Fermentasi asam aseta menggunakan sel amobil acetobacter pasteurianus INT-7 dengan alginat

DJOKORIJANTO, Sri Luwihana, Promotor Prof. Dr. Ir. Kapti Rahayu K

2009 | Disertasi |

Bakteri asam asetat diketahui memiliki resistensi etanol yang rendah sehingga pada fermentasi secara tradisional maupun fermentasi secara terkendali dengan bakteri asam asetat, produksi asam asetat relatif rendah. Salah satu cara peningkatan resistensi etanol adalah dengan amobilisasi sel. Pada penelitian ini dilakukan amobilisasi sel Acetobacter pasteurianus INT-7 dengan alginat.Tujuan penelitian ini secara umum adalah mempelajari proses fermentasi asam asetat oleh Acetobacter pasteurianus INT-7 yang diamobilkan dengan alginat. Tujuan penelitian secara khusus adalah : 1) mendapatkan kondisi optimum amobilisasi sel dengan alginat, 2) mendapatkan faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi asam asetat dengan sel amobil A. pasteurianus INT-7, 3) membandingkan kemampuan fermentasi asam asetat dengan sel bebas dan sel amobil A. pasteurianus INT-7. Penelitian dilakukan dengan 3 tahap: Tahap I Amobilisasi sel pada berbagai perbandingan jumlah sel dengan larutan alginat (1:2; 1:2,5 dan 1:3 v/v), variasi konsentrasi alginat (2%, 3% dan 4%) dan waktu pengkondisian sel amobil (1, 2 dan 3 hari), Tahap II Fermentasi asam asetat dengan sel amobil dan sel bebas, pada berbagai variasi pH awal media (5,5; 6,0 dan 6,5), variasi konsentrasi substrat etanol (5%; 7,5% dan 10% b/v) dan variasi waktu fermentasi (1, 3, 5,7, 8,9 dan 10 hari), variasi suhu fermentasi (300 C, 350 C dan 400 C), Tahap III Fermentasi dengan sel amobil pada kondisi optimum. Pengamatan Tahap I meliputi pengamatan total bakteri secara plating untuk sel yang terjerat dan sel lolos, pengamatan Tahap II adalah produksi asam asetat, pH, jumlah sel yang terjerat dalam manik-manik dan sel yang lolos, pengamatan Tahap III adalah pH, berat kering sel secara gravimetri, konsumsi etanol dan produksi asam asetat menggunakan GC dan pengujian aktivitas enzim ADH dan ALDH. secara spektrofotometri dengan λ 660 nm. Hasil penelitian menunjukkan enzim ADH membran yang paling berperan di dalam produksi asam asetat. Kondisi optimum amobilisasi sel dengan alginat yang ditunjukkan dengan tingginya jumlah sel yang terjerat (107 CFU/mL) diperoleh dengan cara menggunakan konsentrasi alginat 3%, perbandingan jumlah sel dengan larutan alginat 1:3 v/v, dikondisikan 1 hari. Kondisi optimum untuk proses fermentasi dengan sel bebas adalah pada pH awal 6,0; 5,0% etanol, suhu 30o C waktu 7 hari sedangkan sel amobil pada variasi pH awal media 6,0; 7,5 % etanol, suhu fermentasi 300C dan waktu fermentasi 9 hari. Fermentasi pada pH awal 6,0; 7,5% etanol, suhu 300C waktu 7 hari untuk sel bebas menunjukkan konsumsi etanol 22,51 g/L dan produksi asam asetat 16,29 g/L sedangkan untuk sel amobil sebesar 38,12 g/L dan 35,81 g/L. Product yield "simbol" teoritis untuk sel bebas dan sel amobil masing-masing 72,31% dan 58,46% ; efisiensi fermentasi masing-masing 16,17% dan 36,73%. Aktivitas relatif enzim ADH sel bebas xv sebesar 171,55 Absorbansi/mg protein, sel terjerat sebesar 307,88 Absorbansi/mg protein dan sel yang lolos dari manik-manik sebesar 222,82; aktivitas relatif enzim ALDH sel bebas sebesar 15,29 Absorbansi/mg protein, sel yang terjerat sebesar 49,29 Absorbansi/mg protein dan sel yang lolos sebesar 23,20 Absorbansi/mg protein.

Acetic acid bacteria mostly have a low ethanol resistance so the acetic acid production on either traditional fermentation or controlled fermentation have low of acetic acid production. The immobilization of cells could be increasing the ethanol resistance. In this present study the immobilization of Acetobacter pasteurianus INT-7 on alginate was done. The commonly objective of this study was the process of fermentation by immobilized cells of Acetobacter pasteurianus INT-7 on alginate. The specific objectives of this study were : 1) to find out the optimum condition for immobillization of cells on alginate, 2) define the factors which effected acetic acid fermentation by immobilized cells of A. pasteurianus INT-7, 3) to compare the acetic acid fermentation ability by free cells and immobilized cells of A. pasteurianus INT-7. Three study steps: Step I Immobilization of cell condition on certain ratio of cells numbers and alginate solution (1:2; 1:2,5 and 1:3 v/v), alginate concentration 2%, 3% and 4% and conditioning time ( 1,2 and 3 days); Step II Fermentation by immobilized and free cells by variable of initial pH media (5,5; 6,0 and 6,5), variable of ethanol concentration (5%; 7,5% and 10% w/v), variable of fermentation time (1-10 days), variable of fermentation temperature (300 C, 350 C and 400 C). Step III Immobilized cells fermentation on optimum condition. On step I, this study observed the cell number of entrapped and released cells from the beads by plating method and acetic acid production by titration method, step II observed the acetic acid production by titration method, the final pH by pH meter, cells number of entrapped and released cells from the beads, step III observed the final pH, dried cells weight by gravimetry, cells number, ethanol comsumption and acetic acid production by GC and ADH and ALDH enzymes activity by spectrofotometry on λ 660 nm. The result of study showed that the most important enzyme in acetic acid production was membrane bound enzyme. The cell entrapped (107 CFU/mL) resulted by optimum condition of cell immobilitation on alginate 3% alginate, ratio of cells number and alginate solution 1:3 v/v, conditioned for 1 day. The optimum condition of acetic acid fermentation by free cell were initial pH 6,0; 5% ethanol (w/v); temperature 300 C for 7 days, while on immobilized cells of A. pasteurianus INT-7 were initial pH 6,0; ethanol concentration 7,5% (w/v), temperature 300 C, for 9 days. Fermentation on initial pH 6,0; 7,5% ethanol (w/v), temperature 300 C for 7 days showed that ethanol consumed and acetic acid production by free cell were 22,51 g/L and 16,29 g/L; 38,12 g/L and 35,81 g/L respectively by immobilized cells. Theoritical Product yield "symbol" for free cells and immobilized cells was 72,31% and 58,46% respectively; efficiency of fermentation was 16,17% and 36,73%. The relative activity of free cell ADH enzymes was171,55 Absorbance/mg protein, entrapped cells 307,88 Absorbance/mg protein and released cells was 222,82 Absorbance/mg protein; the relative activity of ALDH enzymes of free cells was 15,29 Absorbance/mg protein, entrapped cells was 49,29 Absorbance/mg protein and released cells was 23,20 Absorbance/mg protein.

Kata Kunci : Acetobacter pasteurianus INT-7,Amobilisasi sel,Alginat,Aktivitas relatif enzim ADH,Aktivitas relatif enzim ALDH,A. pasteurianus INT-7, immobilization of cell, alginate, relative activity of ADH and ALDH enzymes