LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING -...

INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA

DESEMBER 2011

LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING

Dibiayai oleh Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional, sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian

No: 091/SP2H/PL/Dit.Litabmas/IV/2011, Tanggal 14 April 2011

BIDANG REKAYASA

PRODUKSI BIOPLASTIK DAN BIOSURFAKTAN SECARA SIMULTAN DENGAN TEKNIK KULTIVASI

UMPAN CURAH BERULANG

OLEH :

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

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 tahun pertama 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

4

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 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 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 tahun pertama dilakukan 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.

Serpong, Nopember 2011

Tim Peneliti,

Ir. Darti Nurani, M.Si.

Dr.Ir. Sidik Marsudi, M.Si.

6

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ...................................………....................... ii A. LAPORAN HASIL PENELITIAN RINGKASAN............................................................................................... iii PRAKATA ............................................................................……........…… v DAFTAR ISI ................................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR .................................................................................... vi DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................……..... vii BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1 1.2 Peta Jalan (Roadmap) Penelitian ................................................................... 3 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

3.1 Tujuan khusus ................................................................................................. 7 3.2 Manfaat Penelitian .......................................................................................... 7 BAB IV METODE PENELITIAN

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 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 .......................... 12

5.2 Produksi PHA dan Rhamnolipid dengan Teknik Kultivasi Curah Berulang secara Simultan ................................................................... 12

5.2.1 Produksi Rhamnolipid dengan Teknik Kultivasi Curah ................. 13 5.2.2 Optimasi Produksi PHA dengan Teknik Kultivasi Curah .............. 16

5.3 Produksi PHA dan Rhamnolipid secara Simultan dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah Berulang ................................................... 19

5.3.1 Optimasi Produksi Rhamnolipid dengan Teknik

7

Kultivasi Umpan Curah, pengumpanan sumber karbon secara impuls .................................................................................. 19

5.3.2 Optimasi Produksi PHA dengan Teknik Kultivasi Umpan Curah, pengumpanan sumber karbon secara impuls ......... 21

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ................................................................................................... 24 6.2 Saran ............................................................................................................. 24 Daftar Pustaka ............................................................................................ 25

LAMPIRAN ...................................................................................................... 29

Lampiran 1. Komposisi Media Lampiran 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

Lampiran 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

Lampiran 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

Lampiran 5. 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 (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi

Lampiran 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

Lampiran 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

Lampiran 8. Foto-foto penelitian ...................................................................... 34 Lampiran 9. Organisasi Ketua dan Semua Anggota Tim Pengusul .................. 36 Lampiran 10 Biodata tim peneliti ....................................................................... 37

8

DAFTAR GAMBAR

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) ............................................................... 13

Gambar 5.2 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan rhamnolipid (sumber C: minyak sawit) .............................................................. 14

Gambar 5.3 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel

(sumber C:limbah biodiesel dari CPO) ........................................ 14 Gambar 5.4 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM

dan lama fermentasi pada perolehan rhamnolipid (sumber C:limbah biodiesel dari CPO) ........................................... 15

Gambar 5.5 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: minyak sawit) ............................................................... 16

Gambar 5.6 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan PHA (sumber C: minyak sawit) ............................................................... 17

Gambar 5.7 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C:limbah biodiesel dari CPO) ........................................... 17

Gambar 5.8 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C:limbah biodiesel dari CPO) ........................................... 18

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 .................... 20

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 ........................................................... 21

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 ............................... 22

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 .........................................................23

9

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.

10

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 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,

11

serta (3) menemukan strategi teknik kultivasi yang sesuai pada produksi kedua

biomaterial berharga tersebut secara simultan.

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 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 karbon dan produksi PHA dan ramnolipid skala komersil

12

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 biosurfaktan. Salah satu

13

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.

14

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 (repetaed fed batch culture)

15

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, dhiarapkan 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 biaya poroduksi. Disis lain, komersialisasi

16

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.

17

BAB IV

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi dan laboratorium

teknologi fermentasi Institut Teknologi Indonesia Serpong, Tangerang, selama 1

tahun (tahun pertama penelitian, 2011). Produksi PHA dan ramnolipid secara

simultan oleh Pseudomonas sp. menggunakan minyak sawit dan produk

samping (limbah cair) industri biodiesel dari CPO 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)

(1). Optimasi produksi biosurfaktan ramnolipid dengan teknik kultivasi umpan

curah (fed batch culture).

(2) 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 diatas 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

18

penelitian ini adalah untuk membandingkan perbedaan antara produksi PHA dari

minyak sawit dan limbah industri biodiesel.

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

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

jam.

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 PHAnya (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 gas kromatograpi (Hori dkk.,

2002) dan dengan metode ektraksi,. konsentrasi ramnolpid dianalisa dengan

19

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 ramnolipdi 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.

b. Teknik pengumpanan sumber karbon secara impuls

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

jam.

20

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.

5.4 Produksi PHA dan Rhamnolipid dengan Teknik Kultivasi Curah

Berulang secara Simultan

Percobaan ini telah 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.

21

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

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)

22

Gambar 5.2 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media MBSM

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

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

23

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 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

24

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)

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.

25

Gambar 5.6 Pengaruh konsentrasi sumber karbon dalam media BSM dan

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


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

26


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


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


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.

27

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.

5.3.3 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

28

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.


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.

29


dan lama fermentasi pada perolehan rhamnolipid (sumber C: limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impul

5.3.4 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.

30

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.


lama fermentasi pada perolehan berat kering sel (sumber C: limbah biodiesel dari CPO), teknik kultivasi umpan curah berulang, metode pengumpanan impuls

31

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

32

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan dapat diambil beberapa

kesimpulan dan saran saran untuk tindak lanjut penelitian berikutnya.

6.1 Kesimpulan 1. Rhamnolipid dan PHA dapat diproduksi dari bakteri P.aerugionsa dengan

substrat dari produk samping industri biodiesel berbahan baku CPO

2. Konsetrasi awal sumber karbon (minyak sawit) 5 g/l memberikan hasil sel dan

rhamnolipid terbaik dari beberapa konsetrasi yang telah diuji, sedangkan

konsetrasi awal sumber karbon (minyak sawit) 10 g/l memberikan hasil sel

dan PHA terbaik dari beberapa konsetrasi yang telah diuji pada kultivasi

curah berulang secara simultan.

3. Konsetrasi awal sumber karbon (limbah biodiesel dari CPO) 25 g/l

memberikan hasil sel, rhamnolipid dan PHA terbaik dari beberapa konsetrasi

yang telah diuji, pada kultivasi curah berulang secara simultan.

4. Teknik kultivasi umpan curah dengan metode pengumpanan sumber C (produk

samping industri biodiesel dari bahan baku CPO) secara impuls dapat

meningkatkan produksi rhamnolipid; dan hasil maksimum sebesar 270 mg/l

dicapai pada konsentrasi sumber karbon awal 5 g/l, selama 34 jam kultivasi.

5. Pada konsentrasi sumber karbon limbah cair industri biodiesel 25 g/l dengan

teknik kultivasi umpan curah berulang pengumpanan secara impuls diperoleh

konsentrasi PHA dan berat kering sel yang lebih tinggi dibandingkan

konsentrasi sumber karbon lain yang diuji yaitu masing masing secara

berurutan adalah 0,35 g/l dan 1,2 g/l

6.2 Saran Sebagai tindak lanjut penelitian ini disaran kan beberapa hal berikut ini

terkait dengan uapaya untuk kelayakan produksi baik secara teknis maupun

ekonomis.

33

1. Peningkatan kapasitas produksi/scale up ke tahap semi pilot.

2. Produksi PHA dan ramnolipid dengan pengumpanan secara kontinyu.

3. Identifikasi dan karakterisasi PHA dan ramnolipid yang dihasilkan.

4. Perhitungan kelayakan teknis dan ekonomis untuk produksi ramnolipid

sebagai bioinsektisida atau untuk keperluan sebagai bahan suplemen

kosmetik

34

Daftar Pustaka Ashby, R.D. dan T.A. Foglia. 1998. Poly(hydroxyalkanoates) biosynthesis from

triglyceride substrate. Appl Microbil Biotechnol. 49: 431-437. Chen G.Q., G Zhang, S.J. Park, dan S.Y. Lee, 2001, Industrial scale production of

poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate), Appl Microbiol Biotechnol. 57: 50-55

Costa S.G.V.A.O, • Lépine F., •Milot S., Déziel E., •dan M. Nitschke, 2009, •Cassava wastewater as a substrate for the simultaneous production of rhamnolipids and polyhydroxyalkanoates by Pseudomonas aeruginosa, J Ind Microbiol Biotechnol 36:1063–1072.

Davis R., P.K. Anil Kumar, A. Chandrasekar, dan T.R. Shamala, 2008, Biosynthesis of polyhydroxyalkanoates co-polymer in E.coli using genes from Pseudomonas and Bacillus, Antonie van Leeuwenhoek 94: 207-216

De Koning, G.J.M, dan B. Witholt, 1997, A process for recovery of poly(hydroxyalkanoates) from Pseudomonads, prt 1: Solubilization. Bioprocess Engineering, 17, 7-13.

Hori, K., S. Marsudi, dan H. Unno. 2002. Simultaneous production of polyhydroxyalkanoates and rhamnolipid by Psedomonas aeruginosa. Biotechnology and Bioengineering. 78 (6). 699-707.

Koch, A.K., O. Kappeli, A. Ficher, dan J. Reiser. 1991. Hydrocarbon assimilation and biosurfactant production in Pseudomonas aeruginosa mutants. Journal of Bacteriology.173 (13): 4212-4219.

Kronemberger F. A., L.M.M.S. Anna, A. C. L. B. Fernades, R. R. Menezes, C.P. Borges, dan D.M.G. Freire, 2008, Oxygen-controlled Biosurfactant Production in a bench Scale bioreactor, Appl Biochem Biotechnol 147:33-45

Lang, S. dan D. Wullbrant. 1999. Rhamnose lipids-biosynthesis, microbial production and application potential. Appl Microbiol Biotechnol. 51: 22-32.

Lee, S. Y., 1996a, Plastic bacteria? progress and prospects for polyhydroxyalkanoate production in bacteria. Trends Biotechnology, 14, 431-438

Lee, S. Y., 1996b, Bacterial polyhydroxyalkanoates, Biotechnology and Bioengineering, 49, 1-14

Lee, L., S.Y. Lee, dan J.W. Yang. 1999. Production of rhmanolipid Biosurfactant by fed-batch culture of Pseudomonas aeruginosa using glucose as a sole carbon source. Biosci. Biotechnol. Biochem. 63(5): 946-947.

Lee, S.Y., H.H Wong, J. Choi, S.H. Lee, S.C. Lee, dan C.S. Han, 2000, Production of medium chain length polyhydroxyalkanoates by high-cell-density cultivation of Pseudomonas putida under phosphorus limitation. Biotechnology and Bioengineering, 68(4): 466-470.

Lee K.M., S.H. Hwang, S.D. Ha, J. H. Jang, D.J. Lim, dan J. Y. Kong, 2004, Rhamnolipid production in batch and fed batch fermentation using pseudomonas aeruginosa BYK-2 KCTC 18012P, Biotechnology and Bioprocess engineering

35

Maier R. M. dan G. Soberon-Chavez. 2000. Pseudomonas aeruginosa rhamnolipids: Biosynthesis and potential applications. Appl Microbiol Biotechnol. 54: 625-633.

Matsufuji, M. K. Nakata, dan K. Yoshimoto, 1997. High Production of rhamnolipids by Pseudomonas aeruginosa growing on ethanol. Biotechnol. Lett 19 : 1213 – 1215.

Marsudi, S. dan T. Setiadi, 1997, Preliminary study of polyhydroxyalkanoates (PHAs) biosynthesis by Rhadobacter sphaeroides IFO 12203 photosynthetic bacterium using volatile fatty acid as carbon sources, dalam Proceeding of the Indonesian Biotechnology Conference (IBC-1997), June 17-19, Jakarta, Indonesia.

Marsudi, S., A. Ishihara, S. Yamamoto, dan H. Unno, 1998, Accumulation of polyhydroxyalkanoates (PHAs) by Alcaligenes eutrophus H16 utilizing carbon dioxide and valeric acid as carbon sources, dalam Proceeding of Regional Symposium on Chemical Engineering, October 14-16, 1998, Manila, Philippines, 241-246.

Marsudi S., 2002, Simultaneous Production of Polyhydroxyalkanoates (PHAs) and Rhamnolipids by Pseudomonas aeruginosa IFO 3924, Disertasi S3, Tokyo Institut Teknologi Indonesia, Tokyo Jepang.

Marsudi, S. 2002, Studi on simultaneous microbial production of polyhydroxyalkanoates and rhamnolipids. Disertasi S3, TIT, Tokyo, Jepang.

Marsudi, S., Irene K.P. Tan, S. N. Gan, dan K. B. Ramachandran, 2003, Production of Medium Chain Length Polyhydroxyalkanoates (PHAmcl) in Fermenter using saponified crude palm oil (SCPO) and saponified crude palm kernel oil (SCPKO) as Carbon sources, dalam Proceeding of the International Conference on Chemical and Bioprocess Engineering (ICCBPE 2003), August 27-29, 2003, Kota Kinibalu, Malaysia, 194-198

Marsudi, S., Irene K.P. Tan, S. N. Gan, dan K. B. Ramachandran, 2007, Production of medium-chain-length Polyhydroxyalkanoates (PHA-mcl) from oleic acid using Pseudomonas Putida PGA1 by fed batch culture, Makara Seri Teknologi, 11 (1): 1-6

Marsudi S., H. Unno dan K. Hori, 2008, Palm oil utilization for the simultaneous production of polyhydroxyalkanoates and rhamnolipids by Pseudomonas aeruginosa, Appl. Microbiol Biotechnol 78: 955-961

Muller M.M., B. Hormann, C. Syldatk, dan R. Hausmann, 2010, Pseudomonas aeruginosa PAO1 as a model for rhamnolipid production in bioreactor systems, Appl Microbiol Biotechnol 83: 123-130

Neto D.C. , J.A. Meira, J.M. Araujo, D.A. Mitchell, dan N. Krieger, 2008, Optimization of the production of rhamnolipids by Pseudomonas aeruginosa UFPEDA 614 in Solid-state culture, Appl Microbiol Biotechnol 81: 441-448

Serafim L.S., P.C.Lemos, M.G.E. Albuqueque, dan M.A.M. Reis, 2008, Strategies for PHA production by mixed cultures and renewable waste materials, Appl Microbiol Biotechnol, 81:615-628

Sun Z., J.A. Ramsay, M. Guay, dan B.A. Ramsay, 2009, Fed batch production of unsaturated medium chain length polyhydroxyalkanoates with controlled

36

composition by Pseudomonas putida KT 2440, Appl Microbiol Biotechnol 82:657-662

Solaiman D.K.Y., R. D. Ashby, dan T.A. Foglia. 2001. Production of polyhydroxyalkanoates from intact triacylglycerols by genetically engineered Pseudomonas. Appl Microbiol Biotechnol. 56. 664-669.

37

LAMPIRAN

Lampiran 1a. Komposisi media IFO 802 Uraian Konsentrasi per liter air

Polypepton 10 g Yeast Extract 2 g MgSO4 7H2O 1 g

Lampiran 1b. Komposisi media garam dasar (Basssal Salt Medium, BSM)

Uraian Konsentrasi per liter air (NH4)2 HPO4 1.10 g K2HPO4 5.80 g KH2PO4 3.70 g MgSO4 0.12 g Mikroelemen 1 ml

Lampiran 1c. Komposisi media modifikasi garam dasar (Modified Basssal Salt Medium, MBSM)

Uraian Konsentrasi per liter air NH4 NO3 0.666 g K2HPO4 6.6852 g KH2PO4 4,1413 g MgSO4.7H2O 0.12 g Mikroelemen 1 ml

Lampiran 1d. Komposisi Mikroelemen

Uraian Konsentrasi per liter air FeSO47H2O 2.80 g MnSO45H2O 2.40 g CoCl2 6H2O 2.40 g CaCl2 H2O 1.70 g CuCl2 2H2O 0.20 g ZnSO4 7H2O 0.30 g NaMoO4 0.25 g

38

Lampiran 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

Perlakuan

Berat kering sel (g/l) Perolehan

rhamnolipid (mg/l)

Konsentrasi sumber karbon-minyak sawit

(g/l)

Waktu fermentasi

(jam)

5 24 0,30 190 48 2,00 230 72 1,60 210

10 24 2,10 150 48 3,90 170 72 3,00 145

15 24 2,40 140 48 3,20 125 72 3,70 250

Lampiran 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

Perlakuan


rhamnolipid (mg/l)

Konsentrasi sumber karbon-

limbah cair biodiesel (g/l)

Waktu fermentasi

(jam)

5 24 0,10 70 48 0,80 50 72 0,50 47

25 24 1,70 80 48 4,20 56 72 2,80 40

50 24 1,50 72 48 2,50 48 72 3,00 80

39

Lampiran 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

Perlakuan

Berat kering sel (g/l) Perolehan PHA (g/l)

Konsentrasi sumber karbon-minyak sawit

(g/l)

Waktu fermentasi

(jam)

5 24 2,60 0,05 48 1,00 0,09 72 2,00 0,07

10 24 3,00 0,40 48 1,20 0,20 72 0,60 0,30

15 24 0,03 0,10 48 0,03 0,05 72 0,01 0,04

Lampiran 5. 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 (limbah cair biodiesel dari CPO) dan waktu fermentasi

Perlakuan




Waktu fermentasi

(jam)

5 24 0,80 0,02 48 0,30 0,01 72 0,60 0,03

25 24 1,80 0,15 48 0,60 0,10 72 0,20 0,08

50 24 0,05 0,04 48 0,03 0,02 72 0,01 0,01

40

Lampiran 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

Perlakuan


rhamnolipid (mg/l)



Waktu fermentasi

(jam)

5 5 0,018 150 10 0,020 140 24 0,082 150 34 1,640 270 48 1,200 250

25 5 0,017 120 10 0,050 160 24 1,200 180 34 1,500 260 48 2,000 150

50 5 0,050 180 10 0,900 130 24 1,000 140 34 1,600 150 48 2,000 100

41

Lampiran 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

Perlakuan



limbah cair biodiesel dari

CPO (g/l)

Waktu fermentasi

(jam)

5 5 0,15 0,01 10 0,28 0,02 24 0,44 0,04 34 0,40 0,04 48 0,52 0,05

25 5 0,20 0,10 10 0,30 0,18 24 0,85 0,23 34 0,97 0,35 48 1,20 0,30

50 5 0,01 0,01 10 0,05 0,01 24 0,12 0,06 34 0,02 0,05 48 0,02 0,05

42

Lampiran 8. Foto-foto penelitian

Biakan Pseudomonas aerugenosa dalam ampul dan proses aktivasi sel

Media MBSM dan kultivasi produksi rhamnolipid dan PHA secara batch

43

Proses pemisahan sel

Supernatan yang mengandung rhamnolipid dan sel yang telah dikeringkan

44

Lampiran 9. Organisasi Ketua dan Semua Anggota Tim Pengusul

No. Nama Jabatan Dalam

Tim Tugas Dalam TIM (diuraikan dengan rinci) NIP Alokasi Waktu,

Jam/Minggu

1.

Ir. Darti Nurani, M.Si. Ketua Tim - Merencanakan penelitian - Optimasi produksi PHA

dan ramnolipid - Konfirmasi produksi PHA

dan ramnolipid - Penulisan artikel ilmiah

dan paten/HKI - Pembuatan laporan

- 25 jam/minggu

2.


Anggota Tim - Set up peralatan dan preparasi medium

- Analisa PHA dan ramnolipid (konsentrasi dan properti)

- Penulisan artikel ilmiah - Pembuatan laporan

19661231 199203 1 017

20 jam/minggu

45

Biodata Pengusul 1. Ketua Tim Name : Ir. Darti Nurani,M.Si. Nationality : Indonesian Place/Date of Birth : Magelang, July 21, 1961 Religion : Moslem Present position : a.Head of Agroindustrial Technology Laboratory

b.Lecturer and researcher at Indonesia Institute of Technology

Home address : Telaga Kahuripan, BIP – A4/8, Parung, Bogor, Indonesia Email: [email protected] Office address : Department of Agroindustrial Technology Indonesia Institute of Technology Jl. Raya Puspiptek, Serpong, Tangerang 15320 Telp. 0217560544, Fax 7560542 Educational Background 1. 2002, Master of Science (Industrial Agricultural of Technology), Bogor

Agricultural University, Bogor, Indonesia 2. 1986, Undergraduate (S1) of Agricultural Product Technology, Gajah Mada

University, Yogyakarta, Indonesia Professional Association 1. Indonesian Association of Microbiologist (PERMI), member 2. Indonesian Association of Food Technologist (PATPI), member 3. Indonesian of Society for Lactic Acid Bacteria (ISLAB), member Working Experiences 1. Lecturer in General Microbiology, Industrial Microbiology, Packaging

Technology, Department of Agroindustrial Technology, Indonesia Institute of Technology, 1994 - present

2. Lecturer in Food Chemistry, Department of Agroindustrial Technology, Indonesia Institute of Technology, 1994 - present

3. Lecturer in Microbiology for Engineers, Department of Chemical Engineering, Indonesia Institute of Technology, 2004 - present

4. Secretary of Department of Agroindustrial Technology, Indonesia Institute of Technology, 1991 - 1992

5. Head of Microbiology Laboratory, Department of Agroindustrial Technology, Indonesia Institute of Technology, 1992 – 1997; 2002 - 2008

6. Head of Agroindustrial Technology Laboratory, Indonesia Institute of Technology, 2008 – present

7. Organizing Committee in Symposium Biotechnology of Probiotic for Human Health, Center for Assessment of Biotechnology collaboration with Shinshu University, Japan and National University of Singapore, Jakarta 2002

8. Organizing Committee in International Symposium on Probiotic, Center for Assessment of Biotechnology collaboration with Japan Collection of

46

Microorganism – RIKEN and National University of Singapore, Bali 2004 9. Organizing Committee in PATPI Congress and Seminar, Jakarta 2004

10. Organizing Committee in The 4th Indonesian Biotechnology Conference: Biotechnology for Better Food, Health and Environment, Bogor 5 – 7 August 2008

11. Organizing Committee in International Symposium on Probiotic from Asian Traditional Fermented Foods for Healthy Gut Function, SEAMEO – TROPMED Regional Center for Community Nutrition University of Indonesia, Jakarta August 19th – 20th 2008

Course 1. Marine Pollution Monitoring and Training Programme, LIPI –

UNESCO/UNDP, Puslitbang Oceanologi, LIPI Jakarta, November 20 – 23, 1989

2. Seminar Ilmiah Persatuan Ahli Teknologi Laboratorium Kesehatan Indonesia (Patelki): Peranan pengawasan mutu untuk peningkatan dan pengendalian keamanan produk pangan dalam menyongsong UU Pangan dan era pasar bebas, Jakarta November 25 – 26, 1996

3. International Seminar and Exhibition: Release and Biosafety of Genetically Modified Foods, Bogor Agricultural University, September 10 – 11, 1997

4. One day seminar on The Challenging Prospect and Strategies of Yeast Diversity and National Workshop on Isolation and Identification of Yeast, August, 19 – 23 1999, Wisma Makara, University of Indonesia

5. Indonesian International Joint Research Grant Program (RUTI): Workshop The First Year Result: In vivo and clinical studies and probiotic properties of indigenous Dadih lactic bacteria for starter culture. December, 17 2002. Balai Pengkajian Bioteknologi, BPPT, Serpong

6. Kursus identifikasi mikroba, August 27 – 28 2003. PAU, ITB, Bandung 7. Visiting Researcher University of Turku, Finland. October 2006 – February

2007 Research activities 1. Screening of Lactic Cultures Isolated from Dadih Bukittinggi for Fermented

Culture, 1996 - 1997 2. Amino Acid Profiles of Some Lactic Acid Bacteria from Dadih, 1997 – 1998 3. The Effect of Preserving Lactic Acid Bacteria Isolated from Dadih on

Viability, Biochemical Activity and Antimutagenicity of The Bacterial Cells. URGE Project, Batch III, 1998/2000

4. Exploration of Indigenous Lactic Acid Bacteria from Dadih from West Sumatra for Good Starter Culture and Probiotic Bacteria (URGE – DCRG 2000 - 2001)

5. In Vivo and Clinical Studies on Probiotic Properties of Indigenous Dadih Lactic Acid Bacteria for Starter Culture, RUTI, Assessment of Biotechnology, BPPT 2001 – 2003

6. Study on Starter Culture Media Formulation of Yoghurt Probiotic. 2003 7. Viability of Probiotic in Cream Biscuit Storage. 2003 8. Optimatization Condition for α – amylase Extracelluler Production. 2003 9. Characterization Probiotic Properties of Lactic Acid Bacteria Isolated from

47

“Badeg Pace”. 2004 10. Pengaruh Konsumsi Probiotik pada Aktivitas Mikrobiologis Saluran Cerna.

2006 11. Probiotic for Decontaminating Microcystin Containing Indonesia Water

Samples. University of Turku, Finland, October 2006 – February 2007 12. Assessment of Probiotic Lactobacillus plantarum from Dadih for Human

Health Promotion. Applied Research Program SEAMEO – TROPMED, University of Indonesia. 2007

13. Production of Probiotic Concentrate IS-725 for The Powder Milk Product. 2008

14. 15.

Investigation any Bacteriocin Produced by Lactic Acid Bacteria Isolated from Dadih. 2008 Pengaruh suplementasi yoghurt probiotik asal Dadih Enterococcus faecium, IS-27526 terhadap morbidas diare dan respon imun IgA secretory pada balita. 2009. Penelitian Isu Strategis (UNJ), dana DIKTI

Publication

1. Nurani, D. dan I.S. Surono, 1996. Pengaruh cara pengeringan dan lama penyimpanan pada karakteristik jamur pangan kering. Jurnal IPTEK – Institut Teknologi Indonesia, No V, November 1996

2. Nurani, D., T. Tedja, A. Suryani, I.S. Surono, 2000. Viabilitas dan aktivitas biokimiawi pada pembekuan dan penyimpanan beku kultur bakteri laktat asal Dadih. Jurnal IPTEK – Institut Teknologi Indonesia, No XVIII, September 2000

3. Surono, I.S., D. Nurani dan A.A.A. Dharmawati, 1997. Seleksi kultur bakteri laktat asal Dadih Bukittinggi sebagai starter susu fermentasi. Jurnal IPTEK – Institut Teknologi Indonesia, No VII, Agustus 1997

4. Nurani, D., E. Martius, I.S. Surono dan Koesnandar, 2003. Study on Starter Culture Media Formulation of Yoghurt Probiotic. Buku Program dan Abstrak PIT – PERMI, 29 – 30 Agustus 2003, Bandung

5. Trismilah, B. Wahyuntari dan D. Nurani, 2004. Pemanfaatan berbagai jenis pati sebagai sumber karbon untuk produksi α-amilase ekstraseluler Bacillus SW2. Buku Program dan Abstrak PIT – PERMI, Agustus 2004, Semarang

6. Surono, I.S., U. Pato, Koesnandar, D. Nurani and A. Latief, 2004. Dadih Probiotic: In Vivo and Clinical Studies on Lactic Bacteria IS-27526. Programme/Abstract of International Symposium Probiotic for Human Health and Immunity. Bali 7 – 8 September 2004

7. Surono, I.S., F. Riewpassa, D. Nurani, C.M. Kusharto, 2004. In vivo Immune Response of Spraque Dawley Rat Fed with Casein, Fish Protein Concentrate Biscuit. Programme/Abstract of International Symposium Probiotic for Human Health and Immunity. Bali 7 – 8 September 2004

8. Surono, I.S., Koesnandar, F.R. Zakaria, D. Nurani, F. Koestomo, N. Novitasari, J. Dharmawan, Yuan Kun Lee, 2005. Immunodulatory Properties of Dadih Probiotic Bacteria in Indonesian Undernourished Children. Buku Program dan Abstrak PIT – PERMI, 25 – 28 Agustus 2005, Bali

48

9. A. Amar, D. Nurani, F.A. Wijaya, 2008. Isolation and Identification of Bacteria in Kombucha from Serpong, Tangerang, Banten. Buku Program Abstrak The 4th Indonesian Biotechnology Conference: Biotechnology for Better Food, Health and Environment, Bogor 5 – 7 August 2008

10.

11.

12.

Nurani, D., M.H. Thayeb, K.A. Prasetya, 2008. Daya Simpan “Indonesian Dressing” Berbahan Baku Kacang Mete. Buku Program dan Abstrak Seminar dan Kongres PATPI, 14 – 16 Oktober 2008, Palembang

11 Nurani, D., S. Sukotjo dan B.U.D. Putra, 2009. Karakteristik Probiotik secara in vitro Bakteri Asam Laktat asal Badeg Pace. Prosiding Seminar Nasional PATPI, 3 – 4 november 2009, Jakarta. Surono, I.S., A. Khomsan, E. Sobariah and D. Nurani, 2009. Effect of Oxygenated Water and Probiotic Administration on Fecal Microbiota of Rats. Programme/Abstract of International Conference of Indonesian society for Microbiology, 20 – 21 November 2009, Surabaya

Serpong, Nopember 2011 ( Ir. Darti Nurani, MSi)

49

2. Anggota Tim Name : Dr. Ir. Sidik Marsudi,M.Sc. Gender : Male Place/Date of birth : Cot Girek/March 17, 1966 Nationality : Indonesia Current position : Lecturer at Indonesia Institute of Technology,

Jalan Raya Puspiptek, Serpong, Tangerang, Indonesia. Address : Jalan Sukabakti VI No.36, Tangerang 15118, Indonesia. Phone : +62-21-5524-163 (home), +62-813-1125-1231 (mobile) Email address : [email protected] Status : Government employee Id Number : 131 993 522/19661231 199203 1 017

Work experience 2004 – now Lecturer at Chemical Engineering Department, Industrial

Engineering Faculty, Indonesia Institute of Technology, Serpong, Tangerang, Indonesia

1990 - 2004 Lecturer at Chemical Engineering Department, Engineering Faculty,

Syiah Kuala University, Banda Aceh, Indonesia Nov, 2002 – Oct, 2003 Postdoctorate researcher at Faculty of Science, Malaya

University; Kuala Lumpur. Responsible for serving The Summirubber Consultancy project (Summirubber company / Summitomo group – Malaya University collaboration project) in polyhydroxyalkanoates (bioplastic) production by employing bacteria using a fermenter.

Administrative experience 2005 – 2010 1997-1998

Head of Chemical Engineering Department, Engineering Faculty, Indonesia Institute of Technology, Serpong,Tangerang, Indonesia Head of Biotechnology Laboratory, Department of Chemical Engineering, Syiah Kuala University, Indonesia

Education

2002 Doctor of Engineering in Biotechnology, Tokyo Institute of Technology (TIT), Tokyo, Japan. Dissertation

“Simultaneous Microbial Production of polyhydroxyalknaotes (PHAs) and Rhamnolipids” Summary:

To overcome PHAs (bioplastic) production cost, a simultaneous production of PHAs and rhamnolipid (biosurfactant) was proposed using a fermenter by employing

50

Pseudomonas aeruginosa. The result showed that it was feasible to produce both bio-products simultaneously and destroyed a common belief that production cost of PHA will never lower than to produce the cell it’s self.

1997 Master of Science in Chemical Engineering, Bandung Institute of Technology (ITB), Bandung, Indonesia

Master thesis “Preliminary study of polyhydroxyalknaotes (PHAs) biosynthesis by using Rhodobacter sphaeroides photosynthetic bacterium on volatile fatty acids as carbon sources” Summary: Biosynthesis of PHAs was studied at various C/N ratios. Experiments were conducted in two steps, i.e. cell production, and PHA production step. Medium without nitrogen source gave the highest production rate in PHA accumulation step.

1990 Bachelor of Engineering in Chemical Engineering , Faculty of Engineering, Syiah Kuala University, Banda Aceh, Indonesia Under graduate research: “Effect of plate shape for water-air contact on atmospheric cooling water”

Summary: Several types of wood-plate were designed to give a better contact between air and hot water to reduce water temperature. Rectangular shape gave the highest reducing temperature rate from an initial water temperature of 90 C to 30 C. Under graduate thesis “Design of Benzene Plant from Toluene and Hydrogen” Summary: Benzene plant/factory was designed to produce benzene using toluene and hydrogen as raw materials. The major design was benzene reactor at a capacity of 60.000 ton/year. The design included the calculation of pumps required, distillation column, utilities, and other facilities required for benzene factory

Training

2007 (August -October)

“Health Safety and Environment (HSE)” training course at University of Occupational Envionment Health (UOEH), Fukuoka, Japan

A training course held by JICA in respect to the HSE application in industries for develeping counties

51

2006 (June – August)

“Waste water treatment”, internship at Nagoya Institute of Technology (NIT), Nagoya, Japan

An internship on how to treat food waste containing highly oily waste.This internship was supported by TPSDP Project

1997 (Nov 1997– March 1998)

“Engineering Education”, at Biotechnology Department, Tokyo Institute of Technology (TIT), Tokyo, Japan.

Studied how to teach students for doing research especially parameters that required to be determined in the field of biochemical engineering.

1991 (August-October)

“Introduction to Microbiology”, at Inter University Center (IUC) for Biotechnology, Gajah Mada University (UGM), Yogyakarta, Indonesia Studied how to work with microorganism, how to operate a fermenter: Batch culture, feed batch culture, and continuous culture.

1989 (July – August)

“Job training”, P.T. Cement Andalas Indonesia, Banda Aceh, Indonesia

Studied the processes that were involved in “dry process” of cement production plant, which used limestone and gypsum as raw materials.

Research grand award 1. Simultaneous Production of polyhydroxyalkanoates

(PHAs) and Rhamnolipid by Pseudomonas sp using CPO as a carbon source Research team: 1. Dr. Ir. Sidik Marsudi, M.Sc.(principal Investigator)

2. Dr. Tri Panji M.S. APU (member) 3. Dr. Ir. Ratna Siri (Member)

Funding source:

Integrated prime research (RUT XII), Minister of Research and Technology, Indonesia, 2005 – 2006.

2. Production of bioactive compost and biogas from solid and

liquid waste of palm oil mill Research team: 1. Dr. Ir. Siswanto, APU.(principal Investigator)

2. Dr. Ir. Sidik Marsudi, M.Sc.(member) 3. Ir. Suharyanto, M.Si (member) 4. Isroi, S.Si.,M.Si.

Funding source: Collaboration Prime Research (RUK XI), Minister of

Research and Technology, Indonesia, 2005 – 2006.

52

3. Recovery of Polyhydroxyalkanoates (PHAs) by enzymatic

Process Research team: 1. Dr. Ir. Sidik Marsudi, M.Sc. (principal investigator) 2. Dr. Ir. Dwi Susilaningsih (member) Funding source:

Indonesia Toray Science Foundation (ITSF), Jakarta, Indonesia, 2004

International Publication 1. Marsudi, S., Unno, H., and Hori, K., 2008, Utilization of palm oil on simultaneous

production of polyhydroxyalkanoates (PHAs) and rhamnolipid by Pseudomonas aeruginosa using palm oil as a carbon source. Applied Microbiology and Biotechnology 78: 955-961

2. Hori, K., Marsudi, S., and Unno, H., 2002, Simultaneous production of

polyhydroxyalkanoates (PHAs) and rhamnolipid by Pseudomonas aeruginosa, Biotechnology and Bioengineering,78(6),699-707.

This work demonstrated the possibility to produce PHAs and rhamnolipid

simultaneously using decanoic acid or glucose as a carbon source.

Conference/Seminar/Publication Marsudi, S., Tan, I.K.P., Gan, S.N., and Ramachandran, K.B., 2007, “Production of

medium-chain-length Polyhydroxyalkanoates (PHA-mcl) from oleic acid using Pseudomonas Putida PGA1 by fed batch culture, 11 (1), 1-4, Makara seri Teknologi, Scientific Journal of Indonesia University, Depok, Jakarta

Marsudi, S, 2006, Recovery of Polyhydroxyalkanoates (PHAs) by enzymatic Processes,

Reaktor, 10 (2), 59-62, Sientific Journal Chemical Engineering Department, Diponegoro University, Semarang

Marsudi, S., Tan, I.K.P., Gan, S.N., and Ramachandran, K.B., 2003, “Production of

medium-chain-length Polyhydroxyalkanoates (PHA-mcl) in fermenter using saponified crude palm oil (SCPO) and saponified crude palm kernel oil (SCPKO) as carbon substrates. International Conference on Chemical and Bioprocess Engineering (iccbpe 2003), University of Malaysia Sabah (USM), Sabah, Malaysia.

53

Marsudi, S., Ishihara, A., Yamamoto, S., and Unno, U., 1998, “Accumulation of polyhydroxyalkanoates (PHAs) by Alcaligenes euthophus H16 utilizing carbon dioxide and valeric acid as carbon sources, Proceeding of Regional Symposium on Chemical Engineering, October 14-16, 1998, Manila, Philippines, 241-246

Marsudi, S., and Setiadi, T., 1997, “Preliminary study of Polyhydroxyalknaotes (PHAs)

biosynthesis by using Rhodobacter sphaeroides photosynthetic bacterium on volatile fatty acids as carbon sources” Proceeding of the Indonesian Biotechnology Conference, June 17-19, 1997, Jakarta, Indonesia, O1-14.

Local Publication (in Indonesian language) Sidik Marsudi, 1997, Effect of C/N ratio on poly(3-hydroxybutyrate) (PHB)

accumulation by Rhodobacter sphaeroides (IFO 12203), Sains dan Teknologi, Lampung University scientific journal, 3(4), 88-99

Sidik Marsudi, 1997, Plastic wastes and Biodegradable Plastics, VISI, HKBP Nomensen

University scientific journal, 5(1), 22-35 Sidik Marsudi, 1991, Study on Bacillus sphaericus 2362 growth using tofu liquid waste

as a basal medium, Monmata, Syiah Kuala University scientific journal, 7(10), 19-31

Awards 1999-2002 “Monbusho scholarship”, Scholarship awarded by Japanese government.

1987-1990 “TID scholarship”, Special scholarship provided by Indonesian

government for Indonesian university lecturer candidate. Achievement / Recognition awards 1999 “Best paper” in field of Chemical Engineering, presented in

“Seminar Science and Technology 99”, held by Indonesian government and JICA (Japan International Cooperation Agency), Lampung Indonesia.

1989 “Best Student Award” in Faculty of Engineering, University of

Syiah Kuala, Indonesia. Patent: 2009

1. Simultaneous Production of polyhydroxyalkanoates (PHAs) and Rahmnolipid from crude palm oil/CPO. registered P00200900779

Serpong, November 2011


LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING -...

Documents

Transcript of LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING -...