INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA NOVEMBER 2012

(1)

INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA

NOVEMBER 2012

BIDANG ILMU: REKAYASA

LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING

Dibiayai oleh Kopertis Wilayah III Jakarta, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian Hibah Bersaing No. : 031/K3.KU/2012 Tanggal 1 Maret 2012

PRODUKSI BIOPLASTIK DAN BIOSURFAKTAN

SECARA SIMULTAN DENGAN TEKNIK

KULTIVASI UMPAN CURAH BERULANG

Ir. Darti Nurani, M.Si.

(2)

(3)

RINGKASAN

Bioplastik polihidroksialkanoat (PHA) dari bakteri diakumulasi oleh sel bakteri sebagai produk intraseluler. Disisi lain, biosurfaktan ramnolipid diproduksi oleh bakteri sebagai produk ektraseluler. Produksi komersil bioproduk ini dihadapkan pada masalah mahalnya biaya produksi. Berbagai upaya telah dilakukan untuk menurunkan biaya produksi namun hasilnya belum dapat menurunkan biaya produksi secara signifikan. Oleh karena itu, diperlukan suatu strategi teknik produksi yang mampu memberikan penurunan biaya produksi sehingga kedua bioproduk tersebut dapat dipasarkan dengan harga yang bersaing dengan plastik dan surfaktan konvensional.

Pada penelitian ini, percobaan dilakukan dengan teknik kultivasi umpan curah berulang (repeated fed bacth culture) skala lab. Percobaan terdiri dari dua tahap yaitu tahap pertama (1) produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah dan tahap kedua (2) produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah. Pada tahap kedua ini, seluruh sel dari kultivasi tahap pertama ini digunakan untuk produksi PHA pada tahap kedua, teknik ini disebut kultivasi berulang. Sebelum dilakukan percobaan tersebut di atas, terlebih dahulu dilakukan percobaan pendahuluan dengan teknik kultivasi curah berulang menggunakan sumber karbon minyak sawit dan limbah cair industri biodiesel dari CPO. Tujuannnya yaitu menguji kemampuan limbah cair industri biodiesel dari CPO untuk digunakan sebagai bahan baku produksi biosurfaktan ramnolipid dan bioplastik PHA.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa limbah cair industri biodiesel dari CPO dapat digunakan sebagai bahan baku produksi biosurfaktan ramnolipid dan bioplastik PHA. Dengan menggunakan sumber karbon limbah cair industri biodiesel dari CPO diperoleh konsentrasi sel kering sebanyak 4,2 g/l dari sumber karbon 25 g/l. Nilai ini sebanding dengan konsentrasi sel kering yang dihasilkan dari sumber karbon minyak sawit sebanyak yaitu 3,9 g/l dari sumber karbon 10 g/l. Meskipun, ramnolipid yang dihasilkan dengan sumber karbon limbah cair industri biodiesel dari CPO dibandingkan dengan dari minyak sawit masing masing secara berurutan adalah 170 mg/l dan 56 mg/l. Hasil ramnolipid dari limbah cair industri biodiesel dari CPO yang dihasilkan lebih sedikit sangat dimungkinkan karena bahan limbah ini juga mengandung alkali (NaOH) yang relatif tinggi sehingga dapat menurunkan pembentukan ramnolipid. Hal yang sama juga terjadi pada pembentuk biopasltik PHA. PHA yang dihasilkan dengan sumber karbon limbah cair biodiesel lebih rendah dibandingkan dengan dari minyak sawit yaitu masing masing secara berurutan 0,15 g PHA/l dan 0,4 g PHA/l. Meskipun ramnolipid dan PHA yang dihasilkan dari limbah cair industri biodiesel lebih rendah dibandingkan dengan dari minyak sawit (hampir 3 kali lipat), namun bila ditinjau dari harga bahan baku, limbah cair industri biodiesel tidak ada harganya namun minyak sawit mencapai ribuan rupiah per liter. Dengan demikian, untuk selanjutnya limbah cair industri biodiesel digunakan sebagai sumber karbon.

Pada kultivasi umpan curah berulang, pengumpanan sumber karbon (limbah cair industri biodiesel dari CPO) dilakukan secara impul yaitu setelah dilakukan sampling pada

(4)

periode tertentu, sumber karbon ditambahkan untuk meningkatkan konsentrasi sumber karbon di dalam kultur. Hasilnya menunjukkan bahwa pada tahap pertama, maksium berat kering sel dan ramnolipid yang dihasilkan adalah 2 g/l dan 250 mg/l dari konsentrasi sumber karbon 25 g/l. Konsentrasi ramnolipid yang dihasilkan ini empat kali lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan dengan teknik kultivasi curah dengan sumber karbon yang sama. Pada percobaan tahap kedua, dari berbagai konsentrasi sumber karbon yang diuji, konsentrasi sumber karbon 25 g/l memberikan hasil konsentrasi sel kering dan konsentrasi PHA terbesar, yaitu masing masing 1,2 g/l dan 0,35 g/l. Konsentrasi PHA yang dihasilkan ini dua kali lebih besar bila dibandingkan dengan hasil yang diperoleh melalui kultivasi curah berulang. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah memberikan hasil empat kali lebih besar dibandingkan dengan teknik kultivasi curah. Disamping itu, dengan teknik kultivasi umpan curah berulang, PHA yang dihasilkan dua kali lebih besar dibandingkan dengan teknik kultivasi curah berulang.

(5)

PRAKATA

Pertama tama kami mengucapkan terima kasih kepada Departemen Pendidikan Nasional Republik Indonesia, cq Kopertis Wilayah III Jakarta dan Direktorat Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat, Dikti, atas kesempatan yang telah diberikan kepada kami untuk melaksanakan penelitian dengan judul “Produksi Bioplastik dan Biosurfaktan Secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah Berulang ”.

Laporan penelitian ini merupakan laporan akhir penelitian yang isinya merupakan sintesa dari laporan tahun pertama dan laporan tahun kedua. Percobaan diawali dengan melakukan percobaan pendahuluan produksi PHA ramnolipid dengan teknik kultivasi curah berulang dengan bahan baku minyak sawit dan limbah cair industri biodiesel dari CPO. Selanjutnya percobaan produksi PHA dan ramnolipid dilakukan dengan teknik kultivasi umpan curah berulang yang dilakukan dengan dua tahap percobaan. Tahap pertama, kultivasi diarahkan untuk pemproduksi ramnolipid dan tahap ke dua, kultivasi darahkan untuk memproduksi PHA. Pada percobaan tahap kedua ini, sel dari percobaan tahap pertama digunakan untuk memproduksi PHA. Semua percobaan dilakukan pada skala laboratorium.

Semoga laporan ini dapat memberikan alternatif baru dalam pemanfaatan produk samping industri biodiesel dengan bahan baku CPO untuk memproduksi PHA dan ramnolipid dengan teknik umpan curah berulang.

Serpong, Nopember 2012 Tim Peneliti,

Ir. Darti Nurani, M.Si. Dr.Ir. Sidik Marsudi, M.Si.

(6)

DAFTAR ISI

Hal Halaman Judul i Halaman Pengesahan ii Ringkasan iii Prakata v Daftar isi vi Daftar Gambar x BAB I

_PENDAHULUAN

1 1.1 Latar Belakang 1

1.2 Peta Jalan (Roadmap) Penelitian 2

BAB II

_{TINJAUAN PUSTAKA}

2.1 Produksi Bioplastik PHA dan Biosurfaktan Rhamnolipid secara Terpisah

4

2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan tentang Produksi Bioplastik PHA dan Biosurfaktan Rhamnolipid

5

BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN 7

3.1 Tujuan khusus 7

3.2 Manfaat Penelitian 7

BAB IV METODE PENELITIAN 9

4.1 Optimasi produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah 10

4.2 Optimasi produksi polihidroksialkanoat (PHA) dengan teknik kultivasi umpan curah menggunakan sel yang berasal dari produksi ramnolipid

11

4.3 Produksi Ramnolipid dan PHA secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, dalam Flask 200-250 ml

12

4.3.1 Optimasi produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam flask, volume produksi 250 ml

12

4.3.2 Optimasi produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam flask, volume produksi 200 ml

13

4.4 Produksi Ramnoipid dan PHA secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, dalam Fermentor 7,5 – 8 liter

14

4.4.1 Optimasi produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam fermentor, volume produksi 8 liter

14

4.4.2 Optimasi produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam fermentor, volume produksi 8 liter

16

BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN 18

5.1 Aktivasi Sel P.aeruginosa IFO 3924 dan Persiapan Media Padat Serta Media Cair dari Medium IFO 802 untuk Sub Culture

(7)

5.2 Produksi PHA dan Rhamnolipid dengan Teknik Kultivasi Curah 18

5.2.1 Produksi Rhamnolipid dengan Teknik Kultivasi Curah 19

5.2.2 Optimasi Produksi PHA dengan Teknik Kultivasi Curah 21

5.3 Produksi PHA dan Rhamnolipid secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah Berulang

24

5.3.1 Optimasi Produksi Rhamnolipid dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, pengumpanan sumber karbon secara impuls.

24

5.3.2 Optimasi Produksi PHA dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, pengumpanan sumber karbon secara impuls.

26

5.4 Produksi Ramnolipid dan PHA secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah (fed-batch culture), dalam Flask 200-250 ml

28

5.4.1 Optimasi produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam flask volume produksi 250 ml

28

5.4.2 Optimasi produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam flask, volume produksi 200 ml

30

5.5 Produksi Ramnolipid dan PHA secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, dalam Fermentor 7,5 – 8 liter

33

5.5.1 Optimasi produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam fermentor, volume produksi 8 liter

33

5.5.2 Optimasi produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam flask, volume produksi 7,5 liter

35

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 39

6.1 Kesimpulan 39

6.2 Saran 40

DAFTAR PUSTAKA 41

LAMPIRAN LAMPIRAN

Lamp 1 Komposisi media 44

Lamp 2 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan rhamnolipid (mg/l) pada produksi biosurfaktan kultivasi curah dengan variasi konsentrasi sumber karbon (minyak sawit) dan waktu fermentasi

45

Lamp 3 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan rhamnolipid (mg/l) pada produksi biosurfaktan kultivasi curah dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi

45

Lamp 4 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan PHA (g/l) pada produksi bioplastik kultivasi curah dengan variasi konsentrasi sumber karbon (minyak sawit) dan waktu fermentasi

46

Lamp 5 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan PHA (g/l) pada produksi bioplastik kultivasi curah

(8)

dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi

Lamp 6 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan rhamnolipid (mg/l) pada produksi biosurfaktan kultivasi umpan curah dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi

47

Lamp 7 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan PHA (g/l) pada produksi biosurfaktan kultivasi umpan curah dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi

48

Lamp 8 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan rhamnolipid (mg/l) pada produksi biosurfaktan kultivasi umpan curah (secara impuls) dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi, volume produksi 250 ml

49

Lamp 9 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan PHA (g/l) pada produksi bioplastik kultivasi umpan curah (secara impuls) dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi, volume produksi 200 ml

50

Lamp 10 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan rhamnolipid (mg/l) pada produksi biosurfaktan kultivasi umpan curah (secara kontinyu) dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi, volume produksi 250 ml

51

Lamp 11 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan PHA (g/l) pada produksi bioplastik kultivasi umpan curah (secara kontinyu) dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi, volume produksi 200 ml

52

Lamp 12 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan rhamnolipid (mg/l) pada produksi biosurfaktan kultivasi umpan curah (secara impuls) dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi, volume produksi 8 liter

53

Lamp 13 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan PHA (g/l) pada produksi bioplastik kultivasi umpan curah (secara impuls) dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi, volume produksi 7,5 liter

54

Lamp 14 Rekapitulasi hasil analisis rata-rata berat kering sel (g/l) dan perolehan rhamnolipid (mg/l) pada produksi biosurfaktan kultivasi umpan curah (secara kontinyu) dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi, volume produksi 8 liter

55

(9)

perolehan PHA (g/l) pada produksi bioplastik kultivasi umpan curah (secara kontinyu) dengan variasi konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi, volume produksi 7,5 liter

Lamp 16 Foto-foto Alat dan Produk penelitian 57

Lamp 17 Organisasi Ketua dan Semua Anggota Tim Pengusul 64

Lamp 18 Biodata Ketua dan anggota tim 65

Lamp 19 Draft Artikel Ilmiah 89

Lamp 20 Laporan Eksekutif 98

(10)

DAFTAR GAMBAR

Hal

Gambar 1.1 Tahapan Rencana Penelitian Menuju komersialisasi 3 Gambar 5.1 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media

MBSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: minyak sawit)

19

Gambar 5.2 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan rhamnolipid (sumber C: minyak sawit)

19 Gambar 5.3 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media

MBSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C:limbah biodiesel dari CPO)

20 Gambar 5.4 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media

MBSM dan lama fermentasi pada perolehan rhamnolipid (sumber C:limbah biodiesel dari CPO)

20

Gambar 5.5 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: minyak sawit)

21 Gambar 5.6 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM

dan lama fermentasi pada perolehan PHA (sumber C: minyak sawit)

22

Gambar 5.7 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C:limbah biodiesel dari CPO)

22 Gambar 5.8 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM

dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C:limbah biodiesel dari CPO)

23

Gambar 5.9 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impuls

25

Gambar 5.10 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan rhamnolipid (sumber C: limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impul

26

Gambar 5.11 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impuls

27

Gambar 5.12 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan PHA (sumber C:

(11)

limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impuls

Gambar 5.13 Perolehan berat kering sel pada produksi ramnolipid dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara impuls, skala produksi 250 ml

28 Gambar 5.14 Perolehan ramnolipid dalam fed-batch culture, dengan

teknik pengumpanan secara impuls, skala produksi 250 ml

29

Gambar 5.15 Perolehan berat kering sel pada produksi ramnolipid dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara kontinyu, skala produksi 250 ml

teknik pengumpanan secara kontinyu, skala produksi 250 ml

30 Gambar 5.17 Perolehan berat kering sel pada produksi PHA dalam

fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara impuls, skala produksi 200 ml

31

Gambar 5.18 Perolehan PHA dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara impuls, skala produksi 200 ml

fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara kontinyu, skala produksi 200 ml

32

Gambar 5.20 Perolehan PHA dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara kontinyu, skala produksi 200 ml

32 Gambar 5.21 Perolehan berat kering sel pada produksi ramnolipid

dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara impuls, skala produksi 8 liter

teknik pengumpanan secara impuls, skala produksi 8 liter

34

Gambar 5.23 Perolehan berat kering sel pada produksi ramnolipid dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara kontinyu, skala produksi 8 liter

teknik pengumpanan secara kontinyu, skala produksi 8 liter

35

Gambar 5.25 Perolehan berat kering sel pada produksi PHA dalam

fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara impuls, skala produksi 7,5 liter

36 Gambar 5.26 Perolehan PHA dalam fed-batch culture, dengan teknik

pengumpanan secara impuls, skala produksi 7,5 liter

fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara kontinyu, skala produksi 7,5 liter

37

Gambar 5.28 Perolehan PHA dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara kontinyu, skala produksi 7,5 liter

(12)

(13)

(14)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Plastik mempunyai peranan yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan manusia. Sulit dibayangkan kehidupan manusia tanpa plastik. Meskipun demikian, tidak semua kesempurnaan yang dimiliki plastik menguntungkan sebab buangan plastik telah menjadi masalah serius terhadap pencemaran lingkungan karena plastik yang banyak digunakan saat ini sulit didegradasi di alam. Salah satu alternatif untuk mengatasi masalah ini adalah penggunaan bahan baku plastik dari polihidroksialkanoat (PHA) yang diproduksi secara fermentasi. Buangan bioplastik PHA dapat didegradasi oleh mikroorganisme menjadi karbon dioksida dan air hanya dalam waktu beberapa bulan saja (Lee, 1996b). Bioplastik PHA dari bakteri telah diproduksi secara komersial dan berpotensi untuk digunakan pada bidang kesehatan, pertanian, dan pembungkus makanan (Lee, 1996a). Produksi Bioplastik PHA dihadapkan pada persoalan mahalnya biaya produksi.

Bioplastik PHA diproduksi oleh sel bakteri sebagai produk intraseluler (PHA diakumulasi di dalam sel bakteri). Dengan demikian, untuk memproduksi bioplastik PHA dengan jumlah yang banyak diperlukan jumlah sel bakeri yang sangat banyak pula. Selain itu, dalam memproduksi bioplastik PHA, sel bakteri harus dihancurkan terlebih dahulu untuk mendapatkan dan memurnikan bioplastik PHA.

Untuk mengatasi mahalnya biaya produksi bioplastik PHA diperlukan suatu strategi baru dalam memproduksi PHA. Stateginya yaitu sebelum sel bakteri dihancurkan untuk mengisolasi dan memurnikan bioplastik PHA, sel bakteri tersebut digunakan/dimanfaatkan dulu untuk memproduksi biomaterial berharga lainnya terutama biomaterial yang diproduksi sel bakteri sebagai produk ekstraseluler. Oleh karena itu, diperlukan informasi tentang bakteri yang dapat memproduksi bioplastik PHA sebagai intraseluler produk dan biomaterial lain sebagai ekstraseluler produk.

Pseudomonas spesies (Pseudomonas sp.) merupakan bakteri yang telah dikenal dapat memproduksi bioplastik polihidroksialkanoat (PHA) dari berbagai jenis sumber karbon untuk pertumbuhannya (Ashby dan Foglia, 1998; Solaiman dkk., 2001). Khusus P.aeruginosa, bakteri ini telah diketahui juga mampu memproduksi biomaterial berharga yaitu biosurfaktan

(15)

ramnolipid sebagai ektraseluler produk baik dengan menggunakan sumber karbon hidrofilik (seperti glukosa, sukrosa dan gliserol) maupun hidrokarbon hidrofobik (seperti n-arafin, minyak olive, minyak kacang kedelai, dan minyak jagung) (Lee dkk., 1999; Lang Wullbrandt, 1999; Mairier dan Sobero-Chavez, 2000).

Adanya kemampuan untuk memproduksi dua jenis bioproduk berharga yaitu bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid pada suatu jenis bakteri dimanfaatkan oleh Hori dkk. (2002) dan Marsudi (2002) untuk memproduksi dua jenis produk tersebut secara bersamaan dari satu jenis bakteri (monoculture). Pendekatan ini berbeda dengan proses produksi yang sudah ada selama ini, yaitu biasanya target produksi diarahkan untuk memproduksi satu jenis produk saja seperti bioplastik PHA atau biosurfaktan ramnolipid saja yang diproduksi secara terpisah dari satu jenis bakteri.

Hori dkk., (2002) telah menguji kemampuan beberapa spesies Pseudomonas untuk memproduksi kedua jenis bioproduk tersebut dengan menggunakan asam dekanoat sebagai sumber karbon dengan kultivasi curah (batch culture). Hasilnya menunjukkan bahwa

P.aeruginosa (IFO 3924) merupakan strain terbaik diantara beberapa spesies yang diuji dalam hal produksi PHA dan ramnolipid secara simultan.

Selain itu, Hori dkk. (2002) menyimpulkan bahwa penelitian tersebut akan mematahkan pendapat umum bahwa biaya untuk memproduksi PHA tidak akan lebih kecil dari biaya untuk memproduksi sel itu sendiri. Meskipun demikian, penelitian tersebut masih dalam tahap mendemostrasikan produksi bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid secara simultan. Oleh karena itu, diperlukan penelitian lanjutan guna menurunkan biaya produksi kedua produk tersebut.

Penelitian lanjutan yang diperlukan antara lain yaitu: (a) mencari dan mengoptimalkan penggunaan berbagai sumber karbon yang relatif murah, (b) mengoptimalkan proses recovery bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid, serta (3) menemukan strategi teknik kultivasi yang sesuai pada produksi kedua biomaterial berharga tersebut secara simultan.

(16)

1.2 Peta Jalan (Roadmap) Penelitian

Strategi produksi bioplastik PHA dan biosurfaktan rhamnolipid secara simultan dari bakteri pertama kali dikemukakan oleh Marsudi (2002) dan Hori dkk. (2002). Bakteri yang telah dikenali dapat memproduksi dua jenis bioproduk tersebut yaitu spesies Pseudomonas aeruginosa. Sumber karbon yang telah digunakan untuk memproduksi bioproduk tersebut antara lain minyak sawit, asam oleat, glukosa, dan asam dekanoat (Hori dkk. 2002; Marsudi, dkk. 2008). Kandungan PHA dalam sel adalah 36 % berat kering sel dan konsentrasi ramnolipid yang dicapai yaitu 1,24 g/l.

Costa dkk., (2009) juga mempelajari produksi PHA dan rahmnolipid secara simultan dengan memanfaatkan air limbah singkong (cassava wastewater) sebagai sumber karbon. Hasil yang diperoleh yaitu kandungan PHA dalm sel dan ramnolipid secara berurutan adalah 39 % berat kering sel dan 660 mg/l. Nilai ini masih relatif kecil, karena percobaan percobaan tersebut di atas menggunakan kultivasi curah (batch culture). Oleh karena itu, perlu dilakukan teknik kultivasi lain yaitu kultivasi umpan curah (fed batch culture) dan kultivasi umpan curah berulang (repetaed fed batch culture). Adapun peta jalan penelitian ini secara singkat dijelaskan dalam Gambar 1.1 berikut ini.

Gambar 1.1 Tahapan Rencana Penelitian Menuju komersialisasi

2011 2012 2013 2015

Hibah Bersaing dari DP2M Dikti

Insentif dari Kementrian RISTEK

Produksi PHA dan ramnolipid dengan teknologi kultivasi umpan curah berulang

Produksi PHA dan ramnolipid dalam skala semi pilot

Rekayasa genetika untuk mendapatkan mikroba unggul dalam memproduksi PHA dan ramnolipid, optimasi penggunaan berbagai sumber karbondan produksi PHA dan ramnolipid skala komersil

(17)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Produksi Bioplastik PHA dan Biosurfaktan Rhamnolipid secara

Terpisah

Bioplastik polihidroksialkanoat (PHA) dari bakteri merupakan biomaterial yang menarik perhatian para pemerhati lingkungan karena buangan bioplastik ini mudah didegradasi di lingkungan menjadi CO2 dan H2O dalam waktu beberapa bulan (Lee, 1996a). Produksi bioplastik PHA secara komersil dihadapkan pada masalah mahalnya biaya produksi, terutama biaya substrat dan biaya pemisahan/ektraksi. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk menurunkan biaya produksi dan meningkatkan produktivitasnya antara lain dengan memanfaatkan limbah sebagai sumber karbon (Serafim dkk. 2008), menggunakan asam asaa lemak volatil sebagai sumber karbon (Marsudi dan Setiadi, 1997), memproduksi bioplastik PHA dengan sumber karbon carbon dioksida (Marsudi dkk., 1998), memproduksi PHA dengan kultivasi umpan curah/fed batch (Sun dkk., 2009), melakukan rekayasa genetika untuk dapat memperoleh bakteri yang unggul dalam memproduksi PHA (Davis dkk. 2008), serta memproduksi PHA dengan menggunakan bakteri Pseudomonas putida (Marsudi dkk. 2007; Marsudi dkk. 2003).

Biosurfaktan ramnolipid merupakan biomaterial yang juga menarik para pemerhati lingkungan karena biomaterial ini ramah lingkungan. Berbagai usaha juga telah dilakukan untuk menurunkan biaya produksi dan meningkatkan produktivitasnya antara lain mendapatkan bakteri unggul untuk memproduksi ramnolipid (Muller dkk., 2010), menggunakan teknik kultivasi substrat padat (Neto dkk., 2008), menggunakan teknik kultivasi curah/batch culture dan umpan curah/fed batch culture (Lee dkk., 2004), serta mengendalikan jumlah oksigen yang diumpankan ke dalam fermentor (Kronemberger dkk., 2008).

Produksi pada skala komersil kedua biomaterial tersebut di atas yang dilakukan secara terpisah mengalami kendala utama yaitu mahalnya biaya produksi terutama biaya sumber karbon dan biaya pemisahan/ektraksi. Selain itu, hingga saat ini belum ada teknologi yang telah diunggulkan sebagai teknologi terbaik untuk memproduksi bioplastik PHA maupun

(18)

biosurfaktan. Salah satu strategi yang telah ditawarkan untuk mengatasi mahalnya biaya produksi yaitu memproduksi dua biomaterial tersebut di atas secara simultan. Konsep produksi secara simultan, dijelaskan lebih detil pada bagian berikut ini.

2.2 Penelitian yang Pernah Dilakukan tentang Produksi Bioplastik PHA

dan Biosurfaktan Rhamnolipid

Untuk mengatasi masalah mahalnya biaya produksi bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid, suatu strategi telah diusulkan yaitu memproduksi dua biomaterial tersebut secara simultan. Strategi ini pertama kali diusulkan oleh Marsudi (2002) dan Hori dkk., (2002). Konsep strategi produksi secara simultan dua biomaerial ini didasari atas hal berikut ini.

(1) Satu jenis bakteri mampu memproduksi dua jenis biomaterial berharga (bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid)

(2) Dua jenis biomaterial tersebut salah satunya merupakan produk intraseluler (bioplastik PHA) dan yang lainnya merupakan produk ektraseluler (biosurfaktan ramnolipid)

(3) Teknis produksinya diawali dengan mengkondisikan sel bakteri untuk memproduksi ektraseluler produk yaitu biosurfaktan ramnolipid. Setelah biosurfaktan ramnolipid dipanen serta dilakukan pemisahan atara produk biosurfaktan ramnolipid dengan sel bakterinya, sel bakteri ini digunakan kembali untuk memproduksi ektraseluler produk yaitu bioplastik PHA. Pada tahap ini, sel bakteri dikondisikan/diarahkan untuk dapat memproduksi intraseluler produk yaitu bioplastik PHA.

Beberapa penelitian yang telah dilakukan dalam memproduksi PHA dan ramnolipid secara simultan yaitu:

1. Marsudi (2002) dan Hori dkk., (2002) mempelajari potensi beberapa bakteri

Pseuedomonas dalam memproduksi bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid. Hasil yang diperoleh yaitu bakteri Pseudomonas aeruginosa IFO 3924 merupakan bakteri yang terbaik dalam memproduksi dua biomaterial tersebut secara simultan.

(19)

Pada penelitian di atas, dikaji pula potensi beberapa sumber karbon (asam dekanoat, glukosa, dan etanol) untuk memproduksi dua biomateril tersebut secara simultan. Hasil yang diperoleh yaitu dibandingkan beberapa sumber karbon yang telah diuji, dekanoat merupakan sumber karbon yang cocok untuk produksi secara simultan dua biomaterial ini. Kandungan PHA dalam sel yaitu 26% berat kering sel dan konsetrasi ramnolipid maksimum mencapai 600 mg/l.

2. Marsudi dkk (2008) mempelajari potensi minyak sawit beserta turunannya (asam oleat dan gliserol) sebagai sumber karbon dalam memproduksi bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid secara simultan dengan teknik kultivasi curah (batch culture) menggunakan bakteri Pseudomonas aeruginosa IFO 3924. Hasil terbaik yang diperoleh yaitu minyak sawit merupakan sumber terbaik dibandingkan sumber karbon yang dikaji. Dengan sumber karbon ini, kandungan PHA dalam sel adalah 36 % berat kering sel dan konsentrasi ramnolipid yang dicapai yaitu 1,24 g/l.

Total perolehan (yield) bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid pada sumber karbon minyak sawit, asam oleat dan, gliserol masing masing secara berurutan adalah: 0,174 g/g; 0,066 g/g, dan 0, 113 g/g.

3. Costa dkk., (2009) mempelajari pemanfaatan air limbah singkong (cassava wastewater)

sebagai sumber karbon dalam memproduksi bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid secara simultan menggunakan bakteri P.aeruginosa. Hasil yang diperoleh yaitu kandungan PHA dalm sel dan ramnolipid secara berurutan adalah 39 % berat kering sel dan 660 mg/l.

Hasil hasil yang diperoleh seperti tersebut di atas masih relatif kecil dibandingkan dengan produksi bioplastik PHA maupun rhamnolipid secara terpisah. Hal ini diperkirakan karena percobaan percobaan tersebut di atas menggunakan kultivasi curah (batch culture).

Oleh karena itu, perlu dilakukan teknik kultivasi lain yang diperkirakan akan meningkatkan kandungan PHA, konsentrasi ramnlipid, serta produktivitas kedua bioproduk tersebut. Teknik kultivasi tersebut yaitu kultivasi umpan curah (fed batch culture) dan kultivasi umpan curah berulang (repeated fed batch culture).

(20)

BAB III

TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

Tujuan utama penelitian ini yaitu mencari alternatif untuk mempoduksi bioplastik PHA dan ramnolipid dengan harga yang realtif murah. Adapun stratetgi yang dilakukan yaitu dengan menggunakan teknik kultivasi umpan curah berulang dan memanfaatkan limbah cair industri biodiesel berbahan baku CPO sebagai sumber karbon. Adapun tujuan khusus dan manfaat penelitian ini lebih rinci dijelaskan berikut ini.

3.1 Tujuan khusus

Tujuan khusus peneilitian ini adalah:

1. Mempelajari teknik kultivasi umpan curah (fed batch culture) dan teknik kultivasi umpan curah berulang (repeated fed batch culture) dalam memproduksi bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid secara simultan

2. Meningkatkan produktivitas sel bakteri dalam memproduksi bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid secara simultan dibadingkan penelitian yang ada selama ini (Hori dkk., 2002; Marsudi dkk., 2008; dan Costa dkk., 2009).

Dengan didapatkan produksitivitas dan yield yang tinggi, diharapkan biaya produksi bioplastik PHA dan biosurfaktan akan turun drastis dan kedua bioproduk tersebut dapat dipasarkan dengan harga yang relatif murah dan mampu bersaing dengan produk plastik dan surfaktan konvensional.

3.2 Manfaat Penelitian

Penelitian produkdi bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid secara simultan pertama kali dikemukakan oleh marsudi (2002) dan Hori dkk., (2002). Latar belakang kajian ini adalah selama ini bioplastik dan bisorufaktan ramnolipid diproduksi secara terpisah/individu. Komersialisasi produksi biopolimer dari bakteri dihadapkan pada masalah

(21)

biaya poroduksi. Disis lain, komersialisasi produksi biosurfaktan ramnolipid juga dihadapkan pada masalah yang sama yaitu mahalnya biaya produksi.

Manfaat usulan penelitian ini yaitu akan diperoleh strategi baru untuk memproduksi PHA dan ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah. Disisi lain, pada percobaan ini digunakan limbah cair industri biodiesel dari CPO. Pemanfaatan limbah cair ini merupakan upaya untuk mengolah sekaligus memanfaatkan dan meningkatkan nilai tambah limbah. Disamping itu, dengan dimanfaatkan limbah cair idnustri biodiesel, hal ini akan memberikan dukungan terhadap industri biodiesel yang saat ini sedang berkembang guna memenuhi target penggunaan energi nasional dari minyak nabati.

(22)

BAB IV

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi dan laboratorium teknologi fermentasi Institut Teknologi Indonesia Serpong, Tangerang, selama dua tahun (tahun 2011 dan tahun 2012). Produksi PHA dan ramnolipid secara simultan dilakukan menggunakan bakteri Pseudomonas aaeruginosa. Selain itu, minyak sawit dan produk samping (limbah cair) industri biodiesel dari CPO digunakan sebagai sumber karbon. Percobaan dilakukan di dalam erlenmeyer yang diletakkan pada rotary shaker pada suhu kamar dan putaran 200 rpm. Volume inokulum yang digunakan yaitu 2 %(v/v) yang sebelumnya diinkubasi di dalam medium IFO 802 (IFO = Institut of Fermentation, Osaka) selama 18 jam pada suhu 30 C. Medium untuk produksi bioplastik PHA dan biosurfaktan ramnolipid adalah medium garam dasar (Hori dkk., 2002; Marsudi, 2002) dan medium dasar yang dimodifikasi (modifed bassal salt medium/MBSM) yang ditambah sumber karbon. Adapun tahapan-tahapan penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut.

Kegiatan Tahun 2011 (tahun pertama) dilaksanakan dengan teknik kultivasi umpan curah dengan target yaitu produksi ramnolipid dan PHA.

(i). Optimasi produksi biosurfaktan ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah (fed batch culture).

(ii) Optimasi produksi polihidroksialkanoat (PHA) dengan teknik kultivasi umpan curah (fed batch culture) menggunakan sel yang berasal dari produksi ramnolipid (poin 1). Integrasi produksi biosurfaktan ramnolipid (poin 1) dan produksi bioplastik PHA (poin 2) disebut “Produksi PHA dan ramnolipid secara simultan dengan teknik kultivasi umpan curah berulang (repeated fed batch culture)”. Pengumpanan sumber karbon dilakukan setiap kali setelah dilakukan pengambilan sampel.

Sebelum percobaan tersebut di atas dilakukan, pecobaan diawali dengan memproduksi PHA dan ramnolipid dengan teknik kultivasi curah. Sumber karbon yang digunakan adalah minyak sawit dan limbah cair idustri minyak sawit. Tujuan penelitian ini adalah untuk

(23)

membandingkan perbedaan antara produksi PHA dari minyak sawit dan limbah industri biodiesel.

Kegiatan Tahun 2012 (tahun kedua) dilaksanakan dengan teknik kultivasi umpan curah berulang hingga volume 8 liter menggunakan limbah cair industri biodiesel dari CPO.

(i) Produksi Ramnolipid dan PHA secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah berulang, dalam Flask 200-250 ml

(ii) Produksi Ramnolipid dan PHA secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah berulang, dalam Fermentor 7,5 – 8 liter

Adapun langkah langkah penelitian dari tahun pertama (2011) dan tahun kedua (2012) dijelaskan pada subbab berikut ini.

4.1 Optimasi produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah

Optimasi produksi biosurfaktan ramnolipid dgn teknik kultivasi umpan curah dilakukan menggunakan shaker fermentor. Sekitar 10 persen inokulum ditambahkan ke dalam erlenmeyer 1 liter dengan volume kerja 250 ml yang telah mengandung medium dasar dan ditambahkan minyak sawit atau produk samping industri biodiesel sebagai sumber karbon dan amonium nitrat sebagai sumber nitrogen (amonium nitrat berguna untuk merangsang/menstimulasi produksi ramnolipid). Selanjutnya, sumber karbon sebagai umpan ditambahkan secara impuls ke dalam fermentor sesuai dengan variabel penelitian. Adapun penelitian dilakukan sebagai berikut.

a. Konsentrasi awal sumber karbon di dalam fermentor: 5 g/L, 10, g/L, 15 g/L untuk sumber karbon minyak sawit serta 5, 25, dan 50 g/l untuk sumber karbon limbah cair industri biodiesel.

b. Teknik pengumpanan sumber karbon dan impuls

(24)

Pada pengumpanan sumber karbon secara impuls, sumber karbon ditambahkan setiap kali setelah pengambilan sampel dan jumlah sumber karbon yang ditambahkan didasarkan pada laju peningkatan konsentrasi sel dimana setiap penambahan konsentrasi sel 0.6 gram/l, maka jumlah sumber karbon yang ditambahkan adalah 1 gram/l. Selama fermentasi berlangsung, 10 ml sampel diambil setiap 6 jam sekali (variabel waktu pemanenan). Sampel selanjutnya di sentrifugasi untuk memisahkan sel dan supernatan. Sel dikeringkan dan selanjutnya dianalisa kandungan PHA nya (meskipun kemungkinan konsentrasinya sangat kecil karena tahap ini sel diarahkan untuk memproduksi ramnolipid) dan supernatan digunakan untuk analisa konsentrasi ramnolipid.

Analisa konsentrasi PHA dilakukan dengan metode ektraksi,. konsentrasi ramnolpid dianalisa dengan pengujian orsinol (Koch dkk., 1991) dan dengan teknik ektraksi. Analisa konsentrasi sel dilakukan dengan analisa berat kering sel.

Data yang diperoleh diplot sebagai profil ramnolipid terhadap waktu. Selain itu profil petumbuhan sel, produksi ramnolipid dan PHA.

4.2 Optimasi produksi polihidroksialkanoat (PHA) dengan teknik kultivasi umpan curah menggunakan sel yang berasal dari produksi ramnolipid

Pada prinsipnya teknik optimasi produksi polihidroksialkanoat ini mirip dengan optimasi produksi ramnolipid, hanya pada tahap ini sel dari proses produksi ramnolipid digunakan kembali untuk memproduksi PHA. Selain itu, untuk merangsang/stimulasi akumulasi PHA, sumber nitrogen tidak ditambahkan sehingga medium tidak perlu disterilkan. Dengan demikian, konsumsi sumber karbon oleh sel akan lebih banyak digunakan untuk mengakumulasi PHA (peningkatan berat) dan bukan untuk memperbanyak jumlah (satuan) sel.

Untuk optimasi produksi PHA ini, tingkat variabel sangat dipengaruhi oleh jumlah sel yang dihasilkan dari optimasi produksi ramnolipid. Meskipun demikian, tingkat variabel adalah sebagai berikut:

a. Konsentrasi awal sumber karbon di dalam fermentor: 5 g/L, 10, g/L, 15 g/L untuk sumber karbon minyak sawit dan 5, 25, dan 50 g/l untuk sumber karbon limbah cair industri biodiesel.

(25)

c. Waktu pemanenan (waktu pengambilan sample): setiap 6 jam selama 48 jam.

4.3 Produksi Ramnolipid dan PHA secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, dalam Flask 200-250 ml

Percobaan ini telah dilakukan guna mendapatkan optimasi produksi biosurfaktan ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah (fed batch culture) dan optimasi produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah (fed batch culture) menggunakan sel yang berasal dari produksi ramonolipid sebelumnya.

4.3.1 Optimasi produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam flask, volume produksi 250 ml

Percobaan optimasi produksi biosurfaktan ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah dilakukan menggunakan 500 ml erlenmeyer. Sejumlah 2% inokulum (5 ml inokulum

Pseudomonas aeruginusa, IFO 3924) ditambahkan ke dalam flask (erlenmeyer) yang telah berisi medium dasar ditambah produk samping industri biodiesel berbahan baku CPO sebagai sumber karbon dan amonium nitrat sebagai sumber nitrogen (amonium nitrat berguna untuk merangsang/ menstimulasi produksi rhamnolipid), dengan total volume media produksi 250 ml. Selanjutnya, pengumpanan sumber karbon dilakukan sesuai variabel perlakuan pada setiap selang waktu yang telah ditentukan. Adapun variabel penelitiannya adalah

a. Konsentrasi awal sumber karbon di dalam flask: 25 g/l, 50 g/l dan 75 g/l b. Teknik pengumpanan sumber karbon: impuls dan kontinyu

c. Waktu pemanenan (waktu pengambilan sampel): pada jam ke-5, 10, 24, 34, 48, 58 dan jam ke-72

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara impuls, sumber karbon ditambahkan setiap kali setelah pengambilan sampel (kecuali pada pengambilan sampel pada jam ke-72) dan jumlah karbon yang ditambahkan setelah diperhitungkan adalah berturut-turut untuk setiap variasi konsentrasi awal sumber karbon (25 g/l, 50 g/l dan 75 g/l) adalah 1,04; 2,08 dan 3,13 ml untuk setiap kali pengambilan sampel. Fermentasi dilakukan menggunakan orbital shaker, pada suhu ruang, 200 rpm. Selama fermentasi berlangsung, 10 ml sampel diambil pada setiap variabel waktu pemanenan. Sampel selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan

(26)

sel dan supernatan. Sel dikeringkan untuk analisis berat sel kering, dan supernatan digunakan untuk analisa konsentrasi ramnolipid. Data yang diperoleh diplot sebagai profil ramnolipid terhadap waktu dan profil pertumbuhan sel terhadap waktu juga disajikan.

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara kontinyu, sumber karbon ditambahkan secara kontinyu mulai jam ke-5 sampai dengan jam ke-58 fermentasi. Jumlah karbon yang ditambahkan setelah diperhitungkan adalah berturut-turut untuk setiap variasi konsentrasi awal sumber karbon (25 g/l, 50 g/l dan 75 g/l) adalah 6,25; 12,5 dan 18,75 ml, masing-masing dengan kecepatan 3 tetes, 5 tetes dan 7 tetes per jam. Fermentasi dilakukan di atas

magnetic stirrer, pada suhu ruang, 200 rpm dan pengumpanan dilakukan menggunakan slang infus. Selama fermentasi berlangsung, 10 ml sampel diambil pada setiap variabel waktu pemanenan. Sampel selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan sel dan supernatan. Sel dikeringkan untuk analisis berat sel kering, dan supernatan digunakan untuk analisis konsentrasi ramnolipid. Data yang diperoleh diplot sebagai profil ramnolipid terhadap waktu dan profil pertumbuhan sel terhadap waktu juga disajikan.

Sisa media produksi ramnolipid, selanjutnya disentrifus untuk dipisahkan selnya yang akan digunakan kemudian untuk produksi PHA.

4.3.2 Optimasi produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam flask, volume produksi 200 ml

Pada prinsipnya teknik optimasi produksi polihidroksialkanoat (PHA) ini mirip dengan optimasi produksi ramnolipid, hanya pada tahap ini sel dari proses produksi ramnolipid digunakan kembali untuk memproduksi PHA. Selain itu, untuk merangsang/menstimulasi akumulasi PHA, sumber nitrogen tidak perlu ditambahkan. Dengan demikian, konsumsi sumber karbon oleh sel akan lebih banyak digunakan untuk mengakumulasi PHA (peningkatan berat) dan bukan untuk memperbanyak jumlah (satuan) sel.

Untuk optimasi produksi PHA ini, tingkat variabel sangat dipengaruhi oleh jumlah sel yang dihasilkan dari optimasi produksi ramnolipid. Adapun variabel penelitiannya adalah:

(27)

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara impuls, sumber karbon ditambahkan setiap kali setelah pengambilan sampel (kecuali pada pengambilan sampel pada jam ke-72) dan jumlah karbon yang ditambahkan setelah diperhitungkan adalah berturut-turut untuk setiap variasi konsentrasi awal sumber karbon (25 g/l, 50 g/l dan 75 g/l) adalah 0,83; 1,67 dan 2,50 ml untuk setiap kali pengambilan sampel. Fermentasi dilakukan menggunakan orbital shaker, pada suhu ruang, 200 rpm. Selama fermentasi berlangsung, 10 ml sampel diambil pada setiap variabel waktu pemanenan. Sampel selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan sel dan supernatan. Sel dikeringkan untuk analisis berat sel kering, dan supernatan digunakan untuk analisis konsentrasi ramnolipid. Data yang diperoleh diplot sebagai profil ramnolipid terhadap waktu dan profil pertumbuhan sel terhadap waktu juga disajikan.

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara kontinyu, sumber karbon ditambahkan secara kontinyu mulai jam ke-5 sampai dengan jam ke-58 fermentasi. Jumlah karbon yang ditambahkan setelah diperhitungkan adalah berturut-turut untuk setiap variasi konsentrasi awal sumber karbon (25 g/l, 50 g/l dan 75 g/l) adalah 5; 10 dan 15 ml, masing-masing dengan kecepatan 2 tetes, 4 tetes dan 6 tetes per jam. Fermentasi dilakukan di atas magnetic stirrer, pada suhu ruang, 200 rpm dan pengumpanan dilakukan menggunakan slang infus. Selama fermentasi berlangsung, 10 ml sampel diambil pada setiap variabel waktu pemanenan. Sampel selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan sel dan supernatan. Sel dikeringkan untuk analisis berat sel kering dan untuk analisis perolehan PHA. Data yang diperoleh diplot sebagai profil PHA terhadap waktu dan profil pertumbuhan sel terhadap waktu juga disajikan.

4.4 Produksi Ramnolipid dan PHA secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, dalam Fermentor 7,5 – 8 liter

4.4.1 Optimasi produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam fermentor, volume produksi 8 liter

Percobaan optimasi produksi biosurfaktan ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah dilakukan menggunakan 10 liter tabung fermentor. Sejumlah 2% starter (160 ml starter

Pseudomonas aeruginusa, IFO 3924) ditambahkan ke dalam tabung (fermentor) yang telah berisi medium dasar ditambah produk samping industri biodiesel berbahan baku CPO sebagai sumber karbon dan amonium nitrat sebagai sumber nitrogen (amonium nitrat berguna untuk

(28)

merangsang/ menstimulasi produksi rhamnolipid), dengan total volume media produksi 8 liter. Selanjutnya, pengumpanan sumber karbon dilakukan sesuai variabel perlakuan pada setiap selang waktu yang telah ditentukan. Adapun variabel penelitiannya adalah

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara impuls, sumber karbon ditambahkan setiap kali setelah pengambilan sampel (kecuali pada pengambilan sampel pada jam ke-72) dan jumlah karbon yang ditambahkan setelah diperhitungkan adalah berturut-turut untuk setiap variasi konsentrasi awal sumber karbon (25 g/l, 50 g/l dan 75 g/l) adalah 66,67; 133,34 dan 200 ml untuk setiap kali pengambilan sampel. Fermentasi dilakukan pada suhu ruang, menggunakan aerator akuarium dan pengumpanan dilakukan menggunakan slang infus. Selama fermentasi berlangsung, 60 ml sampel diambil pada setiap variabel waktu pemanenan. Sampel selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan sel dan supernatan. Sel dikeringkan untuk analisis berat sel kering, dan supernatan digunakan untuk analisis konsentrasi ramnolipid. Data yang diperoleh diplot sebagai profil ramnolipid terhadap waktu dan profil pertumbuhan sel terhadap waktu juga disajikan.

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara kontinyu, sumber karbon ditambahkan secara kontinyu mulai jam ke-5 sampai dengan jam ke-58 fermentasi. Jumlah karbon yang ditambahkan setelah diperhitungkan adalah berturut-turut untuk setiap variasi konsentrasi awal sumber karbon (25 g/l, 50 g/l dan 75 g/l) adalah 200, 400 dan 600 ml, masing-masing dengan kecepatan 76 tetes, 151 tetes 228 tetes per jam. Fermentasi dilakukan pada suhu ruang, menggunakan aerator akuarium dan pengumpanan dilakukan menggunakan slang infus. Selama fermentasi berlangsung, 60 ml sampel diambil pada setiap variabel waktu pemanenan. Sampel selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan sel dan supernatan. Sel dikeringkan untuk analisis berat sel kering, dan supernatan digunakan untuk analisis konsentrasi ramnolipid. Data yang diperoleh diplot sebagai profil ramnolipid terhadap waktu dan profil pertumbuhan sel terhadap waktu juga disajikan.

(29)

Sisa media produksi ramnolipid, selanjutnya disentrifus untuk dipisahkan selnya yang akan digunakan kemudian untuk produksi PHA.

4.4.2 Optimasi produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam flask, volume produksi 7,5 liter

Pada prinsipnya teknik optimasi produksi polihidroksialkanoat (PHA) ini mirip dengan optimasi produksi ramnolipid, hanya pada tahap ini sel dari proses produksi ramnolipid digunakan kembali untuk memproduksi PHA. Selain itu, untuk merangsang/menstimulasi akumulasi PHA, sumber nitrogen tidak perlu ditambahkan. Dengan demikian, konsumsi sumber karbon oleh sel akan lebih banyak digunakan untuk mengakumulasi PHA (peningkatan berat) dan bukan untuk memperbanyak jumlah (satuan) sel.

Untuk optimasi produksi PHA ini, tingkat variabel sangat dipengaruhi oleh jumlah sel yang dihasilkan dari opimasi produksi ramnolipid. Adapun variabel penelitiannya adalah:

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara impuls, sumber karbon ditambahkan setiap kali setelah pengambilan sampel (kecuali pada pengambilan sampel pada jam ke-72) dan jumlah karbon yang ditambahkan setelah diperhitungkan adalah berturut-turut untuk setiap variasi konsentrasi awal sumber karbon (25 g/l, 50 g/l dan 75 g/l) adalah 62,5; 125 dan 187,5 ml untuk setiap kali pengambilan sampel. Fermentasi dilakukan pada suhu ruang, menggunakan aerator akuarium dan pengumpanan dilakukan menggunakan slang infus. Selama fermentasi berlangsung, 60 ml sampel diambil pada setiap variabel waktu pemanenan. Sampel selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan sel dan supernatan. Sel dikeringkan untuk analisis berat sel kering dan untuk analisis perolehan PHA. Data yang diperoleh diplot sebagai profil PHA terhadap waktu dan profil pertumbuhan sel terhadap waktu juga disajikan.

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara kontinyu, sumber karbon ditambahkan secara kontinyu mulai jam ke-5 sampai dengan jam ke-58 fermentasi. Jumlah karbon yang ditambahkan setelah diperhitungkan adalah berturut-turut untuk setiap variasi konsentrasi

(30)

awal sumber karbon (25 g/l, 50 g/l dan 75 g/l) adalah 187,5; 375 ml dan 562,5 ml, masing-masing dengan kecepatan 71 tetes, 142 tetes dan 213 tetes per jam. Fermentasi dilakukan pada suhu ruang, menggunakan aerator akuarium dan pengumpanan dilakukan menggunakan slang infus. Selama fermentasi berlangsung, 60 ml sampel diambil pada setiap variabel waktu pemanenan. Sampel selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan sel dan supernatan. Sel dikeringkan untuk analisis berat sel kering untuk analisis perolehan PHA. Data yang diperoleh diplot sebagai profil PHA terhadap waktu dan profil pertumbuhan sel terhadap waktu juga disajikan.

(31)

BAB V

HASIL DAN PEMBAHASAN

5.1 Aktivasi Sel P.aeruginosa IFO 3924 dan Persiapan Media Padat Serta Media Cair dari Medium IFO 802 untuk Sub Culture.

Aktivasi sel serta persiapan medium padat dan medium cair telah dilakukan berdasarkan petunjuk pengaktipan dan pembuatan medium IFO 802 yang dikeluarkan oleh Institute of Fermentation, Osaka Jepang. Persiapan ini diperlukan untuk melakukan aktivasi sel yang disimpan dari ampul (telah disimpan dalam waktu yang lama).Untuk penggunaan rutin, sel disimpan dalam refrigerator pada media padat dengan suhu 4 C dan diaktifkan kembali menggunakan medium cair IFO 802.

Pengaktifan sel dari dalam ampul ke medium padat dapat dilakukan dengan baik. Sel dapat dibiakkan kembali dari dari ampul ke media cair dan media padat dan disimpan dalam refrigerator pada suhu 4 °C. Untuk kebutuhan penggunaan rutin, Sub kultur dilakukan tiap 3 minggu sekali. Selain pengaktifan sel, bakteri P. aeruginosa IFO 3924 ini juga ditumbuhkan pada media kaya substrat (rich medium). Sel ditumbuhkan dengan rentang waktu dari 0-42 jam dan dari hasil percobaan menunjukkna bahwa pertumbuhan berada pada fase logarikmit dari 9 jam hinggga 20 jam. Oleh karena itu, untuk keperluan produksi PHA dan rhamnolipid dalam labu erlenmeyer, digunakan sel bakteri yang telah ditumbuhkan dalam medium IFO 803 selama 18-20 jam.

5.2Produksi PHA dan Rhamnolipid dengan Teknik Kultivasi Curah

Percobaan ini dilakukan guna mendapatkan beberapa parameter kinetik pertumbuhan, kondisi optimum untuk pertumbuhan dan produksi rhamnolipid dan PHA. Medium garam dasar (Bassal salt medium, BSM) seperti yang digunakan oleh Hori dkk (2002) ditambah sumber karbon minyak sawit atau produk samping industri biodiesel dari CPO yang disiapkan dengan mengatur pH medium hingga 7. Kultivasi curah dilakukan pada 500 ml labu erlenmeyer yang berisi 250 ml medium, diletakkan pada shaker dengan kecepatan 250 rpm dan suhu 30 C. Variasi dari percobaan ini adalah: jenis sumber karbon (minyak sawit dan limbah cair biodiesel dari CPO); konsentrasi sumber karbon (minyak sawit): 5 g/l, 10 g/l

(32)

dan 15 g/l; konsentrasi sumber karbon (limbah cair biodiesel dari CPO): 5 g/l, 25 g/l dan 50 g/l; Waktu pemanenan: 24 jam, 48 jam dan 72 jam. Parameter yang dianalisa adalah konsentrasi sel, jumlah rhamnolipid dan jumlah PHA yang dihasilkan.

5.2.1 Produksi Rhamnolipid dengan Teknik Kultivasi Curah

Produksi rhamnolipid dengan teknik kultivasi curah menggunakan sumber karbon minyak sawit dan limbah cair industri biodiesel ditunjukkan pada Gambar 5.1, 5.2, 5.3, dan 5.4.

Gambar 5.1.Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: minyak sawit)

Gambar 5.2 .Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan rhamnolipid (sumber C: minyak sawit)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 24 48 72 B e ra t k er in g s el ( g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 10 g/l sumber C 15 g/l sumber C 0 50 100 150 200 250 300 24 48 72 R h a m n o li p id ( m g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 10 g/l sumber C 15 g/l sumber C

(33)

Gambar 5.3 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C:limbah biodiesel dari CPO)

Gambar 5.4 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan rhamnolipid (sumber C:limbah biodiesel dari CPO)

Hasil percobaan menunjukkan bahwa pada penggunaan sumber karbon dari produk samping industri biodiesel dengan bahan baku CPO, sampai konsentrasi sumber karbon 25 g/l yang ditambahkan pada media produksi, maka semakin meningkat jumlah sel bakteri dan produk rhamnolipid yang dihasilkan. Namun, penambahan sumber karbon pada konsentrasi yang lebih tinggi (50 g/l) ternyata tidak mampu meningkatkan perolehan sel bakteri maupun

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 24 48 72 B e ra t k e ri n g s e l (g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 25 g/l sumber C 50 g/l sumber C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 24 48 72 R h a m n o li p id ( m g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 25 g/l sumber C 50 g/l sumber C

(34)

rhamnolipid. Tidak demikian halnya pada penggunaan sumber karbon dari minyak sawit, semakin tinggi konsentrasi sumber karbon yang ditambahkan (sampai konsentrasi 15 g/l), semakin menurun produk rhamnolipid yang dihasilkan. Walaupun perolehan sel bakterinya semakin menurun. Pada penggunaan sumber karbon dari produk samping industri biodiesel dengan bahan baku CPO 25 g/l, diperoleh rhamnolipid maksimum sebesar 80 mg/l pada kultivasi selama 24 jam. Sedangkan, pada penggunaan sumber karbon minyak sawit 5 g/l, perolehan rhamnolipid maksimum sebesar 230 mg/l didapatkan pada kultivasi 48 jam.

Dari percobaan tersebut diketahui pula bahwa pada penggunaan sumber karbon dari produk samping industri biodiesel dengan bahan baku CPO, dengan semakin meningkatnya pertumbuhan sel selama rentang waktu kultivasi 24 hingga 48 jam, produk rhamnolipid yang dihasilkan cenderung semakin menurun. Tidak demikian halnya pada penggunaan sumber karbon dari minyak sawit, dengan semakin meningkatnya pertumbuhan sel selama rentang waktu kultivasi 24 hingga 48 jam, produk rhamnolipid yang dihasilkan cenderung semakin meningkat.

5.2.2 Optimasi Produksi PHA dengan Teknik Kultivasi Curah

Produksi PHA dengan teknik kultivasi curah telah dilakukan dengan berbagai variabel dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 5.5, Gambar 5.6, Gambar 5.7, dan Gambar 5.8.

Gambar 5.5. Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: minyak sawit)

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 24 48 72 B er a t k er in g s el ( g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 10 g/l sumber C 15 g/l sumber C

(35)

Pada produksi PHA menggunakan sel bakteri yang disuspensikan kembali setelah digunakan untuk memproduksi rhamnolipid, hasilnya menunjukkan bahwa pada penggunaan sumber karbon dari produk samping industri biodiesel dengan bahan baku CPO, sampai konsentrasi sumber karbon 25 g/l yang ditambahkan pada media produksi, maka semakin meningkat jumlah sel bakteri dan produk PHA yang dihasilkan. Namun, penambahan sumber karbon pada konsentrasi yang lebih tinggi (50 g/l) ternyata tidak mampu meningkatkan perolehan sel bakteri maupun PHA.

Gambar 5.6 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan PHA (sumber C: minyak sawit)

Gambar 5.7. Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C:limbah biodiesel dari CPO) 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 24 48 72 P H A ( g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 10 g/l sumber C 15 g/l sumber C 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 24 48 72 B e ra t k er in g s e l (g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 25 g/l sumber C 50 g/l sumber C

(36)

Gambar 5.8. Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C:limbah biodiesel dari CPO)

Demikian pula halnya, pada penggunaan sumber karbon dari minyak sawit, sampai konsentrasi sumber karbon 10 g/l yang ditambahkan pada media produksi, maka semakin meningkat jumlah sel bakteri dan produk PHA yang dihasilkan. Namun, penambahan sumber karbon pada konsentrasi yang lebih tinggi (15 g/l) ternyata tidak mampu meningkatkan perolehan sel bakteri maupun PHA. Pada penggunaan sumber karbon dari produk samping industri biodiesel dengan bahan baku CPO 25 g/l, diperoleh PHA maksimum sebesar 0,15 g/l pada kultivasi selama 24 jam. Sedangkan, pada penggunaan sumber karbon minyak sawit 10 g/l, perolehan PHA maksimum sebesar 0,4 g/l didapatkan pada kultivasi 24 jam.

Pada produksi PHA menggunakan sel bakteri yang disuspensikan kembali setelah digunakan untuk memproduksi ramnolipid, diketahui pula bahwa pada penggunaan sumber karbon dari produk samping industri biodiesel dengan bahan baku CPO, dengan semakin menurunnya pertumbuhan sel selama kultivasi 72 jam, media produksi, perolehan PHA yang dihasilkan cenderung semakin menurun. Demikian pula halnya pada penggunaan sumber karbon dari minyak sawit, dengan semakin menurunnya pertumbuhan sel selama kultivasi 72 jam, produk PHA yang dihasilkan cenderung semakin menurun bahkan relatif stabil.

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 24 48 72 P H A ( g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 25 g/l sumber C 50 g/l sumber C

(37)

5.3 Produksi PHA dan Rhamnolipid secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah Berulang

Percobaan ini dilakukan guna mendapatkan optimasi produksi biosurfaktan rhamnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah (fed batch culture) dan optimasi produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah (fed batch culture) menggunakan sel yang berasal dari produksi rhamonolipid sebelumnya.

5.3.1 Optimasi Produksi Rhamnolipid dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, pengumpanan sumber karbon secara impuls.

Percobaan optimasi produksi biosurfaktan rhamnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah dilakukan menggunakan 1 liter erlenmeyer. Sejumlah 10 ml inokulum Pseudomonas aeruginusa, IFO 3924 ditambahkan ke dalam flask (erlenmeyer) yang telah berisi medium dasar ditambah produk samping industri biodiesel berbahan baku CPO sebagai sumber karbon dan amonium nitrat sebagai sumber nitrogen (amonium nitrat berguna untuk merangsang/ menstimulasi produksi rhamnolipid). Selanjutnya, sumber karbon sebagai umpan ditambahkan secara impuls ke dalam flask sesuai dengan variabel penelitian. Adapun variabel penelitiannya adalah

a. Konsentrasi awal sumber karbon di dalam flask: 5 g/l, 25 g/l dan 50 g/l b. Teknik pengumpanan sumber karbon: impuls

c. Waktu pemanenan (waktu pengambilan sampel): setiap 6 jam selama 72 jam.

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara impuls, sumber karbon ditambahkan setiap kali setelah pengambilan sampel dan jumlah karbon yang ditambahkan setelah diperhitungkan adalah berturut-turut untuk setiap variasi konsentrasi awal sumber karbon (5 g/l, 25 g/l dan 50 g/l) adalah 0,25; 2,5 dan 5 ml dan untuk setiap kali pengambilan sampel. Selama fermentasi berlangsung, 10 ml sampel diambil setiap 6 jam sekali (variabel waktu pemanenan). Sampel selanjutnya disentrifugasi untuk memisahkan sel dan supernatan. Sel dikeringkan dan selanjutnya dianalisa kandungan PHA nya (meskipun konsentrasinya sangat

(38)

kecil karena tahap ini sel diarahkan untuk memproduksi rhamnolipid) dan supernatan digunakan untuk analisa konsentrasi rhamnolipid.

Gambar 5.9 dan Gambar 5.10 menunjukkan hasil percobaan optimasi produksi ramnolipid dengan pengumpanan secara impuls. Dari gambar tersebut terlihat bahwa penggunaan sumber karbon dari produk samping industri biodiesel dengan bahan baku CPO, pada konsentrasi awal 5 g/l dan dengan pengumpanan sumber karbon secara impuls setiap 6 jam selama 48 jam fermentasi, menghasilkan pertambahan perolehan rhamnolipid yang cenderung lebih cepat pada rentang waktu kultivasi 24-34 jam, dibandingkan dengan perlakuan konsentrasi sumber karbon lainnya.

Gambar 5.9. Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impuls

Kenaikan perolehan rhamnolipid ini maksimum dicapai pada kultivasi selama 34 jam, yaitu sebesar 270 mg/l. Hasil tersebut jauh lebih tinggi dibandingkan dengan perolehan rhamnolipid yang dihasilkan dari teknik kultivasi curah menggunakan jenis sumber karbon yang sama. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 5 10 24 34 48 B er a t k e ri n g s el ( g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 25 g/l sumber C 50 g/l sumber C

(39)

Gambar 5.10 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan rhamnolipid (sumber C: limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impul

5.3.2 Optimasi Produksi PHA dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, pengumpanan sumber karbon secara impuls.

Pada prinsipnya teknik optimasi produksi polihidroksialkanoat ini mirip dengan optimasi produksi rhamnolipid, hanya pada tahap ini sel dari proses produksi rhamnolipid digunakan kembali untuk memproduksi PHA. Selain itu, untuk merangsang/menstimulasi akumulasi PHA, sumber nitrogen tidak perlu ditambahkan. Dengan demikian, konsumsi sumber karbon oleh sel akan lebih banyak digunakan untuk mengakumulasi PHA (peningkatan berat) dan bukan untuk memperbanyak jumlah (satuan) sel.

Untuk optimasi produksi PHA ini, tingkat variabel sangat dipengaruhi oleh jumlah sel yang dihasilkan dari opimasi produksi rhamnolipid. Adapun variabel penelitiannya adalah:

a. Konsentrasi awal sumber karbon di dalam flask: 5 g/l, 25 g/l dan 50 g/l b. Teknik pengumpanan sumber karbon : impuls

c. Waktu pemanenan (waktu pengambilan sampel): setiap 6 jam selama 72 jam.

Pada teknik pengumpanan sumber karbon secara impuls, metode pengumpanan sama dengan yang digunakan pada optimasi produksi rhamnolipid.

0 50 100 150 200 250 300 5 10 24 34 48 R h a m n o li p id ( m g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 25 g/l sumber C 50 g/l sumber C

(40)

Hasil percobaan produksi PHA dengan teknik kultivasi umpan curah dengan pengumpanan secara impuls ditunjukkan pada Gambar 5.11 dan gambar 5.12. Hasil percobaan memperlihatkan bahwa penggunaan sumber karbon dari produk samping industri biodiesel dengan bahan baku CPO, pada konsentrasi awal 25 g/l dan dengan pengumpanan sumber karbon secara impuls setiap 6 jam selama 48 jam fermentasi, menghasilkan pertambahan perolehan PHA yang cenderung lebih cepat pada rentang waktu kultivasi 24-34 jam, dibandingkan dengan perlakuan konsentrasi sumber karbon lainnya. Kenaikan perolehan PHA ini maksimum dicapai pada kultivasi selama 34 jam, yaitu sebesar 0,35 g/l. Hasil tersebut jauh lebih tinggi dibandingkan dengan perolehan rhamnolipid yang dihasilkan dari teknik kultivasi curah menggunakan jenis sumber karbon yang sama.

Gambar 5.11. Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impuls 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 5 10 24 34 48 B er a t k er in g s el ( g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 25 g/l sumber C 50 g/l sumber C

(41)

Gambar 5.12 .Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan PHA (sumber C: limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impuls

5.4 Produksi Ramnolipid dan PHA secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah (fed-batch culture), dalam Flask 200-250 ml

5.4.1 Optimasi produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah, dalam flask volume produksi 250 ml

Produksi ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan curah, skala produksi 250 ml telah dilakukan dengan berbagai variabel dan hasilnya ditunjukkan pada Gambar 5.13, 5.14, 5.15 dan 5.16.

Gambar 5.13. Perolehan berat kering sel pada produksi ramnolipid dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara impuls, skala produksi 250 ml

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 5 10 24 34 48 PH A ( g /l ) Waktu (jam) 5 g/l sumber C 25 g/l sumber C 50 g/l sumber C 0 0,5 1 1,5 2 2,5 5 10 24 34 48 58 72 B er a t k er in g s el ( g /l )

Waktu fermentasi (jam)

25 g/l sumber C 50 g/l sumber C 75 g/l sumber C

(42)

Gambar 5.14 Perolehan ramnolipid dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara impuls, skala produksi 250 ml

Gambar 5.15. Perolehan berat kering sel pada produksi ramnolipid dalam fed-batch culture, dengan teknik pengumpanan secara kontinyu, skala produksi 250 ml 0 50 100 150 200 250 300 5 10 24 34 48 58 72 R a m n o li p id ( m g /l )

25 g/l sumber C 50 g/l sumber C 75 g/l sumber C 0 0,5 1 1,5 2 2,5 5 10 24 34 48 58 72 B er a t k er in g s el ( g /l )

25 g/l sumber C 50 g/l sumber C 75 g/l sumber C