LAPORAN PRAKTIKUM BIOPROSES
PEMBUATAN SCLEROGLUCAN SECARA FERMENTASI
DENGAN SCLEROTIUM ROLFSII
Dosen Pembimbing: Dr. Bintang Ihwan Moehady M.Sc
Kelompok / Kelas : 2 / 2C
Nama : 1. Arief Arisyarvi NIM. 151411069 2. Arisya Julviana NIM. 151411070 3. Dhiya Tsuraya Salsabil NIM. 151411072
Tanggal Praktikum : 15 Desember 2016 Tanggal Pengumpulan Laporan : 28 Desember 2016
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
TAHUN 2016
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 TUJUAN PERCOBAAN
1. Mempelajari proses fermentasi aerobik dalam memproduksi metabolit 2. Mempelajari proses hilir dalam suatu proses produksi
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Scleroglucan
Scleroglucan adalah polisakarida alami yang dihasilkan oleh fermentasi
jamur berfilamen Sclerotium rolfsii. Schlerogucan telah dipelajari secara ekstensif untuk berbagai macam aplikasi. Produksi Schlerogucan pertama kali disiarkan
oleh Halleck, seseorang yang mempelajari dan meneliti Sclerotium glucanicum
untuk mengeluarkan polisakarida dari luar sel. Pillsbury Corporation memperkenalkan schlerogucan pada pasar dengan nama dagang Polytran. Dan pada tahun 1976, schlerogucan di pasarkan secara komersial oleh CECA S.E yaitu perusahaan keluaran Prancis. Diperkenalkan dengan nama Bio – polymer CS.
Ini adalah bahan yang sangat serbaguna, yang meningkatkan karakteristik sensorik dari produk perawatan pribadi. Scleroglucan memiliki sifat reologi, dan tidak seperti kebanyakan getah alam dan sintetis, memiliki stabilitas termal yang tinggi, tahan terhadap hidrolisis dan mempertahankan kelembaban.
Scleroglucan dapat digunakan pada rambut, kulit dan perawatan matahari, mandi dan produk tubuh dan kosmetik warna. Scleroglucan juga memiliki aplikasi dalam formulasi untuk pertanian. Dalam pandangan untuk menggantikan Xanthan gum, scleroglucan bisa sangat berguna dalam pembuatan makanan di mana proses pemanasan yang terlibat, karena stabilitas termal bahwa hal itu menunjukkan. 2.1.1 Kimia
Struktur kimia terdiri dari residu β -1,3-D-glukosa dengan satu β -1,6-D-glukosa rantai samping setiap tiga residu utama. Meskipun menghasilkan larutan air dengan viskositas yang sangat tinggi, berat molekul yang sangat tinggi: Mw = 1.000.000 Da.
Gambar 1. Polisakarida Scleroglucan; β (1-3) terkait D-glukosa dengan rantai sisi
β (1-6) glukosa setiap tiga satuan.
a. Stabilitas termal yang tinggi
Tidak seperti kebanyakan getah alam dan sintetis, suhu tinggi memiliki sedikit efek pada viskositas scleroglucan. Pada suhu di bawah 10 ° C (50 ° F), scleroglucan memiliki penampilan semi-gel yang dapat dihilangkan dengan agitasi atau pemanasan. Scleroglucan dapat disterilkan dengan pemanasan pada suhu 121 ° C (250 ° F) selama 20 jam tanpa mempengaruhi viskositas mereka.
b. Menghasilkan nilai dan anti-menetap
Scleroglucan memiliki perilaku pseudo-plastik dengan nilai yield yang tinggi. Karena nilai yield yang tinggi, hal ini sangat efektif dalam memegang partikel dalam suspensi, statis serta dalam kondisi yang dinamis, tanpa resiko sedimentasi.
c. Kompatibilitas yang sangat baik
Karena sifat non-ionik, asam dan basa tidak dapat mempengaruhi scleroglucan pada rentang pH yang besar (2,5 sampai 12), dan jadi jangan kebanyakan elektrolit. Hal ini kompatibel, tanpa sinergisme, dengan sebagian besar pengental lainnya seperti guar gum, permen kacang locust, alginat, gelatin, gum xanthan, karagenan, dan turunan selulosa. Hal ini
juga kompatibel dengan sebagian besar surfaktan banyak digunakan seperti sulfat, sulfonat dan garam amonium. Scleroglucan tetap larut dalam campuran yang mengandung hingga 50 persen dari poliol dan glikol.
2.2 Fermentasi Aerob
Fermentasi aerob adalah sebuah reaksi katabolisme yang memerlukan suasana aerobic dengan proses keberadaan oksigen sangat dibutuhkan yang menghasilkan energi dengan jumlah yang besar. Energi yang disimpan dalam bentuk kimiawi yang dikenal dengan kode ATP. Energi ATP digunakan oleh sel dalam tubuh makhluk hidup untuk menunjang pertumbuhan, gerak, transportasi, reproduksi dan kegiatan yang lainnya. Untuk lebih sederhananya, rumus aerob digambarkan secara sederhana yaitu
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Mikroorganisme
Sclerotium Roflsii atau Sclerotia sp 3.2 Alat dan Bahan
Alat :
1. Alat centrifuge 2. Tabung reaksi 3. Leher angsa 4. Neraca
5. Leher angsa 6. Gelas kimia 7. Gelas kimia 8. Tabung reaksi 9. Erlenmeyer 250 mL 10. Erlenmeyer 1L 11. Spirtus 12. Pipet ukur 10 mL 13. Hot plate 14. Autoklaf
15. Cawan penguapan 16. Botol semprot
Bahan Baku
PROSEDUR KERJA PEMBUATAN SCHLEROGUM
e
Pembuatan PDb dalam aquadest 75 mL
Kentang 15 gram
Dextrose 1,5 gram
CaCO3 0,0015 gram
MgSO4.7H2O 0,0015 gram
Bahan-bahan tersebut dilarutkan dalam 75 mL aquadest
PDB dibuat duplo (5mL sebagai media starter dan 40mL sebagai media intermediet). Disterilkan lalu didiamkan pada suhu ruang
Biakan Sclerotium Roflsii yang terdapat pada agar miring diambil menggunakan jarum ose dan masukkan kedalam 5mL media starter lalu inkubasi kedalam inkubator shaker
selama 1 hari ( 180 rpm, 28oC)
Masukkan 5mL media starter yang sudah di inkubasi selama 1 hari dan masukkan ke dalam 40mL media intermediet. Inkubasi kedalam inkubator shaker selama 1 hari
( 180 rpm, 28oC) , inokulum aktif Pembuatan Media Produksi untuk Scleroglucan
% gula cair 180 mL NaNO3 0,3% (180 mL) = 0,675 gr (225 mL) Yeast extract 0,1% (180 mL) = 0,225 gr (225 mL) MgSO4.7H2O 0,025% (180 mL) = 0,05625 gr (225 mL) K2HPO4 0,13% (180 mL) = 0,2925 gr (225 mL) Asam Sitrat 0,07% (180 mL) = 0,1575 gr (225 mL) KCl 0,05% (180 mL) = 0,1125 gr (225 mL) FeSO4 0,005% (180 mL) = 0,01125 gr (225 mL) Cek pH 4.5 ± 0.2
Tambahkan inokulum aktif sebanyak 75 mL (15% dari 500 mL), Gunakan reaktor minimal 1:4 volume yang ada didalamnya. Lakukan fermentasi 72 jam/ 28 ± 2oC, Rpm 180
Timbang berat kosong centrifuge tube, lalu masukkan larutan yang telah dipasteurisasi ke dalam Centrifuge tube, pisahkan larutan memakai Sentrifuge sehingga akan didapat
sel dan supernatan.
Setelah fermentasi, pasteurisasi larutan tersebut pada suhu 90oC selama 20-25 menit
Timbang berat kosong Centrifuge tube, lalu masukkanlarutan yang telah dipasteurisasi ke dalam centrifuge tube. Pisahkan larutan memakai Sentrifuge sehingga akan didapat
sel dan supernatan (timbang berat sel dan ukur pH serta viskositasnya)
Supernatan yang diperoleh ditambahkan Isopropil alkohol (IPA) sebanyak 3 kali jumlah volume supernatan (1:3)
Tunggu selama satu hari, sehingga akan didapatkan endapan (Gum) Untuk memisahkan endapan (Gum) dan larutan digunakan Centrifuge kembali (Jangan lupa menimbang
berat centrifuge kosong)
Setelah terpisah simpan larutan IPA yang terpisah pada tmpat khusus dan endapan (Gum) kemudian dioven pada suhu 50-60oC hingga kering (tidak gosong) Tambahkan seluruh inokulum aktif kedalam media produksi. Gunakan erlenmeyer minimal 1:4 volume yang ada. Lakukan fermentasi selama ± 72 jam dalam inkubator
shaker (180 rpm, 28oC)
Gum yang didapat ditimbang, lalu larutkan pada aquadest sebanyak 1%. Tentukan massa jenisnya lalu mengukur viskositas gum
BAB IV
DATA PENGAMATAN
4.1
Data Pengamatan dan Pengolahan DataTabel 1. Data Nilai pH dan Brix Sampel
Waktu pH
Scleroglucan dari sentrifugasi 1 6 Sclerogucan dari sentrifugasi 2 -
4.1.1 Data Sentrifugasi a. Sentrifugasi 1
Keterangan
Tabung
1 2 3 4
Berat tabung sentrifuge kosong (gr) 84,64 85,56 86,18 85,27 Berat tabung kosong + Endapan sel
basah (gr) 86,09 86,97 87,04 86,55 Berat tabung kosong + Endapan sel
kering (gr) 85,63 86,02 86,51 85,62 Berat endapan basah (gr) 1,45 1,41 0,86 1,28 Berat endapan kering (gr) 0,99 0,46 0,33 0,35
Tabel 2. Pengamatan sentrifugasi tanpa penambahan IPA - Total Berat Sel Basah = 5 gram
b. Sentrifugasi 2
Keterangan
Tabung
1 2 3 4
Berat tabung sentrifuge kosong (gr) 85,33 85,42 85,07 84,59 Berat tabung kosong + Endapan gum
basah (gr) 85,61 85,74 85,28 84,63 Berat tabung kosong + Endapan gum
kering (gr) - - - -
Berat endapan basah (gr) 0,28 0,32 0,21 0,04 Berat endapan kering (gr) - - - -
Tabel 3. Pengamatan sentrifugasi pada supernatan yang ditambahkan IPA - Total Berat Gum Basah = 0,85 gram
- Total Berat Gum Kering = -
4.2 Gambar Pengamatan
No. Gambar Keterangan
1.
Proses perebusan kentang untuk didapatkan sari nya yang akan
dimasukkan ke dalam larutan dextrose, CaCO3, MgSO4.7H2O dan
2.
Pembuatan PDB dengan memasukan sari kentang kedalam
larutan yang sudah terdapat dextrose, CaCO3, MgSO4.7H2O dan
aquades untuk dijadikan media starter dan media intermediet untuk
mengembangbiakkan mikroba
3.
Proses pasteurisasi pada media produksi yang didalamnya terdapat
mikroba yang telah difermentasi selama ±72 jam. Proses pasteurisasi
ini bertujuan untuk menghilangkan beberapa mikroba yang tidak diinginkan yang terdapat didalam
media fermentasi.
4.
Membagi menjadi 4 bagian dan masukkan pada tabung sentrifugasi
guna memisahkan supernatan dan sel yang terkandung di dalam media
produksi yang sudah dilakukan fermentasi.
5.
Setelah dilakukan fermentasi didapatkan supernatan dan sel yang mengendap dibagian bawah tabung
sentrifugasi, yang kemudian dipisahkan antara sel dan supernatannya untuk dilakukan
tahap berikutnya untuk mendapatkan gum yang diinginkan
6.
Didapatkan sel setelah dilakukan proses sentrifugasi. Kemudian
keringkan dan timbang
7.
Supernatan ditambahkan IPA, yang kemudian didiamkan selama satu
hari dengan maksud untuk mendapatkan gum pada saat
8.
Didapatkan gum setelah melakukan sentrifugasi ke 2 yang terdapat pada bagian bawah tabung sentrifugasi. Kemudian keringkan dan timbang
BAB V
PEMBAHASAN DAN KESIMPULAN
5.1 Pembahasan
Arief Arisyarvi (NIM. 151411069)
Praktikum kali ini yaitu pembuatan scleroglucan. Scleroglucan merupakan polisakarida alami dengan struktur kimia terdiri dari residu β -1,3-D-glukosa dengan satu β -1,6-D-glukosa rantai samping setiap tiga residu utama yang dihasilkan oleh fermentasi jamur berfilamen Sclerotium rolfsii. Pembuatan scleroglucan dilakukan dengan metode fermentasi aerob. Fermentasi aerob merupakan sebuah reaksi katabolisme yang memerlukan suasana aerobic dengan proses keberadaan oksigen sangat dibutuhkan yang menghasilkan energi dengan jumlah yang besar. Sclerotium roflsii yang digunakan berbahan dasar karbohidrat atau gula yang menghasilkan beberapa enzim seperti arabinase, galaktosidase, fosfaditase dll, yang berperan dalam fermentasi bahan baku menjadi scleroglukan. Fermentasi dilakukan dengan menggunakan media starter dan media intermediet yaitu PDB yang akan menjadi inokulum aktif. . PDB digunakan untuk menanam mikroba serta mengembangbiakkannya yang kemudian akan dicampurkan ke dalam media produksi. Media produksi yang memiliki komposisi terbanyak air gula sebagai sumber nutrien, ditambahkan sari kentang yang merupakan nutrien lainnya untuk S.Roflsii dalam membuat scleroglucan yang ditambahkan juga beberapa zat seperti Dextrose, KH2PO4 (penstabil pH), MgSO4.7H2O (makronutrien), (NH4)2SO4 (sumber nitrogen), dan CaCO3.
Pada awal percobaan mikroba S.Roflsii ditanam pada 5 ml media starter dan diinkubasi selama 1 hari dengan kecepatan shaker 180 rpm untuk menumbuhkan mikroba. Mikroba yang telah diinkubasi, dimasukan ke dalam 40 ml media intermediet dan diinkubasi selama 1 hari dengan kecepatan shaker 80 rpm yang bertujuan untuk membuat mikroba dapat beradaptasi ke dalam lingkungan baru dalam skala produksi yang lebih besar sebagai inokulum aktif. Mikroba yang tumbuh dalam media intermediet dipindafkan ke dalam media
produksi dan dilakukan fermentasi. Fermentasi yang dilakukan secara aerob pada suhu 28+/-20C ini merupakan suhu optimum mikroba S.Roflsii dalam produksi scleroglucan, submerged fermentasi ini dilakukan selama +/-72 jam. Setelah proses fermentasi, dilakukan pasteurisasi pada suhu 900C yang bertujuan untuk menghilangkan beberapa mikroba yang tidak diinginkan yang tumbuh pada fermentasi aerob. Setelah proses fermentasi terlihat adanya endapan terbentuk. Oleh karena itu dilakukan sentrifugasi untuk memisahkan padatan dari cairan sehingga didapatkan supernatan dan sel yang mengendap dibagian bawah tabung sentrifugasi, yang kemudian dipisahkan antara sel dan supernatannya untuk dilakukan tahap berikutnya untuk mendapatkan gum yang diinginkan. Sel yang didapatkan ditimbang berat basah maupun keringnya. Dari hasil penimbangan, berat basah sel sebesar 5 gr da berat kering sel sebesar 2,13 gr dengan pHnya yaitu 5.
Supernatan ditambahkan Isopropil alkohol (IPA) sebanyak 3 kali jumlah volume supernatan (1:3) dan didiamkan selama 1 hari yang bertujuan untuk mendapatkan gum yang diinginkan. Endapan(gum) yang dihasilkan dipisahkan dengan sentrifugasi. Hasil gum basah yang didapatkan sebesar 0,85 gr sedangkan gum kering tidak dapat diketahui beratnya dikarenakan gum yang sedang dikeringkan menghilang. Hal inipun menyebabkan gum tidak dapat dicek pH maupun viskositasnya.
Arisya Julviana (NIM. 151411070) dan Dhiya Tsuraya S.(NIM. 151411072)
Pada praktikum kali ini dilakukan suatu fermentasi secara aerobik untuk menghasilkan scleroglugan dengan mikroba Sclerotium Rolfsii. Scleroglucan memiliki struktur kimia terdiri dari residu β -1,3-D-glukosa dengan satu β -1,6-D-glukosa rantai samping setiap tiga residu utama. Dimana scleroglucan ini memiliki banyak kegunaan baik dari segi kecantikan hingga pertanian. Prkatikum ini bertujuan untuk mempelajari proses fermentasi aerobik dalam memproduksi metabolit dan mempelajari proses hilir dalam suatu proses produksi.
Fermentasi dilakukan dengan menggunakan berbagai jenis substrat berbahan dasar karbohidrat atau gula dengan media starter dan media intermediet yaitu PDB yang akan menjadi inokulum aktif. Sclerotium Rolfsii merupakan suatu jenis jamur sehingga dibutuhkan PDB untuk dapat memprosuksi scleroglucan. PDB digunakan untuk menanam mikroba serta mengembangbiakkannya yang kemudian akan dicampurkan ke dalam media produksi yaitu air gula yang dicampurkan dengan nutrisi-nutrisi lainnya.
Adapun komposisi yang terkandung didalam media starter maupun media produksi dalam pembuatan Scleroglucan ini antara lain :
Aquades sebagai sumber nutrien mikroba dan pelarut medium Dextrose Sebagai sumber nutrien yang spesifik untuk mikroba Gula dan ekstrak kentang sebagai sumber nutrien mikroba
Zat pendukung seperti KH2PO4, dan MgSO4.7H2O sebagai makronutrient tambahan yang akan terurai menjadi unsur-unsur S,P, dan Mg+2
(NH4)2SO4 ditambahkan sebagai sumber nitrogen. KH2PO4 sebagai penstabil pH media.
Pertama mikroba ditanam pada 5 mL media starter yang berada pada tabung reaksi guna menumbuhkan mikroba, yang kemudian diinkubasi selama 1 hari dalam inkubator shaker dengan kecepatan 180 rpm. Kemudian dimasukkan kedalam 40 mL media intermediet, dan diinkubasi selama 1 hari dalam inkubator shaker kecepatan 80 rpm guna mengembangbiakkan mikroba serta mikroba melakukan adaptasi pada media yang baru agar berkembang biak dengan baik yang nantinya akan menjadi inokulum aktif. Setelah itu, dipindahkan kedalam media produksi dan dilakukan fermentasi selama ±72 jam dengan suhu 28±2oC. Setelah fermentasi berlangsung selama ±72 jam, dilakukan pasteurisasi larutan pada suhu 90oC selama ±20-25 menit guna menghilangkan mikroba yang tidak diinginkan atau bersifat patogen pada saat proses fermentasi berlangsung. Setelah dilakukan pasteurisasi dilakukan sentrifugasi pada larutan guna memisahkan sel/ padatan yang terbentuk dengan cairan yang kemudian didapatkan sel/ endapan
pada bagian bawah tabung sentrifuge dan didapatkan pula superntan yang terpisah. Kemudian sel ditimbang berat basah maupun keringnya, sel dikeringkan didalam oven pada suhu 50-60oC. Didapatkan perolehan berat basah sel pada saat percobaan sebesar 5 gram dan berat sel keringnya sebesar 2,13 gram. Kemudian sel kering dilakukan pengecekan pH dan didapatkan pH sel kering yaitu 6.
Supernatan yang terpisahkan pada saat sentrifugasi pertama kemudian ditambahkan IPA (Isopropil aklohol) dengan perbandingan 1:3, penambahan IPA ini bertujuan untuk mengendapkan scleroglucan. Setelah ditambahkan IPA kemudian didiamkan selama 1 hari. Kemudian dilakukan sentrifugasi kembali guna memisahkan gum yang diinginkan dan didapatkan gum pada bagian bawah tabung sentifugasi. Gum yang terbentuk setelah sentrifugasi kedua sangatlah sedikit, gum basah yang diperoleh sebesar 0,85 gram. Namun, gum kering tidak dapat diidentifikasi pada tahap berikutnya karena ketika gum basah disimpan dalam desikator, gum menghilang begitu saja. Sehingga tidak dapat dicek Ph, viskositas dan lain-lainnya. Sclerogucan memiliki pH berkisar 6-7,5 dengan viskositas 127,72 Cps. Walaupun pembuatan sclerogucan pada praktikum kali ini belum optimal, namun telah berhasil membuat sclerogucan.
Gambar 2. Gum yang terbentuk setelah sentrifugasi kedua
5.2 Kesimpulan
Setelah melakukan percobaan dan berdasarkan tujuan dari percobaan dapat disimpulkan bahwa :
1. Scleroglucan dapat diperoleh melalui tahap fermentasi secara aerobik dengan menggunakan mikroba jenis jamur yaitu Sclerotium Rolfsii.
2. Untuk mendapatkan Scleroglucan dilakukan melalui beberapa tahapan diantaranya melalui tahap sterilisasi, inkubasi, fermentasi, pasteurisasi dan sentrifugasi.
3. Pada sentrifugasi pertama didapatkan berat sel basah sebesar 5 gram dan berat sel kering sebesar 2,13 gram dengan pH 6. Pada sentrifugasi kedua didapatkan gum basah sebesar 0,85 gram.
DAFTAR PUSTAKA
Moehady, Bintang Ihwan. Modul Praktikum Bioproses “ Pembuatan Sleroglucan
secara Fermentasi dengan Sclerotium Rolfsii”. Bandung, Politeknik Negeri
Bandung
http://www.elicityl-oligotech.com/?fond=rubrique&id_rubrique=56 [diakses pada 25 Desember 2016]
http://www.cargill.com/products/personal-care/ingredients/hydrocolloids/scleroglucan/ [diakses pada 24 Desember 2016]
