BIOSINTESIS BIOPOLIMER
POLI(3-HIDROKSIBUTIRAT) DARI BAHAN
DASAR TEPUNG UBI JALAR
MENGGUNAKAN BAKTERI
Bacillus
cereus
FAAC 21005
SKRIPSI SARJANA FARMASI
Oleh:
RAHIMATUL UTHIA
NO. BP 07 131 070
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS ANDALAS
DAFTAR ISI
2.3.1 Fase Pertumbuhan Bakteri 14
2.3.2 Bakteri Penghasil Biopolimer P(3HB) 17
2.3.2.1 Klasifikasi Bakteri Penghasil
Biopolimer 17
2.3.2.2 Identifikasi Bakteri B. cereus 18
2.4 Fermentasi 21
2.4.1 Defenisi Fermentasi 21
2.4.2 Tipe - Tpe Fermentasi 22
2.4.2.1 Fermentasi untuk
Memproduksi Biomassa 22
2.4.2.2 Fermentasi untuk
2.4.2.3 Fermentasi untuk
Memproduksi Metabolit 22
2.4.2.4 Fermentasi untuk
Memproduksi Senyawa 23
2.5 Biopolimer 23
2.5.1 Definisi Biopolimer 23
2.5.2 Poli(3-hidroksialkanoat) / P(3HA) 23
2.5.3 Poli(3-hidroksibutirat) / P(3HB) 26
2.5.3.1 Sejarah Penemuan P(3HB) 26
2.5.3.2 Sifat Fisika dan Kimia
P(3HB) 26
2.5.3.3 Granul P(3HB) 27
2.5.3.4 Biosintesis P(3HB) 27
2.5.3.5 Biodegradasi P(3HB) 28
2.5.3.6 Peranan P(3HB) di
Lingkungan 28
2.5.3.7 Biodegradasi P(3HB) di
Lingkungan 29
2.5.4 Prospek Biopolimer 30
III. PELAKSANAAN PENELITIAN 31
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 31
3.2 Metode Penelitian 31
3.2.1 Alat 31
3.2.2 Bahan 31
3.3 Prosedur Kerja 32
3.3.1 Sterilisasi 32
3.3.2 Penyiapan Medium Perbenihan 32
3.3.3 Pembuatan Medium Agar Miring 33
3.3.4 Peremajaan Isolat Bakteri B. cereus
FAAC 21005 33
3.3.5 Penyiapan Sampel 34
3.3.6 Identifikasi Bakteri B. cereus FAAC
3.3.7 Penyiapan Medium Pertumbuhan
Bakteri Penghasil Biopolimer P(3HB) 36
3.3.8 Penyiapan Suspensi Bakteri B. cereus
FAAC 21005 38
3.3.9 Pembuatan Inokulum Bakteri B. cereus
FAAC 21005 38
3.3.10 Pengkulturan Bakteri B. cereus FAAC
21005 pada Variasi Konsentrasi
Inokulum Bakteri untuk Mendapatkan
Biomassa Tertinggi 39
3.3.11 Pengkulturan Bakteri B. cereus FAAC
21005 pada Variasi Konsentrasi
Sumber Karbon untuk Mendapatkan
Biomassa Tertinggi 40
3.3.12 Pengkulturan Bakteri B. cereus FAAC
21005 pada Variasi Waktu untuk
Mendapatkan Biomassa Tertinggi 40
3.3.13 Proses Peisahan Biomassa dan
Supernatan 40
3.3.14 Pemeriksaan pH Supernatan 41
3.3.15 Penetapan Berat Kering Sel Bakteri 41
3.3.16 Penentuan Kandungan P(3HB) di
I. PENDAHULUAN
Istilah polimer digunakan untuk menggambarkan bentuk molekul raksasa atau rantai
yang sangat panjang yang terdiri atas unit-unit terkecil yang berulang atau mer atau meros
sebagai blok-blok penyusunnya. Molekul-molekul (tunggal) penyusun polimer disebut
monomer (Saptono, 2008).
Salah satu polimer yang banyak digunakan adalah plastik. Bahan mentah pembuatan
plastik ini adalah petroleum yang merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui,
sehingga semakin lama jumlahnya akan semakin berkurang dan tidak dapat digunakan terus
menerus dalam jangka waktu yang lama (Djamaan, 2000). Penggunaan plastik yang tidak
terkontrol saat ini telah banyak menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan. Diperkirakan
sebanyak 25 juta ton limbah plastik sintetis telah dibuang ke lingkungan setiap tahunnya di
dunia (Lee, 1996). Ribuan ton sampah plastik dibuang ke laut yang mengakibatkan lebih dari
satu juta hewan laut mati karena terjerat komponen plastik yang tenggelam maupun terapung
di permukaan laut (Doi, 1990). Untuk mengatasi masalah tersebut telah dilakukan pengkajian
untuk menghasilkan plastik yang ramah lingkungan yang mudah terurai (biodegradable) serta
dihasilkan dari sumber daya alam yang dapat diperbaharui (Djamaan, 2000).
Polimer poli (3-Hidroksialkanoat) misalnya, adalah salah satu contoh polimer ramah
lingkungan. Polimer ini dapat diuraikan secara alamiah oleh mikroorganisme seperti : bakteri,
jamur dan alga. Polimer yang seperti ini biasa disebut dengan istilah biopolimer. Biopolimer
digunakan sebagai bahan kimia, bahan pertanian, penyalut bahan obat yang memungkinkan
terkendalinya pelepasan obat dan juga untuk aplikasi medis seperti benang jahitan bedah,
contohnya poli (3-Hidroksibutirat) atau P(3HB) (Djamaan, 2004).
Biopolimer diproduksi oleh bakteri penghasil biopolimer pada saat lingkungannya
kekurangan nitrogen, fosfat, magnesium dan oksigen dengan kelebihan sumber karbon.
satunya ubi jalar. Selain itu pernah diteliti pada penelitian-penelitian terdahulu telah digunakan
minyak kelapa sawit, limbah cair pabrik pengolahan kelapa sawit, jerami padi, glukosa, asam
oleat, ampas pabrik tapioka, dan gula pasir sebagai sumber karbon untuk memproduksi
biopolimer (Djamaan, 2011).
Ubi jalar merupakan sumber karbohidrat ke empat setelah beras, jagung dan ubi kayu
(Herawati dan Widowati, 2009). Produksi ubi jalar yang cukup besar tidak sebanding dengan
pemanfaatannya. Umbi ini memiliki kandungan karbohidrat (sumber atom C) yang cukup
tinggi. Kandungan tersebut dapat dimanfaatkan dalam bentuk tepung sebagai substrat pada
fermentasi yang menghasilkan biopolimer poli(3-hidroksibutirat). Selama ini untuk produksi
P(3HB) digunakan glukosa dan minyak tumbuhan. Namun karena biaya produksi
menggunakan glukosa dan minyak tumbuhan relatif tinggi, perlu dicari sumber lain yang lebih
murah.
Dari literatur diketahui pada 100 gram ubi jalar mengandung 32,3 g karbohidrat/pati;
0,4 g lemak; 1,1 g protein; 0,7 g serat; 68,5 g air; 57mg kalium; 52 mg fosfor; 52 mg Na; 393
mg kalsium; 900 IU vitamin A; 0,1 mg vitamin B1; 0,04 mg vitamin B2; 35 mg vitamin C.
Dimana dari kandungan karbohiddrat/pati tersebut terdapat amilosa sebanyak 37 % sedangkan
sisanya adalah amilopektin sebanya 63 % (Depkes RI, 2002).
Berdasarkan uraian di atas, maka dilakukan penelitian untuk melihat kemungkinan
pemanfaatan tepung ubi jalar sebagai substrat fermentasi biopolimer P(3HB). Pada penelitian
ini diamati hubungan berbagai konsentrasi inokulum Bacillus cereus FAAC 21005 dan tepung
ubi jalar terhadap pertumbuhan sel bakteri. Dari penelitian terdahulu bakteri ini telah terbukti
dapat menghasilkan P(3HB) dari sumber karbon lain, yaitu glukosa (Majid et. al., 1997) dan
ABSTRAK
Telah diteliti proses biosintesis senyawa biopolimer poli(3-hidroksibutirat), P(3HB) dari bahan dasar tepung ubi jalar (Ipomea batatas) menggunakan bakteri Bacillus cereus
FAAC 21005. Proses biosintesis dilakukan pada suhu 30° C, pH 7 dan agitasi 120 rpm menggunakan bioreaktor dengan kapasitas 250 mL. Diamati pengaruh variasi konsentrasi inokulum bakteri, sumber karbon dan waktu fermentasi. Cairan hasil fermentasi selanjutnya disentrifugasi dengan kecepatan 3.000 rpm dan biomasanya dikeringkan sampai berat konstan. Kandungan P(3HB) yang terbentuk di dalam sel ditentukan dengan metode kromatografi gas menggunakan kolom 5-phenyl methyl xyloxan, dengan fasa gerak helium dan detektor Flame
Ionization Detector. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kondisi optimum dicapai pada
konsentrasi inokulum 5 % v/v, tepung ubi jalar 2,5 g/100ml, lama fermentasi 54 jam, dengan kandungan P(3HB) sebesar 48,05 % b/b.
