Fermentasi Asam Glukonat

FERMENTASI Pengertian fermentasiMIKROBIOLOGI Mikroorganisme PROSES FERMENTASI Fermentor yang digunakan Proses kerja Proses inokulasi Proses kerja fermentasi

KEGUNAAN

Pengertian FermentasiFermentasi adalah salah satu cara pemanfaatan mikroorganisme yang dapat dilakukan. Fermentasi berasal dari bahasa latin ferfere yang artinya mendidihkan. Definisi fermentasi ini diperluas menjadi reaksi oksidasi reduksi menggunakan sumber energi dan sumber karbon, nitrogen dan lain -lain untuk membentuk senyawa yang mempunyai nilai ekonomi lebih tinggi serta terakumulasi dalam medium.

MIKRO ORGA NISME

Mikroorganisme yang dapat digunakan dalam fermentasi asam glukonat ini antara lain

Aspergillus niger kapang Penicillium Gluconobacter suboxidans khamir Aerobasidium pullulans

PERBEDAANAspergillus niger sulit ditangani karena sering

menyebabkan penyumbatan selama fermentasi dan tidak stabil untuk operasi kontinyu. Gluconobacter menghasilkan cukup banyak asam keto selama produksi asam glukonat, sehingga dapat menyulitkan dalam isolasi asam glukonat. Peningkatan kadar glukosa yang lebih tinggi dari 0.56 M juga menurunkan konversi glukosa pada Gluconobacter

oxydans

Fermentor untuk fermentasi ini bekerja berdasarkan prinsip kemostat konvensional yang tidak terdapat penahanan biomass. Hal ini menyebabkan pertumbuhan dan produksi terjadi secara simultan. Alternatif baru untuk produksi secara kontinyu adalah menggunakan sel yang tidak tumbuh atau penahanan biomass menggunakan Aerobasidium pullulans. Mikroba yang terdapat pada kentang ini terlihat seperti koloni ragi merah muda yang ditutupi dengan massa spora yang sedikit. Koloni yang lebih dewasa berubah warna menjadi kehitaman. Hal ini berkaitan dengan produksi chlamydospora. Aerobasidium pullulans merupakan spesies yang kaseinolitik

Aureobasidium pullulans merupakan

Kingdom : Fungi Phylum : Ascomycota Class Orde Family Genus : Dothideomycetes : Dothideales : Dothioraceae : Aerobasidium Subclass : Dothideomycetidae

suatu mikroba yang patogen dan dapat menyebabkan stigmatomycosis pada kapas. Mikroba ini dapat tumbuh pada agar kentang dektrosa.

Species : A.Pullulans

Inokulum (10%) dibuat dengan memindahkan sel dari agar plate ke dalam erlenmeyer 500 ml. Di dalam erlenmeyer 500 ml tersebut, terdapat medium yang juga digunakan untuk kondisi kultur di fermentor. Medium ini terdiri atas:Glukosa NH4Cl KH2PO4 MgSO4. 7H2O MnSO4.4H2O FeSO4.7H2O ZnSO4.7H2O CoSO4.7H2O : 30 g/l : 3 g/l : 1.4 g/l : 0.35 g/l : 5 mM : 1 mM : 0.01 g/l : 4 mg/l

H3BO3 CaCl 2 NaCl

: 0.04 g/l : 0.1 g/l : 0.1 g/l : 2.5 g/l : 0.2 mg/l : 2 mg/l : 0.25 g/l : 0.625 mg/l : 0.625 mg/l : 0.5 mg/l

citric acid Na2MoO4.2H2O thiamine-HCl biotin pyridoxine-HCl Ca-D-pantothenate nicotinic acid

CuSO4 x 5 H2O 4 m : 1 mg/l

Fermentor yang digunakan pada pembuatan asam glukonat ini adalah kultur berkesinambungan (continuous culture). Pada kultur kontinyu, penambahan substrat terjadi secara terus menerus dengan kecepatan alir tertentu sehingga mencapai keadaan yang steady state atau pembentukan sel seimbang dengan terlepasnya sel keluar fermentor.

Fermentor bekerja berdasar prinsip kemostat, dimana ketinggian cairan yang ada di dalam tangki dipertahankan dengan menggunakan flow rate yang dapat memberikan produktivitas yang diinginkan. Kondisi optimum pada proses fermentasi ini : - pH : 6,5 - suhu : 300C - kejenuhan udara : 120 180% Parameter fermentasi seperti pH, oksigen, suhu dan komposisi medium mempengaruhi produksi asam glukonat.

Fermentor pada proses ini bekerja pada kondisi aerobik, karena adanya suplai oksigen yang terjadi pada fermentor. Fermentor aerobik memerlukan alat untuk mengaduk dan memberikan aerasi yang cukup. Aerasi diperlukan untuk pengadaan oksigen yang cukup demi kelangsungan hidup mikrobia yang ditumbuhkan dalam medium cair. Sistem aerasi berperan penting dalam transfer oksigen dari bentuk gas ke bentuk cair. Oksigen tidak mudah larut dalam air, maka pada proses fermentasi ini diperlukan agitasi atau pengadukan. Agitasi diperlukan untuk mencampur semua isi bioreaktor sehingga diperoleh kondisi homogen. Agitasi selain berfungsi sebagai pengaduk (agitator) juga dapat berfungsi untuk memecah gelembung yang lewat di dalam medium. Agitator atau disebut impeller ini khususnya didesign khusus yang diperlukan untuk fermentor yang digunakan untuk menumbuhkan fungi atau aktinomisetes.

Pada produksi asam glukonat secara kontinyu ini biomass ditahan oleh filter yang dihubungan dengan fermentor. Fermentor, medium dan larutan NaOH disterilkan secara eksternal dalam autoklaf besar. Selain dengan menggunakan filter, penahanan sel dapat dilakukan menggunakan teknik amobilisasi. Penahanan biomas dengan amobilisasi atau dengan filter dapat digunakan untuk mengoptimalkan proses fermentasi kontinyu pada waktu yang sangat pendek yang apabila dilakukan secara normal akan menyebabkan sel ikut keluar (wash out) dari fermentor. Jadi laju pertumbuhan spesifik produk dapat dikendalikan, pembentukan produk tidak terkait dengan laju pertumbuhan. Amobilisasi biomass dilakukan dalam fluidized bed reactor yang bekerja pada volume 0,9 liter. Untuk amobilisasi biomass, sekitar 350 g porous sinter glass beads ditambahkan dalam fluidized bed reactor.

Fermentasi glukonat secara kontinyu dengan A. pullulans pada kondisi optimum, yaitu pada pH 6,5 suhu 300C, dan kejenuhan udara 120 180%. Fermentasi menggunakan medium yang telah dioptimasi menghasilkan produk lebih dari 220g/l pada kondisi steady state. Dengan glukosa 450g/l dalam medium yang dimasukkan dan kejenuhan udara 155% dihasilkan 315 g/l asam glukonat dengan waktu tinggal 21 jam dan biomass 6,8 g/l yang terbentuk. Produksi asam glukonat secara kontinyu dengan waktu tinggal 25 jam mencapai steady state sekitar 170 jam setelah inokulasi. Konversi produk adalah 82,5% untuk waktu retensi 21 jam dan 92% untuk waktu retensi 25 jam.Produksi metabolit mikrobial baik primer ataupun sekunder biasanya terjadi pada kondisi stress. Komposisi mdium memainkan peran penting untuk keberhasilan produksi metabolit.

Asam glukonat terutama bentuk garamnya seperti sodium glokonat memiliki banyak kegunaan dalam bidang kimia, farmasi (misal defisiensi besi dan kalsium), makanan, minuman, tekstile dan industri lainnya. Asam glukonat juga dipakai untuk melarutkan fosfat dan aditif pada semen yang digunakan dalam industri konstruksi agar tahan terhadap kondisi cuaca yang ekstrim.