Biosintesis Asam Laktat Sebagai Bahan Baku Plastik Biodegradabel (Lucia Indrarti) BIOSINTESIS ASAM LAKTAT SEBAGAI BAHAN BAKU PLASTIK BIODEGRADABEL Lucia Indrarti, Elsy Rahimi dan Tati Pusat Penelitian Fisika (P2F) - LfPf Jl. Cisitu 21/154D, KomplekLfPL Bandung ABSTRAK BIOSINTESISASAM LAKTAT SEBAGAI BAHAN BAKU PLASTIK BIODEGRADABEL. Pengembangan bahan plastik biodegradabel menggunakan bahan alam terbarukan (renewable resources) sangat diharapkan. Polylactic acid (PLA) adalah salah satu jenis plastik yang dapat diproduksi dari bahan alami terbarukan seperti pati melalui fermentasi asam laktat dan polimerisasi secara kimia. Lactobacillus plantarum merupakan isolat tunggal hasil isolasi dari silase jagung'dan merupakan bakteri homofermentatifpenghasil asam laktat. Fermentasi tepung jagung oleh bakteri 1. pli:intarurh pada suhu 30°C dengan pH 6-6,5 menghasilkan jenis L( +) asam laktat dengan produksi asam laktat 2,02 mg/mL dengan waktu inkubasi 72 jam. Asam laktat yang dihasilkan akan diproses lebih lanjut melalui polimerisasi secara kimia sebagai bahan baku plastik Polylactic Acid (PLA). Penguasaan teknologi pembuatan PLA sebagai polimer biodegradabel akan memberikan nilai tambah pada pemanfaatan tepungjagung dengan memberikan keuntungan secara ekonomi yang dapat bersaing dengan plastik hidrokarbon yang saat ini banyak dipakai. Kata kunci : Biosintesis, Polylactic acid, Lactobacillus plantarum ABSTRACT BIOSYNTHESIS OF LACTIC ACID AS BIODEGRADABLE PLASTIC RAW MATERIALS. Development of biodegradable plastic materials used renewable resources are expected. Polylactic acid (PLA) is one of the biodegradable plastic which was produced from renewable resources by fermentation of starch and chemical polimerization. One isolate of the bacteria Lactobacillus plantarum was obtained from corn silage isolation and was homofermentative bacteria with lactic acid as the fermentation product. Lactic acid fermentation from corn starch medium was carried out by L. plantarum at room temperature and pH 6-6.5. Analysis of fermentation com starch using HPLC and polarimeter showed that lactic acid fermentation By L. ?lantarum p~oduced L(+) lactic acid : Produ~tivi~ o~L(+)lactic acid W~S2:6.mg/ml b~~ncubation of72 hours. ThiS product will be followed by chemical pohmenzatlOn to get polylachd aCid (PLA). The technology process of PLA as biodegradable plastic will give an added value of com starch and can be competitive economically with the ordinary hydrocarbon plastics. Key words: Bioshyntesis, Polylactic acid, Lactobacillus plantarum PENDAHULUAN Dalam perkembangan industri polimer dan tantangan yang harus dihadapi seperti berkurangnya sumber daya alam migas dan semakinketatnyarernturan lingkunganhidupyang diterapkan termasuk program plastik ramah lingkungan atau program EDP (Environmentally Degradable Plastics), maka diperlukan antisipasi yang tepat agar industri polimer dapat memacu pengembangan plastik biodegradabel [1]. Sehubungan dengan hal tersebut perlu dilakukan pengkajian dan penguasaan teknologi pembuatan material baru yang dapat dan mudah terurai secara alami. Sintesissecarabiologismenggunakanmikro organisme tertentu merupakan salah satu cara untuk memperoleh sumber-sumber bahan baku material yang dapat diperbaharui sebagai produk yang bersahabat dengan lingkungan. Polylactic Acid (PLA) adalah polimer yang dibuat dengan bahan baku renewable resources melalui proses fermentasi pati dengan menggunakan bakteri asam laktatclanpolimerisasi 89
Welcome message from author
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
-
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>
Related Documents
