Potensi Jamur Anaerobik Feses Ruminansia Untuk Produksi Hidrogen Dari Fermentasi Jerami Padi

Soni Ariyanto, Dr.Ir. Muhammad Nur Cahyanto M.Sc; Dr. Dian Anggraini Suroto S.T.P., M.P., M.Eng.

2024 | Tesis | S2 Bioteknologi

Kebutuhan hidrogen makin naik baik untuk industri maupun trasportasi. Hidrogen dapat diproduksi dengan teknologi fermentasi anaerobik. Tahapan pre-treatment secara biologis dalam proses fermentasi anaerobik memberikan dampak lebih baik dari sisi lingkungan dan biaya. Jamur anaerobik sebagai salah satu alternatif mikrobia untuk pre-treatment subtrat limbah lignosellulosa yang efektif. Jamur anaerobik berperan aktif dalam degradasi serat tanaman dengan memproduksi enzim hidrolitik di dalam rumen dan memiliki kemungkinan untuk menghasilkan gas hidrogen. Oleh karena itu dilakukan enrichment dan isolasi dari sampel ruminansia untuk mendapatkan jamur anaerobik terbaik untuk optimalisasi fermentasi anaerobik penghasil hidrogen.

Untuk mengisolasi jamur anaerobik dari feses ruminansia digunakan teknik Hungate. Teknik dengan botol tertutup kedap udara dengan media selektif dengan komposisi 15% rumen fluid dan 1% jerami padi digunakan untuk enrichment jamur anerobik. Dua tahap enrichment dilakukan dan diamati pertumbuhan, aktifitas enzim dan produksi hidrogen. Sampel yang menunjukan nilai tertinggi kemudian dianalisa genomik untuk melihat populasi jamur yang terlibat dalam enrichment.

Dalam penelitian ini, 6 isolat jamur anaerobik diisolasi dari sampel feses ruminansia (sapi FH, sapi Bali, kerbau air, kambing PE, rusa totol). Dari 6 isolat tersebut, dua di antaranya menghasilkan selulase dan hidrogen secara signifikan lebih tinggi daripada yang lain. Inokulum feses kerbau mampu menghasilkan 17,85 persen hidrogen dengan aktivitas enzim selulase sebesar 3.790 IU/mL pada hari ke-9, sementara fermentasi anaerob menggunakan inokulum feses kambing menghasilkan 11,34 persen dengan aktivitas enzim selulase sebesar 2.242 IU/mL pada hari ke-9. Dua isolat ini kemudian dianalisis dengan analisis metagenomik dan diidentifikasi sebagai campuran yang didominasi oleh Neocallimastix californiae, Feramyces austinii, Candida tropicalis, dan Pecoramyces ruminantum. Dua isolat ini mungkin menjadi pilihan yang menjanjikan untuk digunakan sebagai kultur bersama dalam fermentasi anaerobik atau produksi biogas.

Hydrogen demand increasing both for industry and transportation lately. Hydrogen can be produced by anaerobic fermentation process. The biological pre-treatment stage in the anaerobic fermentation process has a better impact on the environmental and cost. Anaerobic fungi play active role in the degradation of plant fibers by producing hydrolytic enzymes in the rumen and have the possibility to produce hydrogen gas. Therefore, enrichment and isolation of ruminant samples are carried out to obtain the best anaerobic fungi for optimization of hydrogen-producing anaerobic fermentation.

Hungate technique was used to isolate anaerobic fungi from ruminant feces. The technique with hermetically sealed bottles with selective media with a composition of 15% clarified rumen fluid and 1% shredded rice straw is used for enrichment of anaerobic fungi. 

Six anaerobic fungi isolates were isolated from ruminant fecal samples (FH cattle, Bali cattle, water buffalo, PE goats, spotted deer). Among 6 isolates, two of them produced significantly higher cellulase and hydrogen than the others. Buffalo fecal inoculum was able to produce 17.85 percent hydrogen with cellulase enzyme activity of 3,790 IU/mL on day 9, while anaerobic isolation using goat fecal inoculum produced 11.34 percent with cellulase enzyme activity of 2,242 IU/mL on day 9. These two isolates were then analyzed by metagenomic analysis and identified as a mixture dominated by Neocallimastix californiae, Feramyces austinii, Candida tropicalis, and Pecoramyces ruminantum. These two isolates may be promising options for use as co-cultures in anaerobic fermentation or biogas production.

Kata Kunci : anaerobic mushroom, anaerobic fermentation, cellulases enzyme, hydrogen production