Produksi L-Lisin Molase menggunakan Brevibacterium lactofermentum BL-1 M76 dengan Penambahan Polomiksin B. Sulfat

(1)

PRODUKSI L-LiSIN DARI MOLASE MENGGUNAKAN

Brevibacterium lactofermentum

BL-1 M76

DENGAN PENAMBAHAN POLIMIKSIN B. SULFAT

Oleh

DIDIH MUHAMAD SUDI

F 29.0621

1998

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

PRODUKSI L-LiSIN DARI MOLASE MENGGUNAKAN

BL-1 M76

Oleh

DIDIH MUHAMAD SUDI

F 29.0621

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada FAKULTAS TEKNOLOG! PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

1998

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

(3)

Sesungguhnya da/am penciptaan /angit dan bumi dan silih bergantinya ma/am dan siang itu terdapat tanda-tanda bagi

U/u/ A/bab

(Q.5. A/u Imran: 191)

(4)

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

PRODUKSI L-LiSIN DAFU MOLASE MENGGUNAKAN

Brevibacterium lactofermentum BL-1 M76

SKRIPSI

Pada FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Oleh

DIDIH MUHAMAD SUDI

F 29.0621

Tanggal Lulus : Agustus '1998

Disetujui,

Bogar, ｾＺｾ･ｲ＠ 1998

,'0 ｯ｜ａｾｦ＠ 0 '-,

ｾＧｦ＾＠ ",r> 1\/4-71-'''->

<{ <? . /j " .'\,

A.. ,/ 1, \.j

ＬＬｾ＠ ( i l " I

"" 0 ｾ＠ ,

ｾＺＺＺ＠

"}

wi- G)m

.

,

Ｇ［Ｌｾ＠

ｾａＺＺｾ＠

ｾ＠

..

"

..

-.

'"

(5)

Didih Muhamad Sudi. F 29 062l. Produksi L-lisin dari Molase Menggunakan Brevibac-terium lactofermentum BL-l M76 Dengan Penambahan Polimiksin B. Sulfat. Di bawah bimbingan Khaswar Syamsu dan Budiatman Satiawihardja.

Ringkasan

L-lisin merupakan asam amino esensial yang diperlukan oleh hewan dan manusia. Penambahan L-lisin pada ransum ternak dapat menaikkan bobot badan anak ayam dan babi yang diujicobakan. Ha,nya saja penyediaan makanan yang mengandung protein (sebagai sumber L-lisin) untuk hewan masih dirasakan cukup mahal. Sedangkan pakan ternak yang biasanya diolah dari bahan-bahan tanaman, seperti umbi-umbian atau serealia seringkali kurang mengandung protein, atau cukup mengandung protein tetapi dengan komposisi asam amino yang tidak seimbang.

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari fermentasi L-lisin oleh Brevibacterium lactofermentum BL-l M76 (ABC', sef, FP') dengan substrat tetes tebu (molase), meng-gunakan bioreaktor 20 liter. Di samping itu dipelajari juga pengaruh penambahan polimiksin B. sulfat pada kultivasi L-lisin.

Kultivasi dengan medium basal berbasis glukosa 100 gil pada labu Erlenmeyer da-pat menghasilkan lisin, Yp/s, Yp/x dan produktivitas volumetrik (Qv) masing-masing sebesar 11,88 gil, 0,22

gig,

1,61

gig

dan 0,14 gI(l.j); menggunakan medium molase diperoleh L-lisin sebanyak 11,50 gil, gula sisa 32,79 gil dan biomassa sel 7,15, Yp/s 0,23

gig,

Yp/x 1,65

gig

dan produktivitas volumetrik sebesar 0,13 gI(l.j). Selama 84 jam

kulti-vasi pada bioreaktor 20 liter dihasilkan L-lisin, biomassa sel dan gula sisa sebesar 20,88 gil, 5,70 gil dan 1,17 gil. Sedangkan rendemennya, (Yp/s dan Yp/x) masing-masing sebe-sar 0.27

gig

dan 3,67

gig

dengan produktivitas volumetriknya sebesar 0,22 gI(l.j)

Penambahan antibiotik polimiksin B. sulfat pada medium tidak memberikan pe-ngaruh bertambahnya produksi bagi BL-l M76, bahkan cenderung menghambat. Demikian juga perbedaan konsentrasi antibiotik yang diberikan tidak berbeda nyata satu sarna lain. Namun demikian pada percobaan pertama didapatkan L-lisin terbesar pada penambahan polimiksin B sulfat dengan konsentrasi 100 unit/liter, yaitu sebesar 9.71 gil, dengan konsumsi glukosa sebesar 31.26 gil, biomassa sel 5.10 gil, Yp/s 0.25

gig,

Yp/x l.63

gig

dan Qv 0.11 gI(l.j) Peningkatan skala pada bioreaktor 20 liter dengan penambahan antibiotik 100 unit/liter menghasilkan lisin.HCI, glukosa equivalen sisa, biomass a sel, Yp/s, Yp/x dan produktivita volumetriknya adalah 11,63 gil, 19,19 gil, 5,38 gil, 0,41

gig,

2,13

gig

dan 0,11 gI(l.j)

(6)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas lirnpahan rahrnat-Nya.

Shalawat dan salam sernoga dilirnpahkan kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga, para

sahabat dan pengikutnya.

Skripsi ini rnerupakan salah satu syarat untuk rnenyelesaikan studi di Fakultas

Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Walaupun banyak harnbatan dalarn proses

pengurnpulan datanya, namun dengan perkenan Allah SWT, akhimya selesai juga.

Banyak pihak yang telah rnernbantu penyelesaian skripsi ini, bahkan bantuan

ter-sebut datang selama penulis rnenirnba ilrnu di Institut Pertanian Bogor ini. Untuk sernua

kebaikan rnereka itu, penulis hanya dapat rnengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Khaswar Syarnsu, MSc., sebagai dosen pernbirnbing I yang telah rnernbimbing

penelitian ini dari awal sampai akhir, bahkan jauh sebelumnya, beliau telah

mernbirn-bing studi penulis sejak rnasuk Jurusan Teknologi Industri Pertanian;

2. Dr. Ir. Budiatman Satiawihardja, MSc., sebagai dosen pernbirnbing II dalarn

peneliti-an ini ypeneliti-ang telah tekun rnernbirnbing dpeneliti-an rnengarahkpeneliti-an penulis dari tahap perencpeneliti-anapeneliti-an

sarnpai ujian akhir;

3. Ir. Liesbetini Hartoto, MS., yang telah berkenan menguji penulis dalarn ujian skripsi

dan surnbangan pernikirannya dalam rnernperbaiki laporan akhir ini;

4. Desi dan Meti yang telah bersarna-sarna rnerasakan liku-liku penelitian di

laboratoriurn; Mas J oko yang telah sarna-sarna rnerasakan rnasa-masa susah dalarn

(7)

penelitian ini; Mas Nur dan Mbak Ari yang telah banyak membantu mahasiswa yang

penelitian di PAU Pangan dan Gizi; Pak Edi, Kang Ilyas, Mbak Sri, Mbak Pepi dan

segenap laboran dan ternan-ternan yang bekeIja di laboratorium Rekayasa Bioproses

PAU Bioteknologi dan di PAU Pangan dan Gizi;

5. Drs. H. Dudi Supiandi, Drs Ece Hidayat, Ir. Hasyim Rasyidi, Abdurrahman Atori,

bersama keluarga dan seluruh asatid dan santrilsantriat di Pesantren Mahasiswa

Al-Ihya Bogor, dan Pesantren Babakan Mulabaru, Cipanas, Lebak atas kebersamannya

selama ini;

6. Peserta taklim Bahasa Arab Kelas B (menengah) di Pesantren Mahasiswa Al-Ihya:

Naeli, Atus, Mumun dan Syarifah yang bantuannya sangat dirasakan dalam

percepat-an penyelesaipercepat-an skripsi ini. Tiga orpercepat-ang pertama dengpercepat-an tpercepat-anpa bospercepat-an telah bpercepat-anyak

membantu penulis, mulai dari dorongan mori!, pengetikan, bantuan penteIjemahan

literatur sampai perbanyakan skripsi ini.

7. Sahabat-sahabat PMII Institut Pertanian Bogor atas kebersamaannya dalam

menghayati dan mencari tahu arti dan hakikat mahasiswa.

8. Yang tak pernah dan semoga tak akan pernah dilupakan, yaitu kedua ibu dan bapak

penulis yang senantiasa memberikan bimbingan dalam arti sebenarnya dalam hidup

dan kehidupan ini. Ayah dan Ibu penulis merupakan orang-orang yang sangat

dibang-gakan oleh anak-anaknya. Semoga saja anak-anaknya menjadi kebanggaan mereka

dalam arti yang sebenarnya. Mungkin sekali penulis tidak mampu untuk membalas

ke-baikan mereka, waJaupun untuk itu Insyaalah akan terns diusahakan; juga

(8)

orang yang tidak mungkin dapat dipisahkan dari kehidupan penulis, yaitu kakak dan

adik-adik sekalian: Kang Amas, Aep, Imas, Faris, Humaedi, Idah dan Mumu.

Semoga Allah membalas semua kebaikan yang telah mereka berikan, baik yang

telah maupun yang akan dilakukan.

Akhirnya, hanya kepada Allah jugalah semua urusan dikembalikan. Dengan

kepala menunduk, penulis menerima dengan lapang dada segala kelalaian dan kesalahan

yang penulis lakukan dalam penyelesaian tugas akhir

ini.

Semoga membawa manfaat di

kemudian hari.

Bogor, September 1998

Penulis

(9)

DAFTARISI

KATAPENGANTAR ... v

DAFT AR lSI... ... ... ... ... .... ... ... Vlll DAFTAR TABEL ... XI DAFTAR GAMBAR ... XlI DAFTARLAMPIRAN... XlII

1.

PENDAHULUAN ... ... I A. LATARBELAKANG ... I B. TUJUANPENELITIAN ... 2

C. TEMPATDANWAKTUPENELITIAN ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. L-LISIN .... ... ... 3

B. PRODUKSI L-LISIN SECARA MIKROBIAL ... 4

I. Regulasi Metabolisme Bakteri ... 5

2. J alur Biosintesis L-Lisin ... 6

3. Deregulasi Metabolisme Bakteri Penghasil L-Lisin ... ... ... ... ... 8

C. Brevibacterium lactofermentum ... ... II D. MOLASE . ... ... ... ... ... ... ... ... 13

E. MEDIUMFERMENTASI ... 15

F. BIOREAKTOR ... 16

(10)

G. POLIMIKSlN B. SULFAT ... "" ... """" .. " ... "... 17

H. KONDISI KUL TIV ASI L-LISlN .. ""... 18

III. BAHAN DAN :METODE ... "... 19

A. BAHAN DAN ALAT ... "... 19

B. PERLAKUAN MOLASE .. " ... " ... " ... "" ... "" .. ,, 20

C. PE:MELIHARAAN KUL TUR .. "" .. " .. """... 21

D. PROPAGASI E. STERILISASI 22 23 1. Percobaan pada Labu Erlenmenyer """""""""""""" ... " ... "... 23

2. Bioreaktor 20 liter " ... " ... " ... " ... " ... " .... " .. "... 23

F. PROSES FER:MENT ASI ... "... 23

1. Percobaan pada La1:)u Erlenmeyer ... 23

2. Percobaan pada Bioreaktor 20 liter ... "" ... " ... " ... " 24 G. DESAlN PERCOBAAN .... " ... " .... " .. " ... "... 24

H. PARAMETER KlNETIKA FER:MENT ASI ... ... 26

1. ANALISIS ... 27

1. Biomassa ... 27

2. Analisis Gula ... "" ... " .... ".""" ... " .... "... 27

3. Analisis L-Lisin ... " ... " .. "... 28

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... " ... " ... " ... "" ... " ... "... 29

A. KULTIVASIDENGAN SUMBER KARBON MOLASE .. "... 31

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

(24)

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

(32)

(33)

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

(43)

(44)

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

PRODUKSI L-LiSIN DARI MOLASE MENGGUNAKAN

BL-1 M76

Oleh

DIDIH MUHAMAD SUDI

F 29.0621

1998

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

(77)

PRODUKSI L-LiSIN DARI MOLASE MENGGUNAKAN

BL-1 M76

Oleh

DIDIH MUHAMAD SUDI

F 29.0621

SKRIPSI

Pada FAKULTAS TEKNOLOG! PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

1998

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

(78)

Sesungguhnya da/am penciptaan /angit dan bumi dan silih bergantinya ma/am dan siang itu terdapat tanda-tanda bagi

U/u/ A/bab

(Q.5. A/u Imran: 191)

(79)

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

PRODUKSI L-LiSIN DAFU MOLASE MENGGUNAKAN

Brevibacterium lactofermentum BL-1 M76

SKRIPSI

Pada FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Oleh

DIDIH MUHAMAD SUDI

F 29.0621

Tanggal Lulus : Agustus '1998

Disetujui,

Bogar, ｾＺｾ･ｲ＠ 1998

,'0 ｯ｜ａｾｦ＠ 0 '-,

ｾＧｦ＾＠ ",r> 1\/4-71-'''->

<{ <? . /j " .'\,

A.. ,/ 1, \.j

ＬＬｾ＠ ( i l " I

"" 0 ｾ＠ ,

ｾＺＺＺ＠

"}

wi- G)m

.

,

Ｇ［Ｌｾ＠

ｾａＺＺｾ＠

ｾ＠

..

"

..

-.

'"

(80)

Didih Muhamad Sudi. F 29 062l. Produksi L-lisin dari Molase Menggunakan Brevibac-terium lactofermentum BL-l M76 Dengan Penambahan Polimiksin B. Sulfat. Di bawah bimbingan Khaswar Syamsu dan Budiatman Satiawihardja.

Ringkasan

L-lisin merupakan asam amino esensial yang diperlukan oleh hewan dan manusia. Penambahan L-lisin pada ransum ternak dapat menaikkan bobot badan anak ayam dan babi yang diujicobakan. Ha,nya saja penyediaan makanan yang mengandung protein (sebagai sumber L-lisin) untuk hewan masih dirasakan cukup mahal. Sedangkan pakan ternak yang biasanya diolah dari bahan-bahan tanaman, seperti umbi-umbian atau serealia seringkali kurang mengandung protein, atau cukup mengandung protein tetapi dengan komposisi asam amino yang tidak seimbang.

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari fermentasi L-lisin oleh Brevibacterium lactofermentum BL-l M76 (ABC', sef, FP') dengan substrat tetes tebu (molase), meng-gunakan bioreaktor 20 liter. Di samping itu dipelajari juga pengaruh penambahan polimiksin B. sulfat pada kultivasi L-lisin.

Kultivasi dengan medium basal berbasis glukosa 100 gil pada labu Erlenmeyer da-pat menghasilkan lisin, Yp/s, Yp/x dan produktivitas volumetrik (Qv) masing-masing sebesar 11,88 gil, 0,22

gig,

1,61

gig

dan 0,14 gI(l.j); menggunakan medium molase diperoleh L-lisin sebanyak 11,50 gil, gula sisa 32,79 gil dan biomassa sel 7,15, Yp/s 0,23

gig,

Yp/x 1,65

gig

dan produktivitas volumetrik sebesar 0,13 gI(l.j). Selama 84 jam

kulti-vasi pada bioreaktor 20 liter dihasilkan L-lisin, biomassa sel dan gula sisa sebesar 20,88 gil, 5,70 gil dan 1,17 gil. Sedangkan rendemennya, (Yp/s dan Yp/x) masing-masing sebe-sar 0.27

gig

dan 3,67

gig

dengan produktivitas volumetriknya sebesar 0,22 gI(l.j)

Penambahan antibiotik polimiksin B. sulfat pada medium tidak memberikan pe-ngaruh bertambahnya produksi bagi BL-l M76, bahkan cenderung menghambat. Demikian juga perbedaan konsentrasi antibiotik yang diberikan tidak berbeda nyata satu sarna lain. Namun demikian pada percobaan pertama didapatkan L-lisin terbesar pada penambahan polimiksin B sulfat dengan konsentrasi 100 unit/liter, yaitu sebesar 9.71 gil, dengan konsumsi glukosa sebesar 31.26 gil, biomassa sel 5.10 gil, Yp/s 0.25

gig,

Yp/x l.63

gig

dan Qv 0.11 gI(l.j) Peningkatan skala pada bioreaktor 20 liter dengan penambahan antibiotik 100 unit/liter menghasilkan lisin.HCI, glukosa equivalen sisa, biomass a sel, Yp/s, Yp/x dan produktivita volumetriknya adalah 11,63 gil, 19,19 gil, 5,38 gil, 0,41

gig,

2,13

gig

dan 0,11 gI(l.j)

(81)