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>