1. Judul Usulan
: Produksi inokulum metanogenik titer tinggi guna meningkatkan kinerja reaktor anaerobik penghasil gas metan sebagai sumber energi terbarukan.
2. Ketua Peneliti: a. Nama Lengkap
: Ir. Ahmad Wahyudi, M.Kes
b. Bidang Keahlian
: Biokimia dan Teknologi Fermentasi
c. Jabatan Struktural
: Pembina /IVb
d. Jabatan Fungsional
: Lektor Kepala
e. Unit Kerja
: Fakultas Peternakan-Perikanan Universitas Muhammadiyah Malang
f. Alamat Surat
: Kampus III UMM, Jl. Raya Tlogomas No. 246 Malang 65144
g. Telepon/faks
: (0341) 464318 ext. 154 / (0341) 460782
h. E-mail
:
[email protected]
3. Anggota peneliti: No. 1.
NAMA DAN GELAR AKADEMIK Ir.Listiari Hendraningsih, MP
BIDANG KEAHLIAN • Mikrobiologi Pakan • Nutrisi Ternak Ruminansia
INSTANSI Fakultas Peternakan UMM
ALOKASI WAKTU Jam/mg
Bulan/th
10 jam/mg
10
4. Objek penelitian : Tahun I : Isolasi dan Uji Kemampuan Bakteri Metanogenik Obyek penelitian tahun pertama adalah isolat bakteri metanogenik yang diisolasi dari lumpur (sludge) proses produksi biogas, sekum kuda dan kolon domba. Ketiga tempat tersebut merupakan sumber bakteri metanogenik dan digunakan sebagai perlakuan untuk memperoleh rekomendasi sumber bakteri metanogenik terbaik di lingkungan. Bakteri metanogenik diisolasi menggunakan media selektif padat metode Paynter and Hungate dalam Ogimoto and Imai (1981).
Isolat
metanogenik
yang
diperoleh
selanjutnya
dikultur
dan 1
dikembangkan dalam medium diperkaya dan kemampuannya diuji dengan mengukur produksi gas metan.
Tahun II : Formulasi, Uji Produksi dan Daya Hidup Inokulum. Obyek
penelitian
tahun
kedua
berkemampuan tinggi dari hasil uji
adalah
inokulum
tahun I. Inokulum
metanogenik
metanogenik itu
diformulasi bersama inokulum fibrolitik yang telah diperoleh dari penelitian hibah bersaing tahun 2008 guna mengetahui efektifitas sintrofinya. Metode penambahan dan kadar inokulum digunakan sebagai perlakuan guna mengetahui efektivitas pemakaiannya dalam proses fermentasi limbah organik berserat. Formula terbaik diuji ketahanannya terhadap bahan pengemas dan pembawa. Dua jenis bahan yaitu polyethylene dan alumunium digunakan sebagai tempat pengemas inokulum, sedangkan tiga jenis bahan pembawa dipakai dalam penelitian ini adalah molases, tapioka dan jerami padi. Parameter penelitian yang diukur selain gas metan adalah kepadatan mikroba selama 6 bulan periode penyimpanan. Isolat metanogenik terbaik selanjutnya diidentifikasi sampai tingkat genus.
5. Masa pelaksanaan penelitian Mulai
: Mei, 2010
Berakhir
: Mei, 2012
6. Anggaran yang diusulkan : Tahun pertama Tahun kedua Anggaran keseluruhan
: Rp. 50.495.000,- ( lima puluh juta empat ratus sembilan puluh lima ribu rupiah ) : Rp. 50.885.000,- ( lima puluh juta delapan ratus delapan puluh lima ribu rupiah ) : Rp. 101.380.000,- (seratus satu juta tiga ratus delapan puluh ribu rupiah )
7. Lokasi penelitian : Laboratorium
Mikrobiologi
Pusat
Pengembangan
Bioteknologi
Laboratorium Biokimia dan Nutrisi Fakultas Peternakan UGM,
UMM, serta
Laboratorium Pusat Penelitian Terpadu UGM. 2
8. Hasil yang ditargetkan Mendapatkan produk berupa inokulum fermentasi gas metan titer tinggi yang mudah dan efektif digunakan oleh masyarakat guna mengolah limbah organik menjadi gas metan sebagai bahan bakar alternatif pengganti BBM sehingga berpotensi paten.
9. Instansi lain yang terlibat : Tidak ada 10. Keterangan lain yang dianggap perlu: Rangkaian penelitian yang telah dilakukan terkait dengan judul program : No.
Judul Penelitian
Tahun
Posisi Peneliti
Pemberi Dana
1.
Evaluasi kandungan bakteri susu dan koliform air sumur pada beberapa peternak sapi perah pemakai instalasi digester gas bio di DIY
1992
Ketua Peneliti
Proyek Bank Dunia XVII, PAU Bioteknologi UGM
2.
Isolasi bakteri selulolitik beberapa ternak ruminansia (kerbau, sapi, kambing dan domba)
1992
Ketua Peneliti
Proyek Bank Dunia XVII, PAU Bioteknologi UGM
3.
Peningkatan toleransi S. erythrea CCRC 11513 terhadap minyak sawit sebagai praprekursor antibiotik eritromisin dengan cara induksi
1995
Ketua Peneliti
Thesis S2
4.
Isolasi bakteri selulolitik asal rumen (dengan selulosa alami) untuk mendapatkan starter pada proses pengolahan limbah organik menjadi pakan
1998
Ketua Peneliti
Lemlit UMM
5.
Uji aktivitas enzimatik biakan bakteri selulolitik rumen untuk menentukan potensi starter fermentasi pakan
1998
Ketua Peneliti
Lemlit UMM
6.
Optimasi media kultur fermentasi bakteri selulolitik asal rumen terhadap nilai protein kasar
1999
Ketua Peneliti
Lemlit UMM
7.
Evaluasi konsumsi bahan kering dan kecernaan energi pada domba ekor gemuk yang diberi probiotik selulolitik
2003
Ketua Peneliti
Lemlit UMM
8.
Pengaruh pemberian probiotik bakteri selulolitik dan metode pemberian pakan terhadap penampilan domba ekor gemuk (DEG)
2004
Anggota Peneliti
DIKTI /Dosen Muda
9.
Evaluasi daya hidup bakteri selulolitik dengan bekatul sebagai bahan pembawa
2004
Ketua Peneliti
Lemlit UMM
10.
Peningkatan kemampuan bakteri
2005
Ketua
DIKTI/ Uber HKI
3
11.
selulolitik Rumen Untuk Probiotik Ternak Ruminansia Evaluasi daya hidup bakteri selulolitik dalam kemasan urea molasses mineral blok (UMMB)
Peneliti 2005
Ketua Peneliti
Lemlit UMM
12.
Pengkajian Kualitas Probiotik Selulolitik terhadap Produktivitas Daging dan Susu di Jawa Timur
2006
Ketua Peeliti
Disnak Propinsi Jawa Timur
13.
Introduksi bakteri lignolitik kolon pseudoruminansia dalam kultur fermentasi mikroba selulolitik super ruminansia untuk meningkatkan produksi gas methan Pengembangan starter fermentasi produksi biogas dengan reformulasi isolat bakteri fibrolitik asal rumen dan kolon domba
2006
Ketua Peneliti
DIKTI/Uber HKI
20072008
Ketua Peneliti
DIKTI/PHB
14.
4
ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk memproduksi inokulum bakteri metanogenik titer tinggi melalui interkoneksi dengan inokulum fibrolitik asetogenik yang telah diperoleh dari penelitian sebelumnya (PHB 2007-2008). Tahun pertama, dilakukan isolasi metanogenik dari lumpur (sludge) proses produksi gas bio, sekum kuda dan kolon domba. Ketiga tempat tersebut merupakan sumber bakteri metanogenik dan digunakan sebagai perlakuan untuk memperoleh rekomendasi sumber bakteri metanogenik terbaik di lingkungan. Bakteri metanogenik diisolasi menggunakan media selektif padat metode Paynter and Hungate dalam Ogimoto and Imai (1981). Isolat metanogenik yang diperoleh dikultur dan dikembangkan dalam media diperkaya dan dilakukan optimasi media. Kemampuan masing masing isolat diuji dengan mengukur produksi gas metan. Sumber bakteri dan formula media isolat metanogenik berkemampuan paling besar dipatenkan (PATEN I) dan digunakan sebagai obyek penelitian pada Tahun II. Tahun kedua, inokulum metanogenik berkemampuan tinggi dari hasil uji tahun I diformulasi bersama inokulum fibrolitik-asetogenik yang telah diperoleh dari penelitian hibah bersaing tahun 2008 guna mengetahui efektifitas sintrofinya. Cara penambahan dan kadar inokulum digunakan sebagai perlakuan guna memperoleh efektifitas pemakaian dalam proses fermentasi feses sapi perah. Starter terbaik diuji ketahanannya terhadap substrat dan pengemas. Tiga jenis karbohidrat yaitu molases, tapioka dan jerami padi digunakan sebagai sumber karbon sedangkan polyethylene dan alumunium digunakan sebagai tempat pengemas inokulum. Parameter penelitian yang diukur adalah produksi gas metan dan kepadatan mikroba selama penyimpanan. Metode penambahan dan kadar inokulum guna mendapatkan starter unggul dipatenkan (PATEN II). Isolat terbaik penyusun inokulum selanjunya diidentifikasi sampai tingkat genus.
5
BAB I. PENDAHULUAN Krisis energi secara berulang pasti akan selalu terjadi. Populasi penduduk dunia, sistem transportasi dan produksi alat-alat bermotor terus meningkat sementara sumber energi minyak tidak dapat diperbarui. Harga minyak mentah di pasar internasional saat ini (Tahun 2009) memang sedang turun, namun karena penggunaannya yang terus meningkat tak terkendali bukan tidak mungkin dalam waktu dekat harganya akan meningkat lagi dengan cepat. Krisis energi haruslah secara konsisten diantisipasi karena akan mempengaruhi eksistensi manusia. Berbagai negara dan sebagian besar penduduk bumi umumnya merasa cemas jika krisis bahan bakar tersebut kini telah merembet pada peningkatan harga bahan pangan dan mulai menciptakan multi krisis dimana-mana. Sebagai respon terjadinya krisis energi dunia di era tahun 1980-an, 20 reaktor pengolah limbah anaerobik penghasil gas metan dibangun di Netherland dan 10 unit diantaranya dibangun oleh pabrik pengolah makanan. Beberapa sektor lain di tahun 1985an kemudian mengikuti jejak dengan membangun reaktor gas metan seperti pabrik kertas dan pabrik minuman. Gas metan yang dihasilkan digunakan oleh berbagai pabrik tersebut untuk substitusi BBM menggerakkan generator sehingga mensuplai sebagian kebutuhan energi mereka. Pada tahun 1985-an para ahli dari industri, lembaga penelitian dan pemerintah di Netherland merumuskan bahwa sistem anaerobik merupakan teknologi yang menguntungkan dan mudah diaplikasikan untuk mengolah limbah organik. Sejak saat itu reaktor energi anaerobik terus dibangun hingga tahun 1990-an dengan jumlah mencapai ribuan unit diseluruh dunia. Masalah energi terbarukan (renewable energi) di Jerman juga menjadi topik krusial di Era 1990-an ketika krisis energi melanda Jerman. Pemerintah Jerman dengan sungguh-sungguh menerapkan dua aturan penting untuk produksi energi terbarukan, yaitu aturan teknis dan ekonomis pembuatan digester. Dengan diterapkannya dua aturan tersebut maka pembangunan reaktor gas metan di Jerman berkembang sangat pesat. Dalam 15 tahun berikutnya, sampai tahun 2002, para insinyur Jerman telah pembangunan lebih dari 2000 unit reaktor gas metan dan saat ini reaktor gas metan telah menjadi kebutuhan masyarakat dunia, khususnya untuk mengolah bahan organik menjadi gas metan dan pupuk organik.
6
Demam pembuatan reaktor biogas sempat pula terjadi di Indonesia di Era 1980an. Empat wilayah sentra pengembangan sapi perah di Jawa seperti di Malang Jawa Timur, Boyolali Jawa Tengah, Daerah Istimewa Yogyakarta dan Lembang Jawa Barat saat itu banyak dibangun reaktor biogas. Namun terkendala dengan aspek rendahnya pengetahuan dasar peternak mengenai teknik fermentasi, kurangnya perhatian pemerintah dan kemudahan memperoleh bahan bakar minyak yang saat itu harganya relatif murah, menyebabkan infrastruktur reaktor biogas terbengkelai setelah sempat beroperasi beberapa tahun. Menurut Ahring (2003), dalam hal produksi gas metan, penelitian mengenai kemampuan mikroba (bioaugmentasi) merupakan bagian dari langkah penting yang harus dilakukan guna meningkatkan efisiensi produksi. Namun kenyataannya penelitian mengenai kemampuan mikroba dalam efisiensi produksi gas metan tidak banyak dilakukan. Optimasi proses perombakan limbah secara anaerob seharusnya terus dikembangkan karena disamping meningkatkan usaha pengurangan jumlah limbah di seluruh dunia yang terus meningkat, juga sebagai upaya menghasilkan energi alternatif terbarukan di era krisis energi dunia seperti dirasakan pada saat ini.. Gas metan hasil perombakan anaerob memiliki nilai ekonomi tinggi dan harus dipertimbangkan di masa mendatang. Jika produksi bahan bakar bio lainnya seperti bioetanol hanya menggunakan sebagian biomassa dan fraksi biomassa lainnya tertinggal sebagai limbah, maka produksi gas metan justru memanfaatkan sisa fraksi biomassa tersebut menjadi energi baru tanpa limbah. Dengan cara fermentasi produksi gas metan maka nilai efisiensi produksi energi bioetanol dapat ditingkatkan 30% lebih tinggi (Ahring,
2003). Optimasi perombakan anaerob memiliki dua fungsi utama yaitu
meningkatkan produksi gas metan sekaligus meningkatkan kualitas bahan organik yang dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik berkualitas tinggi. Faktor penting dalam peningkatan produksi gas metan seperti peningkatan proses perombakan serat kasar limbah, optimasi media fermentasi, peningkatan kemampuan mikroba terus diteliti hingga saat ini (Wahyudi, 2005). Produksi gas metan yang dibentuk sebagai produk akhir perombakan bahan organik tanpa oksigen menjadi nilai utama
7
dalam proses perombakan anaerob. Energi terbarukan dapat digunakan sebagai pembangkit listrik dan bahan bakar pengganti minyak. Beberapa kelompok mikroorganisme dengan peran berbeda dalam keseluruhan proses bekerja dalam perombakan anaerob, secara alami terjadi di dalam ekosistem anaerob seperti dalam sedimen tanah, lahan terendam air, tumpukan manure atau dalam rumen ternak ruminansia (Stam et. al., 2003). Sekum dan kolon herbivora memiliki komposisi mikroba mirip dengan rumen, (DeGregorio et al., 1984; Ullrey et al., 1997), sehingga dapat digunakan sebagai sumber bakteri metanogenik. Tiga kelompok mikroba yang berperan dalam perombakan anaerob adalah: (1) Mikroba yang bertanggung jawab dalam perombakan awal terhadap polimer dan monomer yang terdapat pada materi limbah dan menghasilkan terutama asetat dan hidrogen, dan juga sejumlah asam lemak volatil (Volatile Fatty Acid) seperti propionat dan butirat serta alkohol, (2) Bakteri obligat asetogenik penghasil hidrogen yang mengkonversi propionat dan butirat menjadi asetat dan hidrogen dan (3) Kelompok bakteri metanogenik penghasil metan dari asetat atau hidrogen. Bakteri perombak serat kasar penghasil asetat dan hidrogen merupakan kelompok mikroba penting dalam proses pengolahan limbah secara anaerob menjadi gas metan karena menyediakan prekursor metan dengan cara bersintrofi dengan bakteri metanogenik. Sebaliknya jika metanogenik tidak ada maka produk akhir asam asetat dan hidrogen akan bersifat toksik bagi asetogenik itu sendiri karena terjadi mekanisme feed back inhibition dalam proses fermentasi bahan organik. Hubungan sinergisme aseto-metanogenik perlu diteliti lebih lanjut guna memperoleh efisiensi produksi gas metan sebagai bioenergi. Teknik isolasi, optimasi media, interkoneksi mikroba, kadar inokulum, cara inokulasi, serta pengembangan teknologi pemeliharaan kultur perlu dianalisis lebih mendalam. Penelitian ini dilakukan guna meningkatkan efektivitas proses pengolahan limbah organik secara anaerob dengan hasil akhir gas metan melalui analisis sintrofi asetometanogenik. Target penelitian ini adalah menghasilkan inokulum fermentasi produksi gas metan berkemampuan tinggi untuk mengatasi permasalahan krisis energi di masa mendatang.
8
Tujuan khusus penelitian adalah: 1. Mendapatkan isolat bakteri metanogenik unggul. 2. Memperoleh formula kombinasi aseto-metanogenik, metode penambahan optimal dan kadar inokulum sebagai starter dalam produksi gas metan.
Keutamaan penelitian Limbah organik berserat di lingkungan pertanian dan peternakan dapat diatasi dengan mengolahnya kembali menjadi bioenergi dan produk bermanfaat lainnya seperti pakan, pupuk dan probiotik dengan cara fermentasi. Kendala umum proses pengolahan limbah organik berserat adalah bahwa fermentasi berlangsung begitu saja secara alami dilakukan oleh mikroba yang telah ada di dalam limbah tersebut. Inokulum bakteri metanogenik guna membantu meningkatkan efisiensi produksi metan selama ini tidak tersedia karena belum ada peneliti di Indonesia melakukan isolasi bakteri metanogenik. Padahal penelitian mengenai kemampuan mikrobia (bioaugmentasi) dalam sistem fermentasi produksi bioenergi dari limbah organik berserat secara anaerobik merupakan bagian dari langkah penting menuju efisiensi proses (Ahring, 2003). Optimasi proses perombakan limbah secara anaerob perlu terus dilakukan karena disamping berguna meningkatkan usaha pengurangan jumlah limbah organik di seluruh dunia yang terus meningkat, menyediakan bahan baku industri, juga sebagai upaya produksi energi alternatif terbarukan (renewable energy). Pakan, pupuk, dan gas metan hasil perombakan anaerob memiliki nilai ekonomi tinggi di masa mendatang. Jika proses produksi energi bio lain seperti bioethanol hanya menggunakan sebagian biomasa dan fraksi biomasa lainnya tertinggal sebagai limbah, maka produksi gas metan justru memanfaatkan sisa fraksi biomasa tersebut menjadi energi baru tanpa limbah. Dengan cara fermentasi produksi gas metan maka nilai efisiensi sistem produksi energi bioethanol dapat ditingkatkan 30% lebih tinggi (Ahring, 2003). Optimasi perombakan anaerob memiliki dua fungsi utama yaitu meningkatkan produksi gas metan sekaligus meningkatkan kualitas bahan organik yang dapat dimanfaatkan sebagai pakan dan pupuk organik. Beberapa usaha penting dalam peningkatan produksi gas metan seperti
9
peningkatan proses perombakan serat kasar, optimasi media fermentasi dan peningkatan kemampuan mikroba terus diteliti hingga saat ini (Ahring, 2003; Wahyudi, 2005). Kendala utama pemakaian starter fibrolitik asetogenik adalah bertumpuknya produk hasil hidrolisis cepat selulosa menjadi hidrogen dan VFA yang bersifat asam. Produk hidrogen berlebihan akan bersifat toksik bagi mikroba asetogenik itu sendiri sehingga menghentikan proses fermentasi (feed back inhibition). Penumpukan hidrogen hanya dapat dikurangi jika ada bakteri metanogenik di dalam reaktor. Namun sayang bakteri metanogenik secara alami tumbuh pada tahap akhir proses sempurna fermentasi anaerob, sehingga proses produksi gas metan butuh waktu relatif lama. Penelitian ini dirancang guna mengatasi masalah penumpukan hidrogen yang bersifat asam dan toksik dengan cara menambahkan starter bakteri metanogenik di awal proses fermentasi agar tidak terjadi toksisitas hidrogen, dan bahkan terjadi produksi gas metan lebih cepat. Penggunaan starter metanogenik akan menjamin kontinyuitas fermentasi anaerobik secara sempurna karena terjadi proses sintrofisme produksi dan penggunaan hidrogen. Hubungan sinergisme aseto-metanogenik perlu diteliti lebih lanjut guna memperoleh efisiensi produksi gas metan sebagai bioenergi. Teknik isolasi, optimasi media, interkoneksi mikroba, kadar inokulum, cara inokulasi, serta pengembangan teknologi pemeliharaan kultur metanogenik perlu dianalisis lebih mendalam. Berdasarkan studi pustaka dan pelacakan jurnal ilmiah khususnya di Indonesia penelitian mengenai bioaugmentasi bakteri metanogenik boleh dibilang langka karena tidak banyak peneliti sanggup bekerja dengan bakteri obligat anaerob tersebut. Namun mengingat peran penting bakteri metanogenik di masa mendatang sebagai penghasil energi alternatif pengganti minyak maka produksi starter metanogenik rasanya tidak dapat ditunda lagi.
10
BAB II. STUDI PUSTAKA
2.1. Fermentasi Anaerobik Produksi Gas Metan Peningkatan bioproses menggunakan mikroba dengan peningkatan kemampuan degradasi (bioaugmentation) telah diketahui selama bertahun-tahun. Tetapi hanya sedikit penelitian mengenai bioaugmentasi dan hasilnya belum konsisten. Untuk mendapatkan gambaran yang jelas mengenai potensi mikroba spesifik guna meningkatkan proses perlu diikuti nasib mikroba yang ditambahkan dalam reaktor dari waktu ke waktu. Hanya mikroba dengan kemampuan membelah diri tinggilah yang berperan penting dalam proses. Teknik molekuler telah tersedia untuk mempelajari populasi pada sistem reaktor dan penggunaan tehnik penggunaan bakteri selulolitik spesifik yang hidup pada kotoran ternak pada reaktor. Tehnik yang sama dapat digunakan guna menguji penambahan mikroba spesifik sebagai starter. Terjadi peningkatan 20% produk gas metan dengan penambahan starter mikroba xylanolytic termofilik selama 2 hari sebelum materi limbah difermentasi (Ahring, 2003). Penambahan cairan rumen sebagai inokulum juga terbukti mampu meningkatkan produksi gas bio dan kadar gas metan (Lopes et. al., 2004). Isolasi dan karakterisasi bakteri metanogenik pengguna asetat dari kotoran sapi termofilik menunjukkan perbedaan penting antara isolat spesies Methanosarcina yang berbeda karena perbedaan temperatur optimal dan tingkat pertumbuhan. Jika penggunaan metanogenik tersebut dalam reaktor yang telah dimuati bahan organik ditambah lipid pada kotoran ternak maka reaktor yang diberi inokulum menunjukkan hasil lebih superior dibandingkan tanpa inokulum, karena reaktor tanpa inokulum metanogenik dihambat secara hebat oleh akumulasi VFA. Tidak terjadinya akumulasi VFA pada reaktor dengan inokulum dibandingkan tanpa inokulum metanogenik disebabkan karena aktivitas metanogenik pada asetat lebih tinggi dibandingkan hidrogen dan format, yang selalu hampir sama pada ke dua reaktor. Fakta bahwa inokulum mempengaruhi waktu retensi ditunjukkan dengan peningkatan pertumbuhan metanogenik dan produksi gas metan pada reaktor. Penemuan ini memiliki implikasi praktis dan memperlihatkan performan lebih baik jika limbah yang mengandung lipid ditambahkan pada reaktor gas bio perombak kotoran ternak. Jika reaktor diberi inokulum metanogenik pengguna asetat maka tingkat
11
perombakan dan produksi metan lebih tinggi dibandingkan proses alami pada sistem (Ahring, 2003).
2.2. Pengembangan Inokulum Fermentasi Tujuan utama pengembangan inokulum fermentasi adalah menyediakan starter aktif yang dapat menyebabkan fase lag berjalan sesingkat mungkin. Fase lag yang panjang harus dihindari karena selain memerlukan waktu juga karena nutrisi dalam media harus diprioritaskan untuk pertumbuhan. Fase lag dipengaruhi oleh kadar inokulum fermentasi dan kondisi fisiologisnya. Jumlah inokulum fermentasi yang biasa digunakan adalah 3-10% volume kultur. Inokulum fermentasi bakteri harus segera memasuki fase pertumbuhan logaritmik pada saat sel aktif secara metabolik. Umur inokulum fermentasi penting pada pertumbuhan bakteri berspora, jika inokulum diinduksikan pada akhir fase logaritma dan penggunaan inokulum mikroba berspora tinggi akan menyebabkan fase lag berlangsung lama (Stanbury and Whitaker, 1984, Whitaker et al., 1997). Pada proses produksi enzim bakteri, fase lag fermentasi dapat dibatasi dengan penggunaan media inokulum yang memiliki komposisi sama dengan media fermentasi dan penggunaan kultur inokulum yang tumbuh secara aktif. Penggunaan inokulum dalam kondisi fisiologis aktif dibutuhkan dalam produksi metabolit primer. Sebagai contoh bakteri asam asetat yang digunakan pada proses pembuatan cuka, bersifat aerobik dan sangat sensitif terhadap kekurangan oksigen. Untuk menghindari kerusakan, 40% sel pada akhir fermentasi digunakan sebagai inokulum pada fermentasi berikutnya. Keuntungan dari penggunaan inokulum aktif ini lebih tinggi dibandingkan kerugian akibat kemungkinan terjadinya kontaminasi dan penurunan kemampuan bakteri. Keuntungan penggunaan inokulum fermentasi seperti itu juga diperoleh pada proses fermentasi produksi gas bio secara anaerob (Basuki, 1991; Soejono et. al., 1990; Lopes et. al., 2004). Untuk mempercepat proses fermentasi anaerob diperlukan inokulum yang mengandung bakteri penghasil gas metan. Berdasarkan jenisnya dikenal beberapa macam inokulum:
12
a. Inokulum alami; berasal dari alam, misalnya lumpur aktif slude, cairan rumen, timbunan kotoran, timbunan sampah dan lain-lain. b. Inokulum semi buatan; dari digester pembentuk gas bio dalam stadium aktif. c. Inokulum buatan; bakteri penghasil metan atau prekursornya dibiakkan di dalam laboratorium dengan media buatan. Proses pembentukan gas metan akan dipercepat dengan penambahan inokulum metanogenik ke dalam limbah organik. Dengan penambahan inokulum metanogenik sekitar 51% karbon ditransformasi menjadi asetat sebelum dimetabolisme menjadi metan dan karbondioksida, namun jumlah tersebut hanya berkisar antara 10 - 30% jika reaktor tanpa ditambah inokulum (Gambar 1 dan 2).
Bahan Organik Kompleks 51% Asetat
30%
19%
19% 11%
Intermediates 70%
Hidrogen/ Karbondioksida
30% Metan
Gambar 1. Aliran Karbon pada kondisi anaerob dengan penambahan inokulum metanogenik (Ahring, 2003) Proses perombakan anaerob yang seimbang membutuhkan produk yang dihasilkan oleh dua kelompok bakteri pertama yang bertanggung jawab pada proses hidrolisis dan fermentasi substrat menjadi hidrogen dan asetat, secara simultan digunakan oleh kelompok bakteri ketiga untuk menghasilkan metan dan karbondioksida.
13
Bahan Organik Kompleks 10%-30%
50%-70%
Asetat
Intermediat
20%-30% Hidrogen/ Karbondioksida
Gambar 2. Aliran karbon pada kondisi anaerob tanpa inokulum metanogenik (Ahring, 2003) Kelompok bakteri pertama dapat bertahan tanpa kehadiran bakteri metanogenik tetapi dalam kondisi tersebut dapat menyebabkan penghambatan proses karena terjadi akumulasi asam propionat dan butirat (senyawa intermediat). Aktivitas kelompok bakteri kedua akan bergantung pada aktivitas metanogenik untuk memindahkan hidrogen agar metabolisme secara termodinamika dapat berlangsung sebagaimana reaksi endergonik dibawah kondisi standar dan hanya terjadi bila hidrogen dapat dipertahankan pada konsentrasi tertentu (Gambar 3). Asetat H2
Pengguna VFA
Metanogenik pengguna H2
Gambar 3. Transfer hidrogen antar spesies
Hubungan antara bakteri perombak asam propionat-butirat (VFA) dan metanogenik pengguna hidrogen didefinisikan sebagai sintropik karena ketergantungan alami hubungan dan proses ini disebut transfer hidrogen antar spesies. (Gambar 3). Semakin rendah konsentrasi hidrogen semakin baik bagi termodinamika prombakan VFA. Perbedaan antara perombak VFA dan pengguna hidrogen akan
14
mempengaruhi konsentrasi hidrogen pada fase cair yang pada akhirnya akan mempengaruhi termodinamika proses secara keseluruhan. Dua kelompok mikroba harus membagi energi yang terdapat dalam jumlah kecil dan kepastian energi tersedia bagi ke dua kelompok hanya dapat dicapai dalam kosentrasi hidrogen dalam kisaran sempit.
2.3. Sintropik Konversi Asetat Hubungan sintropik selalu dapat dijumpai karena kepentingan konversi asetat pada saat metanogen pengguna asetat dihambat oleh konsentrasi amonia atau sulfit yang tinggi. Pada kondisi tersebut, metanogenik pengguna asetat akan dihambat dan kelompok mikroba lain akan mengambil alih untuk mendapatkan energi dari oksidasi asetat menjadi hidrogen dan karbon dioksida seperti ilustrasikan pada Gambar 4. Guna mempertahankan termodinamika proses lebih lanjut dapat ditingkatkan dengan peningkatan temperatur dan cara transformasi asetat jika temperatur lebih tinggi dari 600C, mendekati batas temperatur tertinggi dari metanogenik termofilik pengguna asetat. Populasi Methanosarcina akan menghilang segera dari reaktor gas bio jika temperatur ditingkatkan dari 550C menjadi 650C. Konsentrasi asetat pertama akan naik dan kemudian stabil pada level sedikit diatas konsentrasi pada suhu 600C. Polimer Kompleks (Polisakarida, Protein, Lemak) 1
Mono dan Oligomer (gula, asam amino, asam lemak rantai panjang) 1
1
2
Hidrogen (H2+CO2) 3
Asam Lemak Terbang (C > 2) 1
1
2
Asetat
Metan dan Karbondioksida
Gambar 4. Modifikasi perombakan anaerob dengan konversi sintropik asetat (Ahring, 2003)
15
Peningkatan secara nyata populasi mikrobia metanogenik pengguna hidrogen memberikan indikasi bahwa mikroba kelompok ini menjadi dominan pada konversi secara keseluruhan. Sintropik oksidasi asetat dan metanogenesis dari asetat secara aktif terjadi secara simultan pada sebuah sistem reaktor. Sebagai indikasi beberapa penelitian isotop menunjukkan kurang dari 95% metan yang dihasilkan dari asetat dibentuk dari grup metil. Penelitian isotop pada biomasa dari reaktor termofilik menunjukkan bahwa konsentrasi asetat mempengaruhi kompetisi diantara dua proses. Jika konsentrasi asetat rendah, konversi sintropik asetat merupakan proses utama untuk transformasi asetat. Jika konsentrasi asetat melebihi batas ambang kebutuhan populasi mikroba spesifik metanogenik pengguna hidrogen pada bioreaktor, maka kelompok ini menjadi kelompok utama pada sistem. Hal ini menjelaskan mengapa jumlah metanogenik pengguna hidrogen tinggi pada granula termofilik yang secara khusus diberi asetat dalam waktu panjang. Jumlah metanogenik pengguna asetat
tertinggi ada pada bagian di dekat
permukaan granula sementara populasi metanogenik pengguna hidrogen meningkat di bagian tengah granula. Mikroba yang pertama kali membentuk oksidasi asetat adalah bakteri termofilik yang termasuk dalam kelompok bakteri homo-asetogenik yang mampu membentuk kembali asetat dari hidrogen dan karbondioksida. Kelompok bakteri ini menggunakan substrat yang sangat terbatas yang semua berhubungan dengan homoasetogenik alami. Mikroba lain telah diidentifikasi mampu melakukan reaksi ini. Beberapa mikroba tersebut digunakan pada berbagai substrat yang berbeda dan selanjutnya menjadi anggota populasi bakteri fermentatif pada bioreaktor termofilik. Hal ini memberikan indikasi paling tidak pada bioreaktor termofilik, oksidasi sintropik asetat dapat dilakukan oleh bakteri fermentatif yang berbeda pada reaktor jika substrat lain tidak tersedia.
2.4. Pembentukan Gas Metan Pembentukan gas metan berlangsung melalui suatu proses fermentasi anerobik atau tidak berhubungan dengan udara bebas. Proses fermentasinya merupakan
16
suatu reaksi oksidasi-reduksi didalam sistem biologi yang menghasilkan energi, dimana sebagai donor dan akseptor elektronnya digunakan senyawa organik. Fermentasi anaerobik hanya dapat dilakukan oleh mikroba yang dapat menggunakan molekul lain selain oksigen sebagai akseptor elektronnya (Wilkie, 2000). Fermentasi anaerobik menghasilkan gas bio yang terdiri dari metana sebanyak 50 – 70 persen, karbon dioksida 25 – 45 persen, sedikit hidrogen, nitrogen, dan hidrogen sulfida (Soejono et al., 1990). Keseluruhan reaksi pembentukan gas bio dinyatakan dalam reaksi berikut:
Mikroorgan isme Bahan Organik ⎯⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯⎯→ CH 4 + CO 2 + H 2 S + H 2 + N 2 anaerobik Proses fermentasi anaerobik dibagi dalam tiga tahap. Tahap pertama adalah reduksi organik komplek menjadi senyawa sederhana oleh bakteri hidrolitik. Bakteri hidrolitik ini bekerja pada suhu antara 30 – 40oC untuk kelompok mesophilik dan 5060oC untuk kelompok thermofilik. Tahap pertama proses ini berlangsung dengan pH optimum antara 6 sampai 7. Pada tahap kedua, organisma pembentuk asam merubah senyawa sederhana dari tahap pertama di atas menjadi asam organik mudah menguap seperti asam asetat, asam butirat, asam propionat dan lain-lain. Dengan terbentuknya asam organik maka pH akan terus menurun, namun pada waktu yang bersamaan terbentuk pula buffer alkali (larutan penyangga alkali) yang dapat menetralisir pH. Untuk mencegah penurunan pH yang drastis maka perlu ditambahkan kapur sebagai buffer sebelum tahap pertama berlangsung. Tahap ketiga adalah konversi asam organik menjadi metan, CO2, dan gas lain dalam jumlah sedikit oleh bakteri metan. Bakteri metan yang aktif pada tahap ini antara lain: Methanobacterium omelianskii, M. sobngenii, M. suboxydans, M. propionicum, M. formicium, M. ruminantium, M. bakeril, M. vannielii, M. mazei
Pada mulanya bahan organik yang terlarut, masih cukup mengandung oksigen, sehingga proses mikrobiologis yang terjadi adalah proses aerobik dengan pembentukan CO2. Segera setelah oksigen terkonsumsi habis, barulah proses anaerobik dimulai. Pada tahap ini yang sangat aktif adalah bakteri-bakteri pembentuk asam-asam organik dari senyawa karbohidrat, protein dan lemak. Bakteri tersebut tumbuh dan
17
berkembang biak cepat. Asam organik yang penting untuk proses pembentukan gas bio adalah asam organik yang mudah menguap (volatile), terutama asam asetat, yang pada tahap metanogenik diubah menjadi gas methan oleh bakteri pembentuk gas metan.
a)Tahap Pelarutan
Bahan organik + H2O
Bahan organik komplek yang terlarut (b) Tahap asidifikasi Sel bakteri
Asam organik yang volatil
Gas CO2 dan H2
Hasil-hasil lainnya
(c) Tahap metanogenik Sel bakteri
Gas CH4, CO2 + H2
Hasil-hasil lainnya
Gambar 5. Tiga tahap proses pembentukan gas metan (Basuki, 1990).
18
BAB III. METODE PENELITIAN 3.1. Materi Penelitian
Materi utama penelitian ini adalah sampel segar berasal dari lumpur (sludge) proses pengolahan limbah organik penghasil gas bio, sekum kuda dan kolon domba. 3.2. Metode Penelitian Penelitian dilaksanakan dalam 2 Tahun, yaitu : Tahun I : Isolasi dan uji kemampuan metanogenik : Tahap 1. Isolasi.
Dilakukan pada media selektif padat (modifikasi metode Paynter and Hungate dalam Ogimoto dan Imai, 1982) Tahap 2. Uji kemampuan isolat metanogenik:
Isolat metanogenik yang diperoleh selanjutnya dikultur dan dikembangkan dalam media diperkaya. Berdasarkan lokasi ketiga sumber isolat yaitu sludge, sekum kuda dan kolon domba selanjutnya diukur kadar gas methan. Ulangan dilakukan 5 kali untuk mendapatkan tingkat kepercayaan yang cukup, dan isolat metanogenik berkemampuan tertinggi berdasarkan asalnya digunakan sebagai obyek penelitian tahun II.
Tahun II : Formulasi, Uji Produksi, Daya Hidup dan Identifikasi
Obyek penelitian tahun kedua adalah isolat metanogenik berkemampuan tinggi dari hasil uji tahun I. Isolat metanogenik itu diformulasi bersama inokulum fibrolitik asetogenik yang telah diperoleh dari penelitian hibah bersaing tahun 2008 guna mengetahui efektifitas sintrofinya. Isolat fibrolitik dipelihara dalam media pertumbuhan secara subkultur. Cara penambahan dan kadar inokulum metanogenik digunakan sebagai perlakuan guna mengetahui efektivitas pemakaiannya dalam proses fermentasi limbah organik berserat (Ahring, 2003). Formula terbaik diuji ketahanannya terhadap senyawa asing, bahan pengemas dan pembawa. Dua jenis bahan yaitu polyethylene dan alumunium digunakan sebagai
19
tempat pengemas inokulum, sedangkan tiga jenis bahan pembawa dipakai dalam penelitian ini adalah molases, tapioka dan jerami padi. Parameter penelitian yang diukur adalah produksi gas metan dan kepadatan mikroba. Isolat penyusun inokulum terbaik selanjutnya diidentifikasi secara morfologis dan biokhemis sampai tingkat genus metode Priest and Austin, (1995).
3.3. Road Map Pelaksanaan penelitian Tahun I dan II.
Penelitian ini merupakan proses lanjut dari penelitian PHB sebelumnya (20072008) yang tidak dapat dipisahkan karena menyangkut kesempurnaan sistem fermentasi bahan organik berserat secara anaerob. Dalam PHB sebelumnya telah diperoleh inokulum fibrolitik unggul perombak serat kasar. Inokulum fibrolitik unggul tersebut tidak akan bekerja efektif jika tidak digabungkan dengan inokulum metanogenik unggul. Oleh karena itu alur penelitian ini merupakan lanjutan yang tak terpisahkan dari alur penelitian sebelumnya. OUTPUT
Isolasi dan uji kemampuan fibrolitik Kolon domba
Sludge dan sal. pencernaan herbivora
Inokulum fibrolitik unggul
Isolasi, Uji Morfologi dan Kemampuan Metanogenik : 1. Seleksi dengan media 2. Uji produksi gas metan
Pengujian Sintrofi 1. Uji metode inokulasi 2. Uji daya tahan cekaman 3. Identifikasi sampai tingkat genus
Inokulum fibrolitik unggul Sumber Isolat bakteri metanogenik berkemampuan tinggi
PATEN I
PROSES
Metode penambahan dan kadar inokulum aseto-metanogenik terbaik
PATEN II
Tahun II
Tahun I
PHB 07-08
INPUT
Starter Fermentasi Produksi Gas Metan (interkoneksi)
20
3.4. Alur Penelitian Tahun I . Isolasi dan Uji Kemampuan Metanogenik Isolat metanogenik terbaik berdasarkan sumbernya (PATEN I)
Uji kemampuan isolat metanogenik
Media diperkaya (optimasi media)
− Anaerob − Inkubasi 390 C 7
Koloni Bakteri Metanogenik
Media selektif padat
− Anaerob − Inkubasi 390 C 7
Lumpur (Sludge), sekum kuda dan kolon domba
21
3.5. Alur Penelitian Tahun II. Formulasi, Uji Produksi, Daya Hidup dan Identifikasi.
Metode terbaik cara penambahan dan kadar inokulum aseto-metanogenik (PATEN II)
Uji daya hidup dalam kemasan
Uji daya hidup dalam pahan pembawa
Fermentasi Feses Sapi Perah
Anaerob Inkubasi 390 C 7 hr
Teknik introduksi aseto-metanogenik (Uji Sintrofi)
Stock Culture Isolat Metanogenik terbaik
22
3.7. Analisis Laboratorium a. Preparasi media selektif metanogenik metode Paynter and Hungate, (1968)
dalam Ogimoto and Imai, (1981) sbb: 80% H2 dan 20% CO2; 0,05 g K2HPO4; 0,05 g KH2PO4; 0,10 g NaCl ; 0,05 g (NH4)2SO4; 0,05 g MgSO4; 0,01 g CaCl2; 0,1 ml Resazurin 0,1% lar; 0,5 g NaHCO3 ; 0,03 g Cystein-HCl.H2O;
30ml
Cairan Rumen ; 0,03 g Na2S ; 70 ml Aquadest. pH ditentukan 6,8 dan media dibagikan ke dalam tabung Hungate sambil dialiri campuran gas hidrogenkarbondiokasida, ditutup karet rapat-rapat dan disterilisasi dengan otoklaf selama 20 menit. Inokulasikan cairan rumen segar dari pengenceran 10-3 sampai 10-1 dan tambahkan 0,1% Cystein sebagai agen pereduksi sambil tetap diisi campuran gas Hidrogen-Karbondioksida. Tutup kembali dengan karet dan inkubasikan pada temperatur 39oC selama 7 sampai 14 hari. b. Preparasi media metanogenik dipekaya metode Paynter and Hungate, (1968)
dalam Ogimoto and Imai, (1981) yang telah dimodifikasi, sbb: 80% H2 dan 20% CO2; 0,05 g K2HPO4; 0,05 g KH2PO4; 0,10 g NaCl ; 0,05 g (NH4)2SO4; 0,05 g ekstrak yeast; 0,05 g MgSO4; 0,01 g CaCl2; 0,1 ml Resazurin 0,1% lar; 0,5 g NaHCO3 ; 0,03 g Cystein-HCl.H2O; 60ml Cairan Rumen ; 0,03 g Na2S; 40 ml Aquadest. c. Produktivitas VFA diukur dengan khromatografi. Konsentrasi VFA total dan
parsial ditentukan dengan cara sebagai berikut : (1) 2 ml sampel cairan hasil fermentasi dipipet, (2) ditambahkan sekitar 30 mg asam 5-sulfosalisilat,
(3)
digojok sampai homogen dengan stirrer, (4) disentrifuge 3000rpm selama 10 menit, dan (5) ambil supernatan dan injeksikan pada alat kromatografi. d. Gas Test secara in vitro dan Gas Kromatografi. Campuran cairan limbah
(ditambah starter) dan buffer dimasukkan ke dalam syringe dan diinkubasi pada suhu 39oC semalam menggunakan pipet semiotomatis sebanyak 30ml. Bila ada gelembung udara diusahakan agar naik kepermukaan dengan cara digoyang. Gas CO2 dialirkan beberapa saat (15 menit). Klip penutup dibaca dan syringe diinkubasi pada 39oC. Dibuat pula blanko untuk koreksi dengan cara sama hanya tanpa penambahan starter. Catat kenaikan volume gas setelah diinkubasi selama 1,
23
2, 4, 6, 8, 12, 24, 36, 48 dan 72 jam. Pada saat tertentu bila volume gas dalam syringe sudah maksimum gas dikeluarkan dengan cara membuka klip dan volume dikembalikan pada posisi semula. Komposisi gas diuji menggunakan GC (Gas Chromatography). 3.8. Jadwal Penelitian
Penelitian ini direncanakan selama 3 tahun dengan rencana kegiatan penelitian adalah sebagai berikut: JENIS KEGIATAN 1
2
3
TAHUN I
TAHUN II
BULAN KE
BULAN KE
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tahun I Persiapan Media selektif Sampling sludge Isolasi metanogenik Kultur dalam medium pertumbuhan Gas Test Analisis data, seminar dan laporan Pemeliharaan Tahun II Formulasi inokulum Optimasi Starter Fermentasi Feses Sapi PF Gas Test Uji daya hidup Analisisdata, seminar dan laporan Pemeliharaan
24
BAB IV. PEMBIAYAAN JENIS PENGELUARAN Honorarium Peneliti Komponen Peralatan
Bahan Habis Pakai
TAHUN I TAHUN II 15.000.000 15.000.000 6.110.000 6.650.000
17.985.000
17.535.000
Biaya Perjalanan
5.900.000
6.300.000
Biaya lain-lain
5.500.000
5.500.000
Jumlah
50.495.000
50.885.000
Total Anggaran
50.495.000
101.380.000
25
DAFTAR PUSTAKA
Abram, J.W and D.B. Nedwell, 1978, Hydrogen as a substrat for methanogenesis and sulphate reduction in anaerobic saltmarsh sediment, Arch Microbiol. Apr., 27; 117 (1) : 93-7 Abram, J.W and D.B. Nedwell, 1978, Inhibition of methanogenesis by sulphate reducing bacteria competing for transferred hydrogen., Arch Microbiol. Apr., 27; 117 (1) : 89-92 Ahring, B. K., 2003, Perspectives for Anaerobic Digestion, Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Vol. 81, Series editor : T.Scheper, SpringerVerlag Berlin Heidelberg. Akin, D.E. and R. Benner, 1988, Degradation of Polysaccharides and Lignin by Ruminal Bacteria and Fungi. Applied and Environmental Microbiology, P. 1117 – 3655. Anonimous, 1991, Biological Feed Aditive, Kursus Singkat Penanganan Limbah Industri, PAU-Bioteknologi UGM, Yogyakarta. Brock, T.D. and Michael T. Madigan. 1991. Biology of Microorganism. Sixt Edition. Prentice Hall. Englewood Cliffs. New Jersey. 07632 Chen, J. and Paul J. Weimer, 2001. Competition Among Three Predominant Ruminal Cellulolytic Bacteria in The Absence or Presence of Non-Cellulolytic Bacteria. Journal of Environmental Microbiology 147: 21-30. Chen, Y., R.E. Muck, P.J. Weimer, Z.G., Weinberg, and M.Gamburg, 2004, Lactid Acid Bacteria Used in Inoculants for Silage as Probiotics for Ruminants. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2004, Vol. 18, No. 1/3, p 1-10 http://www.cababstractsplus.org/google/abstract.asp?AcNo=20053136919
Cheng K.J., C.W. Forsberg, H. Minato, JW. Costerton. 1991. Physiological Aspects of Digestion and Metabolism in Ruminants: Proceeding of the Seventh International Symposium on Ruminant Physiology. Colberg P.J., 2001, Microbial degradation of Lignin-derivat Anaerobic Conditions, Stanford University Publ. USA.
Compound Under
Dehority, 1998. Microbial Interaction in The Rumen. Rev. Fac. Agron. (LUZ) 1998, 15: 69-86.
26
DeGregorio, R.M., R.E. Tucker, G.E. Mitchell, and W.W. Gill. 1984. Acetate and propionate production in the cecum and proximal colon of lamb. J. Anim Sci. : 58(1): 203-7 Flagel and Meetivision, 1998, Livestock and Feeding. Fourth Editions, Durham and Doney, Oregon, USA Gordon
J. I. and E. A. Groisman, 2006, The Friendly Bacteria WithinUs.www.hhmi.org/bulletin/winter2005/bacteria/bacteria2.html
Howard R. L., Abotsi E., Jansen van Rensburg E.L and Howard S., 2003. Lignocellulose Biotechnology : issues of bioconversion and enzyme production. African Journal of Biotechnology, vol. 2, No. 12, pp. 602 – 619. Hungate, R. 1966, The Rumen and Its Microbes, Academics Press, New York. Johansson, E., C. Krantz-Rulcker, B. X. Zhang and G. Oberg, 2000. Chlorination dan biodegradation of lignin, Soil Biology dan Biochemistry 32 (2000) p: 10291032. Jutono, 1980. Pedoman praktikum mikrobiologi untuk perguruan tinggi. Departemen Mikrobiologi Fakultas Pertanian UGM, Yogyakarta. Krause D.O., McSweeney C.S. and Robert Foster, 2001. Molecular ecological methods to study fibrolytic ruminal bacteria: Phylogeny, competition and persistence (SIRO tropical agriculture). Krause, D. O., 2001. Repeated ruminal dosing of Ruminococcus spp. does not result in persistence, but changes in other microbial populations occur that can be measured with quantitative 165 – rRNA – based probes. Labat, M. and J. L., Garcia, 1986, Study on the Development of Methanogenic Microflora During Anaerobic Digestion of Sugar Beet Pulp, Appl. Microbiol Biotechnology, 25, 163-168. Lopes, W. S., V. D. Leite and S. Prasad, 2004, Influence of inoculum on performance of anaerobic reactors for treating municipal solid waste, Bioresource Technology, 94, 261-266. www.sciencedirect.com Lynd L.R., Paul J. Weimer, Willem H. Van Zyl, and Isak S. Pretorius. 2002. Microbial Cellulase Utilization. Microbiology and Molecular Biology Review. Vol. 66 no. 3. Madigan, M.T., J.M. Martinko, and J. Parker, 1997, Biology of Microorganisms, 8th ed., Prentice Hall International, Inc.
27
Maglione G., J.E. Wells and J.B. Russel. 1997. Kinetic of Cellulose Digestion by Firbobacter Succinogenes. 585. Dairy Forage Research Center Research Summaries. Martani, E., N. Haedar dan S. Margino, 2003, Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Pendegradasi Lignin dari Beberapa Substrat Alami, Gama Sains V (2) : 32 – 35. McAllister. 2000. Learning More About Rumen Bugs: Genetic and Environmental Factor Affecting Rumen Bugs. Souther Alberb Beef Review. Vol. 2, Issue 1. Mester T., E. D. Jong and J. A. Field, 1995. Manganese Regulation of veratryl Alcohol in white Rot Fungi and Its Indirect effect on Lignin Peroxidase, Applied and Environmental Microbiology, May 1995, p : 1881-1887 Mester, T., Pena, M., and Field, J.A. 1996. Nutrient regulation of extracellular peroxidases in the white rot fungus Bjerkandera sp. Strain BOS55. Appl. Microbiol. Biotechnol. 44: 778-784. Mester T., H. J. Swarts, S. Romero, S. Jan A, M. Bont and J. A. Field, 1997, Stimulation of Aryl Metabolite Production in the Basidiomycete Bjerkandera sp. Strain BOS55 with Biosynthetic Precursors and Lignin Degradation Products, Applied and Environmental Microbiology, May 1997, p : 1987-1993 Miron, J., D. Ben-Ghedalia and M. Morisson, 2001. Invited Review: Adhesion Mechanism of Rumen Cellulolytic Bacteria. Journal of Doing Science, Vol. 84, Issue 6. Odier, E., G. Janin and B. Monties, 1981, Poplar Lignin Decomposition by GramNegative Aerobic Bacteria, Applied and Environmental Microbiology, p. 337341. Ogimoto, K. and S. Imai, 1981, Atlas of Rumen Microbiology, Japan Scientific Societies Press, Tokyo. Owen, FN, and A.L. Goetsch, 1988. Ruminal Fermentation. In Church C.D; The Ruminant Animal. Digestive Physiology and Nutrition. Prentice Hall. Englewood Cliffs, New Jersey. Peres, J., J. Munoz-Dorado, T de la Rubia dan J. Martinez, 2002. Biodegradation and Biological Treatment of Cellulose, Hemicellulose and Lignin: an overview. Int. Microbiol. 5 : 53-56. Raibaud, P., Ducluzeau, R., Dubos, F. 1980. Implantation of Bacteria from the Digestive Tract of Man and Various Animals into Gnobiotic Mice. Amer. J. Clin. Nutr. 33 28
Rowland, I.R., Mallet, A.K. and Wise. 1985. The Effect of Diet on the Mammalian Gut Flora and Its Metabolic Activities. CRC Crit. Rev. Toxicol. 16. Ruttimann, C., R. Vicuna, M.D. Mozuch and T.K., Kirk, 1991, Limited Bacteria Mineralization of Fungal Degradation Intermediate from Synthhetic Lignin. Applied and Environmental Microbiology, P. 3652 – 3655. Shi Y. Ddt Christine L and Paul Weimer, 1996. Competition Among Three Predominant Cellulolytic Bacteria For Cellobiose Under Substrate – Unlimited and Substrate Limited Condition. Shi, Y. and P.J. Weimer, 1995. Predicted Outcome of Competition Among Ruminal Cellulolytic Bacteria for Soluble Product of Cellulose Digestion. U.S Dairy Forage Research Center Research Summaries. Smith, P. H. and R. E. Hungate, 1958, Isolation and Characterization of Methanobacterium Ruminantium N. SP, Department of Bacteriology, University of California, Davis, California. Soejono, M. 1998. Limbah Pertanian Sebagai Pakan dan Manfaat Lain .Bioconversion Project Workshop. Grati, Pasuruan. Soejono, M., 1990, Simbiosis Ruminansia, Kursus Singkat Ekologi Mikrobia, PAU Bioteknologi-UGM, Yogyakarta. Soejono, M., 2006, Perkembangan dan Arah Pengembangan Teknologi Pakan di Indonesia. Prosiding Orasi dan Seminar Pelepasan Dosen Purna Tugas 2006, Menyongsong Rencana Kecukupan Daging Tahun 2010, Fakultas Peternakan UGM. Soliva, C.R., I. K. Hindrichsen, L. Meile, M. Kreuzer and A. Machmuller, 2003, Effect of Mixtures of Lauric and Myristic Acid on Rumen Methanogens and Methanogenesis in vitro, Applied Microbiology, 37, 35-39. Stams, A.J.M., S.J.W.H. Oude Elferink and P. Wastermann, 2003, Metabolic Interactions Between Methanogenic Consortia and Anaerobic Respiring Bacteria, Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Vol. 81, Series editor : T.Scheper, Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Stone, 1991. Formation of Lignin in Wheat Plants. J. Chain. 29., p. 734 – 745. Taga, M.E. and B.L. Bassler, 2003, Chemical communication among bacteria. Proc. Nat. Acad. USA. 100 Suppl. 2:14549-14554. Ullrey, D. E., S. D. Crissey, and H. F. Hints. 1997. Elephants : Nutrition and Dietary www.nagoline.net/Technical Husbandry, Michigan State University. %20Papers/NAGFS00497Elephants-JONIFEB24,2002MODIFIED2.pdf 29
Van Soest, 1994. Nutritional Ecology of The Ruminant: O&B Book Inc. Oregon. USA. Varga, G. A. and Erie S. Kolver. 1997. Microbial and Animal Limitation to Fiber Digestion and Utilization. The Journal of Nutrition Vol 127 No. 5. Varrel, V.H. and Burk A. Dehority. 1989. Ruminal Cellulolytic Bacteria and Protozoa From Bison, Cattle – Bisson Hybrids, and Cattle Feed Three Alfalfa – Coin Diets. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 55 No. 1 Vogels, G. D., W. F. Hoppe and C. K. Stumm, 1980, Association of Methanogenic Bacteria with Rumen Ciliates, Applied and Environmental Microbiology, 40, 608-612. Wahyudi, A., M. Ismadi dan R. S. Sudibyo, 1996, Peningkatan toleransi Saccharopolyspora erythrea CCRC 11513 terhadap minyak sawit sebagai praprekursor eritromisin dengan cara induksi. Berkala Ilmiah Pasca Sarjana, Program Pasca Sarjana UGM Wahyudi, A., 1997, Fenomena Resistansi Bakteri pada Peternakan Ayam Potong di Indonesia. Poultry Indonesia, edisi September 1997 No. 211. Wahyudi, A., dan Z. Bachrudin, 2004, Isolasi Mikrobia Selulolitik Cairan Rumen beberapa Ternak Ruminansia (kerbau, sapi, kambing dan domba) Sebagai Probiotik Pakan Sapi. Jurnal Ilmiah Terakreditasi Fakultas PeternakanPerikanan UMM, edisi Juli 2004. Wahyudi, A., dan Z. Bachrudin, 2005, Aktivitas Enzim Selulase Ekstraseluler Bakteri Rumen Kerbau, Sapi, Kambing dan Domba pada Beberapa Kultur Fermentasi : Upaya mendapatkan Starter Probiotik bagi ternak ruminansia. Proseding Seminar Nasional ”Pengembangan Usaha Peternakan berdaya Saing di Lahan Kering” . Edisi Pertama, Fakultas Peternakan UGM. Wahyudi, A., 2005, Ketersediaan N, P, K pada Manure Sapi Perah dengan Introduksi Bakteri Selulolitik. Proseding Seminar Nasional ”Prospek Pengembangan Peternakan tanpa Limbah” Program Studi Peternakan UNS. Wahyudi, A., 2007, Evaluasi Penggunaan Urea Molases Mineral Probiotik Blok (UMMPB) pada Sapi Perah Laktasi Terhadap Produksi dan Kualitas Susu, Proseding Seminar Nasional Rekonstruksi Bidang Peternakan dalam Swasembada Pangan, Fakultas Peternakan UMM Wahyudi, A., 2007, Evaluasi Daya Hidup Bakteri Selulolitik dalam Urea Molases Mineral Probiotik Blok (UMMPB) 2007, Proseding Seminar Nasional AINI VI, Kearifan Lokal dalam Penyediaan serta Pengembangan Pakan dan Ternak di Era Globalisasi, Bagian Nutrisi dan Makanan Ternak Fakultas Peternakan UGM
30
Wahyudi, A. dan L. Hendraningsih, 2007, Probiotik : Konsep dan Penerapan pada Ternak Ruminansia, UMM Press, Malang. Wang, X., S. Haruta, P.Wang, M.Ishii, Y.Igarashi and Z.Chui, 2006, Diversity of Stable Enrichment Culture which is Useful for Silage Inoculat and Its Succession in Alfalfa Silage, FEMS Microbiol Ecol. 2006 Jul;57(1):106-15 Weilberg, Z. G., Y. Chen and M. Gamburg, 2004, The Passage of Lactic Acid Bacteria from Silage into Rumen Fluid, In Vitro Studies. J. Dairy Sci. 87:3386-3397. http://jds.fass.org/cgi/content/full/87/10/3386 Weilberg, Z., R. Muck, P. Weimer, Y. Chen and M. Gamburg, 2004, Lactic Acid Bacteria Used in Inoculants for Silage as Probiotics for Ruminants. Applied Biochemistry and Biotechnology., 118: 1-10 http://www.ars.usda.gov/research/publications/publications.htm?seq_no_115=164275
Weimer P.J. et.al. 1996. Ruminal Cellulolytic Bacteria: Physiology, Ecology and Beyond. U.S.. Informational Conference with Dairy and Forage Industries. U.S. Dairy Forage Research Center. Weimer P.J. G.C. Waghorn, DR. Merten S., 1999. Effect of Diet on Population of Three Species of Ruminal Cellulolytic Bacteria in Lactating Dairy Cows. Journal of Dairy Science. Vol. 82 Wells J. E and JB. Russel. 1996. The Lysis of Fibrobacter Succinogenes. V. S. Dairy Forage Research Center. Research Summaries. Wilkie, A. C., 2000, Anaerob Digestion: Holistic bioprocessing of animal manures, in Proceeding of the Animal Residuals Management Coference., p. 1 – 12. Water Environment Federation, Virginia.
31
LAMPIRAN 1. Pertimbangan Alokasi Biaya
Tahun I. Isolasi dan Uji Kemampuan Metanogenik 1. Honorarium Peneliti No
Nama
Peran
Jam/ mg
Mg/ bln
Bln Kerja
Tarip/ jam Rp)
1.
Ir. Ahmad Wahyudi, MKes
Ketua
18
4
10
2.
Ir. Listiari H. MP
Anggota
10
4
10
7.500
3.000.000
3.
Drs Joko. Trisilo
Laboran
20
4
10
3.000
2.400.000
4.
M. Gozin, SPt
Bag. Lapangan
20
4
10
10.000
Jumlah (Rp) 7.200.000
3.000
2.400.000
Sub total
15.000.000
2. Komponen Peralatan No
Nama Alat
Spesifikasi
Kegunaan
1.
Erlenmeyer 250ml
pyrex
kultur
Satuan x jumlah 12 x 45.000
Jumlah (Rp)
2.
Erlenmeyer 500ml
pyrex
kultur
12 x 55.000
660.000
3.
Erlenmeyer 1000ml
pyrex
Pem. media
6 x 85.000
510.000
4.
Gelas ukur 10ml
pyrex
Pemb. media
6x 50.000
300.000
5.
Gelas ukur 50ml
pyrex
Pemb. media
2 x 150.000
300.000
6.
Tabung reaksi
pyrex
pengenceran
48 x 12.500
600.000
7.
Venoject 20ml
steril
Sampling gas
60x 5.500
330.000
8.
Botol 1000ml
plastik
sampling
10 x 15.000
150.000
9.
Botol 250ml
gelas
Sampling limb
60 x 2.500
150.000
10.
Petri disk
d 6mm
kultur
60 x 14.500
870..000
11.
Eppendorf
1,5 ml
Sampling sel
1 x 800.000
800.000
12.
Termos dingin
plastik
Container
1 x 150.000
150.000
13.
Anaerobic jar
Kaca berklep
Kultur anaerob
3 x 250.000
750.000
Sub total
6.110.000
540.000
3. Bahan Habis Pakai a. ATK No
Nama Bahan 1 2 3 4 5
Kertas A4 80g Spidol permanen Flash disc Disket CD-RW
Volume 3 2 2 10 5
Satuan rim pak gb buah buah
Biaya Satuan (Rp) 35.000 40.000 150.000 5.000 5.000
Jumlah (Rp) 105.000 80.000 300.000 50.000 25.000
32
6 7 8 9 10 11 12 13 14
Cartridge Cutter Gunting Transparant sheet Kertas foto Label Selotip Tinta refil Kertas label
1 1 2 1 2 5 5 2 3
set pak buah pak pak pak roll kali pak Sub Total
375.000 20.000 15.000 75.000 60.000 5.000 5.000 30.000 10.000
375.000 20.000 30.000 75.000 120.000 25.000 25.000 60.000 30.000 1.320.000
b. Bahan Analis Kimia No
Jenis bahan
Kebutuhan
Satuan x jumlah
1.
Selulosa
500g
1 x 700.000
700.000
2.
Xylan
100g
1 x 2.500.000
2.500.000
3.
Selubiosa
100g
1 x 2.500.000
2.500.000
4.
Resazurin
5g
1 x 1.000.000
1.000.000
5.
Agar
1000g
1 x 725.000
725.000
6.
Mineral 1
5lt
5 x 60.000
300.000
7.
Mineral 2
5lt
5 x 60.000
300.000
8.
Cystein HCl
10g
1 x 720.000
720.000
9.
Larutan pengencer (ADS)
3lt
3 x 35.000
105.000
10.
KH2PO4
100g
1 x 600.000
600.000
11.
K2HPO4
100g
1 x 500.000
550.000
12.
MgSO4
100g
1 x 450.000
450.000
13.
Na2S
100g
1 x 375.000
375.000
14.
Alumunium foil
10 rol
10 x 55.000
550.000
15.
Kertas payung
200lbr
200 x 1.400
280.000
16.
Karet gelang
2kg
2 x 20.000
40.000
17.
Masker
1 pak
1 x 525.000
525.000
18.
Sarung tangan
1 pak
1 x 575.000
575.000
19.
Spiritus
10lt
10 x 36.000
360.000
20.
Alkohol
10lt
10 x 31.000
310.000
21.
Gas CO2 : Gas H2 = 20% : 80%
45kg
1.900.000
1.900.000
22.
Anaerobik gen. kit
2 box
2x 450.000
900.000
23.
Kapas
2 kg
2x 50.000
100.000
24.
Kain kassa
1 roll
1 x 50.000
50.000
25.
Aquadest
50 lt
50x 4.000
200.000
Sub total
Total biaya a dan b
Jumlah (Rp)
16.665.000
17.985.000
33
4. Biaya Perjalanan No
Jenis Pengeluaran
Satuan
Harga/Satuan
Jumlah (Rp)
1.
Malang – Jakarta PP
2
2 x 1.200.000
2.400.000
2.
Malang – Jogja
4
4 x 500.000
2.000.000
3.
Lokal 5 org x 5 bln
15
15 x 100.000
1.500.000
Sub total
5.900.000
5. Biaya lain-lain No
Jenis Pengeluaran
Satuan
Harga/Satuan
Jumlah (Rp)
1.
Administarsi Laboratorium
1 tahun
1 x 1.000.000
1.000.000
2.
Pemeliharaan kultur isolat
10 bln
10 x 100.000
1.000.000
3.
Pemotretan bakteri
2 roll
2 x 150.000
300.000
4.
Penelusuran pustaka
5x
5 x 100.000
500.000
5.
Pembuatan Laporan
7 eks
7 x 100.000
700.000
6.
Seminar dan Publ. ilmiah
1x
1 x 1.000.000
1.000.000
7.
Pendaftaran Paten
1
1x 1.000.000
1.000.000
Sub total
5.500.000
Biaya Total Tahun I
50.495.000
Tahun II. Formulasi, Uji Produksi, Daya Hidup dan Identifikasi 1. Honorarium Peneliti No
Nama
Peran
Jam/ mg
Mg/ bln
Bln Kerja
Tarip/ jam Rp)
Jumlah (Rp)
1.
Ir. Ahmad Wahyudi, MKes
Ketua
18
4
10
10.000
7.200.000
2.
Ir. Listiari H. MP
Anggota
10
4
10
7.500
3.000.000
3.
Drs Joko. Trisilo
Laboran
20
4
10
3.000
2.400.000
4.
M. Gozin, SPt
Bag. Lapangan
20
4
10
3.000
2.400.000
Sub total
15.000.000
2. Komponen Peralatan No
Nama Alat
Spesifikasi
Kegunaan
1.
Erlenmeyer 250ml
pyrex
kultur
Satuan x jumlah 12 x 45.000
Jumlah (Rp)
2.
Erlenmeyer 500ml
pyrex
kultur
12 x 55.000
660.000
3.
Erlenmeyer 1000ml
pyrex
Pem. media
12 x 85.000
1.020.000
4.
Gelas ukur 10ml
pyrex
Pemb. Media
6x 50.000
300.000
5.
Gelas ukur 20ml
pyrex
Pemb media
6x 75.000
450.000
540.000
34
6.
Gelas ukur 50ml
pyrex
Pemb. media
2 x 150.000
300.000
7.
Tabung reaksi
pyrex
pengenceran
48 x 12.500
600.000
8.
Venoject 20ml
steril
Sampling gas
120x 5.500
660.000
9.
Botol 1000ml
plastik
sampling
10 x 15.000
150.000
10.
Botol 250ml
gelas
Sampling limb
120x 2.500
300.000
11.
Petri disk
d 6 mm
kultur
60 x 14.500
870.000
12.
Eppendorf
1,5 ml
Sampling sel
1 x 800.000
800.000
Sub total
6.650.000
3. Bahan Habis Pakai a. ATK No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Nama Bahan Kertas A4 80g Spidol permanen Flash disc Disket CD-RW Cartridge Cutter Gunting Transparant sheet Kertas foto Label Selotip Tinta refil Kertas label
Volume 3 2 2 10 5 1 1 2 1 2 5 5 2 3
Satuan rim pak gb buah buah set pak buah pak pak pak roll kali pak
Biaya Satuan (Rp) 35.000 40.000 150.000 5.000 5.000 375.000 20.000 15.000 75.000 60.000 5.000 5.000 30.000 10.000 Sub Total
Jumlah (Rp)
Satuan x jumlah
Jumlah (Rp)
105.000 80.000 300.000 50.000 25.000 375.000 20.000 30.000 75.000 120.000 25.000 25.000 60.000 30.000 1.320.000
b. Bahan Analis Kimia No
Jenis bahan
Kebutuhan
1.
Agar
1000g
2.
Mineral 1
3.
1 x 725.000
725.000
5lt
5 x 60.000
300.000
Mineral 2
5lt
5 x 60.000
300.000
4.
Gas CO2 : Gas H2 = 20% : 80%
45kg
1.900.000
1.900.000
5.
Alumunium foil
10 rol
10 x 55.000
550.000
6.
Kertas payung
200lbr
200 x 1.400
280.000
7.
Karet gelang
2kg
2 x 20.000
40.000
8.
Masker
1 pak
1 x 525.000
525.000
9.
Sarung tangan
1 pak
1 x 575.000
575.000
35
10.
Spiritus
10lt
10 x 36.000
360.000
11.
Alkohol
10lt
10 x 31.000
310.000
12.
Analisis VFA
3 x 9 x 3 x 50.000
4.050.000
13.
Analisis Gas Bio/Methan
3 x 9 x 3 x 50.000
4.050.000
14.
Anaerobik gen. kit
4 box
4x 450.000
1.800.000
15.
Kapas
2 kg
2x 50.000
100.000
16.
Kain kassa
1 roll
1 x 50.000
50.000
17.
Aquadest
50 lt
50x 4.000
200.000
Sub Total
Total a dan b
16.115.000
17.435.000
4. Biaya Perjalanan No
Jenis Pengeluaran
Satuan
Harga/Satuan
1.
Malang – Jakarta PP
2
2 x 1.200.000
2.400.000
2.
Malang – Jogja
4
4 x 600.000
2.400.000
3.
Lokal 5 org x 5 bln
15
15 x 100.000
1.500.000
Total
Jumlah (Rp)
6.300.000
5. Biaya lain-lain No
Jenis Pengeluaran
Satuan
Harga/Satuan
1.
Administarsi Laboratorium
1 tahun
1 x 1.000.000
1.000.000
2.
Pemeliharaan kultur isolat
10 bln
10 x 100.000
1.000.000
3.
Pemotretan bakteri
2 roll
2 x 150.000
300.000
4.
Penelusuran pustaka
5x
5 x 100.000
500.000
5.
Pembuatan Laporan
7 eks
7 x 100.000
700.000
6.
Seminar dan Publ. ilmiah
1x
1 x 1.000.000
1.000.000
7.
Pendaftaran paten
1
1x 1.000.000
1.000.000
Total Biaya Total Tahun II
Jumlah (Rp)
5.500.000 50.885.000
36
LAMPIRAN 2. Dukungan pada Pelaksanaan Penelitian
Semenjak harga minyak mentah di pasar internasional meningkat tak terkendali (di atas $US 100) beberapa tahun lalu, antusiasme masyarakat akan energi alternatif pengganti minyak semakin meningkat pula. Sebagian besar penduduk Indonesia saat ini mulai merasa cemas karena krisis energi tersebut kini telah merembet pada peningkatan harga bahan pangan dan mulai menciptakan multi krisis dimana-mana. Pemerintah Pusat dan Kabupaten di seluruh Indonesia saat ini terus mencanangkan program “memasyarakatkan biogas untuk mengatasi masalah limbah dan produksi bahan bakar alternatif pengganti bbm” (Jawa Pos, 7 Maret 2006). Beberapa perusahaan telah mendatangi kami selaku peneliti di bidang teknologi fermentasi untuk berkonsultasi dan meminta produk berupa starter fermentasi produksi biogas guna mendapatkan energi alternatif pengganti BBM dari limbah organik yang dihasilkannya. Oleh karena itu starter fermentasi metanogenik saat ini dan di masa diperlukan oleh masyarakat untuk menjamin keberhasilan bio sebagai sumber energi baru terbarukan. Namun
upern sangat
upernatan menghasilkan gas
upern starter fermentasi produksi
biogas tersebut sampai saat ini belum tersedia dengan mudah di masyarakat, sehingga memiliki potensi ekonomi tinggi dan layak dipatenkan.
37
LAMPIRAN 3. Sarana Pendukung Penelitian a.
Peralatan Utama di Laboratorium Bioteknologi UMM
NO. 1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.
NAMA ALAT
HPLC Spektrofotometer UV Fermenter Water bath Laminar air flow Ruang isolasi Mikro Camera fotoshof Heath stirrer Analitical balance Autoclaf Lampu spiritus Incubator t = 39oC Refrigerator Mikropipet 50 f, 200 f, 1000 f dan 5000 f Tip micropipette Vortek Centrifuge besar Centrifuge mikrofuge
FUNGSI Mengukur kadar bahan Mengukur absorban Kultur Fermentasi Inkubasi sesuai dengan suhu yang dikehendaki Inokulasi Proses isolasi bakteri Memotret preparat bakteri Homogenisasi larutan Menimbang bahan kimia Sterilisasi alat dan bahan Pemanas Inkubasi media Penyimpanan media persiapan Alat pengambil reagent
Mengambil sample Alat homogenisasi larutan Memisahkan upernatant Memisahkan supernatan
b. Peralatan Utama di Laboratorium Bionutrisi Fak. Peternakan UGM NO. 19. 20. 21. 22. 23. 24.
NAMA ALAT Pemurni Gas CO2 Regulator Gas Tabung gas CO2 dan H2 Spektrofotometer UV Instalasi Gas test Water bath
25.
Lemari asam
FUNGSI Fermentasi anaerob Fermentasi anaerob Fermentasi anaerob Mengukur absorban Produksi gas in vitro anaerobik Inkubasi sesuai dengan suhu yang dikehendaki Preparasi reaksi biokhemis
38
26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40.
Ruang isolasi berpengatur suhu Mikro Camera fotoshof Instalasi Analisis Proksimat Instalasi Uji Aktivitas Enzim Anaerobic Jar Analitical balance Autoclaf Tabung Hungate Incubator t = 39oC Cold storage Mikropipet 50 f, 200 f, 1000 f dan 5000 f Tip micropipette Vortek Centrifuge besar Centrifuge mikrofuge
Proses isolasi bakteri Memotret preparat bakteri Analisis SK Uji aktivitas enzim Container anaerobik Menimbang bahan kimia Sterilisasi alat dan bahan Kultur anaerob Inkubasi media Penyimpanan media dan kultur Alat pengambil reagent Mengambil sample Alat homogenisasi larutan Memisahkan upernatant Memisahkan supernatan
c. Peralatan Utama di Laboratorium PAU Pangan-Gizi UMM NO. 41.
NAMA ALAT Gas Kromatografi
FUNGSI Mengukur kadar VFA dan Gas
d. Peralatan Utama di Experimental Farm UMM NO. 42. 43.
NAMA ALAT Sapi Perah dan sapi potong Digester
FUNGSI Penghasil limbah Produksi gas bio/metan
39
LAMPIRAN 4. Biodata Ketua Peneliti 1.
Nama Lengkap dan Gelar Ir. Ahmad Wahyudi, M.Kes NIP : 131 919 547
Tempat/Tanggal Lahir Magetan, 9 November 1965
2.
Pendidikan (dari Sarjana Muda /yang Sederajat) dan Pelatihan a. Pendidikan No
Nama Institusi/Kota
Bidang Keahlian
Gelar/Tahun
1.
Fakultas Peternakan UGM Yogyakarta Pasca Sarjana UGM Yogyakarta
Biokimia (Nutrisi dan Makanan Ternak) Biokimia Nutrisi (Ilmu Kedokteran Dasar)
Insinyur/ 1989
2.
Magister Kesehatan/ 1996
b. Pelatihan Nama Pelatihan
Tahun dan Lama Pelatihan
Penanganan Limbah Industri
1992 /6 bulan
PAU Bioteknologi UGM Yogyakarta
Proyek Bank Dunia XVII
2.
Magang Bidang Teknologi Fermentasi
1992 /6 bulan
PAU Bioteknologi UGM Yogyakarta
Proyek Bank Dunia XVII
3.
Uji Mikrobiologi Pangan Mutakhir
1993 /1 bulan
PAU – Gizi UGM Yogyakarta
Proyek Bank Dunia XVII
4.
Meat Science & Technology 1996 /2 mg
Hohenheim University dan UNIBRAW Malang
UNIBRAW dan DAAD Jerman
Murdoch University, Australia
UMM
2000/10 hari
Curtin Institute of Technology, Australia
UMM
2000/3 hari 2000 /2 hari
University of West Australia
UMM
ITB, Bandung
UMM
UNAIR, Surabaya
UMM
No. 1.
5.
6.
University Management
Technology Institute Management
Tempat Pelatihan
Keterangan Lain /Sponsor
7.
University Management
8.
Rapid Identification System for Mikroorganism
2003 /4 hari
9.
Kiat Sukses Mengelola Jurnal Ilmiah Menuju Terakreditasi dan Kemandirian
2004 /1 hari
10.
Pengelolaan dan Penyuntingan Jurnal Ilmiah
2004 /4 hari
Universitas Negeri Malang
UMM
11.
Pelatihan Sistem Manajemen Mutu ISO: 9001 : 2000
2004 /3 hari
Univ.Muhammadiy ah Malang
UMM
40
3. RIWAYAT PEKERJAAN a. Riwayat Kepangkatan Golongan Ruang Penggajian No.
Pangkat dan Jabatan
Gol. Ruang Penggajian
Berlaku Terhitung Mulai Tgl.
1.
Asist. Ahli Madya
III A
01 April 1992
2.
Asist. Ahli
III B
01 September 1994
3.
Lektor Muda
III C
01 April 1997
4.
Lektor Madya
III D
01 September 1999
5.
Lektor
III D
01 Januari 2001
6.
Lektor Kepala
IVA
01 Juli 2005
IVB
01 Oktober 2007
7.
Keterangan
b. Pengalaman Kerja dalam Bidang Profesi serta Kedudukan Saat ini No.
Jabatan Struktural
Periode
Institusi
Keterangan
1.
Sekretaris I
1991 – 1992
Pusat Bioteknologi UMM
2.
Sekretaris
1996 – 1998
Pusat Bioteknologi Pertanian UMM
3.
Dekan
1998 – 2001
Fakultas Peternakan UMM
5.
Sekretaris
2005 - 2006
Pusbang Bioteknologi UMM
4. PENELITIAN No
Judul
Tahun, Sponsor
1.
Evaluasi kandungan bakteri susu dan koliform air sumur pada beberapa peternak sapi perah pemakai instalasi digester di DIY
1992, Proyek Bank Dunia XVII, PAU Bioteknologi UGM
2.
Isolasi mikroba selulolitik beberapa ternak ruminansia (kerbau, sapi, kambing dan domba)
1992, Proyek Bank Dunia XVII, PAU Bioteknologi UGM
3.
Increasing the tolerance of S. erythrea CCRC 11513 to palm oil as prae-precursor erythromycin by induction.
1996, Tesis S2
4.
Isolasi mikroba selulolitik asal rumen (dengan selulosa alami) untuk mendapatkan starter pada proses pengolahan limbah organik
1998, Lemlit UMM
5.
Uji aktivitas enzimatik biakan mikroba selulolitik rumen untuk menentukan potensi starter fermentasi pakan
1998, Lemlit UMM
6.
Optimasi media kultur fermentasi mikroba selulolitik asal rumen terhadap nilai protein kasar
1999, Lemlit UMM
7.
Evaluasi konsumsi bahan kering dan kecernaan energi pada domba ekor gemuk yang diberi probiotik selulolitik
2003, Lemlit UMM
8.
Pengaruh Pemberian Probiotik bakteri Selulolitik dan
2004, Dosen Muda, DIKTI
41
Metode Pemberian Pakan Terhadap Penampilan Domba Ekor Gemuk (DEG) 9.
Pengaruh Pemberian probiotik selulolitik terhadap konsumsi, kecernaan bahan kering, kecernaan energi (TDN) berbagai hijauan pada sapi limousine cross.
2004, Disnak Propinsi Jatim-FPP UMM
10.
Evaluasi daya hidup bakteri pada probiotik selulolitik (yogurt sapi) dengan bekatul sebagai bahan pembawa
2004, Lemlit UMM
11.
Peningkatan Kemampuan Bakteri Selulolitik Cairan Rumen Untuk Probiotik Ternak Ruminansia
2004, Uber HKI-Dirjen DIKTI
12.
Pengaruh Penambahan Isolat Bakteri Selulolitik Rumen Pada Fermentasi Feses Sapi Perah Terhadap Kadar N, P, dan K Introduksi Mikroba Cairan Kolon Pseudoruminansia dalam Kultur Fermentasi Bakteri Selulolitik Super Ruminansia untuk Peningkatan Produksi Gas Bio Pengkajian Kualitas Probiotik terhadap Produktivitas Daging dan Susu di Jawa Timur
2005, Lemlit UMM
Pengembangan Starter Fermentasi Produksi Gas Bio dengan Reformulasi Isolat Bakteri Fibrolitik Rumen dan Kolon Domba
2007-2008, PHB, Dirjen DIKTI
13.
14. 15.
2005, Uber HKI, DIKTI
2006, UMM-DISNAK Jawa Timur
5. PUBLIKASI HASIL PENELITIAN No.
Judul
Tahun
1.
Evaluasi kandungan bakteri susu dan koliform air sumur pada beberapa peternak sapi perah pemakai instalasi digester di DIY
1992, Buletin Fak. Peternakan UGM edisi Khusus
2.
Optimasi medium dengan penambahan tapioka pada biakan Saccharopolyspora erythrea NRRL 2338 untuk Meningkatkan Produksi Eritromisin
1995, Prosiding Seminar Nasional IBBMI Denpasar Bali
3.
Pengaruh perbedaan konsentrasi starter Lactobacillus bulgaricus terhadap pH, kadar asam laktat dan kadar laktosa pada yoghurt
1995, Jurnal Ilmu Peternakan ExFarm UMM
4.
Fermentasi produksi eritromisin oleh Saccharopolyspora erythrea NRRL 2338 dengan pra-prekursor minyak sawit dalam medium gojok dan fermentor
1996, Prosiding Konggres Ilmiah ISFI Semarang
5.
Peningkatan toleransi Saccharopolyspora erythrea CCRC 11513 terhadap minyak sawit sebagai pra-prekursor eritromisin dengan cara induksi
1996, Berkala Ilmiah Pasca Sarjana UGM
6.
Resistensi mikroba terhadap antibiotic dalam pemeliharaan ayam potong
1997, Poultry Indonesia Edisi September
7.
Increasing the tolerance of Saccharopolyspora erythrea CCRC 11513 to palm oil as pra-precursor erythromycin by induction
1997, Proceeding The International Biotechnology Conference, Jakarta
8.
Yoghurt dan Penurunan Kadar Kolesterol Darah : konsep menuju hidup sehat.
1998, Jurnal Ilmu Peternakan ExFarm UMM ed. Juli
9.
Kultur in vitro mikroba selulolitik asal rumen untuk mendapatkan starter pada proses dekomposisi bahan organik berserat
1998, Jurnal Ilmu Peternakan ExFarm UMM ed. Desember
10.
Evaluasi konsumsi bahan kering dan kecernaan energi pada domba ekor gemuk yang diberi probiotik selulolitik
11.
Isolasi mikroba selulolitik cairan rumen beberapa ternak ruminansia (kerbau, sapi, kambing, dan domba) untuk starter probiotik pakan sapi
2004, Jural Ilmu Peternakan, PROTEIN, ed. Januari 2004, Jurnal Ilmu Peternakan, ed. Juli PROTEIN, ed. Juli
42
12.
Titer Enzim dan Kecernaan Fibrolitik (in vitro) Cairan Rumen Dengan Introduksi Bakteri Selulolitik.
2005, Jurnal Ilmu Peternakan PROTEIN, Ed. Januari
13.
Ketersediaan N, P, K pada Manure Sapi Perah dengan Introduksi Bakteri Selulolitik.
14.
Aktivitas Enzim Selulase Ekstraseluler Bakteri Rumen Kerbau, Sapi, Kambing dan Domba pada Beberapa Kultur Fermentasi : Upaya mendapatkan Starter Probiotik bagi ternak ruminansia
2005, Proseding Seminar Nasional ”Pengembangan Usaha Peternakan berdaya Saing di Lahan Kering” Fak.Peternakan UGM-Puslitbang Petrnakan DEPTAN.
15.
Kecernaan Fraksi Serat Kasar Pakan Dengan Penambahan Probiotik Bakteri Selulolitik Pada Metode Pemberian Pakan Berbeda.
2005, Proseding Seminar Nasional ”Pengembangan Usaha Peternakan berdaya Saing di Lahan Kering” Fak.Peternakan UGM-Puslitbang Petrnakan DEPTAN.
16.
Evaluasi Penggunaan Urea Molases Mineral Probiotik Blok (UMMPB) pada Sapi Perah Laktasi Terhadap Produksi dan Kualitas Susu
2007, Proseding Seminar Nasional Rekonstruksi Bidang Peternakan dalam Swasembada Pangan, Fak. Peternakan UMM
17.
Evaluasi Daya Hidup Bakteri Selulolitik dalam Urea Molases Mineral Probiotik Blok (UMMPB)
2005, Proseding Seminar Nasional ”Prospek Pengembangan Peternakan tanpa Limbah” Program Studi Peternakan UNS
2007, Proseding Seminar Nasional Kearifan Lokal dalam Penyediaan serta Pengembangan Pakan dan Ternak di Era Globalisasi, AINI-Fak Peternakan UGM
Demikian biodata ini dibuat dengan sebenar-benarnya.
Malang, 9 Mei 2009
Ir. Ahmad Wahyudi, M.Kes
43
LAMPIRAN 5. Biodata Anggota Peneliti 1.
Nama Lengkap dan Gelar Ir. Listiari Hendraningsih, MP
2.
Pendidikan (dari Sarjana Muda /yang Sederajat) dan Pelatihan No.
3.
Tahun Selesai
Gelar
Bidang Studi
1.
Universitas Padjajaran Bandung
Insinyur
1989
Ilmu Ternak
2.
Universitas Padjajaran Bandung
Magister
1999
Nutrisi Ternak
Pengalaman Kerja dalam Bidang Profesi serta Kedudukan Saat ini No.
4.
Universitas /Lokasi
Tempat/Tanggal Lahir Bandung, 11 Oktober 1964
Institusi
Jabatan
Periode Kerja
1.
Kopertis Wilayah VII dpk. UM Malang
Staf Pengajar
2.
Fakultas Peternakan – Perikanan UMM
Ketua Jurusan
1990 – sekarang 1998 – 2001
3.
Fakultas Peternakan – Perikanan UMM
Pembantu Dekan I
2001 – sekarang
4.
Laboratorium Nutrisi
Peneliti
1998 – sekarang
Daftar Publikasi yang Relevan dengan Proposal Penelitian No.
Judul
Tahun
1.
Pengaruh Penambahan Lemak Dalam Pakan Terhadap Sapi Laktasi
Ex-Farm Jurnal No. 7 Tahun VI Januari – Juni 1999 Pusbit Fak. Peternakan UMM
2.
Pengaruh Penambahan Bakteri Asam Laktat sebagai Probiotik Terhadap Kecernaan Serat dan Produksi Asam Lemak Terbang Secara In-Vitro
Ex-Farm Jurnal no. 8 Tahun VI Juli – Desember 1999
3.
Pengaruh Suplementasi Mineral Terhadap Penyerapan Calcium dan Phosphor Pada Domba Ekor Gemuk dengan Pemberian Limbah Pertanian
PROTEIN Journal Ilmiah Ilmu Peternakan dan Perikanan Juli – Desember 2003, Nomor 20
4.
The effect fermentation with cellulolytic bacteria isolate on feed quality of rice straw basal feed
AGRITEK, Januari 2002, Vol. 10
5.
The effect of rice straw fermented on feeds quality of straw
Proceeding Indonesian Biotechnology Conference 2001
6.
Evaluasi Kecernaan Serat Kasar, Hemiselulosa, dan Selulosa Pada Domba Ekor Gemuk dengan Pemberian Probiotik Bakteri Selulolitik
Jurnal Ilmu Peternakan,Protein edisi Juni 2004
5. Pengalaman Penelitian No
Judul
Tahun, Sponsor
1.
Pengaruh Penambahan Bakteri Asam Laktat Sebagai Probiotik Terhadap Kondisi Ekologis Rumen.
1998, DIKTI
2.
Pengaruh Pemberian Bakteri Selulolitik Terhadap Kecernaan Serat Kasar, Hemiselulosa dan Selulosa pada Domba Ekor Gemuk dengan Metode Pemberian Pakan Yang Berbeda.
2003, Lemlit UMM
3.
Pengaruh Pemberian Probiotik Bakteri Pada Metode Pemberian Pakan yang Berbeda Terhadap Penampilan Produksi Domba Ekor Gemuk (DEG) Periode Pertumbuhan
2004, Dirjen Dikti.
4.
Pengaruh Pemberian Bakteri Selulolitik Terhadap Kecernaan Serat Kasar, Hemiselulosa dan Selulosa pada Sapi Limousine pada Berbagai Hijauan
2004, Dinas Peternakan Propinsi Jawa Timur- FPP UMM
44
5.
Evaluasi Daya Hidup Probiotik Selulolitik (Yoghurt Sapi) Dengan Pollard Sebagai Bahan Pembawa
2004, LEMLIT umm
6.
Pengaruh Pemberian Probiotik Bakteri Selulolitik Pada Metode Pemberian Pakan Yang Berbeda Terhadap Penampilan Domba Ekor Gemuk (DEG) Periode Pertumbuhan.
6.
Evaluasi Daya Hidup Probiotik Bakteri Selulolitik Dengan Pollard Sebagai Bahan Pembawa.
2004, Lemlit UMM
7.
Kemampuan Bakteri Selulolitik Cairan Rumen untuk Probiotik Ternak Ruminansia
2004, Dirjen Dikti
8.
Kecernaan Serat Kasar dan Energi pada Media Fermentasi Berbasis Manure Sapi Perah Dengan Introduksi Bakteri Selulolitik.
2004, Lemlit UMM
9.
Peningkatan Kecernaan Serat Kasar dan Produksi Gas (In Vitro) Pada Media Fermentasi Berbasis Jerami Pad dengan Introduksi Bakteri Selulolitik.
2005, Lemlit UMM
10.
Introduksi Mikroba Cairan Kolon Pseudoruminansia dalam Kultur Fermentasi Bakteri Selulolitik Super Ruminansia Untuk Peningkatan Produksi Gas Bio
2005, Dirjen Dikti
11.
Introduksi Bakteri Lignolitik Kolon Pseudoruminansia dalam Kultur Fermentasi Bakteri Selulolitik Super Ruminansia Untuk Peningkatan Produksi Gas Methan
2005, Dirjen Dikti
12.
Evaluasi Daya Hidup Bakteri Selulolitik Dalam Kemasan Urea Molasses Mineral Probiotik Blok (UMMPB).
2005, Lemlit UMM
13.
Evaluasi Pemberian Probiotik Bakteri Selulolitik terhadap Peningkatan Kualitas Susu Sapi
2006, Lemlit UMM
14.
Evaluasi Penggunaan Urea Molasses Mineral Probiotik Blok (UMMPB) Selulolitik Pada Sapi Perah Laktasi Terhadap Produksi dan Kualitas Susu
2006, Lemlit UMM
15.
Pengkajian Kualitas Probiotik Terhadap Kualitas Daging dan Susu di Jawa Timur
2006, Disnak propinsi Jawa Timur
16.
Eksplorasi Potensi Bakteri Asam Laktat Sebagai Probiotik Ruminansia Muda
17.
Probiotik Bakteri Selulolitik Dalam Upaya Peningkatan Penampilan Produksi Sapi Perah
2004, DIKTI
2007, Lemlit UMM 2007, Dirjen ikti
Malang, 9 Mei 2009
Ir. Listiari Hendraningsih, MP
45
PERTANIAN
USUL PENELITIAN HIBAH BERSAING PERGURUAN TINGGI
PRODUKSI INOKULUM METANOGENIK TITER TINGGI GUNA MENINGKATKAN KINERJA REAKTOR ANAEROBIK PENGHASIL GAS METAN SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
Nama Peneliti Utama dan Anggota : Ir. Ahmad Wahyudi, M.Kes Ir. Listiari Hendraningsih, MP
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG MEI, 2009 46
