PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA PEMANFAATAN HEMISELULOSA PADA LIMBAH TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT SEBAGAI BAHAN BAKU GULA XILITOL MENGGUNAKAN KHAMIR CANDIDA TROPICALIS Bidang Kegiatan : PKM Gagasan Tertulis Diusulkan Oleh : Ketua Kelompok : Affan Iqbal ( G84080022/2010) Anggota kelompok : 1. Taufik Rais ( F24080055/2010) 2. Ayu Fitriana ( H44080050/2010) i
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
PEMANFAATAN HEMISELULOSA PADA LIMBAH TANDAN KOSONG
KELAPA SAWIT SEBAGAI BAHAN BAKU GULA XILITOL
MENGGUNAKAN KHAMIR CANDIDA TROPICALIS
Bidang Kegiatan :
PKM Gagasan Tertulis
Diusulkan Oleh :
Ketua Kelompok : Affan Iqbal ( G84080022/2010)
Anggota kelompok : 1. Taufik Rais ( F24080055/2010)
2. Ayu Fitriana ( H44080050/2010)
INSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR
2010
i
Ringkasan
Limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) di Indonesia yang jumlahnya sangat banyak, menyimpan potensi untuk dimanfaatkan menjadi produk gula yang bernilai tinggi yaitu xilitol. Kandungan hemiselulosa pada limbah ini mencapai 28% berat kering. Hemiselulosa tersebut menghasilkan (±) 33% xilosa sehingga sangat potensial jika diproses menjadi gula xilitol.
Proses produksi xilitol pada awalnya menggunakan teknik hidrogenasi xilosa murni yang mahal dan sulit. Tapi dengan ditemukannya proses bioteknologi fermentasi yang memanfaatkan metabolisme khamir. Proses konversi menjadi lebih murah dan efesien.
Abstract
Waste of Oil palm empty-fruit-bunch (TKKS) in Indonesia is in great number, it has potential to be used to produce high-value sugar , xilitol. Hemicellulose content of the waste reached 28% dry weight. Hemicellulose yield (±)33% xilosa so nothing to lose if xilitol processed into sugar.
Ordinarily , xilitol production using hydrogenation techniques pure xilosa is expensive and difficult. But with fermentation biotechnology processes that use yeast metabolism. production processes becomes cheaper and more efficient.
ii
Lembar Pengesahan
1. Judul Kegiatan : Pemanfaatan Hemiselulosa pada Tandan
Kosong Kelapa Sawit sebagai Bahan Baku
Gula Xilitol Menggunakan Khamir Candida
tropicalis
2. Bidang Kegiatan : ( ) PKM-AI ( √ ) PKM-GT
3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap : Affan Iqbal
b. NRP : G84080022
c. Departemen : Biokimia
d. Perguruan Tinggi : Institut Pertanian Bogor
e. Alamat Rumah dan HP : Desa Megale, Kedungadem, Bojonegoro
Pada tabel diatas dijabarkan mengenai komposisi penyusun kimia TKKS, kandungan hemiselulosanya sebesar 28 persen, dan dari 28 persen tersebut mengandung (+-) 33.1 persen.
Xilitol
Xilitol adalah salah satu satu gula pemanis termahal dan memiliki banyak
manfaat dibidang kesehatan yang telah diakui oleh pasar dunia. Gula ini cocok
untuk penderita diabetes (Makinen, 2000) karena gula ini memiliki tingkat
kemanisan yang setara dengan gula sukrosa namun nilai kalorinya (40%) lebih
rendah. Xilitol adalah gula berkarbon lima yang tidak dapat difermentasi oleh
bakteri S.mutans penyebab kerusakan gigi, sehingga bersifat nonkariogenik yang
aman untuk kesehatan gigi. (Uhari et al.1996) Sifat fisik dari xilitol adalah stabil
pada suhu tinggi hingga 180 °C sehingga tidak mudah mengalami karamelisasi,
stabil secara kimia karena tidak mengalami reaksi mailard atau browning., stabil
pada pH tinggi maupun rendah dan mudah larut dalam air. Untuk pengembangan
4
produk pangan, sifat-sifat tesebut sangat cocok. Aplikasi xilitol pada produk
pangan antara lain pada permen karet. Di negara Jepang, Xilitol termasuk salah
satu dari 12 komponen bahan makanan yang dapat memberikan efek menyehatkan
tubuh atau lebih dikenal dengan istilah makanan fungsional. Dari sifat xilitol yang
rendah kalori, non kariogenik, dan insulin-independent (dapat dimetabolisme
tubuh tanpa melibatkan insulin), xilitol dapat diaplikasikan pada bidang farmasi
yaitu pada produk-produk kesehatan gigi dan produk yang ideal bagi penderita
diabetes biasa maupun diabetes insulin-dependent. (Emodi 1978; Tochampa et
al.2005)..
Candida tropicalis
Produksi xilitol dengan memanfaatkan mikroorgasime berupa khamir
memiliki kelebihan dari segi ekonomi daripada produksi dengan cara
konvensional yaitu secara kimia yang membutuhkan biaya yang mahal. Menurut
hasil penelitian Tom Granstorm (2002) mikroorganisme terbaik untuk
memproduksi Xilitol adalah khamir Candida tropicalis. Penyebaran khamir
Candida tropicalis sangat mrlimpah di alam, tapi umumnya Candida diisolasi
dari tanah, air laut, produk fermentasi, dan hewan berdarah dingin. Taksonami
dari khamir ini adalah Kingdom: Fungi, Filum:Deuteromycotina ,Famili:
menjadi xilitol, dan XDH mengkatalis oksidasi xilitol menjadi D-xilulosa. D-
xilulosa diubah menjadi D- xilulosa 5- fosfat oleh enzim xilulosa kinas, dan
kemudian masuk dalam siklus heksosa monofosfat. Jadi xilitol merupakan bahan
5
prekursor pada system metabolisme Candida tropicalis .xilitol diperoleh
maksimal saat fase eksponensial atau fase log. Produsi xilitol ini dipengaruhi oleh
beberapa faktor, yaitu pH, temperature, konsentrasi substrat dan ko-substrat, dan
aerasi.(Yulianto 2006). Hasil optimum xilitol diperoleh saat temperature pada
kisaran 28-30°C (parajo et al. 1998). Candida tropicalis menghasilkan 84,5 g/L
xilitol dari 150 g/L xilosa(Yahashi et al. 1996). Menurut hasil penelitian Puspa
Julistia Puspita ( mahasiswa Biokimia IPB 2009) kondisi optimum untuk produksi
xilitol dengan Candida tropicalis adalah waktu optimum inkubasi 48 jam,
konsentrasi optimum xilosa sebesar 70 g/L dengan hasil produksi xilitol 14.08
g/L.
GAGASAN
Gagasan penulisan ini didasarkan pada kondisi saat ini bahwa di Indonesia
terdapat limbah produksi perkebunan yang jumlahnya luar biasa banyak yaitu
tandan kosong kelapa sawit (limbah dari pengolahan sawit) yang memiliki potensi
untuk diproses menjadi produk gula xilitol. Hal tersebut dikorelasikan dengan
produksi gula nasional yang mengalami defisit dan potensi xilitol sebagai
komoditi ekspor. Peluang ini juga ditunjang dengan ditemukannya proses
produksi xilitol yang lebih murah dari pada proses hidrogenasi xilosa
murni(konvensional) yang mahal, yaitu dengan memanfaatkan metabolisme
khamir Candida tropicalis pada substrat xilosa. Xilosa didapat dari hidrolisis
menggunakan asam pada hemiselulosa yang diambil dari limbah TKKS. Metode
yang digunakan untuk produksi xilitol ini adalah dengan menggunakan xilosa
sebagai substrat fermentasi yang dinkubasi selama 48 jam. Untuk jelasnya dapat
dilihat gambar diagram ini.
6
Gambar 1. Produksi xilitol dengan bioteknologi
Produksi xilitol dengan bahan baku limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS)
terlihat sangat berpotensi jika dilihat dari analisa perhitungan komposisi pada tiap
tahap produksinya, yaitu:
- perkebunan Indonesia tiap tahun menghasilkan rata-rata 20 ton tandan
buah segar (TBS) per Ha
- luas area perkebunan sawit indonesia adalah 7.9 juta Ha, jadi produksi
TBS tiap tahun adalah 7.9 juta x 20 ton = 158 juta ton
- pada produksi minyak sawit,tiap TBS menghasilkan TKKS sebanyak 22%,
jadi jumlah TKKS tiap tahun 158 juta ton x 22/100 = 34,76 juta ton
- ekstraksi TKKS menghasilkan 28% hemiselulosa, maka jumlah
hemiselulosa adalah 34.76 juta ton x 28/100= 9.732.800 ton
- hemiselulosa diekstraksi menghasilkan xilan yang bila dihidrolisis dengan
asam menghasilkan (±) 33% xilosa, jumlah xilosa adalah 9.732.800 ton x
33/100 = 3.211.824 ton
7
- xilosa kemudian dijadikan substrat fermentasi khamir Candida tropicalis
dengan konsentrasi 70 g /L dihasilkan 14.08 g/L xilitol atau sebanyak
20% dari xilosa. Maka jumlah xilitol adalah 3.211.824 ton x 20/100 =
624.364,8 ton tiap tahunnya.
Jumlah 624.364,8 ton sangat banyak bila dibandingkan dengan Cina sebagai
produsen xilitol terbesar dunia yang tiap tahunnya hanya menghasilkan 10.000-
13.000 ton xilitol. Beberapa aplikasi produk dari xilitol
Gambar 2,3,4. Aplikasi produk gula xilitol
SIMPULAN DAN SARAN
Besarnya jumlah limbah biomassa tandan kosong kelapa sawit saat ini
belum dimanfaatkan secara optimal. Kandungan senyawa hemiselulosa yang
tinggi memunculkan potensi pemanfaatannya sebagai bahan baku gula xilitol
yang bernilai tinggi dan beragam manfaatnya. Dari analisis perkiraan kapasitas
produksi gula xilitol yang didasarkan pada ketersediaan TKKS per tahun dan
proses produksinya. Indonesia mampu menjadi negara pengekspor xilitol terbesar
Dunia.
Gagasan pemanfaatan limbah TKKS di Indonesia sebagai bahan baku gula
xilitol belum ada, sehingga sangat baik jika pihak-pihak dibidang industri minyak
kelapa sawit dan industri gula memanfaatkan potensinya sebagai komoditas
ekspor yang bernilai tinggi
8
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2010. Harga TBS petani tertekan. Kompas Cetak. [ terhubung berkala]. http://cetak.kompas.com/read/xml/2010/03/22/03331938/harga.tbs.petanitertekan. [23 maret 2010].
Granstrom T. 2002.Biotechnological production of xylitol with Candida yeast, Phd thesis, Helsinki University of Technology, Findland.
Law et al. 2007. Oil palm empty-fruit-bunch. BioResource 2(3). 351-362
Puspita, PJ. 2009. Optimasi Konsentrasi Xilosa dan Glukosa Untuk Produksi Xilitol oleh Candida tropicalis. [ penelitian ].Bogor:Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor; 2009.
Rao RS et al. 2006. Xylitol production from corn .fiber and sugarcane bagasse hydrolysates by Candida tropicalis. Bioresource Technology. 97:1974 -1978
Reza. 2008. Sawit Unggul Mampu Hasilkan 35 Ton TBS.[terhubung berkala]. http://perkebunan.kaltimprov.go.id/content.php?kebun=berita&code=2&view=99 [23 maret 2010].
Richana, Nur et al. Isolasi Identifikasi Bakteri Penghasil Xilanase serta Karakterisasi Enzimnya. Jurnal AgroBiogen 4(1):24-34
Sampaio FC et al. 2003. Screening of filamentous fungi for production of xylitol from D- xylose. Brazillian Journal of Microbiology. 34:325-328
Uhari M, Kontiokori T, Koskela M, Niemela M. 1996. Xylitol chewing gum in prevention of acute otitis media: double blind randomized trial. BrMed J 313: 1180-1184.
Wiknkelhausen E, Pittman P, Kuzmanova S, Jeffries TW.1996. Xylitol formation by Candida boidini in oxygen limited chemostat culture.Biotechnology Letters. 7 : 753-758
Yahashi Y et al. 1996. Production of xylitol fromD-xylose by Candida tropicalis the effect of D-glucose feeding. Journal of Fermentation and Bioengineering 81: 148-152
Yulianto WA, KR Kuswanto, Tranggono, Retno I. 2006. Kinetika fermentasi pada produksi xilitol dengan penambahan arabinosa dan glukosa sebagai ko-substrat oleh Candida shehatae WAY 08. Jurnal Teknologi dan Industri Pangan, Vol.16 No.3.