Kinetika Produksi Biosurfaktan oleh Bacillus sp. BMN 14 pada Fermentasi Curah

IUNETXA

PRODUKSI

BXOSURFAKTAN OLEH

Bacillus

sp.

BMN

14

PADA

FERMENTASI CURAH

OIeh

:

Xmron

Rosidi

PROGRAM PASCA

SARJANA

INSTXTUT PERTANIAN BOGOR

RINGKASAN

Imron RosidilTIP-9733 1. Kinetika Produksi Biosurfaktan oleh Bacillus sp. BMN 14

pada Fermentasi Curah. Komisi Pembimbing (1). Djumali Mangunwidj aja (Ketua);

(2). Erliza Noor (Anggota); (3). Muhammad Nabil (Anggota).

Surfaktan merupakan senyawa yang mampu menurunkan tegangan

permukaan dan disintesis dari petrokimia. Surfaktan diaplikasi pada beberapa

industri seperti pengeboran minyak, farmasi, kosmetik, makanan dan minuman.

Tetapi beberapa jenis surfaktan bersifat racun dan relatif sukar dirombak oleh

mikroba (nonbiodegradable). Surfaktan yang dihasilkan oleh mikroba disebut

biosurfaktan bersifat tidak beracun dan mudah dirombak oleh mikroba

(biodegradable) sehingga tidak mencemari lingkungan.

Produksi biosurfaktan melaiui proses fermentasi produksinya masih rendah,

oleh karena itu produksi biosurfaktan melalui proses fermentasi masih memerlukan

penelitian yang mendalam. Richana (1997) mengisolasi mikroba (bakteri) penghasil biosurfaktan dari tanah yang tercemar minyak nabati. Pada penelitian tersebut

diperoleh isolat Bacillus sp. BMN 14 sebagai isolat penghasil biosurfaktan tertinggi.

Selanjutnya pada penelitian ini dilakukan pernodelan kinetika biosurfaktm dengan

menggunakan Bacillus sp. BMN 14.

Penggambaran pertumbuhan biomassa yang konsentrasi maksimum dapat

diprediksi dengan baik oleh model logistik. Sedangkan pembentukan biosurfaktan

dan penggunaan glukosa digunakan model Leudiking-Piret.

Penelitian ini bertuj uan untuk memperoleh parameter-parameter kineti ka

model logistik pertumbuhan biomassa dan model Leudeking-Piret untuk

pembentukan biosurfaktan dan penggunaan glukosa.

Fermentasi dilakukan dalam bioreaktor Biostat dengan volume kerja 1,5 1.

Waktu propagasi 21 jam sampai 24 jam, proses fermentasi curah dilakukan selama

42 jam dan pengambilan contoh setiap 3 jam. Variasi konsentrasi glukosa 20, 30,40

Hasil empiris menunjukkan bahwa pertumbuhan biomassa dm pembentukan

biosurfaktan mempunyai pola perturnbuhan yang sama pada masing-masing

konsentrasi glukosa 20

-

50 dl. Konsentrasi maksimum tertinggi pertumbuhan

biomassa 2.867 g/l pada konsentrasi glukosa 40 gll dan terendah 1 A67 g/l pada

konsentrasi glukosa 20 g/l. Konsentrasi rnaksimum tertinggi pembentukan

biosurfaktan 0.541 gli pada konsentrasi glukosa 40 gll dan terendah 0.381

dl

pada

konsentrasi glukosa 20 gll. Sedangkan tegangan permukaan pada masing-masing

konsentrasi glukosa berkisar 27 mN/m setelah jam ke 2 _1.

Nilai parameter kineti

ka

model logistik adaiah laj u pertumbuhan spesifik

@) = 0.185 jam*', konstanta pembentukan biosurfaktan yang berasosiasi dengan

pertumbuhan

(m)

= 0.24 1 g-produklg- biomassa, konstanta pembentukan biosurfak-tan yang tidak berasosiasi dengan pertumbuhan In) = 0.001 1 g-produklg-

biomassa jam, konstanta penggunaan substrat yang berhubungan dengan

pertumbuhan (a) = 4.467 g-substravg-biomassa, konstanta penggunaan substrat

yang berhubungan dengan pertumbuhan

(P)

= 0.25 1 g-substravg-sel jam.

Pembentukan biosurfaktan banyak terj adi pada fasa eksponensial

,

sehingga

pembentukan biosurfaktan berasosiasi dengan pertumbuhan biomassa. Pembentukan

biosurfabn pada fasa stasioner (n), nilainya kecil sekali (0.5 %), sehingga nilai ini

dapat diabaikan.

Evaluasi terhadap model logistik dm Leudeking-Piret pada uji Z dan uji F

dengan taraf 5 %, menunjukkan data hasil pensahihan yang teliti. Oleh karena itu

kedua model tersebut dapat menggarnbarkan produksi biosurfaktan oleh Bucillus sp.

BMN 14.

Untuk memudahkan proses perhitungan parameter kinetika, simulasi dan

pensahihan model logistik maupun Leudeking-Piret perlu dibuat program komputer

KINETIKA PRODUKSI BIOSURFAKTAN OLEH

Bacillus sp. BMN 14 PADA FERhXENTAST

CURAH

Oleh :

Imron Rosidi

97331 -TIP

Tesh

Sebagai s a w satu syrrat untuk memperoleh gelar Magister Saint Pada Program Pascasarjana, Institut Peratanian Bogor

Program studi Teknologi Industri Pertanian

PROGRAM PASCASARJANA

INSTJTUT PERTANIAN BOGOR

Judul Tesis : Kinetika Produksi Biosurfaktan oleh Bacillus sp. BMN 14 pada Fermentasi Curah

Nama Mahasiswa : Imron Rosidi

NRP

: 97331

Program Studi : Teknologi Industri Pertanian

Menvetuiui Komisi Pembimbing :

Ketua Kumisi :

Prof. Dr.lr. DiumaIi Mangunwidiaja, DEA

Anggota Komisi :

1. Dr.Ir. Erliza Noor

Ketua Program

Teknologi Industri Pertanian

a

n

Dr.Xr, Irawadi Jarnaran

/

2. Dr.ir. Muhammad Nabil, MSc

Men~eta hui :

b~

Program Pascasar-jana

Riwayat Hidup

Penulis dilahirkan di Pasuruan pada tanggal 08 Januari 1963, putra kedua

dari enam bersaudara, pasangan dari orang tua H. Ridwan (alm) dan Hj. Siti

Khotidjah.

Pada tahun 1982 penulis menyelesaikan pendidikan di SMA 1 Pasuruan dan

pada tahun yang sama melanjutkan pendidikan tinggi di Fakultas Pertanian, Jurusan

Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Malang

.

Gelar sarjana diperoleh pada

tahun 1987. Sejak tahun 1988 penulis beke j a sebagai staf pengajar di Universitas

Widya Gama Malang dm di Institut Pertanian Malang (IPM).

Penulis mengikuti program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor, program

studi Teknologi Industri Pertanian tahun 1997 atas biaya Beasiswa Program

Pascasarjana (BPPs). Pada tanggal 22 Pebruari 200 1 penulis mempertahankan tesis

yang berj udul Kinetika Produksi Biosurfaktan oleh Bacillus sp. BMN 14 pada

Fermentmi Curah dan dinyatakan lulus.

Penulis menikah dengan Dra. Yayuk Puji Lestari, dikaruniai orang putra

UCAPAN TERIMA KASIH

Segala puji bagi Allah atas segala rahmad dan iradah-Nya, sehingga penulis

dapat menyelesaikan tesis sebagai tugas akhir untuk memperoleh gelar Magister

Saint di Institut Pertanian Bogor. Tesis ini berjudul Kinetika Produksi

Biosu@&tan oleh B~cillus sp. Bi?fN 14 pada Fermentmi Curah.

Pada kesempatan ini penulis rnengucapkan terima kasih yang setulus-

tulusnya dm penghargaan kepada :

1. Dirjen Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional yang telah

rnemberikan beasiswa BPPs.

2. Direktur h s a t PeneIitian Bioteknologi TPB dan Kepala Laboratorium Rekayasa

Bioproses atas izin penggunaan fasilitas yang diperlukan selama penelitian.

3. Direktur program Pascasajana, Institut Pertanian Bogor yang ikut menyetujui

tesis ini.

4. Dr.Ir. Irawadi Djamaran, ketua program studi Teknologi Pertanian (TIP) yang

memberi kesempatan untuk mengukuti program Magister Saint di TIP.

5 . _{Dr.Ir. Ani Suryani, DEA, sekretaris program studi Teknologi Pertanian (TIP)}

yang telah memberi dorongan penyelesaian tesis ini.

6 . Istri tercinta, Drs. Yayuk Puji Lestari yang dengan tabah selalu memberi do'a

serta dorongan hingga terselesaikannya tesis ini.

7 . _{Ananda tercinta, Aswin Nur Bakhtiar dm Bima Hilrnan Kusama yang dengan}

sabar dm rela berpisah, sehingga memberi motivasi dan sernangat untuk

penyelesaian tesis ini.

8. Teman-teman sekerja di Lab. Rekayasa Bioproses : Ibu Liesbetini, Ibu Mulyorini, Ibu Darti, Bp. Amran, Bp. Iga, atas segala pengertian, bantuan dan

kerjasamnya selama penelitian. mbak Pepi, mbak Emi, mbak Dewi dan Bp.

Mulya atas bantuanny a di I aboratorium.

9. _{Staf administrasi CDSAP, mas Iid,}

mbak

_{Hestin dan mbak Yuli, atas}

10. Teman-teman

TIP

angkatan 1997, khususnya bapak Lanjar atas segala bantuan dalarn penyelesaian draf tesis

.

1 1 . Teman-teman Club Balio TIN angkatan 33, Andri, Agus, Anton, Ari, Ika, Robi,

Supardi atas segala bantuan dan dorongan serta do'anya,

12. Semua teman-teman yang telah memberi motivasi dan dorongan seIama penulis

mengikuti program Magister Saint.

Semoga AlIah rnembalas kebaikan bapak, ibu, saudara dan teman-teman

sekalian. Harapan penulis semoga tesis ini bermanfaat bagi semua pernbaca,

KATA PENGANTAR

Puji syukur dipanjatkan ke hadirai Allah SWT, akhimya penyusunan tesis ini

padat disusun dengan baik.

Tesis ini ditulis berdasarkan hasil penelitian berjudul Kinefika Produksi

Biosurfaktan ole11 Bacillus sp. BMN 14 pada Fermentasi Crtrah. Diharapkan hasi 1

penelitian ini dapat melengkapi hasil penelitian kaj ian fermentasi biosurfaktan dan

dapat dijadikan acuan untuk penggandaan skala.

Tesis ini rnernbahas kinetika produksi biosurfaktan dengan model Logistik

untuk pertumbuhan biomassa dan model Leudeking-Piret untuk pembentukan

biosurfaktan dan penggunaan glukosanya. Kedua model tersebut digunakan untuk

menggambarkan kinetika produksi biosurfaktan pada fasa eksponensial dan

stasioner.

Hasil simulasi model logistik dan Leudeking-Piret rnenunjukkan bahwa

kedua model tersebut dapat menggambarkan produksi biosurfaktan oleh Bacillus _sp.

BMN 14 pada fasa eksponensial dm stasioner.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof.Dr.1r. Djumali

Mangunwidjaya, DEA., selaku ketua Komisi Pembimbing; Dr.Ir. Erliza Noor dan

Dr.Ir, Mohammad Nabil, MSc., seIaku anggota Komisi Pembimbing atas segala

saran dan bimbingan yang diberikan selama ini.

Saran dan kritik sangat penulis harapkan demi perbaikan tulisan ini, semoga

tulisan hi bermanfaat bagi yang membacanya.

DAFTAR IS1

. .

KATA PENGANTAR

... .

.

...

11

...

...

DAFTAR IS1 111 . . DAFTAR TABEL

...

v

DAFTAR GAMBAR

...

vi

...

DAFTAR LAMP U U N

...

wli

...

.

1 .2 _{Ruang Lingkup Penelitian 4} 1.3. Tujuan Penelitian

...

S I I

.

TINJAUAN PUSTAKA

...

..,

...

6

2.1. Biosurfaktan

...

6

...

2.2. _{Bakteri Isolat Lokal Penghasil Biosurfakbn 9} 2.4. Pernodelan Bioproses

...

..,

...

11

...

2.5.1. Laju Pertumbuhan Biomassa ,. 1 3 2.5.2. Laju Pembentuh Pmduk

...

16

2.5.3. Laju Penggunmn Substrat

...

18

111

.

METODA PENELKIAN

...

21

3.1

.

Tempat dan Waktu Penelitian

...

21

3.3.1. Anaiisis Biommsa

...

22

3.3.2. Analisis Biosurfakan

...

22

3.3.3. AmlisisGltihsa

...

23