Lucia Indrarti Elsy Rahimi Dan Tati89
-
Upload
destiani-kusmah-wardhani -
Category
Documents
-
view
36 -
download
4
Transcript of Lucia Indrarti Elsy Rahimi Dan Tati89
-
BiosintesisAsam Laktat SebagaiBahan Baku Plastik Biodegradabel(Lucia Indrarti)
BIOSINTESIS ASAM LAKTAT SEBAGAI BAHAN BAKUPLASTIK BIODEGRADABEL
Lucia Indrarti,ElsyRahimidanTatiPusatPenelitianFisika(P2F) - LfPf
Jl. Cisitu21/154D,KomplekLfPLBandung
ABSTRAK
BIOSINTESISASAM LAKTAT SEBAGAI BAHAN BAKU PLASTIK BIODEGRADABEL. Pengembanganbahanplastik biodegradabelmenggunakanbahanalamterbarukan(renewableresources)sangatdiharapkan.Polylacticacid (PLA) adalahsalahsatujenis plastikyangdapatdiproduksidaribahanalamiterbarukansepertipatimelaluifermentasiasamlaktatdanpolimerisasisecarakimia.Lactobacillusplantarummerupakanisolattunggalhasilisolasidarisilasejagung'danmerupakanbakterihomofermentatifpenghasilasamlaktat.Fermentasitepungjagungolehbakteri1. pli:intarurhpadasuhu30CdenganpH 6-6,5menghasilkanjenis L(+)asamlaktatdenganproduksiasamlaktat2,02mg/mLdenganwaktuinkubasi72jam.AsamlaktatyangdihasilkanakandiproseslebihlanjutmelaluipolimerisasisecarakimiasebagaibahanbakuplastikPolylacticAcid (PLA). PenguasaanteknologipembuatanPLA sebagaipolimerbiodegradabelakanmemberikannilai tambahpadapemanfaatantepungjagungdenganmemberikankeuntungansecaraekonomiyangdapatbersaingdenganplastikhidrokarbonyangsaatinibanyakdipakai.
Kata kunci : Biosintesis,Polylactic acid,Lactobacillusplantarum
ABSTRACT
BIOSYNTHESIS OF LACTIC ACID AS BIODEGRADABLE PLASTIC RAW MATERIALS.
Developmentof biodegradableplasticmaterialsusedrenewableresourcesareexpected.Polylacticacid(PLA)is oneof the biodegradableplasticwhich wasproducedfromrenewableresourcesby fermentationof starchand chemicalpolimerization.One isolateof the bacteriaLactobacillusplantarumwas obtainedfrom cornsilageisolationand was homofermentativebacteriawith lactic acid as the fermentationproduct.Lactic acidfermentationfrom corn starchmediumwas carriedout by L. plantarumat room temperatureandpH 6-6.5.Analysis of fermentationcom starchusingHPLC andpolarimetershowedthat lactic acid fermentationBy
L. ?lantarump~oducedL(+)lacticacid:Produ~tivi~o~L(+)lacticacidW~S2:6.mg/mlb~~ncubation of72 hours.ThiSproductwill befollowedby chemicalpohmenzatlOntogetpolylachdaCid(PLA). ThetechnologyprocessofPLA asbiodegradableplasticwill giveanaddedvalueof comstarchandcanbecompetitiveeconomicallywiththeordinaryhydrocarbonplastics.
Key words: Bioshyntesis,Polylactic acid,Lactobacillusplantarum
PENDAHULUAN
Dalamperkembanganindustripolimerdantantangan yang harus dihadapi sepertiberkurangnyasumberdayaalammigasdansemakinketatnyarernturanlingkunganhidupyangditerapkantermasukprogramplastikramahlingkunganatauprogramEDP (EnvironmentallyDegradablePlastics),makadiperlukanantisipasiyangtepatagarindustripolimerdapatmemacupengembanganplastikbiodegradabel[1].
Sehubungandenganhal tersebutperludilakukanpengkajiandanpenguasaanteknologi
pembuatanmaterialbaruyangdapatdanmudahteruraisecaraalami.
Sintesissecarabiologismenggunakanmikroorganismetertentumerupakansalahsatucarauntukmemperolehsumber-sumberbahanbakumaterialyangdapatdiperbaharuisebagaiprodukyangbersahabatdenganlingkungan.
PolylacticAcid (PLA) adalahpolimeryangdibuatdenganbahanbakurenewableresourcesmelaluiprosesfermentasipatidenganmenggunakanbakteriasamlaktatclanpolimerisasi
89
-
ProsidingSimposiumNasionalPolimer V
secarakimia[2,5].PerusahaanbesarduniamulaibergerakuntukmemproduksiPLA, sepertiCargill-DowChemicalsCo sejaktahun1997telahmemproduksiPLA untukdigunakansebagaiplastikdantekstildenganskala140.000tonpertabundenganmemanfaatkantepungjagung.,halinimenunjukkankebutuhanpasaryangsangatberarti[3].
Asam laktat atau asam a-hidroksi
propionatmerupakansalahsatuasamorganikyangdapatdihasilkanmelaIuisintesiskimiadansintesissecaramikrobiologisdenganmikroorganismetertentumelaluiprosesfermentasi.Penggunaannyaamatluasmencakupindustrimakanan,minuman,fannasi,kosmetikdankimia.
Melaluipolimerisasikimiaasamlaktatdapatdihasilkan PLA, yang merupakanplastikbiodegradabelyangsaatini banyakdigunakansebagaibiomedikalsepertisurgicalimplant,drugdeliverysystemdanartificial scaffoldmaterials[4].
Kendala utamadalam memproduksisenyawainiadalahhargabahanbakuyangmahaI.Mengingatasamlaktatmemilikibanyakkegunaandanpermintaanpasaryangmeningkatmakadicarialtematiflain produksiasamlaktatdenganmenggunakanbahanbakumurahdaribahanalamterbarukanmelaIuiprosesfermentasi.
Pati-patiandanlignoselulosamerupakansumberdayaalamterbarukanmemilikipotensicukupbesaruntukdiolahmenjadiplastikramahlingkunganmelaluiprosesfermentasiolehbakteridanpolimerisasikimia[5].Diharapkandapatmemberikankeuntungansecaraekonomiyangdapatbersaingdenganplastikhidrokarbonyangsaatinibanyakdipakaidanmasihtergantungpadapetrokimia.
Asamlaktatmemiliki2jenisisomeroptisaktif,jenis L danD [2,5,6],keduanyadalamsintesissecarakimiatidakdapatdibuatsecaraterpisah.Melaluiprosesfermentasiasamlaktatdapatdibuatjenis D atauL secaraterpisahtapitergantungdarijenisbakterinya,sehinggapemilihanbakteri sangatpenting. DalamduniaindustrisenyawaasamL(+)laktatlebihbanyakdigunakan[4].MakapadapenelitiimpendahuluaniniperIudilakukanisolasibakteripenghasilasamlaktatyangpotensialuntuk
90
ISSN 1410-8720
mendapatkanstrain yang unggul dalammenghasilkanasamlaktatsebagaiprodukutamanya.DiharapkandapatdikembangkanlebihlanjutmelaluipolimerisasikimiamenjadipolimerPLA
METODEPERCOBAAN
IsolasidanIdentifikasiBakteri
Isolasidilakukanmenggunakanmetodetuangmelaluipengenceran.Sampelbempasilasejagungdiencerkandenganaquadeststeril,selanjutnyasuspensidicampurdenganmediumselektifMRS (deMan,Rogosa,Sharpe),laludituangkankedalamcawanpetri.Kemudiankulturcawandiinkubasipadasooukamar.Koloniyangtumbuhdiisolasikedalamagarmiringsehinggadiperolehisolatbakterimurni.
IdentifikasiisolatmeliputipewamaanGram,Ujibiokimia,yaitu:hidrolisisgelatin,kasein,indol,H2S, Katalasedannitrat.Uji fermentasi,yaitufermentasiglukosa,fruktosa,galaktosa,laktosa,maltosa,sukrosa,manitoI,danribosa.
PembuatanInokulum
Biakanmumihasil isolasidiinokulasi
sebanyaklose kedalammediumMRS sterilsecaraaseptislaludiinkubasipadasuhukamarselama24jamdandikocok120rpm.Ke dalammediumMRSdiinokulasiisolattersebutsebanyak.1rnLkedalamtabungreaksiberisi9rnLmediumMRSbamlaIudiinkubasipadasooukamarselama24jamdandikocok120rpm.KulturdaIamMRSdiinokulasisebanyak2mLkedalamerlenmeyer50mL berisi18mL mediumMRS bamlaludiinkubasipadasooukamarselama24jamdandikocok120rpm.
Kultur isolat yang aktif diinokulasisebanyak5mL kedalamerIenmeyer125mLberisi45mLmediumMRS bamlaludiinkubasi
padasuhukamarselama24jam dandikocok120rpm. Setelahinkubasi selama24 jamdilakukanpengukuranOD (OpticalDensity)dengan spektrofotometerpada panjanggelombang520nmuntukmengetabuijumlahsel.Kultur yangdihasilkandigunakansebagaiinokulumuntukpembuatankurva tumbuhisolattersebut.
-
BiosintesisAsam Laktat SebagaiBahan Baku PlastikBiodegradabel(Lucia lndrarti)
PembuatanKurva TumbuhL. Plantarum
InokuhundenganODyangsudahdiketahuidiinokulasikansebanyak20 mL ke dalamerlenmeyer500mLyangberisi180mLmediumMRS,kemudiandiinkubasipadasuhu30Cdandikocok120rpm.Selamapengocokandilakukanpengambilansampelsetiapjam,kemudianpadasampeldilakukanpengukuranOD.Pengambilansampeldilakukansampaimencapaifasastasioner.
Hasil pengukuranabsorbansidialurkanpadagrafik,dimanasumbuxmenunjukkanwaktuinkubasisedangkansumbuy menunjukkanabsorbansi. Dari kurva pertumbuhanLactobacillus plantarum yang diperolehditentukanumurinokulumterbaikyangakandigunakanpadatahapoptimasikondisilingkunganfermentasitepungjagung.
OptimasiKonsentrasiTepungJagung
Padaoptimasikonsentrasitepungjagungini, prosesfermentasidilakukanpadavariasikonsentrasimediumtepungjagung5%dan10%,denganvariabellaindibuattetapyaituinkubasipadasuhu30Cdengankondisipengocokanpada kecepatan 120 rpm dan jumlahinokulumsebanyak10%.Pengambilansampeldilakukansetiap3jam, kemudianditentukankadarasamlaktatdenganmetodetitrasiasambasa,kemudianditentukankonsentrasitepungjagungyangmemberikanhasilproduksiasamlaktatterbanyak.
OptimasiKonsentrasiEkstrak Ragi
Padaoptimasikonsentrasiekstrakragi,prosesfermentasidilakukan pada variasikonsentrasiekstrakragipadamediumtepungjagung0,5% yaitu0%;0,5%;1%; 1,5%dan2,0%denganvariabellaindibuattetapyaitukonsentrasitepungjagunghasiloptimasi,inkubasipadasuhu30C dengankondisipengocokanpadakecepatan120rpmdanjumlahinokulum10%denganmasainkubasi156jam.Pengambilansampeldilakukansetiap3 jam, kemudianditentukankadarasamlaktatdenganmetodetitrasiasambasa.Kemudianditentukankonsentrasi
ekstrakragiyangmemberikanhasilproduksiasamlaktatterbanyak.
ProduksiAsamLaktat
Mediumtepungjagungdengankonsentrasitepungjagungdankonsentrasiekstrakragihasiloptimasidenganinokulum10%diinkubasipadasuhu30C selama72jam dengankondisipengocokanpadakecepatan120rpm.
Asam laktatyangdiperolehdianalisisdenganmenggunakanmetodeHPLC danmetodepolarimeteruntukmenentukanputaranoptisdariasamlaktatyangdihasilkandenganmemisahkanterlebihdahulularutanasamlaktatdan biomassadenganmenggunakanalatsentrifugasidengankecepatan15000rpm,suhu18Cselama15menit
Penentuan Kadar Asam Laktat denganMetodeTitrasi I
Penentuankadarasamlaktatdilakukan
berdasarkan metode titrasi (7) denganmenggunakanNaOH 0,1 N 1 mL sampeldiencerkandenganakuadesthinggamencapaivolume 20 mL. Ditambahkan 5 tetes
phenolphtaleinkedalamsampelyangdiencerkan.LarutaniniselanjutnyadititrasidenganlarutanNaOH0,1N.Kadarasamlaktatdihitungdenganrumus:
Kad~rasamlaktat(~) =mLNaOHxNormalitasNaOHx
9mLsampel
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil isolasibakteridarisilasejagungdiperolehl(satu) isolat. Berdasarkanhasilpengamatan,isolatyangdiperolehbersifatgrampositif, motil, berbentukbatangdantidakmenghasilkanendospora.Dalamreaksifermentasiglukosa tidak menghasilkan gas, tetapimenghasilkanasam.Reaksikatalasenegatif,inimenunjukkanbahwabakteritersebuttermasukbakterianaerobfakultatif.
Mengacupadahasil reaksikimiayangdiamati,isolatbakteriyangdiperolehadalahdarimarga(genus)Lactobacillus,jenisplantarum,merupakanbakterihomofermentatifdenganasamlaktatsebagaiproduk utamasebagaihasilfermentasinya.
91
-
ProsidingSimposiumNasionalPolimer V /SSN 1410-8720
Karenaituuntukprosesselanjutnyadigunakantepungjagung5%denganvariasikonsentrasiekstrakragi. Berdasarkandatapengamatantepungjagung5%denganpenambahanvariasikonsentrasiekstrakragi0,5%,1%,1,5%dan2%jugatidakmenunjukkankenaikankadarasamlaktatbahkanlebihkecil,yaitumasing-masing2,43mg/mL,2,77mg/mL,2,86mg/mLdan2.954mg/mLdatadapatdilihatpadaGambar3.Berartiekstrakragisebagaisumbernitrogentidakmeningkatkanaktivitaspertumbuhanbakteridalammenguraikansubstratmenjadiasamlaktat.Makauntukselanjutnyaproduksiasamlaktathanyamenggunakansubstratjagung5%dengansuhu30C.
Darihasilpengamatan1.plantarumyangditumbuhkanpadasuhukamar(30C)dalamagarmiringmediumMRS Difcotumbuhlebihbaikdibandingkan MRS merk Oxoid, hal inidisebabkankandunganMediumMRSDifcoyangberbedakomposisinyadenganMRS Oxoid.DilihatdarikomposisinyakandunganmediumMRSDifcomemungkinkan1.plantarumdapattumbuhpadasuhuruangdibandingkandalammediumMRSOxoid,walaupundiketahuipadaumumnyaLactobacillushiduppadasuhu37C
DarihasilpengamatanwaktupefnbuhanLactobacillusplantarumdalamMRS DifeodapatdilihatpadaGambar1.Waktu'inkubasi8jammerupakanmasainkubasiyangbaikdari1.plantarumsebagaiinokulumuntukproduksiasamlaktatselanjutnyaUmurinokulumyangbaikuntukproduksiasamlaktatadalahinokulumyangmengandungjurnlahbakteriyanglangsungdapatmemfermentasisubstratmenjadiasamlaktat.
12
i 100... 8
~E
~ 4.-g 2'"
6 12 18 24 30 39 81 132
waktu (jam)
___ jagung 5%
-a- jagung10%
___ BiofTBssa pel areo
A As. Laktal pd Dico
-M-- Si)lTBssa pd Oxod
_if_ AS.lakiat pel Oxoid
Gambar2. Grafik rata-rataasamlaktathasil
fermentasi lactobacillus plantarum padakonsentrasijagung padasuhu30C.
o 2 4 6 8 10 12 14 23Waktu (jam)
Gambar 1. Kurva pertumbuhandan kadarasamlaktat lactobacillus plantarum padasuhu30C dalammediumMRS merkdifcodanmerkOxoid.
3.5
'[ 3
:L.5.~ 2.!!
~ 1.5~ 1.~ 0.5>