa sawit
dan turunannya diperoleh bahwa rata-rata
perolehan sel sebesar 2 g/1. Apabila target pencapaian jumlah sel dalam penelitian ini lebih
besar dari 4 g/1, maka konsentrasi minyak jelantah tersa pon ifikasi ya ng dita mba h kan minima I sebesa r 0,5 persen, dengan asumsi komponen asam lemak dominan minyak jelantah terhitung sebagai asam
palmitat. Oleh karena itu, pada penelitian ini
..,:,
Did,rkung oleh
selama
penggorengan. Penurunan mutu tersebut antara lain ditandai dengan kenaikan kandungan asam
#ffi
Seminar NasionalTeknik Kimia lndonesia dan ilusyawarah NasionalAPTEK|NDOZAl2 Tlrc Chaltenge of Chemical Engrneenng lnslilulia*s in Producl lnnovatian for a Srsfarnable Future 978-S79-98300-2-9
dicoba variasi perlakuan konsentrasi penambahan minyak jelantah sebagai sumber karbon sebesar O,5o/o; t,Oo/o
dan 7,5%.
Produk PHA diakumulasi oleh berbagai bakteri sebagai material intraseluler dalam bentuk granul.
Akumulasi PHA ini terjadi pada
air flow, waterbath shaker, corong pemisah, kertas saring, mognetic stirer, lemari asam dan peralatan gelas meliputi: autoklaf, oven, laminar
lainnya.
kondisi
pertumbuhan sel yang tidak seimbang, yaitu komposisi sumber karbon tersedia dalam jumlah yang besar namun nutrien lainnya seperti nitrogen, magnesium, oksigen tersedia dalam jumlah yang terbatas [1]. Pembentukan PHA akan meningkat tajam setelah nutrien penting seperti nitrogen dan oksigen telah habis [6][7]. Apabila dihubungkan dengan fase pertumbuhan bakteri, maka produksi PHA terjadi pada kondisi pertumbuhan sel yang tidak normal yaitu pada saat sel berusaha
mempertahankan diri untuk tetap hidup, salah satunya dengan mensintesa biopolimer dalam bentuk PHA. Kondisi demikian terjadi pada fase stasioner. Oleh karena itu, pada penelitian ini dicoba variasi perlakuan waktu fermentasi atau waktu pemanenan yaitu 48, 72 dan 96 jam Penelitian ini bertujuan untuk menentukan
konsentrasi minyak jelantah tersaponifikasi dan
waktu fermentasi yang optimum
untuk memproduksi bioplastik Polihidroksi Alkanoat (PHA) oleh bakteri Pseudomonos putido. Penelitian ini diharapkan dapat mendukung
komersialisasi produksi bioplastik PHA dan
mendukung program pemerintah untuk menciptakan produk-produk industri yang berwawasan lingkungan.
2. Metode Penelitian Bahan dan alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: media IFO 802 (Lampiran 1), media garam dasar /Basssolsolt Medium, BSM)
yang komposisinya disajikan pada Lampiran 2, mikroelemen (Lampiran 3), minyak jelantah yang merupakan hasil dari dua kali penggorengan, isolat Pseudomonos putida (yang dibeli dari lnstitute of Fermentation, Osaka, Jepang), metanol, kloroform.
Asosiasi kndidikan Tinggi Teknik Kimia lndonesia
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini
Di:i..:
Metoda
Penelitian ini dilakukan melalui tahapan: persiapan sumber karbon, aktivasi sel, persiapan starter dan produksi PHA. Persiapan sumber karbon
Minyak jelantah yang digunakan sebagai sumber karbon untuk pertumbuhan Pseudomonas putida,sebelumnya disaponifikasi terlebih dahulu.
Saponifikasi minyak jelantah dilakukan dengan cara menambahkan 8 gram minyak jelantah ke dalam larutan KOH yang mengandung etanol (2,8 g KOH dilarutkan dalam 100 mletanol). Campuran tersebut direfluks selama 60 menit. Kemudian etanol diuapkan dalam oven bersuhu 60oC sampai
kering dan yang tertinggal adalah garam asam lemak.
Aktivasi sel Pseudomonas putido dan persiapan media padat serta media cair dari medium IFO 802 untuk sub culture Aktivasi sel serta persiapan media padat dan media air dilakukan berdasarkan petunjuk pengaktifan dan pembuatan media IFO 802 yang dikeluarkan oleh lnstitute of Fermentafion, Osaka, Jepang. Persiapan ini diperlukan untuk melakukan aktivasi sel yang disimpan dalam ampul (telah disimpan dalam waktu lama). Untuk penggunaan rutin, sel disimpan dalam refrigerator pada media padat dengan suhu 4oC dan diaktifkan kembali menggunakan media cair IFO 802.
Biakan murni Pseudomonas putida (dalam ampul) diaktifkan terlebih dahulu dengan cara menginokulasikannya pada 10 ml media IFO 802 cair dan diinkubasi menggunakan water bath shaker pada putaran 120 rpm, suhu 30oC selama 18-20 jam. Kultur aktif selanjutnya ditumbuhkan pada media agar miring IFO 802 sebagai kultur stok dan kultur kerja.
c:et-'.
a En
4
lg!!!J
I
Seminar Nasional Teknik Kimia lndonesia dan Musyawarah NasionalAPTEK|NDO 2012 The Chatlenge o/ Ctrerraal Engineenng lrrslilulions in Product lnnovalion fora Sustarn able Future
4
s78-e7e-e83oo-2-e
/re"'N Persiapan starter
memindahkannya dalam corong pemisah. Setelah kultur dingin, maka akan terbentuk lapisan lemak di bagian atas dan lapisan air beserta endapan bakteri di bagian bawah. Kemudian lapisan air dan
Starter untuk produksi PHA disiapkan dengan cara menumbuhkan 2%kultur aktif atau sebanyak L ml ke dalam 50 ml media IFO 802 cair dan diinkubasi menggunakan waterbath shoker pada putaran 120 rpm, suhu 300 C selama 20 jam.
endapan bakteri dipisahkan dari lapisan lemak, dilanjutkan dengan memisahkan sel bakteri dari airnya dengan cara sentrifugasi atau penyaringan dengan kertas saring. Tabung sentrifus atau kertas
Produksi PHA Proses produksi bioplastik PHA terbagi dalam
saring yang terdapat endapan selnya kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama
tiga tahap, yaitu: tahap penumbuhan sel dan produksi PHA, tahap pemisahan sel dan tahap
24 jam.
pemanenan PHA. Pemanenan PHA Penumbuhan sel dan produksi PHA
Untuk memanen produk PHA dari dalam sel,
Tahap ini diawali dengan menyiapkan 9 buah erlenmeyer yang berisi 250 ml media BSM steril. Tiga erlenmeyer pertama ditambah sumber karbon minyak jelantah tersaponifikasi sebanyak 0,5%; tiga erlenmeyer kedua ditambah sumber karbon minyak jelantah tersaponifikasi sebanyak L% dan tiga erlenmeyer ketiga ditambah sumber karbon minyak jelantah tersaponifikasi sebanyak 1,5%. Selanjutnya ke dalam masing-masing media
dilakukan ekstraksi PHA dengan melakukan penggojogan sel dalam kloroform (100 ml/g sel).
dinokulasikan 2% stafter atau sebanyak
diuapkan sampai volume
5
Penggojogan dilakukan menggunakan shaker pada
putaran 200 rpm selama 60 menit. Dengan cara demikian, sel bakteri pecah dan isi sel yang mengandung PHA akan terlarut dalam kloroform. Selanjutnya dilakukan penyaringan menggunakan kertas saring untuk memisahkan pecahan dinding
sel. Kloroform yang mengandung ekstrak
ml
starter. Kemudian tiga erlenmeyer
1.0
PHA
ml dalam lemari asam.
pertama perlakuan karbon konsentrasi sumber dengan tiga yang berbeda diinkubasi menggunakan water bath shoker pada putaran 200 rpm, suhu 300 C selama
Untuk memisahkan PHA yang terlarut dalam
48 jam. Tiga erlenmeyer kedua dengan
demikian, PHA akan menggumpal dalam metanol. Sela njutnya campuran tersebut did ia mkan se lama
kloroform, larutan tersebut diteteskan dalam 100
ml metanol dingin, disertai pengadukan
menggunakan magnetic stirer. Dengan cara
tiga yang
perlakuan konsentrasi sumber karbon berbeda diinkubasi menggunakan woter bath shoker pada putaran 200 rpm, suhu 300 C selama 72 jam. Tiga erlenmeyer ketiga dengan tiga perlakuan konsentrasi sumber karbon yang berbeda diinkubasi menggunakan water both shaker pada putaran 200 rpm, suhu 300 C selama
1 jam untuk mengendapkan PHA. Bagian atas cairan tersebut diambil dan endapan yang tersisa diuapkan, lapisan yang terbentuk adalah produk PHA.
Rancangan percobaan Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RnL) pola faktorial 3x3, dengan dua kali ulangan. Faktor adalah
96 jam. Dibuat dua ulangan.
Pemisahan sel
Setelah fermentasi selesai,
A
kemudian
dilakukan pemisahan sel dari cairan media.
konsentrasi sumber karbon minyak jelantah tersaponifikasi yang terdiri atas tiga taraf: a1:
Tahapan ini diawali dengan proses mematikan sel bakteri dengan cara menempatkan erlenmeyer yang berisi kultur bakteri ke dalam woterbath yang bersuhu 80oC. Dengan cara demikian sel bakteri mengalami heat shock. Selanjutnya kultur
O,5Yd az: 1.,0% dan as: L,SYo. Faktor B adalah waktu fermentasi yang terdiri atas tiga taraf: b1: 48 jam; b2:72 jam dan ba: 96 jam.
bakteri didinginkan pada suhu kamar dengan
Analisis
297
Asosiasi Pendidikan Tlnggi Teknik Kimia lndonesia
-o
Didukuflo oleh:
@
4
^r
Seminar Nasional Teknik Kimia lndonesia dan Musyawarah NasionalAPTEK|NDA 2012 The Chatlenge of Chemic
al Engineering lnslituiions in Product lnnovation
jreBN
sebagai sumber karbon (0,5; 1,0 dan L,5%) dapat diamati dari perolehan berat kering sel pada jam ke 48,72 dan 96 jam fermentasi. Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/D dan perolehan PHA {e/l) pada produksi bioplastik PHA dengan variasi konsentrasi sumber karbon dan waktu fermentasi dapat dilihat pada Tabel 1.
Analisis yang dilakukan meliputi analisis berat kering sel dan perolehan (yield) PHA.
3.
for a Sustain able Fulure
e78-e7e-e83oo-2-e
Hasil dan Pembahasan
Pertumbuhan sel bakteri Pseudomanas putida selama produksi bioplastik PHA dengan variasi penambahan minyak jelantah tersaponifikasi
Tabel 1. Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (e/l) dan perolehan PHA (C/l) pada PHA vari: tsi konsentrasi sumber lGrbon dan waktu fermentasi Kandungan Perlakuan PHA Perolehan PHA Berat kering Waktu Konsentrasi
sumber karbon
fermentasi
(%l
(iam)
sel(e/l)
48
0,305
4,91"
72
'J.,465
7,50
0,015 0,110
96 48
2,940
7,31.
o,275
2,800 3.575
33,2L 29.65 23.82 18.81
0.930 1,060 L,214
20,9O
0,930 0,900
0,s
1,0
72
5,080
96 48 1,5
72
4,200 4,450
96
5,195
6
!o -5 -ot a 4 ho^ cJ
PHA
Berdasarkan hasil analisis ragam perolehan berat kering sel selama fermentasi (Lampiran 4), diperoleh bahwa variasi konsentrasi sumber
karbon dan lama fermentasi
'.o_ -v,
P l!L1 oJr
masing-masing
+O,5% sumber
C
sumber
C
sumber
C
+t,o%
+1,5%
2
o
berpengaruh pada perolehan berat kering sel (g/l) pada produksi bioplastik PHA oleh bakteri
0
48
Pseudomonos putido. Sedangkan, interaksi kedua
72
96
Waktu fermentasi (jam)
perlakuan tersebut tidak mempengaruhi perolehan berat kering sel. Semakin tinggi
Gambar 1. Pengaruh konsentrasi sumber karbon dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel
konsentrasi minyak jelantah tersaponifikasi yang ditambahkan pada media produksi, maka semakin meningkat jumlah sel bakteri yang diperoleh (Gambar 1). Namun, penambahan sumber karbon pada konsentrasi 1,5 persen ternyata tidak meningkatkan jumlah sel bakteri secara signifikan
Faktor lama fermentasi berpengaruh pada pertumbuhan sel bakteri Pseudomonos putida. Semakin lama fermentasi, semakin meningkat perolehan berat kering sel (Gambar 1). Namun, perpanjangan waktu fermentasi sampai 96 jam
(Lampiran 5).
,.S$qgiasl Fendldikan 1 tnggi Teknik Kimia lndonesia
0,790
17,32
Pengaruh konsentrasi sumber karbon dan waktu fermentasi pada pertumbuhan sel bakteri Pseudomonas putida selama produksi bioplastik
r?
E/t\
{%berat kerine sel)
"o
Didukuno oleh: ,..;.","
Bffi
_d tF
Seminar NasionalTeknik Kimia lndonesia dan Musyawarah NasionalAPTEK|N0O 20i2 The Chattenge of Chemieal Engrneerl ng lnstilulians in Prduct lnnavalion for a Suslarn als{e Future e78-s7e-e83oo-2-e
/reBN tidak memperlihatkan peningkatan jumlah sel secara signifikan (Lampiran 6).
kering sel 2,8 kering sel.
Pengaruh konsentrasi sumber karbon dan waktu
Perolehan produk bioplastik PHA oleh aktivitas bakteri Pseudomonas putido selama fermentasi dengan variasi penambahan minyak jelantah tersaponifikasi sebagai sumber karbon
7.2 \I b!
f
[ € 5
karbon berpengaruh pada perolehan berat PHA (g/l). Sedangkan, variasi waktu fermentasi dan interaksi kedua perlakuan tersebut tidak mempengaruhi perolehan berat PHA. Semakin tinggi konsentrasi minyak jelantah tersaponifikasi yang ditambahkan pada media produksi, maka semakin meningkat jumlah PHA yang diperoleh (Gambar 2). Namun, penambahan sumber karbon
pada konsentrasi 1,5 persen ternyata justru menurunkan tingkat perolehan PHA, walaupun penurunan tersebut tidak signifikan (Lampiran 8). Demikian pula, semakin lama waktu fermentasi ada kecenderungan terjadi kenaikan jumlah PHA
yang dihasilkan, tetapi kenaikan tersebut tidak terlihat signifikan (Lampiran 7). Berdasarkan hasil analisis data yang diperoleh
pada penelitian ini, maka dipilih kombinasi perlakuan penambahan minyak jelantah tersaponifikasi sebesar 1 persen sebagai sumber karbon untuk produksi bioplastik PHA, dengan waktu fermentasi selama 48 jam. Hal ini didasarkan pada kenaikan perolehan PHA yang cukup signifikan dengan penambahan L persen sumber karbon dibandingkan dengan perolehan PHA yang dihasilkan dengan penambahan sumber
karbon sebesar 0,5 persen. Sedangkan waktu fermentasi 48 jam dipilih karena didasarkan pada tidak adanya kenaikan perolehan PHA yang signifikan pada fermentasi yang lebih lama yaitu pada 72 dan 96 jam fermentasi. Adapun perolehan hasilnya adalah 0,93 g/l PHA dari berat
+0,5%
o.s 0.6
sumber
C
sumber
C
+I%
o.4
+1,5%
o.z
sumber
0
(0,5; 1,0 dan 1-,5%l dapat diamati dari perolehan berat PHA pada jam ke 48, 72 dan 96 jam fermentasi. Berdasarkan hasil analisis ragam perolehan berat PHA selama fermentasi (Lampiran 7), diperoleh bahwa variasi konsentrasi sumber
PHA per berat
t.4
fermentasi pada perolehan produk bioplastik PHA
g/l atau 33,21 persen
48
72
C
96
lama fermentasi (jam)
Gambar 2. Pengaruh konsentrasi sumber karbon dan lama fermentasi pada perolehan pHA
Apabila hasil terbaik tersebut dibandingkan dengan hasil penelitian Tan, dkk (L997)[L4] yang menggunakan bakteri Pseudomonas pufrda untuk memproduksi bioplastik PHA dengan penambahan minyak inti sawit tersaponifikasi sebagai sumber karbon, maka hasilnya tidak jauh berbeda atau
di
bawahnya. Tan, dkk (1997)[14] memperoleh hasil PHA L,1. g/l dari 3,0 g/l berat kering sel, atau 37 persen PHA dari berat kering
sedikit sel.
4.
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian ini diperoleh hasil bahwa bioplastik PHA dapat diproduksi oleh
bakteri
Pseudomonas
putida
dengan
menggunakan sumber karbon minyak jelantah
tersaponifikasi. Hasil terbaik diperoleh pada konsentrasi sumber karbon minyak jelantah 1% dengan waktu fermentasi 48 jam dan diperoleh berat kering sel 2,8 g/l dan PHA 0,93 g/1. Ucapan Terima Kasih
Penulis menyampaikan ucapan terima kasih
yang
sebesar-besarnya kepada sdri. Fina Darmawati, mahasiswa Program Studi Teknik Kimia, lnstitut Teknologi lndonesia, Serpong, yang telah membantu pelaksanaan penelitian ini.
299
*so$iasi Pendidikan
Tinggi
Teknik Kimia lndonesia
Didtrkuns oleh:
#@
crude palm oil (SCPO) and saponified crude palm kernel oil (SCPKO) as carbon substrate. lnternational Conference on Chemical and
Daftar Pustaka
t1l
Anderson, A.J., dan E.A. Dawes, 1990. Occurance, metabolism role and industrial uses of bacterial polyhydroxyalkanoates.
Bioprocess Engineering (iccbpe 2003), University of Malaysia Sabah {USM), Sabah,
Microbiol. Rev. 54: 45A-472.
tzl
Chen G.Q., G. Zhang, S.J. Park dan S.Y. Lee, 2001. lndustrial scale production of poly (3-
Malaysia.
t10l
hydroxy butyrate-co-3-hydroxyhexanoate). Ap
t3l
pl.
M icrob
iol. B iotech nol,
medium-chain-length Polyhydroxy alkanoat
57 :5O-55.
(PHA-mcl)
and prospect for
Pseudomonas putida PGA1 by fed batch culture. 17rh Symposium of Malaysian
polyhydroxy alkanoate
L4:43L-438
Lee, S.Y., 1996b. Bacterial polyhydroxy alkanoate.
Biotechnology
[11]
and
Bioengineering, 49:. 1-1,4.
t5l
Lee, 1., S.Y. Lee dan J.W. Yang, 1999. Production of rhamnolipid biosurfactant by fed-batch culture of Pseudomonas putido
t12l
171
Biotecnol. Biochem., 63(5):9a6-947. Marsudi, S. dan T. Setiadi, 1997. Preliminary
study of polyhydroxy alkanoates (PHAs) biosynthesis by Rhadobacter sphaeroides IFO 12203 photosynthetic bacterium using volatile fatty acid as carbon sources, dalam Proceeding of the lndonesian Biotechnology of Conference (lBC-1997), June 77-t9, Jakarta, lndonesia. Marsudi, S., A. lshihara, S. Yamamoto dan H.
Unno, 1998. Accumulation of polyhydroxy alkanoates (PHAs) by Alcaligenes eutrophus H16 utilizing carbon dioxide and valeric acis as carbon sources, dalam Proceeding of
Regionol Symposium
t8]
on
Chemical
Engineering, October 1.4-t6, 1998. Manila, Philippines, 247-246. Marsudi, 2002. Simultaneous production of
Chemical Engineers, Penang, Malaysia. Marsudi, S., 2006. Recovery of Polyhydroxy alkanoates (PHAs)from bacterial cells using enzimatic process. Reaktor, Scientific Journal of Chemical Engineering. Universitas Diponegoro, Semarang 10 (2): 59-62. Marsudi, S., D. Nuranidan L. Marlina,2010.
baku CPO. Disampaikan pada Seminar Hasil-
hasil Penelitian dan lmplementasi Pengabdian serta Pemberdayaan [13]
Masyarakat, Serpong, 28 Juni 201-0. Solaiman, D.K.Y., R.D. Ashby dan T.A. Foglia, 2001. Production of polyhydroxy alkanoates
from intact triacylglicerols by
genetically engineered Psedudomonas. Appl. Microbiol. Biotechnol. 56. 664-669. [1.4] Tan, LK.P., K. Sudesh Kumar, M. Theanmalar, S.N. Gan dan B. Gordon lll, 1997. Saponified palm kernel oil and its major free fatty acids as carbon substrates for the production of
polyhydroxy alkanoates 47:2O7-2L7.
polyhydroxy alkanoates (PHAs) and rhamnolipid by Pseudomonas oeruginosa IFO 3924. Disertasi 53, Tokyo lnstitute. Marsudi, S., Tan, l.K.P., Gan, S.N. and Ramachandran, K.8., 2003". Production of medium-chain-length Polyhydroxy alkanoat in fermenter using saponified
(PHA-mcl)
DidukunE oleh:
in
Pseudomonas Bitecnol.,
putida PGA1. Appl. Microbiol.
Tokyo, Jepang.
I9l
using
Produksi bioplastik polihidroksi alkanoat oleh Pseudomonas aeruginosa dari produk samping industri biodiesel dengan bahan
using glucose as a sole carbon source. Biosci.
t6l
from oleic acid
Lee, S.Y., 1996a. Plastic bacteria? Progress
production in bacteria. Trends Biotecnology,
t4l
Marsudi, S., Tan, l.K.P., Gan, S.N. and Ramachandran, K.8., 2003b. Production of
.-@
tfifi lt!!I
