I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Eceng gondok (Eichhornia Crassipes) merupakan gulma air yang telah banyak dikenal orang. Penyebarannya yang sangat cepat membuat eceng gondok menjadi sebuah masalah baru perairan yang dapat mengganggu ekosistem. Hal ini disebabkan eutrofikasi yang terjadi di badan air. Eutrofikasi merupakan peristiwa meningkatnya bahan organik dan nutrien (terutama unsur nitrogen dan fosfor) yang terakumulasi di badan air. Peningkatan bahan organik dan nutrien ini berasal dari limbah domestik, limbah pertanian, dan lain-lain (Merina dkk, 2011).
International Union for Conservation of Nature(IUCN) telah
mengelompokkan eceng gondok sebagai satu dari seratus tanaman yang termasuk spesies invasif (Te’lezz dkk, 2008), bahkan dikenal sebagai tanaman yang penyebarannya berdampak buruk di seluruh dunia. Masalah eceng gondok juga telah menjadi perhatian khusus di Eropa, Afrika, Asia, dan Amerika Utara (Shanab dkk, 2010).
Pada umumnya, penanganan eceng gondok sebagai gulma air di perairan ini lebih kepada pengendalian secara fisik/konvensional dengan cara dibuang atau dibakar sehingga menimbulkan masalah lingkungan yang baru. Karena hal tersebut, maka studi sekarang ini banyak difokuskan untuk memanfaatkan/utilisasi eceng gondok dengan dasar komponen-komponen yang dimilikinya menjadi produk yang lebih ramah lingkungan dan lebih bermanfaat.
Salah satu pemanfaatan eceng gondok dengan memperhatikan komponen organiknyayaitu kontribusinya pada produksienzim yang banyak dimanfaatkan pada beberapa industri komersial. Kandungan senyawa karbon didalamnyayaitu bahan lignoselulosa sangat menjanjikan. Ketersediaannya yang melimpah bahkan menjadi ujung tombak dalam menciptakan sebuah proses hidrolisis enzimatis dari biomassa selulosa yang ekonomis (Singh dkk, 2009).
Selulase adalah sebuah enzim yang signifikan penggunaannya pada beberapa industri seperti makanan, tekstil, dan pemrosesan pulp dan kertas (Bhat, 2000). Penggunaan selulase pada penghilangan kontaminan tinta pada pengolahan kertas bekas/deinking (Lee dkk, 2007), produksi asam laktat (Gullon dkk, 2008), hidrolisis selulosa untuk menghasilkan bioethanol (Gray dkk, 2006; Olsson dkk, 1996) dan produk lainnya dari selulase telah banyak dilaporkan. Harga jual enzim selulase yang tinggi (Novozyme, NCBE, UK: £12.00/100 mL pada November, 2012;
www.sigmaaldrich.com, SGD 362/100 mL pada Maret 2013) akibat proses dan bahan
baku selulosa murni yang mahal pemurniannya membuat para peneliti mencari sumber karbon dan proses yang lebih efisien, dan ini membawa para peneliti menginvestigasi beberapa tanaman yang dianggap menyediakan sumber karbon untuk produksi selulase. Salah satunya adalah eceng gondok yang selama ini menjadi masalah ekologi (merusak keseimbangan ekosistem dan mengurangi keanekaragaman aquatik), bahkan telah menjadi masalah sosial ekonomi karena mengganggu transportasi perairan.Pemanfaatan eceng gondok yang baik ini akan menjadikan eceng gondok sebagai tanaman yang lebih bernilai.
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Proses produksi enzim selulase dari bahan lignoselulosa secara singkat meliputi metode praperlakuan bahan lignoselulosa, pemilihan mikroba, serta teknologi fermentasi. Metode praperlakuan pada bahan lignoselulosa dalam memproduksi enzim selulase merupakan salah satu bagian yang mempengaruhi tingginya biaya, hasil, dan kualitas enzim selulase yang dihasilkan. Metode praperlakuan yang sering digunakan baik skala kecil (penelitian) maupun industri dalam mendegradasi lignin dari bahan lignoselulosa ini adalah metode secara kimia dan fisik-kimia, yang tentu saja memerlukan bahan kimia dengan jumlah dan konsentrasi yang tinggi agar lignin yang terdegradasi diharapkan lebih besar sehingga selulosa semakin mudah dihidrolisis oleh mikroba baik untuk pertumbuhannya maupun untuk produksi enzim selulase (Gunam, 1997; Gunam dkk, 2004; Lee dkk, 2009).
Ketersediaan energi berbahan bakar fosil yang semakin menipis keberadaannya membuat penelitian semakin dikembangkan untuk mencari alternatif yang lebih baik atau sebanding nilainya dengan energi yang digunakan saat ini. Sebagai senyawa yang paling melimpah di muka bumi, selulosa dapat menjadi sumber energi yang murah dan terbarukan. Di samping sebagai sumber energi, selulosa dapat juga dimanfaatkan untuk pembuatan sirup glukosa dan protein sel tunggal.
Perkembangan penelitian produksi enzim selulase dengan bahan lignoselulosa/selulosa dapat dilihat dalam Tabel 1.1.
Praperlakuan yang banyak digunakan pada beberapa penelitian yang telah dilakukan adalah metode secara kimia dan fisik. Dalam skala besar metode secara kimia dan fisik praktis dan tidak memerlukan waktu yang lama dalam prosesnya hanya praperlakuan tersebut terkendala pada masalah baru seperti limbah kimia yang dihasilkan, dan penggunaan energi yang besar. Oleh karenanya pada penelitian ini praperlakuan secara fisik dan biologi dipilih sebagai metode praperlakuan dalam produksi enzim selulase karena lebih mungkin mengurangi limbah berbahaya dan aman bagi lingkungan.
1.2 Perumusan Masalah
Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa praperlakuan memiliki peranan penting dalam membantu proses produksi enzim selulase menggunakan mikroba komersial seperti Aspergillus niger dan Trichoderma reesei, maka perumusan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. Bagaimana pengaruh kedua praperlakuan (fisik dan biologi) dalam mendegradasi lignin sehingga selulosa dapat dihidrolisis mikroba untuk pertumbuhannya maupun produksi enzim selulase.
b. Bagaimana aktivitas enzim selulase yang dihasilkan dengan dilakukannya dua praperlakuan (fisik dan biologi) dan monokultur/mix kultur penggunaan mikroba dalam proses fermentasi.
1.3 Tujuan Penelitian
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Pada penelitian yang dilakukan ini diharapkan dapat:
1. Menganalisis keberhasilan metode praperlakuan fisik dan biologi pada aktivitas mikroba dalam memproduksi enzim selulase.
2. Menentukan kondisi terbaik (kelembaban/moisture content substrat, waktu fermentasi, mono/mix kultur mikroba) terhadap aktivitas mikroba.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai produksi enzim selulase dengan praperlakuan yang lebih murah sehingga dapat dimanfaatkan/diaplikasikan oleh masyarakat yang berada di sekitar pertumbuhan eceng gondok.
1.5 Lingkup Penelitian
Penelitian ini terbatas pada produksi enzim selulase dengan batasan-batasan masalah:
a. Tahap praperlakuan: melakukan dua metode praperlakuan terhadap eceng gondok yaitu secara fisik dengan pengecilan ukuran dan biologi dengan menggunakan jamur pelapuk putih Ganoderma boninense yang berasal dari Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Jurusan Biologi Universitas Sumatera Utara.
1. Mikroba yang digunakan dalam fermentasi untuk produksi enzim selulase adalah Aspergillus niger dan Trichoderma reesei.
2. Variabel bebas yang digunakan antara lain: moisture content (65- 85%), waktu fermentasi (3-9 hari), dan pemakaian mono/mix kultur mikroba.
3. Variabel terikat adalah medium pertumbuhan dan komposisi nutrisinya, medium fermentasi (medium Mandel Weber), suhu fermentasi 30oC, dan pH 5 (Oberoi dkk, 2010).
c. Tahap analisis hasil proses: parameter pada penelitian ini adalah kadar lignin, selulosa, dan aktivitas enzim selulase.
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Perkembangan Produksi Enzim Selulase dari Bahan Lignoselulosa/Selulosa Peneliti/Judul penelitian 1. Qin Liu-Hui dkk, 2012 / Evaluation of cellulases produced from four fungi cultured on furfural residues and microcrystalline cellulose (MCC) 2. Quiroz Estela R dkk, 2010 / Evaluation of different lignocellulosics substrates for the production of cellulases and
Substrat/media/sumber selulosa
Residu furfural dan mikrokristal selulosa
Serbuk kayu oak dan cedar, sekam padi, tunggul jagung, jerami padi dan kulit biji jarak
Metode praperlakuan Fisik : pengeringan dan pengecilan ukuran 40-60 mesh(residu furfural)
Fisik : pengeringan dan pengecilan ukuran maksimum 4 mm dan minimum 0,5 mm. Jenis mikroba Trichoderma viridee, T. Koningii, T. Reesi, Aspergillus Niger
Bjerkandera adusta and Pycnoporus sanguineus
Hasil
- Produksi selulase pada MCC : pada waktu fermentasi 15 hari, T = 30oC, konsentrasi substrat 20 g/L aktivitas enzim selulase tertinggi ditunjukkan oleh T.Koningii > T.
viridee > A. Niger > T. Reesei.
Walaupun demikian masing-masing fungi unggul dalam satu atau dua bagian enzim sinergis selulase. - Produksi selulase pada residu furfural : waktu, suhu dan kinsentrasi yang sama menunjukkan
T. viridee > A. Niger > T. Koningii > T. Reesei.
Secara umum, aktivitas enzim selulase diperoleh pada waktu maksimum fermentasi hari ke 10-19.
Fermentasi oleh kedua fungi di-lakukan pada suhu 28oC, selama 6-15 hari.
Aktivitas enzim selulase pada fungi
P. Sangineus pada ke enam bahan
lignoselulosa menunjukkan : serbuk kayu cedar > serbuk kayu oak >
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Peneliti/Judul penelitian xylanases by the basiodiomycete fungi Bjerkandera adusta and Pycnoporus sanguineus 3. Oberoi H.S dkk, 2010/ Production of cellulases through solid state fermentation using kinnow pulp as a major substrate Substrat/media/sumber selulosa Kinnow(jeruk) pulp, dan dedak gandum (campuran untuk variasi perlakuan)
Metode praperlakuan
Fisik : pengeringan dan pengecilan ukuran menggunakan
cyclotec mill diayak sampai ukuran kurang lebih 0,83 mm.
Jenis mikroba
Trichoderma Reesei
Hasil
jerami gandum > tunggul jagung > kulit biji jarak > sekam padi
Waktu optimum fermentasi pada hari ke delapan
aktivitas enzim selulase pada fungi
B.adusta : serbuk kayu cedar >
jerami gandum > sekam padi > serbuk kayu oak > kulit biji jarak > tunggul jagung
Waktu optimim fermentasi pada hari ke enam
Waktu fermentasi 5 hari, pH 6, T = 30oC
-Penelitian ini memvariasikan antara: 1.substrat(kinnow pulp) (K) + penambahan air(W)
2. K + penambahan mandel weber medium (MW)
3. K + penambahan dedak gandum (WB) + W (K:WB = 4:1)
4. K + WB + W (K:WB = 3:2) 5. K + WB + MW (K:WB = 4:1) 6. K + WB + MW (K:WB = 3:2) Dengan waktu optimum hari ke-4, didapat aktivitas enzim selulase : 6 > 4 = 5 > 3 > 2 >1.
Peneliti/Judul penelitian 4. De Castro A. M dkk, 2010 / cellulases from Penicillium funiculosum : production, properties, and application to cellulose hydrolysis 5. Feng Yue dkk, 2011 / Enzymatic degradation of steam-pretreated lespedeza stalk by cellulosic substrate induced cellulases 6. Singh Anita dkk, 2009 / Production of cellulases by Aspergillus Heteromorphus Substrat/media/sumber selulosa Bagas tebu Tangkai bunga Lespedeza Jerami gandum Metode praperlakuan Kimia : - Praperlakuan asam : 3% v/v H2SO4(aq) - Praperlakuan basa : 4% w/v
Fisik : steam dengan tekanan 2 MPa selama 4 menit, dihaluskan dengan ayakan 60 mesh
Tidak ada keterangan praperlakuan Jenis mikroba Penicillium funiculosum Trichoderma viridee Aspergillus Heteromorphus Hasil
-Penelitian ini memvariasikan media tanpa praperlakuan, dengan satu praperlakuan (asam/basa), dan dua praperlakuan campuran (asam dan basa).
-suhu fermentasi optimum pada 37oC, pH 4,82-4,96, waktu inkubasi 7-8 hari yaitu pada media dengan campuran dua praperlakuan.
Penelitian ini membandingkan aktivitas selulase hasil fermentasi antara lespedeza dengan tiga sumber karbohidrat yaitu Filter paper (FP), microcrystalin selulosa(MCC), dan carboxymethyl selulosa.(CMC) Aktivitas enzim selulase terbaik adalah FP > lespedeza > MCC > CMC pada T = 30oC waktu fermentasi 7 hari.
Penelitian ini memvariasikan pH (3-8), suhu (20 – 45oC) dan waktu fermentasi (0-7 hari).
Kondisi optimum aktivitas enzim selulase adalah pada hari ke-5 fermentasi pada T=30oC dan pH 5.
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Eceng gondok (Eichhornia Crassipes) merupakan gulma air yang telah banyak dikenal orang. Penyebarannya yang sangat cepat membuat eceng gondok menjadi sebuah masalah baru perairan yang dapat mengganggu ekosistem. Hal ini disebabkan eutrofikasi yang terjadi di badan air. Eutrofikasi merupakan peristiwa meningkatnya bahan organik dan nutrien (terutama unsur nitrogen dan fosfor) yang terakumulasi di badan air. Peningkatan bahan organik dan nutrien ini berasal dari limbah domestik, limbah pertanian, dan lain-lain (Merina dkk, 2011).
International Union for Conservation of Nature(IUCN) telah
mengelompokkan eceng gondok sebagai satu dari seratus tanaman yang termasuk spesies invasif (Te’lezz dkk, 2008), bahkan dikenal sebagai tanaman yang penyebarannya berdampak buruk di seluruh dunia. Masalah eceng gondok juga telah menjadi perhatian khusus di Eropa, Afrika, Asia, dan Amerika Utara (Shanab dkk, 2010).
Pada umumnya, penanganan eceng gondok sebagai gulma air di perairan ini lebih kepada pengendalian secara fisik/konvensional dengan cara dibuang atau dibakar sehingga menimbulkan masalah lingkungan yang baru. Karena hal tersebut, maka studi sekarang ini banyak difokuskan untuk memanfaatkan/utilisasi eceng gondok dengan dasar komponen-komponen yang dimilikinya menjadi produk yang lebih ramah lingkungan dan lebih bermanfaat.
Salah satu pemanfaatan eceng gondok dengan memperhatikan komponen organiknyayaitu kontribusinya pada produksienzim yang banyak dimanfaatkan pada beberapa industri komersial. Kandungan senyawa karbon didalamnyayaitu bahan lignoselulosa sangat menjanjikan. Ketersediaannya yang melimpah bahkan menjadi ujung tombak dalam menciptakan sebuah proses hidrolisis enzimatis dari biomassa selulosa yang ekonomis (Singh dkk, 2009).
Selulase adalah sebuah enzim yang signifikan penggunaannya pada beberapa industri seperti makanan, tekstil, dan pemrosesan pulp dan kertas (Bhat, 2000). Penggunaan selulase pada penghilangan kontaminan tinta pada pengolahan kertas bekas/deinking (Lee dkk, 2007), produksi asam laktat (Gullon dkk, 2008), hidrolisis selulosa untuk menghasilkan bioethanol (Gray dkk, 2006; Olsson dkk, 1996) dan produk lainnya dari selulase telah banyak dilaporkan. Harga jual enzim selulase yang tinggi (Novozyme, NCBE, UK: £12.00/100 mL pada November, 2012;
www.sigmaaldrich.com, SGD 362/100 mL pada Maret 2013) akibat proses dan bahan
baku selulosa murni yang mahal pemurniannya membuat para peneliti mencari sumber karbon dan proses yang lebih efisien, dan ini membawa para peneliti menginvestigasi beberapa tanaman yang dianggap menyediakan sumber karbon untuk produksi selulase. Salah satunya adalah eceng gondok yang selama ini menjadi masalah ekologi (merusak keseimbangan ekosistem dan mengurangi keanekaragaman aquatik), bahkan telah menjadi masalah sosial ekonomi karena mengganggu transportasi perairan.Pemanfaatan eceng gondok yang baik ini akan menjadikan eceng gondok sebagai tanaman yang lebih bernilai.
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Proses produksi enzim selulase dari bahan lignoselulosa secara singkat meliputi metode praperlakuan bahan lignoselulosa, pemilihan mikroba, serta teknologi fermentasi. Metode praperlakuan pada bahan lignoselulosa dalam memproduksi enzim selulase merupakan salah satu bagian yang mempengaruhi tingginya biaya, hasil, dan kualitas enzim selulase yang dihasilkan. Metode praperlakuan yang sering digunakan baik skala kecil (penelitian) maupun industri dalam mendegradasi lignin dari bahan lignoselulosa ini adalah metode secara kimia dan fisik-kimia, yang tentu saja memerlukan bahan kimia dengan jumlah dan konsentrasi yang tinggi agar lignin yang terdegradasi diharapkan lebih besar sehingga selulosa semakin mudah dihidrolisis oleh mikroba baik untuk pertumbuhannya maupun untuk produksi enzim selulase (Gunam, 1997; Gunam dkk, 2004; Lee dkk, 2009).
Ketersediaan energi berbahan bakar fosil yang semakin menipis keberadaannya membuat penelitian semakin dikembangkan untuk mencari alternatif yang lebih baik atau sebanding nilainya dengan energi yang digunakan saat ini. Sebagai senyawa yang paling melimpah di muka bumi, selulosa dapat menjadi sumber energi yang murah dan terbarukan. Di samping sebagai sumber energi, selulosa dapat juga dimanfaatkan untuk pembuatan sirup glukosa dan protein sel tunggal.
Perkembangan penelitian produksi enzim selulase dengan bahan lignoselulosa/selulosa dapat dilihat dalam Tabel 1.1.
Praperlakuan yang banyak digunakan pada beberapa penelitian yang telah dilakukan adalah metode secara kimia dan fisik. Dalam skala besar metode secara kimia dan fisik praktis dan tidak memerlukan waktu yang lama dalam prosesnya hanya praperlakuan tersebut terkendala pada masalah baru seperti limbah kimia yang dihasilkan, dan penggunaan energi yang besar. Oleh karenanya pada penelitian ini praperlakuan secara fisik dan biologi dipilih sebagai metode praperlakuan dalam produksi enzim selulase karena lebih mungkin mengurangi limbah berbahaya dan aman bagi lingkungan.
1.2 Perumusan Masalah
Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa praperlakuan memiliki peranan penting dalam membantu proses produksi enzim selulase menggunakan mikroba komersial seperti Aspergillus niger dan Trichoderma reesei, maka perumusan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. Bagaimana pengaruh kedua praperlakuan (fisik dan biologi) dalam mendegradasi lignin sehingga selulosa dapat dihidrolisis mikroba untuk pertumbuhannya maupun produksi enzim selulase.
b. Bagaimana aktivitas enzim selulase yang dihasilkan dengan dilakukannya dua praperlakuan (fisik dan biologi) dan monokultur/mix kultur penggunaan mikroba dalam proses fermentasi.
1.3 Tujuan Penelitian
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Pada penelitian yang dilakukan ini diharapkan dapat:
1. Menganalisis keberhasilan metode praperlakuan fisik dan biologi pada aktivitas mikroba dalam memproduksi enzim selulase.
2. Menentukan kondisi terbaik (kelembaban/moisture content substrat, waktu fermentasi, mono/mix kultur mikroba) terhadap aktivitas mikroba.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai produksi enzim selulase dengan praperlakuan yang lebih murah sehingga dapat dimanfaatkan/diaplikasikan oleh masyarakat yang berada di sekitar pertumbuhan eceng gondok.
1.5 Lingkup Penelitian
Penelitian ini terbatas pada produksi enzim selulase dengan batasan-batasan masalah:
a. Tahap praperlakuan: melakukan dua metode praperlakuan terhadap eceng gondok yaitu secara fisik dengan pengecilan ukuran dan biologi dengan menggunakan jamur pelapuk putih Ganoderma boninense yang berasal dari Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Jurusan Biologi Universitas Sumatera Utara.
1. Mikroba yang digunakan dalam fermentasi untuk produksi enzim selulase adalah Aspergillus niger dan Trichoderma reesei.
2. Variabel bebas yang digunakan antara lain: moisture content (65- 85%), waktu fermentasi (3-9 hari), dan pemakaian mono/mix kultur mikroba.
3. Variabel terikat adalah medium pertumbuhan dan komposisi nutrisinya, medium fermentasi (medium Mandel Weber), suhu fermentasi 30oC, dan pH 5 (Oberoi dkk, 2010).
c. Tahap analisis hasil proses: parameter pada penelitian ini adalah kadar lignin, selulosa, dan aktivitas enzim selulase.
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Perkembangan Produksi Enzim Selulase dari Bahan Lignoselulosa/Selulosa Peneliti/Judul penelitian 1. Qin Liu-Hui dkk, 2012 / Evaluation of cellulases produced from four fungi cultured on furfural residues and microcrystalline cellulose (MCC) 2. Quiroz Estela R dkk, 2010 / Evaluation of different lignocellulosics substrates for the production of cellulases and
Substrat/media/sumber selulosa
Residu furfural dan mikrokristal selulosa
Serbuk kayu oak dan cedar, sekam padi, tunggul jagung, jerami padi dan kulit biji jarak
Metode praperlakuan Fisik : pengeringan dan pengecilan ukuran 40-60 mesh(residu furfural)
Fisik : pengeringan dan pengecilan ukuran maksimum 4 mm dan minimum 0,5 mm. Jenis mikroba Trichoderma viridee, T. Koningii, T. Reesi, Aspergillus Niger
Bjerkandera adusta and Pycnoporus sanguineus
Hasil
- Produksi selulase pada MCC : pada waktu fermentasi 15 hari, T = 30oC, konsentrasi substrat 20 g/L aktivitas enzim selulase tertinggi ditunjukkan oleh T.Koningii > T.
viridee > A. Niger > T. Reesei.
Walaupun demikian masing-masing fungi unggul dalam satu atau dua bagian enzim sinergis selulase. - Produksi selulase pada residu furfural : waktu, suhu dan kinsentrasi yang sama menunjukkan
T. viridee > A. Niger > T. Koningii > T. Reesei.
Secara umum, aktivitas enzim selulase diperoleh pada waktu maksimum fermentasi hari ke 10-19.
Fermentasi oleh kedua fungi di-lakukan pada suhu 28oC, selama 6-15 hari.
Aktivitas enzim selulase pada fungi
P. Sangineus pada ke enam bahan
lignoselulosa menunjukkan : serbuk kayu cedar > serbuk kayu oak >
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Peneliti/Judul penelitian xylanases by the basiodiomycete fungi Bjerkandera adusta and Pycnoporus sanguineus 3. Oberoi H.S dkk, 2010/ Production of cellulases through solid state fermentation using kinnow pulp as a major substrate Substrat/media/sumber selulosa Kinnow(jeruk) pulp, dan dedak gandum (campuran untuk variasi perlakuan)
Metode praperlakuan
Fisik : pengeringan dan pengecilan ukuran menggunakan
cyclotec mill diayak sampai ukuran kurang lebih 0,83 mm.
Jenis mikroba
Trichoderma Reesei
Hasil
jerami gandum > tunggul jagung > kulit biji jarak > sekam padi
Waktu optimum fermentasi pada hari ke delapan
aktivitas enzim selulase pada fungi
B.adusta : serbuk kayu cedar >
jerami gandum > sekam padi > serbuk kayu oak > kulit biji jarak > tunggul jagung
Waktu optimim fermentasi pada hari ke enam
Waktu fermentasi 5 hari, pH 6, T = 30oC
-Penelitian ini memvariasikan antara: 1.substrat(kinnow pulp) (K) + penambahan air(W)
2. K + penambahan mandel weber medium (MW)
3. K + penambahan dedak gandum (WB) + W (K:WB = 4:1)
4. K + WB + W (K:WB = 3:2) 5. K + WB + MW (K:WB = 4:1) 6. K + WB + MW (K:WB = 3:2) Dengan waktu optimum hari ke-4, didapat aktivitas enzim selulase : 6 > 4 = 5 > 3 > 2 >1.
Peneliti/Judul penelitian 4. De Castro A. M dkk, 2010 / cellulases from Penicillium funiculosum : production, properties, and application to cellulose hydrolysis 5. Feng Yue dkk, 2011 / Enzymatic degradation of steam-pretreated lespedeza stalk by cellulosic substrate induced cellulases 6. Singh Anita dkk, 2009 / Production of cellulases by Aspergillus Heteromorphus Substrat/media/sumber selulosa Bagas tebu Tangkai bunga Lespedeza Jerami gandum Metode praperlakuan Kimia : - Praperlakuan asam : 3% v/v H2SO4(aq) - Praperlakuan basa : 4% w/v
Fisik : steam dengan tekanan 2 MPa selama 4 menit, dihaluskan dengan ayakan 60 mesh
Tidak ada keterangan praperlakuan Jenis mikroba Penicillium funiculosum Trichoderma viridee Aspergillus Heteromorphus Hasil
-Penelitian ini memvariasikan media tanpa praperlakuan, dengan satu praperlakuan (asam/basa), dan dua praperlakuan campuran (asam dan basa).
-suhu fermentasi optimum pada 37oC, pH 4,82-4,96, waktu inkubasi 7-8 hari yaitu pada media dengan campuran dua praperlakuan.
Penelitian ini membandingkan aktivitas selulase hasil fermentasi antara lespedeza dengan tiga sumber karbohidrat yaitu Filter paper (FP), microcrystalin selulosa(MCC), dan carboxymethyl selulosa.(CMC) Aktivitas enzim selulase terbaik adalah FP > lespedeza > MCC > CMC pada T = 30oC waktu fermentasi 7 hari.
Penelitian ini memvariasikan pH (3-8), suhu (20 – 45oC) dan waktu fermentasi (0-7 hari).
Kondisi optimum aktivitas enzim selulase adalah pada hari ke-5 fermentasi pada T=30oC dan pH 5.
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Peneliti/Judul penelitian
from wheat straw under submerged Fermentation 7. Herculano P Nunes dkk, 2011 / cellulase production by Aspergillus Japonicus URM 5620 using waste from castor bean under solid state fermentation 8. Kumar Sanjay dkk, 2011 / Effect of substrate and Fermentations conditions on pectinase and cellulase production by Aspergillus Niger NCIM 548 in Submerged and Solid state
Substrat/media/sumber selulosa
Ampas biji castor (cake)
Dedak gandum,dedak jagung dan kulit jeruk (2:1:2)
Metode praperlakuan
Fisik : Pengecilan ukuran antara 3 dan 8 mm Fisik :pengecilan ukuran dengan pengayakan 40 mesh Jenis mikroba Aspergillus Japonicus Aspergillus Niger Hasil
Penelitian ini memvariasikan jumlah substrat (5-10 g), kelembaban (15-35%), pH (4-6), suhu (25-35oC) Kondisi terbaik produksi emzim selulase adalah pada substrat 5 gr, kelembaban 15%, pH 6, dan suhu 25oC.
Kondisi optimum penelitian ini : -SMF : perolehan selulase optimum pada 5-6 hari, pH 4,6 , dan pada konsentrasi sumber karbon 65 g/L -SSF : perolehan selulase optimum pada 6-7 hari, pH 4,5, moisture content 65%.
Peneliti/Judul penelitian fermentation 9. Ilyas Umbrin dkk, 2011 / Solid state fermentation of Vigna Mungo for cellulase production by Aspergillus Niger 10. Juhasz T, 2005 / Enzymes for improved hydrolysis of lignocellulosic Substrat/media/sumber selulosa
Vigna mungo (biji-bijian)/black matpe
bean
Solka flok, willow (SPW) ,spruce (SPS), corn stover (SPCS) dengan steam pretreated, dan serat jagung chemical pretreated (CPCF).
Metode praperlakuan
Fisik-kimia : pengecilan ukuran Direndam NaOH dan H2SO4 Fisik : untuk SPW, SPS, dan SPCS disteam dengan impregnant SO2 pada substrat pada temperature dan waktu tertentu utk berbeda substrat Kimia: pada suhu 120oC selama 2 jam
Jenis mikroba
Aspergillus niger
Mixed culture of T.Reesei dan A. Niger
Hasil
Penelitian ini memvariasikan sumber N, moisture content (60-95%), waktu fermentasi (48-192 jam), suhu (25-45oC), dan konsentrasi alkali pada pretreatment kimia.
Hasil terbaik aktivitas enzim selulase ditunjukkan :
-sumber N : (NH4)2SO4 > urea >
NH4NO3 > yeast ekstrak > NH4Cl >
(NH4)2PO4 > malt ekstrak > pepton
> tripton > NaNO3.
-moisture content 70%
-suhu 30oC, pH 4,5 , dan waktu
fermentasi 96 jam / 4 hari.
SPCS adalah sumber karbon terbaik dalam fermentasi selulase, pada T = 30oC dan pH 5 selama 168 jam = 7 hari.
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Peneliti/Judul penelitian 11. Devi M. Charita dan Kumar M. Sunil, 2012 / Production optimization and partial purification of cellulose by Aspergillus Niger fermented with paper and timber sawmill industrial wastes 12.Pradnya Deshpande dkk, 2012 / Water Hyacinth as Carbon Source for the Production of Cellulase by Trichoderma Substrat/media/sumber selulosa
Kertas dan limbah industry kayu (serbuk kayu) Eceng gondok Metode praperlakuan direndam dalam 2,5% NaOH dan 0,006 larutan H2O2
Fisik : dicuci, kedua substrat masing-masing diblend dengan mixer dan dikeringkan. Fisik : steam Kimia : direndam dalam NaOH (1-5%), H2PO4 Jenis mikroba Aspergillus Niger Trichoderma Reesei Hasil
Untuk mendapatkan titik optimum aktivitas enzim selulase penelitian ini memvariasikan suhu (30-50oC),
pH (3-8), waktu fermetasi (2-8 hari), dan didapat :
-waktu optimum adalah 7 hari untuk kedua substrat
-pH optimum 4,5 untuk kedua substrat
-suhu optimum 45oC untuk kedua
substrat
Penelitian ini memvariasikan pH (4,5–8), konsentrasi NaOH pada praperlakuan (1-5%), suhu fermentasi (25-50oC), konsentrasi substrat (1-8% w/v).
Hasil terbaik dicapai pada praperlakuan substrat dengan 1%
Peneliti/Judul penelitian Reesei 13. Heba I dkk, 2012 / Purification and characterization of CMCase and Protease by Ulocladium botrytis Preuss ATCC 18042 using Water Hyacinth as a substrate under solid state fermentation Substrat/media/sumber selulosa Eceng gondok Metode praperlakuan
Tidak ada keterangan praperlakuan Jenis mikroba 12 strain fungi : Aspergillus candidus, A. flavus A.Niger A. Terreus A. Ustus Fusarium scirbi Penicillium chrysogenum P. citrinum P. claviforme P. velutinum Trichoderma viridee Ulocladium botrytis Hasil
NaOH, pH 5 dan diatasnya, temperature inkubasi 30oC, konsentrasi substrat 1% (w/v), dan waktu inokulasi hari ke 7 dan ke 15. Perolehan maksimal aktivitas selulase ±73,3 IU/g selulosa. Aktivitas spesifik enzim 6.25 IU/mg protein. Pada hidrolisis glukosa menggunakan 1,2 IU/g dapat mensakarifikasi 28,7 % dalam 1 jam
Selain memvariasikan fungi, penelitian ini juga memvariasikan sumber nitrogen, pH (3,6-5,2), suhu (20-70oC), konsentrasi substrat (0,4-1,6% w/v)
Hasil terbaik dicapai oleh fungi
Ulocladium botrytis, dengan sumber
nitrogen dari yeast dan malt extract, pH 5,2, optimum temperatur inkubasi pada 60oC, dan konsentrasi substrat 1,2% w/v. Perolehan aktivitas spesifik enzim selulase 852,11 U/mg
Universitas Sumatera Utara Universitas Sumatera Utara
Peneliti/Judul penelitian
Substrat/media/sumber Metode praperlakuan Jenis mikroba Hasil selulosa
