INKORPORASI ASAM ASKORBAT PADA PEMBENTUKAN SELULOSA BAKTERI DENGAN MENGGUNAKAN ACETOBACTER XYLINUM
DISERTASI Oleh YUNIARTI YUSAK NIM
068103006
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
Universitas Sumatera Utara
Judul Disertasi
: Inkorporasi Asam Askorbat pada Pembentukan Selulosa Bakteri Dengan Menggunakan Acetobacter xylinum
Nama
: Yuniarti Yusak
Nomor Induk Mahasiswa
: 068103006
Program Studi
: Ilmu Kimia.
Menyetujui Komisi Pembimbing
Prof.Dr.Harlem Marpaung Promotor
Prof.Basuki Wirjosentono,MS,PhD Co Promotor
Prof.Dr.Jansen Slalahi,M.App.Sc.Apt. Co Promotor
:
Ketua Program Studi
Prof.Basuki Wirjosentono,MS,PhD
Dekan
Prof.Eddy Marlianto,MSc
Universitas Sumatera Utara
PROMOTOR
Prof.Dr.Harlem Marpaung Guru Besar Tetap Ilmu Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
CO PROMOTOR
Prof.Basuki Wirjosentono,MS.PhD. Guru Besar Tetap Ilmu Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
CO PROMOTOR
Prof.Dr.Jansen Silalahi ,M App,Sc.Apt Guru Besar Tetap Farmasi Fakultas Ilmu Farmasi Unuversitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal 1 Maret 2010
Panitia Penguji Disertasi Ketua
Prof.Dr. Harlem Marpaung
Anggota
Prof.Basuki Wirjosentono,MS.PhD. Prof.Dr.Jansen Silalahi,M.App.Sc.Apt Prof.Dr. Harry Agusnar MSc,M Pill Prof.Dr.Yunazar Manjang. Dr.M Pandapotan Nasution,MPS
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR RIWAYAT HIDUP Nama
: Yuniarti Yusak
Tempat/tgl Lahir
:
Nip
: 130809726
Pangkat/golongan
: Pembina Utam Madya Tk I / IV c
Alamat
: Jln,Gelatik 7 No. 137 P.Mandala Medan
No teleponemail
: 060 8221412/ yuni
[email protected].
Medan/27 Januari 1949
I.Riwayat Pendidikan No
Pendidikan
Tahun Lulus
Bidang Studi
1
SD Muhammadiyah Medan
1962
-
2
SMP Kesatria Medan
1965
-
3
SMA Kesatria Medan
1068
Paspal
4
S 1 FMIPA USU Medan
1979
Kimia
5
S 2 ITB Bandung
1987
Kimia
II.Pengalaman Jabatan No
Tahun Bertugas
Jabatan
1
1980- sekarang
Staf Pengajar Kimia FMIPA USU
2
1996 – 2006
Kepala Laboratorium Kimia Dasar FMIPA USU
3
1980 – sekarang
Staf Laboratorium Biokimia FMIPA USU
Universitas Sumatera Utara
III. Karya Tulis Ilmiah No
Judul Karya ilmiah
Tahun
Nama Jurnal
1
Perbandingan Kadar Gula Reduksi Hasil 2003 Hidrolisa Serat Kasar Tebu dengan Enzim Selulase dan HCl
Jurnal Sains Kimia
2
Pengaruh Variasi pH Bufer asetat terhadap 2004 Kadar Gula Reduksi Hasil Hidrolisa Seat Kasar wortel oleh ekstrak jamur Trichoderma Koningi
Nur Edukasi Jurnal Ilmiah Pendidikan.
IV. Pengalaman Penelitian No
Judul Penelitian
Tahun
1
Kontruksi Mutan E 831 Glutamat Menjadi Glutamin pada 2004 Gene Pengkode DNA Polimerase Termostabil Isolat Lokal
2
Pembuatan Nata de Coco dari Limbah Kulit Pisang Kepok 2007 dengan Menggunakan bakteri Acetobacter xylinum
V. Pengalaman Mengajar Mata Kuliah
Jenjang
Program Studi
Biokimia Industri
S1
Kimia FMIPA
Biokimia Hormon
S1
Kimia FMIPA
Pengantar Biokimia
D3
Kimia Analis USU
Bioteknologi
D3
Kimia Industri USU
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Air kelapa sebagai bahan dasar, digunakan untuk pembuatan selulosa bakteri, melalui jalur pentosa fosfat dengan menggunakan bakteri Acetobacter xylinum
dan
bakteri ini, mula-mula digunakan untuk pembuatan starter. Starter air kelapa inilah yang kemudian, digunakan untuk mensintesis selulosa bakteri. Pembuatan selulosa bakteri dengan menvariasikan asam askorbat dari 0,0,5, 1,0, 1,5 dan 2,0 g ,membentuk selulosa bakteri selama 14 hari.Produk yang dihasilkan
kemudian dianalisa secara
kualitatif dan kuantitatif. Pada penambahan asam askorbat 1 g , didapat hasil yang optimum dimana didapat ketebalan sebesar 0,935 cm, kadar abu 1,57 %, kadar air 86,73 % dan kadar serat 3,55 %, dan kadar vitamin C makin bertambah jumlah vitamin C, kadar vitamin C makin meningkat.Analisa
dilanjutkan dengan spektrofotometri
inframerah untuk mengetahui terjadinya inkorporasi
dengan adanya pergeseran
gugus karbnilnya, .Kemudian dianalisa dengan SEM untuk mengetahui partikel-partikel permukaan dari selulosa bakteri tersebut.Hasil penelitian ini, diharapkan dapat menghasilkan produk yang murah,sehat dan alami untuk digunakan sebagai tambahan makanan .
Kata kunci ; Selulosa bakteri, asam askorbat,Acetobacter xylinum.
Universitas Sumatera Utara
v ABSTRACT
Incorporation of ascorbic acid at forming bacterial cellulose by using Acetobacter xylinum. Coconut water as a substance, use for making bacterial cellulose thrugh phosphate pentose pathway with juice Acetobacter xylinum bacteria and it was used for making starter. And starter of coconut water used to synthesize bacterial cellulose . Making of bacterial cellulose by ascorbic acid various 0, 0,5, 1,0 ,1,5 and 2,0 gram from cellulose for fourteen days. The product was produced and then analyzed with qualitative and quantitative. The optimum result
can be obtained by
the addition of 1 g ascorbic acid which the thickness was 0,935 cm, ash concentration resut 1,57 %, water concentration 86,73 %,fiber concentration 3,55 %. Analysis of vitamin ( ascorbic acid) by iodometry method and the result got increasingly ascorbic acid concentration and reached vitamin C with high concentration. The analysis to be continued with infrared spectrophotometric to analysis absorption peak of carbonyl group and the surface of particle of bacterial cellulose was analyzed by scanning electrone microscopy(SEM). From the result of research can produce a sheap product, natural, and healthy used for a supplement food.
Key word : Bacterial cellulose, ascorbic acid, Acetobacter xylinum.
Universitas Sumatera Utara
vi KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan disertasi saya yang berjudul Inkorporasi Asam Askorbat Pada Pembentukan Selulosa Bakteri Dengan Menggunakan Acetobacter xylinum. Yang dilaksanakandi Laboratorium Biokimia, Laboratorium Mikrobiologi, Laboratorium Penelitian FMIPA USU, Laboratorium Bea Cukai Belawan Sebagai insan yang senantiasa mengenang budi baik sesama,perkenankanlah saya menyampaikan rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan yang setinggitingginya kepada yang terhormat : 1. Rektor Universitas Sumatera Utara ,Prof.Dr Chairuddin.P..Lubis,DTM &H.Sp.A(K), yang telah memberikan kesempatan kepada saya untuk mengikuti program pendidikan Doktor dalam bidang Kimia pada Fakultas Matematika Sumatera Utara
Medan dan berkenan memberikan bantuan
pendidikan , 2. Dekan Fakultas Ilmu Pengtahuan Alam USU, Prof Dr. Eddy Marlianto,MSc, atas bantuan dan proses administrasi yang baik di Fakultas MIPA USU. 3. Ketua Program Studi Ilmu Kimia, Prof.Basuki Wirjosentono,MS,PhD dan sekertaris Program Studi Ilmu Kimia Prof.Dr.Harry Agusnar, MSc,M.Phil, yang telah memberikan dorongan
dan bantuan yang sedemikian besar
kepada peserta program Doktor Ilmu Kimia.
Universitas Sumatera Utara
4. Promotor,
Prof.Dr.Harlem
Wirjosentono,MS,PhD
Marpaung,
dan
Co
Co
promotor
promotor
Prof.
Prof
Basuki
.Dr.Jansen
Silalahi.M.App,Sc,Apt, yang dengan kesabaran dan tanpa bosan-bosannya telah banyak memberikan bimbingan dan pemikiran serta memacu saya dalam menyelesaikan disertasi ini.
5. Tim penguji Prof.Dr.Harlem.Marpaung,Prof.Basuki Wirjosenton.MS .PhD ,Prof..Dr..Jansen..Silalahi.M.App,Sc.Apt,Prof..Dr..Harry.Agusnar..MSc,M,P hill,Prof.Dr.Yunazar Manjang dan Dr.Pandapotan Nasution,MPS, diucapkan terima kasih atas kesediaannya mengikhlaskan waktu untuk memberikan penilaian maupun saran-saran untuk perbaikan disertasi ini.
6. Rekan-rekan di Program Doktor Ilmu Kimia USU, untuk kerjasama yang saling menguatkan selama menuntut ilmu di Program Ilmu Kimia USU. Akhir kata terima kasih kepada keluarga atas bantuan dan perhatiannya, semoga Allah SWT senantiasa melimpahkan rakhmatnya
Medan ,1 Maret 2010
Yuniarti Yusak
Universitas Sumatera Utara
vii DAFTAR ISI Halaman Abstrak
iv
Abstract
v
Kata Pengantar
vi
Daftar isi
vii
Daftar Tabel
ix
Daftar Gambar
x
Daftar Lampiran
xi
BAB I. Pendahuluan
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
5
1.3 Hipotesa Penelitian
6
1.4 Tujuan Penelitian
6
1.5 Manfaat Penelitian
6
1.6 Lokasi Penelitian
7
BAB II. Tinjauan Pustaka
8
2.1 Air Kelapa
8
2.2 Selulosa
10
2.3 Selulosa Bakteri
12
2.3.1 Aplikasi Selulosa Bakteri
17
2.3.2 Syarat Mutu Selulosa Bakteri
19
2.4 Acetobacter xylinum
20
2.4.1 Jenis-jenis Acetobacter
25
2.4.2 Media Pertumbuhan Mikroorganisme
25
2.5 Vitamin 2.5.1 Asam Askorbat 2.6 Fermentasi
25 27 30
Universitas Sumatera Utara
vii
2.6.1 Fermentasi Selulosa Bakteri
31
2.7 Teknik Spektroskopi
32
2.7.1 Analisa Secara FTIR
32
2.8 Scanning electron Microscope (SEM)
35
BAB III.Metodologi Penelitian
38
3.1 Bahan dan Alat
38
3.1.1 Peralatan
38
3.1.2 Bahan-bahan
38
3.2 Pembuatan Larutan Pereaksi
39
3.2.1 Pembuatan Larutan sam sulfat 1,25 %
39
3.2.2 Pembuatan Bufer Asetat 0,2 M
39
3.2.3 Pembuatan Larutan Yodin 0,1 N
39
3.2.4 Pembuatan Larutan Amilum 1 %
39
3.2.5 Pembuatan Larutan Asam Asetat 25 %
40
3.2.6 Pembuatan Larutan Natrium Hidroksida
40
3.2.7 Pembuatan Larutan Kalium Sulfat 10 %
40
3.2.8 Pembakuan Larutan Yodin
40
3.2.9 Sterilisasi Alat
41
3.3 Prosedur Penelitian
41
3.3.1 Pembuatan Biakan Acetobacter xylinum Pada media nutrient agar
41
3.3.2 Pembuatan Starter Air Kelapa
42
3.3.3 Pembuatan Selulosa Bakteri
42
3.3.4 Pembuatan Selulosa Bakteri -Asam Askorbat
43
3.4 Parameter Yang Diamati
43
3.4.1 Pengukuran Ketebalan Selulosa Bakteri
43
3.4.2 Penentuan Kadar Air
43
3.4.3 Penentuan Kadar Abu
44
3.4.4 Penentuan Kadar Serat
44
Universitas Sumatera Utara
viii
3.4.5 Penentuan Kadar Asam Askorbat( vitamin C)
45
3.4.6 Analisa Secara FTIR
46
3.4.7 Analisa Permukaan Partikel Secara SEM
46
BAB IV Hasil dan Pembahasan
47
4.1 Hasil Penelitian dan Pembahasan
47
4.1.1 Karakterisasi Selulosa Bakteri yang Di hasilkan secara FTIR
47
4.1.2 Karakterisasi Selulosa Bakteri yang Di hasilkan secara SEM
53
4.2 Uji Statistik Anava dengan Metode Rancang Acak Lengkap
55
4.2.1 Ketebalan Selulosa Bakteri dengan Penambahan Vitamin C
56
4.2.2 Kadar Air Selulosa Bakteri dengan Penambahan Vitamin C
58
4.2.3 Kadar Abu Selulosa Bakteri dengan Penambahan Vitamin C
61
4.2.4 Kadar Serat Selulosa Bakteri dengan Penambahan Vitamin C
64
4.3 Pembahasan dari Parameter Diatas
67
4.3.1 Ketebalan dari Pembentukan Selulosa Bakteri
67
4.3.2 Kadar Abu
69
4.3.3 Kadar Air
70
4.3.4 Kadar Serat
71
4.3.5 Pengaruh Temperatur Terhadap Kadar Vitamin C Pada Media Fermentasi
72
4.3.6 Pengaruh Temperatur terhadap kadar vitamin C pada selulosa bakteri
73
4.3.7 Pengaruh Kadar Asam Askorbat terhadap media fermentasi
74
4.3.8 Pengaruh Asam Askorbat terhadap S. bakteri yang dihasilkan
74
Bab V. Kesimpulan dan Saran
76
5.1. Kesimpulan
76
5.2. Saran
76
Daftar Pustaka
77
Lampiran
81
Universitas Sumatera Utara
ix DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Komposisi Air Buah Kelapa
9
2.2
Syarat Mutu Selulosa Bakteri
19
2.3.
Absorbsi Karakteristik Inframerah dari GugusMolekul
34
2.4
Absorbsi Karakteristik gugus karbonil
35
4.1.
Parameter yang Dianalisis.
54
Universitas Sumatera Utara
x DAFTAR LAMPIRAN
Nomor 1
Judul
Halaman
Skema Penelitian
81
Skema 1. Biakan A.Xylinum Pada Media Agar
81
Skema 2. Pembuatan Stater Air Kelapa
82
Skema 3.Pembuatan Selulosa Bakteri dengan Penambahan Asam Askorbat.
83
Skema 4. Penentuan Kadar Air Selulosa Bakteri dengan Metode Thermalgravimetri
84
Skema 5. Penentuan Kadar Abu Selulosa Bakteri dengan Metode Gravimetri
85
Skema 6. Penentuan Kadar Serat dari Selulosa bakteri
86
Skema 7. Penetuan Kadar Vitamin C Selulosa Bakteri
87
2
Hasil analisa ketebalan dari selulosa bakteri
88
3
Hasil analisa kadar abu dari selulosa bakteri
89
4
Hasil analisa kadar air dari selulosa bakteri
90
5
Hasil analisa Kadar Serat dari Selulosa Bakteri
91
6
Hasil analisa Vitamin C dari Media Fermntasi dengan Penambahan 0.g vitamin C.
7
92
Hasil analisa vitamin C dari Media Fermentasi dengan Penambahan 0,5 g Vitamin C
8
92
Hasil analisa Vitamin C dari Media Fermentasi dengan Penambahan 1,0 g Vitamin C
9
93
Hail analisa Vitamin C dri Media Fermentasi dengan Penambahan 1,5 g Vitamin C
10
93
Hasil analisa Vitamin C dari Media Fermentasi dengan Penambahan 2,0 g Vitamin C
94
Universitas Sumatera Utara
xi
11
Hasil analisa vitamin C dari Selulosa Bakteri dengan Penambahan 0 g Vitamin C
12
94
Hasil analisa vitamin C dari Selulosa Bakteri dengan Penambahan 0,5 g Vitamin C
13
95
Hasil analisa Vitamin C dari Selulosa Bakteri dengan Penambahan 1,0 g Vitamin C
14
Hasil analisa Vitamin C dari Selulosa Bakteri dengan Penambahan 1,5 g Vitamin C
15
95
96
Hasil analisa Vitamin C dari Selulosa Bakteri dengan Penambahan 2 g Vitamin C
96
Universitas Sumatera Utara
`
xii DAFTAR LAMPIRAN GAMBAR Halaman
Gambar spektrum FTIR
98
Gambar 1.Spektrum FTIR asam askorbat padat
98
Gambar 2.Spektrum FTIR selulosa bakteri 0 g
98
Gambar 3.Spektrum FTIR selulosa bakteri 0,5 g
99
Gambar 4.Spektrum FTIR selulosa bakteri1 g
99
Gambar 5.Spektrum FTIR selulosa bakteri1,5 g
100
Gambar 6.Spektrum FTIR selulosa bakteri 2 g
100
Gambar SEM dari selulosa bakteri
101
Gambar 1 Selulosa bakteri 0 g asam askorbat
101
Gambar 2 Selulosa bakteri 1 g asam askorbat
101
Gambar 3 Selulosa bakteri 2 g asam askorbat
101
Universitas Sumatera Utara
