i SINTESIS BIOSURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN MINYAK KEDELAI SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN SECARA BIOTRANSFORMASI OLEH Pseudomonas aeruginosa Disusun oleh DINA IKA MULIAWATI M0301020 SKRIPSI Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar sarjana Sains Kimia FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2006
115
Embed
SINTESIS BIOSURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN … · Lampiran 5. Data tegangan permukaan pada optimasi ... Surfaktan mempunyai banyak kegunaan dalam dunia ... produk farmasi. Biosurfaktan
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
i
SINTESIS BIOSURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN MINYAK KEDELAI SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN SECARA
BIOTRANSFORMASI OLEH Pseudomonas aeruginosa
Disusun oleh
DINA IKA MULIAWATI
M0301020
SKRIPSI
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar
sarjana Sains Kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA
2006
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini dibimbing oleh :
Pembimbing I Pembimbing II
Venty Suryanti, M. Phil Sri Hastuti, M. Si
NIP. 132 162 026 NIP. 132 162 562
Dipertahankan di depan Tim penguji Skripsi pada :
Hari : Senin
Tanggal : 16 Oktober 2006
Anggota Tim Penguji :
1. Drs. Mudijojno, Ph.D 1…………………………
NIP. 131 570 164
2. Triana Kusumaningsih, M.Si 2………………………...
NIP. 132 240 166
Disahkan oleh
Fakultas Metematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dekan, Ketua Jurusan Kimia,
Drs. Marsusi, M.Si Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph. D.
NIP. 130 906 776 NIP. 131 570 162
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “SINTESIS
BIOSURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN MINYAK KEDELAI SEBAGAI
SUMBER KARBON TAMBAHAN SECARA BIOTRANSFORMASI OLEH
Pseudomonas aeruginosa” ini adalah benar-benar karya saya sendiri yang diajukan
untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang
sepengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang ditulis atau
diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan
disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, September 2006
DINA IKA MULIAWATI
iv
ABSTRAK
DINA IKA MULIAWATI, 2006, SINTESIS BIOSURFAKTAN DENGAN MENGGUNAKAN MINYAK KEDELAI SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN SECARA BIOTRANSFORMASI OLEH Pseudomonas aeruginosa Sintesis biosurfaktan dengan menggunakan minyak kedelai sebagai sumber karbon tambahan secara biotransformasi oleh Pseudomonas aeruginosa telah dilakukan. Minyak kedelai digunakan sebagai sumber karbon tambahan karena memiliki kandungan asam lemak tidak jenuh yang cukup tinggi yang akan mengalami proses biotransformasi menjadi suatu biosurfaktan dengan sifat yang khas.
Kurva pertumbuhan dibuat untuk mengetahui waktu inokulasi optimum bakteri ke dalam media fermentasi. Optimasi kondisi dilakukan pada konsentrasi minyak kedelai 0, 5, 10, 20 % v/v pada suhu kamar dan kecepatan putar 150 rpm. Fermentasi ini dilakukan selama 12 hari dan setiap hari sampel diukur kepadatan sel, tegangan permukaan, dan indeks emulsi. Recovery biosurfaktan dilakukan dengan ekstraksi menggunakan pelarut dengan tingkat kepolaran yang meningkat, yaitu heksana, kloroform, etil asetat, dan butanol. Biosurfaktan yang diperoleh kemudian diidentifikasi menggunakan KLT dan FT-IR, serta dilanjutkan dengan karakterisasi yang meliputi sistem emulsi, KKM, dan uji sifat emulsifier pada beberapa hidrokarbon.
Berdasarkan kurva pertumbuhan diperoleh waktu optimum 12 jam untuk inokulasi. Penambahan minyak kedelai sebagai sumber karbon tambahan berpangaruh pada produksi biosurfaktan, yaitu menghasilkan biosurfaktan dengan sifat yang lebih baik. Kondisi optimal dalam produksi biosurfaktan adalah 6 hari fermentasi dengan konsentrasi minyak kedelai 10% (v/v). Biosurfaktan yang terakumulasi pada kloroform (bioSklorK) mempunyai kemampuan untuk menurunkan tegangan permukaan dan mempunyai indeks emulsi terbesar. Hasil penelitian menunjukkan analisa yang dilakukan dengan KLT belum dapat digunakan untuk menentukan jumlah senyawa dalam bioSklorK. Identifikasi dengan FT-IR diketahui adanya gugus hidroksi dan karboksilat sebagai gugus hidrofilik dan rantai panjang hidrokarbon alifatis sebagai gugus hidrofobik BioSklorK yang diperoleh mempunyai sistem emulsi o/w, dengan harga KKM 859,369 mg/L dan penurunan tegangan permukaan sebesar 0,052 N/m. BioSklorK juga terbukti telah menurunkan tegangan permukaan dan membentuk suatu emulsi minyak sawit, premium, benzena dan toluena.
Kata kunci : Pseudomonas aeruginosa, asam lemak tidak jenuh, biotransformasi,
bioSklorK
v
ABSTRACT
DINA IKA MULIAWATI. 2006. SYNTHESIS OF BIOSURFACTANTS USING SOY BEAN OIL AS ADDITIONAL CARBON SOURCE THROUGH BIOTRANSFORMATION BY Pseudomonas aeruginosa Synthesis of biosurfactants using soy bean oil as additional carbon source through biotransformation route by Pseudomonas aeruginosa had been done. Soy bean oil was used as additional carbon source because it has high amount of unsaturated fatty acid and could produce biosurfactant through biotransformation and would have own characteristic. Growth curve was made to know the optimum inoculation time of fermentation media. The production of biosurfactant was optimized at different concentration of soy bean oil e.g 0, 5, 10, 20 % (v/v) at room temperature and gyratory shaking at 150 rpm for 12 days. Every day, the sample was measured on optical density, surface tension, and emulsification index. Recovery of biosurfactant was done by extraction with increasing polarity rate of the solvent, that’s hexane, chloroform, ethyl acetate, and buthanol. Biosurfactant from the recovery process was identified using TLC and FT-IR. It was characterized emulsion type, value of CMC, and test of emulsifier for some hydrocarbon. From growth curve, optimum inoculation time was 12 hours. Addition soy bean oil as additional carbon source gave biosurfactant with better ability to reduce surface tension and make emulsion. Optimal condition of biosurfactant production was 6 days fermentation with soy bean oil concentration of 10% (v/v). Biosurfactant that accumulated in chloroform (bioSklorK) had the highest ability to decrease surface tension of palm oil and had highest emulsification index. Identification using TLC could not yet confirm the amount of compound of bioSklorK. Identification using FT-IR showed biosurfactant had hydroxyl and carbocylic as hydrophilic moieties and alyphatic long chain of hydrocarbon as hydrophobic moeities. BioSklorK had o/w type emulsion, value of CMC was 859.329 mg/L and decreased surface tension till 0.052 N/m. BioSklorK also had proved could decrease surface tension and could make emultion with palm oil, gasoline, benzene, and toluene. Key words : Pseudomonas aeruginosa, unsaturated fatty acid, biotransformation,
bioSklorK.
vi
MOTTO
Tuhan tak akan memberi cobaan diluar kekuatan kita
Beruasahalah sekuat tenagamu kemudian serahkanlah pada
Tuhanmu Allah
vii
PERSEMBAHAN
Karya ini kupersembahkan untuk :
Bapak dan ibu tercinta
“Terimakasih tuk doa dan kesabarannya”
Bapak dan Ibu Ant. Sugiyono
“Terimakasih atas semua perhatiannya”
Ayah Joe dan Ineku sayang
“Kalian segalanya buatku”
Budhe – budheku semuanya
“Makasih buat semuanya”
KATA PENGANTAR
viii
Puji syukur kehadirat Tuhan yang Maha Esa atas segenap rahmat dan
anugerah yang tiada hentinya. Segala pujian kepadaNya yang telah mengaruniakan
kepada kita keselamatan sampai akhir jaman.
Skripsi ini disusun dalam rangka memenuhi persyaratan untuk memperoleh
gelar sarjana pada Jurusan Kimia Fakultas matematika dan Ilmu Pegetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Banyak bantuan, bimbingan, arahan dan petunjuk yang diberikan kepada
penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu dengan penuh kerendahan
hati dan ketulusan hati maka penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-
besarnya kepada :
1. Bapak Drs Marsusi, MS, Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.
2. Bapak Drs Sentot Budi Rahardjo, PhD, Ketua Jurusan Kimia Fakutas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
3. Ibu Dra Tri Martini, MSi, Dosen Pembimbing Akademik yang telah
memberikan arahan dan bimbingan.
4. Ibu Venty Suryanti, M.Phil, Pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan, arahan, dan bantuan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Ibu Sri Hastuti, MSi, Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan,
arahan, dan bantuan dalam penyusunan skripsi ini.
6. Para laboran di laboratorium Kimia Dasar FMIPA dan laboratorium Biologi
Pusat, yang telah membantu selama dalam penelitian.
7. Rekan-rekan kerja dalam penelitian ini (Kresna, Sophia, Wiwin, Inge),
terimakasih untuk bantuannya selama ini dan semoga pekerjaan kalian dapat
terselesaikan dengan baik.
8. Semua anak kimia’01 (khususnya Irma, Sari, Dewi, Tia, dan Siska),
terimakasih buat kebersamaannya selama ini.
ix
9. Semua pihak yang telah membantu tapi tidak bisa disebutkan satu-persatu,
terima kasih atas bantuannya hingga terselesainya skripsi ini.
Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan semua pihak yang
membutuhkan. Akhir kata, semoga Tuhan membalas segala bantuan yang telah
penulis terima.
Surakarta, September 2006
Penulis
x
DAFTAR ISI
Hal
HALAMAN JUDUL……………………………………………………….. i
HALAMAN PERSETUJUAN……………………………………………... ii
HALAMAN PERNYATAAN……………………………………………… iii
ABSTRAK…………………………………………………………............. iv
ABSTRACT………………………………………………………………... v
MOTTO…………………………………………………………………….. vi
PERSEMBAHAN………………………………………………….............. vii
KATA PENGANTAR……………………………………………………… viii
DAFTAR ISI……………………………………………………………….. x
DAFTAR TABEL………………………………………………………….. xii
DAFTAR GAMBAR…………………………………………………. ….... xiii
DAFTAR LAMPIRAN…………………………………………………….. xiv
BAB I. PENDAHULUAN……………………………………………......... 1
A. Latar Belakang Masalah………………………………………… 1
B. Perumusan Masalah……………………………………………... 3
1. Identifikasi Masalah………………………………………….. 3
2. Batasan Masalah……………………………………………… 4
3. Rumusan Masalah……………………………………………. 4
C. Tujuan Penelitian……………………………………………....... 4
D. Manfaat Penelitian………………………………………………. 5
BAB II. LANDASAN TEORI……………………………………………… 6
A. Tinjauan Pustaka……………………………………………….. 6
1. Minyak Kedelai…………………………………………. 6
2. Pseudomonas aeruginosa………………………………… 10
3. Pertumbuhan mikroorganisme..…………………………… 10
4. Biotransformasi…………………………………………… 12
xi
5. Surfaktan………………………………………………… 14
6. Biosurfaktan………………………………………………. 20
7. Ekstraksi Pelarut………………………………………….. 22
8. Spektrofotometer UV-VIS……………………………….... 23
9. Kromatografi Gas Spektroskopi Massa…………………… 24
10. Fourier Transform Infra Red……………………………….. 25
11. Kromatografi Lapis Tipis…………………………………. 27
B. Kerangka Pemikiran………………………………………………. 29
C. Hipotesis……………………………………………………….….. 30
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN…………………………………….. 31
A. Metode Penelitian…………………………………………………. 31
B. Tempat dan Waktu Penelitian…………………………………….. 31
C. Alat dan Bahan……………………………………………………. 31
D. Prosedur Penelitian……………………………………………….. 33
1. Sintesis biosurfaktan dan optimasi kondisi…...………….… 33
2. Recovery biosurfaktan…………………………………….. 34
3. Identifikasi minyak kedelai dan biosurfaktan……….….… 35
4. Karakterisasi biosurfaktan………………………………… 36
E. Teknik Pengumpulan Data....................…………………………... 37
F. Analisa Data........................................................................................37
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN…………………...… 40
a. Analisa minyak kedelai……………………………………. 40
b. Kurva Pertumbuhan Bakteri……………………………….. 41
c. Penentuan kondisi optimum dalam sintesis biosurfaktan…... 43
d. Recovery biosurfaktan……………………………………… 47
e. Identifikasi biosurfaktan………………………………….... 48
f. Karakterisasi biosurfaktan…………………………………. 55
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………………………………………… 61
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………… 62
xii
LAMPIRAN…………………………………………………………………….. 65
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Komposisi Kimia Minyak kedelai.............................…...…………............6
Tabel 2. Kandungan asam lemak pada beberapa minyak nabati……………….........7
Tabel 3. Asam lemak dalam minyak kedelai………………..……………………....8
Tabel 4. Beberapa contoh biosurfaktan beserta sifat, mikroorganisme
dan strukturnya..........................................................................................21
tabel 5. Beberapa jenis biosurfaktan yang dihasilkan oleh mikroorganisme
dan karakternya…………………………………………………………...22
Tabel 6. Komposisi minyak kedelai yang digunakan………..………………….…40
Tabel 7. Komposisi minyak kedelai yang digunakan dalam sintesis biosurfaktan
berdasar analisa dengan menggunakan GC-MS…………..…………….. 41
Tabel 8. Tegangan permukaan dan E24 hasil ekstraksi beberapa pelarut yang
digunakan beserta konstanta dielektrikum dari masing-masing
pelarut…………………………………………………………………….48
Tabel 9. Serapan minyak kedelai dan BioSklorK pada spektrum FT-IR…………..53
Tabel 10. Data Pengukuran DHL (Daya Hantar Listrik)………..………………… 55
Tabel 11. Penurunan Teagangan Permukaan beberapa hidrokarbon……..…….….. 58
Tabel 12. Indeks emulsi dan stabilitas emulsi biosurfaktan hasil biotransformasi
minyak kedelai oleh P. aeruginosa…….……...……………. .................. 59
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Kurva Pertumbuhan bakteri………………………………………..12
Gambar 2. Kromatogram KLT…………….…………………………………....29
Gambar 3. Kromatogram GC minyak kedelai yang digunakan dalam produksi
biosurfaktan……………………………………..…………………...40
Gambar 4. Kurva pertumbuhan bakteri P. aeruginosa dalam media
fermentasi…………………………………………………………...42
Gambar 5. Grafik kepadatan selmedia fermentasi pada optimasi kondisi…..….44
Gambar 6. Grafik tegangan permukaan media fermentasi pada optimasi
kondisi…………………………………………………………...….45
Gambar 7. Grafik Indeks emulsi media fermentasi pada optimasi kondisi…….46
Gambar 8. Kromatogram KLT dengan menggunakan beberapa larutan
pengembang………………………………………………………...50
Gambar 9. Spektra minyak kedelai dan BioSklorK pada spectrum FT-IR….......52
Gambar 10. Struktur trigliserida…………………………..…………………….54
Gambar 11. Perkiraan reaksi asam oleat menjadi asam dihidroksisterat………..54
Gambar 12. Grafik antara γ dengan akar konsentrasi biosurfaktan pada penentuan
harga KKM………………..……………………………………….57
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Diagram alir cara kerja………...…………………………………. 65
Lampiran 2. Data GC-MS minyak kedelai……………...………………………72
Lampiran 3. Data kurva pertumbuhan…………...…………………………… ..82
Lampiran 4. Data kepadatan sel pada optimasi kondisi………………………...83
Lampiran 5. Data tegangan permukaan pada optimasi kondisi………………... 84
Lampiran 6. Data indeks emulsi pada optimasi kondisi……………………….. 89
Lampiran 7. Data recovery biosurfaktan…………..………………………… ...92
Lampiran 8. Perhitungan Rf pada KLT dengan larutan pengembang methanol..93
Lampiran 9. Data FT-IR…………………………………………………….......94
Harga Rf yang didapat dengan larutan pengembang metanol adalah 0,7.
Satu noda pada kromatogram ini berarti hanya ada satu senyawa yang dapat
terelusi oleh metanol dan kemungkinan merupakan dari gabungan dari beberapa
senyawa yang belum terpisah dengan benar. Hal ini dapat dilihat dari
kromatogram menggunakan beberapa larutan pengembang lainnya yang tampak
mengekor. Kenampakan noda yang mengekor ini juga dapat disebabkan oleh plat
silika gel yang digunakan bersifat basa dan biosurfaktan yang dihasilkan bersifat
asam sehingga terjadi tarik-menarik antara gugus H+ dari biosurfaktan dan gugus
OH- dari silika gel. Kemungkinan yang lainnya yaitu biosurfaktan (hidroksi asam
lemak) dapat membentuk suatu polimer seperti yang terungkap dalam
Biotransformation of Oil and Fats: A Review (Kian dkk, 1997) sehingga pada
proses elusi biosurfaktan tidak dapat menghasilkan satu spot yang baik tetapi spot
yang terbentuk selalu mengekor. Kian dkk (1997) juga menyebutkan bahwa
kebanyakan dari polihidroksialakanoat adalah polimer dari asam 3-hidroksi. Oleh
karena itu diperlukan suatu penelitian yang lebih lanjut agar didapatkan larutan
pengembang dan plat yang sesuai agar senyawa dalam biosurfaktan yang
dihasilkan dapat terpisah dengan baik.
b. FT-IR
Identifikasi biosurfaktan dengan FT-IR digunakan untuk gugus-gugus
hidrofobik dan gugus-gugus hidrofilik di dalamnya. Spektra FT-IR pada gambar 9
merupakan spektra gabungan dari minyak kedelai dan biosurfaktan hasil
biotransformasi minyak kedelai sehingga dapat diamati perubahan gugus-gugus
fungsi yang terjadi. Gugus–gugus fungsi yang terdapat dalam minyak kedelai dan
biosurfaktan yang diproduksi dapat dilihat pada Tabel 9 dan data lengkap ada ada
dalam lampiran 8.
52
a 60
40 1654.8
1377.4 721.3
1242.3
3008.7 1461.9 1099.3
20 2854.5 1157.2
2923.9 1747.4
b
30
20
1651.0
3400,0 721,3
1712,7
10
1458,1 1377,1
2854,5
Gambar 9. Spektra minyak kedelai dan bioSklorK pada spektrofotometer FT-IR
a. Serapan minyak kedelai
b. Serapan bioSklorK
%Tr
ansm
itasi
53
Tabel 9. Serapan miyak kedelai dan bioSklorK pada Spektrum FT-IR
DATA FT-IR PUSTAKA*
Minyak kedelai
BioSklorK ν (cm-1) Gugus Keterangan
- 3400 3650-3200 OH BioSklorK mengandung gugus hidroksi.
3008,7 2923,9 2854,5
2854,5 3000-2800 CH alifatik Minyak kedelai dan bioSklorK mempunyai rantai karbon panjang alifatik
1747,4 1712,7 1850-1650 C=O Minyak kedelai dan bioSklorK merupakan senyawa karboksilat yang berarti gugus karboksilat pada asam lemak tidak mengalami perubahan
1654,8 1651,0 1680-1640 C=C BioSklorK yang dihasilkan kemungkinan masih mengandung asam lemak tidak jenuh
1461,9 1377,1
1458,1 1377,1
1440-1395 1320-1210
Uluran C-O Tekukan O-H
Minyak kedelai dan bioSklorK adalah senyawa alkanoat
721,3 723,1 720 -CH2- Minyak kedelai dan bioSklorK mengandung metilen hidrogen
Sumber * : Silveverstein, Bassler dan Morril (1981)
Minyak kedelai terdiri dari suatu asam karboksilat rantai panjang dan
sebagian besar kandungannya adalah asam lemak tidak jenuh Ini dinyatakan
dengan adanya gugus-gugus asam karboksilat dan adanya ikatan C=C (1654,8
cm-1) yang menunjukkan bahwa asam karboksilat tersebut merupakan asam lemak
tidak jenuh. Gugus alifatis C-H mendukung bahwa asam lemak yang digunakan
merupakan asam karboksilat alifatis rantai panjang. Ketidak munculan gugus OH
pada spektra minyak kedelai disebabkan asam lemak yang terdapat dalam
biosurfaktan berbentuk trigliserida (gambar 10).
54
H 2C O
H C O C R 2
O
H 2C O C R 3
O
C R 1
O
Gambar 10. Struktur trigliserida
Setelah melalui proses biotransformasi, minyak kedelai berubah menjadi
suatu biosurfaktan yang telah dibuktikan dengan kemampuannya untuk
membentuk emulsi dan menurunkan tegangan permukaan. Biosurfaktan tersebut
diperkirakan membentuk suatu hidroksi asam lemak. Hal ini mengacu pada
penelitian Kim dkk (2000) yang merubah asam lemak tidak jenuh menjadi
hidroksi asam lemak oleh P. aeruginosa PR3. Adanya suatu hidroksi asam lemak
ini ditunjukkan dengan adanya OH bebas (3400 cm-1) dan sebagian lainnya
menunjukkan kemiripan pada spektra minyak kedelai. Perkiraan reaksi dari
hidroksilasi asam tak jenuh lemak yaitu asam oleat dapat berubah menjadi asam
dihidrostearat dengan reaksi seperti pada gambar 11. Kemungkinan biosurfaktan
yang diproduksi adalah suatu hidroksi asam lemak, namun perlu penelitian lebih
lanjut untuk membuktikannya.
OH
CH3(CH2)7CH-CH(CH2)7COOH
OH
P. aeruginosaCH3(CH2)7=CH(CH2)COOH
asam oleat asam dihidroksistearat
Gambar 11. Perkiraan reaksi biotransformasi asam oleat menjadi asam
dihidroksistearat
55
Analisa dengan FT-IR dapat diketahui bahwa biosurfaktan yang diproduksi
mempunyai gugus OH dan karboksilat sebagai gugus yang bersifat hidrofilik dan
rantai panjang hidrokarbon sebagai gugus yang bersifat hidrofobik.
6. Karakterisasi Biosurfaktan
a. Sistem emulsi yang terbentuk
Sistem emulsi dapat diketahui dengan menghitung nilai HLB yang ada,
namun karena struktur biosurfaktan belum diketahui maka sistem emulsi dapat
pula diketahui dengan menambahkan suatu zat elektrolit ke dalam sistem emulsi
yang ada. Sistem emulsi dibuat antara air, minyak kelapa sawit dan biosurfaktan.
Zat elektrolit yang digunakan yaitu NaCl sebanyak 1% dari massa formulasi
emulsi (Lestari, A.,2003). Sistem emulsi yang terbentuk sebelum dan sesudah
penambahan zat elektrolit diukur DHLnya dengan menggunakan
konduktivitimeter. Berat masing-masing formulasi emulsi dan NaCl beserta hasil
pengukuran DHL sebelum dan setelah penambahan NaCl terdapat dalam Tabel
10. Dalam penelitian ini digunakan pula crude biosurfactant (media fermentasi
yang telah disentrifugasi dan diambil supernatannya, tetapi belum dilakukan
ekstraksi) untuk perbandingan sistem emulsi yang terbentuk.
Tabel 10. Data pengukuran DHL (Daya Hantar Listrik)
Berat (gram) DHL rata-rata (µs) Sampel
Formulasi NaCl awal Setelah penambahan NaCl
1 1,0629 0,01 3,57 16,3
2 2,2071 0,02 4,61 26,8
3 1,0586 0,01 16,56 27,5
4 2,2180 0,02 28,5 58,4
56
Keterangan :
Sampel 1 = air (0,5 mL) + minyak sawit (0,5 mL) + crude biosurfactant (0,1 mL)
Sampel 2 = air (1 mL) + minyak sawit (1 mL) + crude biosurfactant (0,2 mL)
Sampel 3 = air (0,5 mL) + minyak sawit (0,5 mL) + bioSklorK (0,1 gram)
Sampel 4 = air (1 mL) + minyak sawit (1 mL) + bioSklorK (0,2 gram)
Pengukuran DHL pada emulsi sebelum dan sesudah penambahan NaCl
sebanyak 1% dari berat formulasi emulsi menunjukkan adanya kenaikan DHL
baik pada crude biosurfactant maupun bioSklorK. Hal ini menyatakan bahwa
sistem emulsi yang terbentuk adalah o/w. Pada sistem o/w, gugus polar mengarah
keluar sehingga dapat mengikat NaCl yang ditambahkan dalam sistem emulsi. Ini
mengakibatkan kenaikan DHL pada emulsi yang terbentuk.
b. Konsentrasi Kritis Misel
Konsentrasi kritis missel adalah konsentrasi biosurfaktan dimana mulai
terjadi pembentukan missel. Konsentrasi kritis missel dapat diindikasikan dengan
perubahan mendadak sifat biosurfaktan (tegangan permukaan air), misalnya pada
konsentrasi biosurfaktan yang divariasi. Pada penelitian ini digunakan pengukuran
tegangan permukaan biosurfaktan untuk menentukan konsentrsi kritis missel
dengan cara melarutkan biosurfaktan dalam air karena sistem emulsi yang terjadi
adalah o/w yang berarti biosurfaktan lebih terdispersi ke air. Variasi biosurfaktan
yang digunakan adalah 10, 25, 100, 400, 1000, 2500, 5000, dan 100000 ppm.
Tegangan permukaan biosurfaktan pada masing-masing konsentrasi
diperoleh dengan metode kenaikan pipa kapiler. Perhitungan serta hasilnya dapat
dilihat pada lampiran 9. Dari hasil perhitungan tersebut dibuat grafik antara γ
(tegangan permukaan) dengan akar (konsentrasi biosurfaktan) seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 12.
57
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,000 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000
akar [konsentrasi (mg/L)]
tega
ngan
per
muk
aan
(N/m
)
y = 3E-05x + 0,0511R2 = 0,9981
y = -0,0007x + 0,0725R2 = 0,9953
Gambar 12. Grafik antara γ dengan akar konsentrasi biosurfaktan pada penentuan
harga KKM
Setiap surfaktan mempunyai harga KKM tersendiri, sehinga perlu
diketahui harga KKM dari surfaktan yang telah diproduksi. Pada penelitian ini
digunakan variasi tegangan permukaan dengan metode kenaikan kapiler. Harga
KKM ditentukan dengan mencari perpotongan 2 garis pada kurva tegangan
permukaan dan hasil perhitungan selengkapnya terdapat dalam lampiran 9.
Harga KKM didapatkan sebesar 859,369 mg/L dengan pemurunan
tegangan muka sebesar 0,052 N/m. Ini berarti pada konsentrasi tersebut
biosurfaktan mulai membentuk missel dan pada konsentrasi biosurfaktan sebelum
859.369 mg/L belum membentuk missel, biosurfaktan masih sebagai monomer
surfaktan. Misel ini berguna dalam absorbsi suatu zat atau logam tertentu.
Dari harga KKM dalam air yang diperoleh diplotkan pada tegangan muka
sehingga diperoleh harga tegangan mukanya sebesar 52 mN/m. Pada penelitian
yang dilakukan oleh E. Haba dkk (1999), biosurfaktan yang diperoleh dari
biotransformasi minyak zaitun oleh P.aeruginosa menunjukkan harga tegangan
muka berkisar antara 36 – 47 mN/m. Hal ini menunjukkan bahwa biosurfaktan
yang telah diproduksi mempunyai kemampuan untuk menurunkan tegangan muka
yang mendekati penelitian yang dilakukan Haba dkk (1999).
58
c. Uji aktivitas sebagai emulsifier beberapa hidrokabon
Uji aktivitas emulsifier digunakan bebrapa hidrokarbon yaitu minyak
sawit, premium, benzena (C6H6), dan toluene (C6H5CH3) dengan pengukuran
penurunan tegangan permukaan hidrokarbon tersebut dan pengukuran kestabilan
emulsi antara air dengan hidrokarbon tersebut selama 7 hari.. Pengukuran
tegangan permukaan ini digunakan metode kenaikan kapiler. Larutan yang
digunakan dibuat dengan formulasi mendekati harga KKMnya dalam air yaitu
digunakan konsentrasi 800mg/L.
Sebelum ditambah biosurfaktan, hidrokarbon diukur tegangan
permukaannya dan setelah ditambah biosurfaktan diukur kembali tegangan
permukaannya untuk mengetahui penurunan tegangan permukaan yang terjadi.
Tabel 11 menunjukkan penurunan tegangan permukaan minyak sawit, premium,
benzena, dan toluene setelah penambahan biosurfaktan yang telah diproduksi.
Tabel 11. Penurunan Tegangan Permukaan beberapa hidrokarbon
Tegangan permukaan (N/m) Jenis hidrokarbon
Tanpa
biosurfaktan
Dengan
biosurfaktan
Penurunan
tegangan
permukaan (%)
Minyak sawit 0,06178 0,0315 49,01
Premium 0,08335 0,0327 60,77
Benzena 0,06144 0,0471 23,34
Toluena 0,06982 0,0485 30,54
Surfaktan bekerja untuk menurunkan tegangan permukaan maupun antar
muka suatu larutan karena zat terlarut atau surfaktan akan terakumulasi di
permukaan sehingga menurunkan tegangan permukaanya dengan menurunkan
energi bebas. Jika tegangan permukaan suatu larutan turun maka larutan tersebut
akan mudah bercampur dengan larutan lain karena gaya adhesi yang bekerja
dalam dua larutan tersebut akan menjadi semakin besar pula. Hal ini yang
menyebabkan surfaktan mempunyai kegunaan yang luas.
59
Dari data yang diperoleh pada tabel 10 dapat diketahui bahwa biosurfaktan
yang diperoleh dapat menurunkan tegangan permukaan berbagai hidrokarbon
yang digunakan. Hal ini ditunjukkan dengan adanya penurunan tegangan muka
dari beberapa macam hidrokarbon yang digunakan sesudah penambahan
bioSklorK.
Biosurfaktan dapat berguna sebagai zat pengemulsi yang dapat
menyebabkan suatu zat terdispersi pada suatu zat lain padahal keduanya tidak
saling bercampur karena tingkat kepolarannya yang berbeda. Gugus hidrofobik
akan mengikat senyawa nonpolar dan gugus hidrofilik akan mengikat senyawa
polar. Pada penelitian digunakan minyak sawit, premium, benzene, dan toluene
untuk membuktikan bahwa biosurfaktan yang dihasilkan dapat berguna sebagai
zat pengemulsi. Pada penelitian ini dicari pula kestabilan emulsi yang terbentuk
sampai dengan tujuh hari.
Emulsi dibentuk dengan cara melarutkan biosurfaktan ke dalam aquades
mendekati harga KKM yaitu 800 mgram/L kemudian menambahkan hidrokabon
ke dalam larutan tersebut. Campuran tersebut kemudian divorteks untuk
membentuk emulsi. Emulsi tersebut dibiarkan selama 24 jam untuk mendapatkan
indeks emulsi 24 jam (E24). Emulsi tersebut setiap hari selama 7 hari dicek indeks
emulsi yang terjadi untuk mengetahui kestabilan emulsi dari masing-masing
hidrokarbon. Data indeks emulsi dan stabilitas emulsi masing-masing
hidrokarbon selama 7 hari menggunakan bioSklorK tersaji pada tabel 12.
Tabel 12. Indeks emulsi dan stabilitas emulsi bioSklorK Jenis
hidrokarb
on
E24 (%)
tanpa
biosurfakt
an
Emulsi (%) dengan penambahan biosurfaktan hari
ke-
1 2
50 40
0 22 11 0
0 50 50 30
60
0 10 10 10
. Indeks emulsi yang didapat pada penelitian dengan menggunakan
beberapa hidrokarbon menunjukkan bahwa biosurfaktan yang diperoleh mampu
digunakan sebagai emulsifier dengan indeks emulsi yang relatif besar untuk
beberapa hidrokarbon seperti minyak sawit dan benzena. Kestabilan emulsi
minyak sawit dan benzena dapat mencapai 7 hari, sedangkan emulsi pada
premium dan toluena hanya bertahan hingga hari ke dua saja. Emulsi yang
terbentuk ini relatif lebih besar jika dibandingkan dengan emulsi tanpa
menggunakan biosurfaktan, bahkan pada premium, benzena, dan toluena sama
sekali tidak dapat membentuk emulsi tanpa menggunakan biosurfaktan.
Pada penelitian yang dilakukan oleh Bicca dkk, biosurfaktan yang
diproduksi dari minyak solar oleh bakteri Rhodoccocus menghasilkan indeks
emulsi dari premium sebesar 50%, minyak tanah sebesar 60%, heksana sebesar
30%, dan minyak solar sebesar 70%, namun setelah dibiarkan selama tujuh hari,
emulsi yang terbentuk sudah hilang. Indeks emulsi ini relatif sama dengan emulsi
yang dapat dibentuk okeh bioSklorK. Hal ini menyatakan bahwa biosurfaktan
yang diproduksi dari biotransformasi minyak kedelai oleh P. aeruginosa
mempunyai kemampuan yang relatif sama. Hal ini dibuktikan dengan kestabilan
emulsi yang mencapai 7 hari.
Dari karakterisasi yang telah dilakukan menunjukkan bahwa bioSklorK
yang telah diproduksi mempunyai kemampuan sebagai surfaktan. Hal ini
dibuktikan dengan kemampuannya menurunkan tegangan permukaan minyak
sawit, premium, benzena, dan toluena serta dapat membentuk emulsi antara air
dengan hidrokarbon tersebut dengan kestabilan emulsi yang berbeda-beda.
Kestabilan emulsi dapat mencapai 7 hari untuk minyak sawit dan benzena.
61
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
1. Penambahan minyak kedelai sebagai sumber karbon tambahan berpengaruh
pada sinetsis biosurfaktan diperoleh kondisi optimum dengan konsentrasi
minyak kedelai sebesar 10% (v/v) dan lama fermentasi 6 hari.
2. BioSklorK mempunyai harga KKM sebesar 859,369 mg/L dengan tegangan
permukaan sebesar 0,052 N/m. BioSklorK mempunyai sistem emulsi o/w dan
dapat menurunkan tegangan permukaan dan membentuk suatu emulsi dengan
benzena, toluena, minyak tanah dan premium.
B. Saran
1. Perlu dilakukan penelitian lanjut untuk mengetahui jenis dan struktur
biosurfaktan yang diperoleh.
2. Perlu dilakukan penelitian lanjut untuk aplikasi biosurfaktan yang telah
disintesis ini.
62
DAFTAR PUSTAKA
Adamson, A.W., 1990, Physical Chemistry of Surface, fifth edition, John Wiley and Sons, Inc USA
Agustina, W., 2005, Profil Kandungan Daidzein dan Genistein pada Tempe
Gembus selama Proses Fermentasi, Skripsi, Jurusan Kimia FMIPA UNS, Surakarta
Andres, C.D., Mercade, E., Guinea, g. Dan Manresa, A., 1994, 7,10-Dihydroxy-8-
(E)-Octadecanoic Acid Produced by Pseudomonas 42A2: evaluatin of Differat Culture Parameters of the fermentation, word J. Microbiol. Biotechnol., 10, 106-109
Ariani, S. R. D., 1997, Pembuatan Keju Kedelai yang mengandung faktor-2
sebagai Alternatif Pengembangan Hasil Olahan Pangan Dari Tahu, Tesis, Magister Kimia ITB, Bandung.
Astuti, dkk., 1986, Pangan dan Gizi, Yogyakarta Atkins, P.W.,1997, Kimia Fisika, Jilid I, Erlangga, Jakarta Bicca, F.C, Colomb, L., Fleck, Ayub, M.A.Z., 1999, Production of Biosurfactants
by Hydrocarbon Degrading Rhodococcus ruber and Rhodococcus erythropolis, Revista de Microbiologia, 30: 231-236
Brady, J.E., 1990, General chemistry (Principle and Structure), fifth edition, John
Wiley and Sons, USA Cahya, A.N., 2003, Studi Awal Isolasi dan Identifikasi Komponen Rimpang Temu
Mangga (Curcuma Mangga Val.) dari Ekstrak Petroleum Eter, Skripsi, Jurusan Kimia FMIPA UNS, Surakarta
Techniques A microscale, second edition, Saunders Collge Publishing, Orlando
Fardiaz, S., 1992, Mikrobiologi Pangan I, Gramedia, Jakarta Fessenden and Fessenden, 1986, Kimia Organik, Edisi 3, Jilid 2, Erlangga, Jakarta Georgiou, G., Lin, S.C. dan Sharma, M.M., 1992, Microbial Biosurfactants,
Process Biochem., 14, 20-29
63
Ghazali, R., dan Ahmad, S, 1997, Biosurfactants- A Review, Elaeis Jornal, 9 (1), 34-54
Haba, E., Espuny, M.J., Busquest, M., Manresa, A., 1999, Screening and
production of rhamnolipids by Pseudomonas aeruginosa 47T2 NCIB 40044 from waste frying oils, The society for Applied Microbiology, Juornal of Applied Microbiology 88. 379-397
Harrop, Mabel H., Gusmao, Norma B., Campos-Takaki, Galba M., 2003, New
Bioemulsifier Produced by Candida lipolytica Using D-Glucose and Babassu Oil as Carbon Sources, Brazilian Journal of Microbiology, 34:120-123
Hosokawa, M., Hou, C.T. dan Wiseleder, D., 2003, Production of Novel
Tetrahydroxyfuranyl fatty Acids from α-Linoleic acid by Clavibater sp. Strain ALA2, Appl. Envin. Microbiol., 69, 3868-3873
Hostettman, K., Hostettman, M., Marson, A., 1995, Cara Kromatografi
Preparatif, Penerbit ITB, Bandung Ikan, Raphael, 1991, Natural Product A Laboratory Guide, Academic Press, San
Diego Ketaren, S., 1986, Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan, edisi 1, UI
Pres, Jakarta Kian, Y.S., Ahmad, S., Lye, O.T. dan Choo, C.S.,1997, Biotransformation of Oils
and Fats: A review, Elais Journal, 9 (1), 1-12 Kim, S. H., Lim, E.J., Lee, S.O., Lee, J.D dan Lee, T.H., 2000, Purification and
Characterization of Biosurfactants from Nocardia sp. L-417., Biotechnol. Appl. Biochem., 31, 249-253
Kosaric, N., Cairns, W.L., Gray, N.C.C, 1987, Biosurfactants and Biotechnology,
Maecell Dekker, INC., Newyork and Bassel Kuo, T.M., Kim, H., dan Hou, C.T., 2001, Production of a Novel compound, 7,
10, 12-trihydroxi-8E-octadecenoic Acid from Ricinoleic Acid by Pseudomonas aeruginosa PR3., Curr. Microbiol., 43, 198-203
Landgrebe, J. A., 1993, Theory and Practice in The Laboratory : With Microscale
and Standar Scale Experiment, Brooks/Cole Publishing Company Wadsworth Inc., California.
64
Lestari, A., 2003, Identifikasi senyawa fosfolipida pada Soya Lesitin Komersial dan Soya Lesitin Hasil Isolasi dari Santan Kelapa, Skripsi Jurusan Kimia FMIPA UNS, Surakarta
Muhammad, H., Suharman, 1995, Analisis Instrumental, Airlangga University Press, Surabaya
Moroy, Y., 1992, Micells Theoritical And Applied Aspect, plenum Press, New
York and London Nurkhayati, 2002, Aktifitas Antioksidan Ekstrak Tempe Gembus terhadap
Oksidasi Minyak Kedelai, Skripsi, Jurusan Biologi FMIPA UNS, Surakarta.
Padmawinata, K., 1991, Pengantar Kromatografi, Edisi ke-2, ITB, Bandung,
Terjemahan: Introduction to Chromatography, Gritter, R., J; J. M. Bobbit; A.E. Scwarting, 1985, Holden day Inc., USA.
Pelczar, M.J dan Chan, E.C.S. 1986, Dasar-dasar Mikrobiologi, Jilid II
(diterjemahkan oleh Ratna S.H), UI Press, Jakarta Rahman, R.A., Sadi, S., 1998, Hydroxystearic Compounds from Unsaturated
Palm Fatty Acid, Journal of Oil Palm Research Vol.10 No. 1, pp.1-14 Saptoharjo, A., 2002, Konsep Dasar Kimia Analitik, UI Press, Terjemahan : Basic
Concept of Analytical Chemistry, Khopkar, S. M., 1985, Wiley Eastern Limited.
Compounds, Fifth edition, A Willey Intercine Publication, John Wiley and Sons, Singapore
Skoog, D. A. and J. J. Learly, 1992, Principle of Instrument analysis, 4th edition., saunders College Publishing A. Harcourt brace Jovanovich College Publisher Forf Worth, Philadelphia.
Stover, C.K. et al, 2000, Complete Genome Sequence of Pseudomona
Ket: Media fermentasi (MF) mempunyai komposisi yaitu nutrient broth 8. 0 g/L; minyak jagung (variasi masing-masing 5%, 10% dan 20 % v/v) dan NaCl 5.0 g/L.