MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA TEKNIK FERMENTASI (FER) Disusun oleh: Jasmiandy Dr. M. T. A. P. Kresnowati Dr. Ardiyan Harimawan PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2014
DAFTAR ISI DAFTAR ISI... i DAFTAR GAMBAR... ii DAFTAR TABEL... iii BAB I PENDAHULUAN... 1 BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN... 2 2.1 Tujuan... 2 2.2 Sasaran... 2 BAB III RANCANGAN PERCOBAAN PERCOBAAN... 3 3.1 Alat Pendukung... 3 3.2 Bahan/ Zat Kimia... 3 BAB IV PROSEDUR KERJA... 4 4.1 Proses Inokulasi... 4 4.2 Proses Fermentasi... 5 4.3 Pembuatan Kurva Pertumbuhan Sel... 6 4.4 Analisis menggunakan HPLC... 7 DAFTAR PUSTAKA... 8 LAMPIRAN A. TABEL DATA MENTAH... 9 A.1 Kurva Pertumbuhan Sel... 9 A.2 Data Waktu Retensi Standar... 9 A.3 Kurva Konsumsi Substrat dan Produksi Substrat... 9 B. PROSEDUR PERHITUNGAN... 10 B.1 Penentuan Perolehan Biomassa... 10 B.2 Penentuan Perolehan Produk... 10 B.3 Penentuan Laju Pertumbuhan Spesifik Maksimum... 10 C. DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR... 10 C.1 Kurva Baku Glukosa... 10 C.2 Kurva Baku Etanol... 10 FER i
DAFTAR GAMBAR Gambar 4.1 Proses inokulasi... 4 Gambar 4.2 Proses fermentasi... 5 Gambar 4.3 Pembuatan kurva pertumbuhan sel... 6 Gambar 4.4 Analisis menggunakan HPLC... 7 FER ii
DAFTAR TABEL Tabel 1. Alat Pendukung... 3 FER iii
BAB I PENDAHULUAN Fermentasi adalah proses yang memanfaatkan kemampuan mikroba untuk menghasilkan metabolit primer dan metabolit sekunder dalam suatu lingkungan yang dikendalikan. Proses pertumbuhan mikroba merupakan tahap awal proses fermentasi yang dikendalikan terutama dalam pengembangan inokulum agar dapat diperoleh sel yang hidup. Pengendalian dilakukan dengan pengaturan kondisi medium, komposisi medium, suplai Oksigen (O 2 ), dan agitasi. Bahkan jumlah mikroba dalam fermentor juga harus dikendalikan sehingga tidak terjadi kompetisi dalam penggunaan nutrisi. Nutrisi dan produk fermentasi juga perlu dikendalikan, sebab jika berlebih nutrisi dan produk metabolit hasil fermentasi tersebut dapat menyebabkan inhibisi dan represi. Pengendalian diperlukan karena pertumbuhan biomassa dalam suatu medium fermentasi dipengaruhi banyak faktor baik ekstraselular maupun faktor intraselular. Kinetika pertumbuhan secara dinamik dapat digunakan untuk meramalkan produksi biomassa dalam suatu proses. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan fermentor bervolume 5L. Sebagai biakan digunakan Saccharomyces cereviceae dengan substrat glukosa. Fermentasi dilakukan secara aerobik dengan aerasi. Praktikan bertugas mengamati profil pertumbuhan biomassa sel. Pengamatan dilakukan dengan pengambilan sampel setiap satu jam. Pada sampel dianalisis konsentrasi sel/biomassa, substrat, dan produk. Setelah serangkaian tahap penyiapan sampel, konsentrasi sel dianalisa dengan menggunakan spektrofotometri dan konsentrasi substrat serta produk dianalisa dengan menggunakan HPLC, kemudian dengan korelasi pada kurva baku akan diketahui konsentrasi berat sel kering (BSK), substrat, dan produk. Data konsentrasi BSK kemudian diplot menjadi sebuah grafik pertumbuhan sel. Dari data yang diperoleh dapat diamati yield dan µ max. Dalam percobaan ini diasumsikan laju pertumbuhan pada setiap bagian fermentor sama untuk waktu tertentu. Pengadukan dianggap sempurna sehingga konsentrasi komponen sama di setiap bagian fermentor. FER 1
BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN 2.1 Tujuan Dengan melaksanakan praktikum Modul, praktikan akan mengenal teknik pelaksanaan fermentasi dalam produksi biomassa dan produk metabolit. 2.2 Sasaran Praktikum ini dilakukan agar praktikan dapat mengoperasikan fermentasi mulai dari penyiapan medium, pelaksanaan dan pengakhiran fermentasi. Pada akhirnya praktikan dapat menggambarkan kurva pertumbuhan mikroorganisme, konsumsi substratnya, dan produksi produk metabolit pada suatu proses fermentasi. FER 2
BAB III RANCANGAN PERCOBAAN PERCOBAAN 3.1 Alat Pendukung Tabel 1. Alat Pendukung Erlenmeyer (2) 500 ml Inkubator Shaker Pipet tetes Jarum ose Erlenmeyer 1 L Kuvet Gelas ukur 50 ml Fermentor Spektrofotometer Gelas ukur 1 L Botol scott duran 250 ml HPLC Timbangan Syringe (4) Erlenmeyer 50 ml Autoclave Filter (4) Vial (3) Biological safety cabinet Gelas ukur 10 ml 3.2 Bahan/ Zat Kimia 1. Glukosa 2. Bahan-bahan nutrisi 3. Biakan mikroba dalam agar miring FER 3
BAB IV 4.1 Proses Inokulasi PROSEDUR KERJA Bahan medium inokulasi Larutan nutrien Mulai Alat dan bahan disiapkan Bahan medium gula dilarutkan dalam aqua dm, nutrient lain dilarutkan terpisah Labu erlenmeyer steril, jarum ose, dan pembakar spritus Larutan gula Sterilisasi Dicampurkan secara aseptik Sterilisasi Medium inokulasi Dicampurkan tiga ose mikroba dari biakan agar secara aseptik 1 Larutan diinkubasi dalam shaker pada temperatur 30 o C dan ph 5 2 Larutan inokulasi Selesai Gambar 4.1 Proses inokulasi (Sumber: Murnandari, A and Jasmiandy., 2013) Keterangan: 1 adalah biakan miring FER 4
4.2 Proses Fermentasi Bahan medium fermentasi Larutan nutrien Mulai Alat dan bahan disiapkan Bahan medium gula dilarutkan dalam aquades, nutrient lain dilarutkan terpisah Labu Erlenmeyer steril, jarum ose, dan pembakar spritus Larutan gula Sterilisasi Dicampurkan secara aseptik Sterilisasi Medium fermentasi Dicampurkan secara aseptik 2 Larutan diinkubasi dalam shaker pada temperature 30 o C dan ph 5 3 Sampling Larutan fermentasi Selesai Gambar 4.2 Proses fermentasi (Sumber: Murnandari, A and Jasmiandy., 2013) FER 5
4.3 Pembuatan Kurva Pertumbuhan Sel Mulai 3 Alat dan bahan disiapkan Spektrofotometer dan kuvet Ukur absorbansi setiap waktu tertentu dan dicatat Nilai absorbansi sampel Plot nilai absorbansi sampel terhadap waktu Waktu pertumbuhan sel Selesai Gambar 4.3 Pembuatan kurva pertumbuhan sel (Sumber: Murnandari, A and Jasmiandy., 2013) FER 6
4.4 Analisis menggunakan HPLC Mulai Alat dan bahan disiapkan Larutan standar dan alat HPLC Ambil sampel setiap waktu tertentu Sampel disentrifugasi Beberapa konsentrasi larutan standar Analisis dengan HPLC Kurva kalibrasi komponen Supernatan sampel diambil dan disimpan di lemari es Selesai Filtrasi supernatan Analisis dengan HPLC Selesai Hasil komposisi beberapa komponen sampel Gambar 4.4 Analisis menggunakan HPLC (Sumber: Murnandari, A and Jasmiandy., 2013) FER 7
DAFTAR PUSTAKA Bailey, J.E., and Ollis, D.F., Biochemical Enginering Fundamentals, McGraw-Hill Kogakusha Ltd., Tokyo, 1987 Murnandari, A., and Jasmiandy. 2013. Pengembangan Proses Fermentasi Xilitol dari Hidrolisat Tandan Kosong Sawit. Institut Teknologi Bandung Soeryo, W, Kinetika Pertumbuhan Mikroba. FER 8
LAMPIRAN A. TABEL DATA MENTAH A.1 Kurva Pertumbuhan Sel Jam ke- Pengenceran A1 A2 A rata-rata [BSK] DO A.2 Data Waktu Retensi Standar Standar Waktu retensi Konsentrasi pembuatan Glukosa Etanol Luas puncak Konsentrasi konversi A.3 Kurva Konsumsi Substrat dan Produksi Substrat Jam ke- Pengenceran Luas puncak [Substrat] Jam ke- Pengenceran Luas puncak [Produk] FER 9
B. PROSEDUR PERHITUNGAN B.1 Penentuan Perolehan Biomassa B.2 Penentuan Perolehan Produk Y X/S = X S = X X 0 S 0 S Y P/S = P S = P P 0 S 0 S B.3 Penentuan Laju Pertumbuhan Spesifik Maksimum μ maks = ( ln X awal ln X akhir ) t fasa logaritmik C. DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR C.1 Kurva Baku Glukosa C.2 Kurva Baku Etanol FER 10