PRODUKSI ASAM SITRAT DENGAN METODE FERMENTASI OLEH Aspergillus Niger I. TUJUAN PRAKTIKUM - Mengetahui teknik peremajaan mikroorganisme - Mengetahui cara memproduksi asam sitrat - Menghitung konsentrasi asam sitrat yang dihasilkan II. PERINCIAN KERJA - Melakukan peremajaan mirkroorganisme - Membuat media starter - Membuat media produksi - Menghitung kadar produk III.
ALAT DAN BAHAN A. Alat Gelas Kimia Erlenmeyer Pengaduk Hot Plate Spatula Labu Semprot Corong Autoklaf Shaker Incubator Neraca Analitik Tutup Erlenmeyer B. Bahan Tauge Gula pasir (sukrosa) KH2PO4 NH4NO3 FeSO4.7H2O Pepton Aquadest Ca(OH)2 Kultur murni Aspergillus niger L-51 Aluminium foil Kapas Kain kasa
IV.
LANDASAN TEORI
Perekonomian Indonesia saat ini ditunjang oleh salah satu bidang yaitu Industri bioteknologi. Bioteknologi didefinisikan sebagai suatu bidang penerapan biosains dan teknologi yang menyangkut penerapan praktis organism hidup atau komponen subselulernya pada industri jasa dan manufaktur serta pengelolaan lingkungan bioteknologi memanfaatkan bakteri, ragi, alga, sel tumbuhan atau sel jaringan hewan yang dibiakkan sebagai konsituen berbagai proses. Teknologi fermentasi sebagian besar merupakan teknologi yang menggunakan mikroorganisme baik secara seluler maupun subseluler untuk produk makanan dan minuman seperti keju yogurt minuman alkohol asamasam organik acar sosis kecap dan lain-lain. Asam sitrat merupakan padatan kering atau putih dengan rumus kimia C6H8O7 dan memiliki berat molekul 192,12. Senyawa ini terdapat sebagai konstituen alami dalam buah-buahan, seperti jeruk, nanas, apel dan anggur. Asam sitrat untuk pertama kalinya diisolasi dari sari buah jeruk oleh pada tahun 1784. Asam sitrat yang diperoleh dengan ekstraksi ini disebut sebagai “asam sitrat alami”. Pada tahun 1880, Grimoux dan aadm menemukan cara pembuatan asam sitrat secara sintesa kimia. Jalan reaksinya didasarkan pada reaksi antara gliserol derivate 1,3-dikloroaseton dengan sianida. Wehmer pada tahun 1893, pertama kali mendiskripsikan produksi asam sitrat dengan proses fermentasi kapang yaitu Citromyces pfefferianus dan Citromyces glaber dari larutan sukrosa yang mengandung kalsium karbonat. Curie pada tahun 1917 menyatakan bahwa sejumlah strain Aspergillus niger memiliki kemampuan produksi paling baik di dalam fermentasi asam sitrat. Sejak ditemukannya cara fermentasi asam sitrat dari larutan-larutan yang mengandung gula, peranan dari asam sitrat alami semakin menurun (tjokroadikoesoemo, P.S, “HFS dan industri ubi kayu lainnya”. PT. Gramedia Jakarta 1993 hal 160) Pembentukan asam sitrat di dalam fermentasi larutan gula didasarkan pada teori bahwa asam piruvat yang terbentuk dari glukosa dapat dihasilkan asetil –coA yang di dalam kondensasi dengan asam oksaloasetat
menghasilkan asam sitrat (siklus krebs). Proses fermentasi asam sitrat diterapkan secara besar-besaran untuk pertama kalinya oleh negara jerman pada awal abad ke-20 ini. Dewasa ini hampir 90% dari seluruh produksi asam sitrat di Amerika serikat dihasilkan dengan cara fermentasi.(sri kumaningsih,1995). Dengan mendirikan pabrik asam sitrat ini diharapkan dapat meningkatkan pemanfaatan bahan yang ada dan diharapkan pula ketergantungan terhadap luar negeri dapat berkurang. A. Sejarah Asam Sitrat Asam Sitrat diyakini ditemukan oleh alkimiawan Arab-Yemen (kelahiran Iran) yang hidup pada abad ke-8, Jabir Ibnu Hayyan. Pada zaman pertengahan, para ilmuwan Eropa membahas sifat asam sari buah lemon dan limau; hal tersebut tercatat dalam Ensiklopedia Speculum Majus (Cermin Agung) dari abad ke-13 yang dikumpulkan oleh Vincent dari Beauvais. Aspergillus niger dapat menghasilkan Asam Sitrat secara efisien, dan perusahaan kimia Pfizer memulai produksi Asam Sitrat skala industri dengan cara tersebut dua tahun kemudian. (Wikipedia. 2008) Di alam, Asam Sitrat tersebar luas sebagai bahan penyusun rasa dari berbagai macam buah-buahan (sitrun, nenas, pear, dan lain-lain). Asam Sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang dapat mencapai 8 % bobot kering, pada jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk purut ). Karena sifatsifatnya yang tidak beracun, dapat mengikat logam-logam berat (besi maupun bukan besi), dan dapat menimbulkan rasa yang menarik, Asam Sitrat banyak dimanfaatkan di dalam industri pengolahan alkyd resin. Asam Sitrat alami juga banyak diproduksi di Sisilia, India Barat, Kalifornia, Hawaii, dan di berbagai wilayah lainnya. Produksi Asam Sitrat dengan proses fermentasi diterapkan secara besar-besaran dalam skala industri oleh Jerman pada awal abad ke-20 dan sekarang hampir 90% dari seluruh produksi Asam Sitrat di Amerika Serikat dihasilkan dengan cara fermentasi. B. Struktur dan Sifat-sifat Asam Sitrat Struktur Kimia Asam Sitrat (C6H8O7)
Rumus kimia Asam Sitrat adalah C6H8O7 atau CH2(COOH)OH(COOH)-CH2 (COOH), struktur asam ini tercermin pada nama IUPAC-nya, asam 2-hidroksi-1,2,3-propanatri karboksilat. Keasaman Asam Sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat melepas proton dalam larutan. Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan adalah ion sitrat.
3. 4. 5. 6.
Sifat-sifat Asam Sitrat Sifat Fisika 1. Berat molekul : 192 gr/mol 2. Spesific gravity : 1,54 (20°C) Titik lebur : 153°C Titik didih : 175°C Kelarutan dalam air : 207,7 gr/100 ml (25°C) Pada titik didihnya asam sitrat terurai (terdekomposisi). 7. Berbentuk kristal berwarna putih, tidak berbau, dan memiliki rasa asam. Sifat Kimia 1. Kontak langsung (paparan) terhadap Asam Sitrat kering atau larutan dapat menyebabkan iritasi kulit dan mata. 2. Mampu mengikat ion-ion logam sehingga dapat digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan dalam air. 3. Keasaman Asam Sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil -COOH yang dapat melepas proton dalam larutan. 4. Asam Sitrat dapat berupa kristal anhidrat yang bebas air atau berupa kristal monohidrat yang mengandung satu molekul air untuk setiap molekulnya. 5. Bentuk anhidrat Asam Sitrat mengkristal dalam air panas, sedangkan bentuk monohidrat didapatkan dari kristalisasi Asam Sitrat dalam air dingin. 6. Bentuk monohidrat Asam Sitrat dapat diubah menjadi bentuk anhidrat dengan pemanasan pada suhu 70-75°C.
7.
Jika dipanaskan di atas suhu 175°C akan terurai (terdekomposisi)
dengan melepaskan karbon dioksida (CO2) dan air (H2O). C. Proses Pembentukan Asam Sitrat Bahan Baku Pembuatan Asam Sitrat Mikroorganisme : Aspergillus niger berumur 5 hari. 1. Medium propagasi untuk inokulum terdiri dari: Gula pasir 15 gram Ekstrak tauge 20% (b/v) 11 ml (NH4)2SO4 450 mg KH2PO4 225 mg Semuanya bahan kemudian dilarutkan dalam 100 ml akuades, pH 6,0 2. Medium fermentasi terdiri dari: Gula pasir 15% (b/v) (NH4)2SO4 0,6% (b/v) KH2PO4 0,3% (b/v) pH medium fermentasi 6,0 3. Kondisi fermentasi : Suhu : 29oC Agitasi 150 rpm
Lama 5 hari 4. Sumber karbon dalam proses fermentasi Pada proses fermentasi ini, sumber gula yang digunakan adalah sukrosa. Sukrosa akan dipecah menjadi fruktosa dan glukosa. Menurut Kubicek dan Rohr (1989) sukrosa baik untuk dijadikan sebagai sumber glukosa oleh A. niger karena memiliki ikatan intervase mycelium ekstraselular yang kuat dan aktif pada pH rendah sehingga hidrolisis sukrosa relatif lebih cepat. Gupta et al. (1976), Hossain et al. (1984) dan Xu et al. (1989) melaporkan keunggulan penggunaan sukrosa dari pada glukosa dan fruktosa pada proses fermentasi asam sitrat.
Alat yang digunakan adalah spektrofotometer, tabung reaksi, gelas ukur, timbangan, vortex, erlenmeyer, labu ukur, pipet, kertas pH, shaker, autoklaf, kertas saring, oven, alat titrasi dan alat vakum. D. Kegunaan Asam Sitrat Penggunaan utama Asam Sitrat saat ini adalah sebagai zat pemberi cita rasa dan pengawet makanan dan minuman, terutama minuman ringan. Kode Asam Sitrat sebagai zat aditif makanan (E number) adalah E330. Sifat sitrat sebagai larutan penyangga digunakan sebagai pengendali pH dalam larutan pembersih dalam rumah tangga. Kemampuan Asam Sitrat untuk mengikat ion-ion logam menjadikannya berguna sebagai bahan sabun dan deterjen. Dengan mengikat ion-ion logam pada air sadah, Asam Sitrat akan memungkinkan sabun dan deterjen membentuk busa dan berfungsi dengan baik tanpa penambahan zat penghilang kesadahan. Asam Sitrat juga digunakan untuk memulihkan bahan penukar ion yang digunakan pada alat penghilang kesadahan dengan menghilangkan ion-ion logam yang terakumulasi pada bahan penukar ion tersebut sebagai kompleks sitrat. Asam Sitrat dapat pula ditambahkan pada es krim untuk menjaga terpisahnya gelembung-gelembung lemak, dan dalam resep makanan Asam Sitrat dapat digunakan sebagai pengganti sari jeruk. Asam Sitrat dikategorikan aman digunakan pada makanan oleh semua badan pengawasan makanan nasional dan internasional utama. (Wikipedia. 2008) E. Mikroba yang Berperan dalam Pembentukan Asam Sitrat 1. Aspergillus Niger Aspergilus niger merupakan fungi dari filum ascomycetes yang berfilamen, mempunyai hifa berseptat, dan dapat ditemukan melimpah di alam. Fungi ini biasanya diisolasi dari tanah, sisa tumbuhan, dan udara di dalam ruangan. Koloninya berwarna putih pada Agar Dekstrosa Kentang (PDA) 25 °C dan berubah menjadi hitam ketika konidia dibentuk. Kepala konidia dari A. niger berwarna hitam, bulat, cenderung memisah menjadi bagian-bagian yang lebih longgar seiring dengan bertambahnya umur. a. Habitat Aspergillus Niger
A. niger dapat tumbuh optimum pada suhu 35-37 °C, dengan suhu minimum 6-8 °C, dan suhu maksimum 45-47 °C. Selain itu, dalam proses pertumbuhannya fungi ini memerlukan oksigen yang cukup (aerobik). A. niger memiliki warna dasar berwarna putih atau kuning dengan lapisan konidiospora tebal berwarna coklat gelap sampai hitam. b. Metabolisme Aspergillus Niger Dalam metabolismenya A. niger dapat menghasilkan asam sitrat sehinga fungi ini banyak digunakan sebagai model fermentasi karena fungi ini tidak menghasilkan mikotoksin sehingga tidak membahayakan. A. niger dapat tumbuh dengan cepat, oleh karena itu A. niger banyak digunakan secara komersial dalam produksi asam sitrat, asam glukonat, dan pembuatan berapa enzim seperti amilase, pektinase, amiloglukosidase, dan selulase. Selain itu, A. niger juga menghasilkan gallic acid yang merupakan senyawa fenolik yang biasa digunakan dalam industri farmasi dan juga dapat menjadi substrat untuk memproduksi senyawa antioksidan dalam industri makanan. A. niger dalam pertumbuhannya berhubungan langsung dengan zat makanan yang terdapat dalam substrat, molekul sederhana yang terdapat disekeliling hifa dapat langsung diserap sedangkan molekul yang lebih kompleks harus dipecah dahulu sebelum diserap ke dalam sel, dengan menghasilkan beberapa enzim ekstra seluler seperti protease, amilase, mananase, dan αglaktosidase. Bahan organik dari substrat digunakan oleh Aspergillus niger untuk aktivitas transport molekul, pemeliharaan struktur sel, dan mobilitas sel.
Aspergillus Niger Mikrograf dari A. niger yang ditumbuhkan pada medium Sabouraud agardengan perbesaran 100x Klasifikasi ilmiah Domain: Kerajaan: Filum: Upafilum: Kelas: Ordo: Famili: Genus: Spesies:
Eukaryota Fungi Ascomycota Pezizomycotina Eurotiomycetes Eurotiales Trichocomaceae Aspergillus A. niger
F. Mekanisme Pembentukan Asam Sitrat Langkah pertama dari mekanisme pembentukan asam sitrat tersebut, yaitu penyatuan asetil ko-A oksaloasetat untuk membentuk asam sitrat. Pertama-tama, asetil ko-A hasil dari reaksi antara (dekarboksilasi oksidatif) masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Setelah "mengantar" asetil masuk ke dalam siklus Krebs, ko-A memisahkan diri dari asetil dan keluar dari siklus. Kemudian, asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air sehingga terbentuk asam isositrat. Lalu, asam isositrat mengalami oksidasi dengan melepas ion H+, yang kemudian mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat (baca: asam alpha
ketoglutarat). Setelah itu, asam a-ketoglutarat kembali melepaskan satu molekul CO2, dan teroksidasi dengan melepaskan satu ion H+ yang kembali mereduksi NAD+ menjadi NADH. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A. Setelah terbentuk suksinil ko-A, molekul ko-A kembali meninggalkan siklus, sehingga terbentuk asam suksinat. Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Kemudian, asam suksinat mengalami oksidasi dan melepaskan dua ion H+, yang kemudian diterima oleh FAD dan membentuk FADH2, dan terbentuklah asam fumarat. Satu molekul air kemudian ditambahkan ke asam fumarat dan menyebabkan perubahan susunan (ikatan) substrat pada asam fumarat, karena itu asam fumarat berubah menjadi asam malat. Terakhir, asam malat mengalami oksidasi dan kembali melepaskan satu ion H+, yang kemudian diterima oleh NAD+ dan membentuk NADH, dan asam oksaloasetat kembali terbentuk. Asam oksaloasetat ini kemudian akan kembali mengikat asetil ko-A dan kembali menjalani siklus Krebs. Pada A. niger, fosfoenol piruvat dapat diubah langsung menjadi oksaloasetat (tanpa melalui piruvat) oleh enzim fosfoenol piruvat karboksilase. Reaksi tersebut membutuhkan ATP sebagai sumber energi, Mg2+, atau Mn2+, dan K+, atau NH4+. Judoamidjojo dan Darwis (1992) menyatakan bahwa apabila sumber karbon bukan glukosa, misalnya asam asetat, atau senyawa alifatik berantai panjang (C9 – C23), maka isositrat liase akan terinduksi sehingga dengan asam isositrat diubah menjadi glioksilat, selanjutnya glioksilat diubah menjadi malat oleh sintetase. Bila glukosa ditambahkan siklus tersebut akan terhambat. Pada pembentukan asam sitrat dalam proses fermentasi dibatasi oleh ketersediaan beberapa unsur kelumit (P, Mn, Zn). Peranan ion logam dalam proses ini belum diketahui secara menyeluruh. Nilai pH optimum
sekitar 1,7 – 2,0. Jika pH lebih tinggi (alkalis) menyebabkan pembentukan asam – asam oksalat dan glukonat dalam jumlah banyak. Karenanya pengendalian kondisi proses secara cermat merupakan prasyarat untuk mempertahankan keteraturan metabolik dan mendukung pembentukan asam sitrat yang lebih banyak. Kondisi yang sesuai tersebut memungkinkan stimulasi glikolisis untuk penyediaan aliran karbon yang tidak terbatas ke dalam metabolisme antara. Akumulasi sitrat selanjutnya tergantung pada pemasokan oksaloasetat (Mangunwidjaja & Suryani 1994). Mangunwidjaja & Suryani (1994) juga menjelaskan bahwa kekurangan mangan akan menurunkan aktivitas enzim dalam siklus asam trikarboksilat yang diikuti oleh penurunan anabolisme. Gangguan metabolisme ini menyebabkan perbedaan tingkat ion amonium intraselluler yang dapat membantu menghilangkan penghambatan enzim fosfofruktose oleh sitrat. Mangan juga terlibat dalam biokimia permukaan sel dan morfologi hifa. Kebutuhan oksigen yang tinggi memungkinkan reoksidasi sitoplasma NADH tanpa pembentukan ATP dan melibatkan suatu cabang respirasi alternatif yang berbeda dari rantai respirasi normal. Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap produksi biogas sebagai berikut: 1. Derajat keasaman (pH) Hal ini merupakan hal yang sangat penting dallam proses fermentasi, pH pada media juga mempengaruhi produksi asam sitrat dari A. niger karena beberapa enzim yang berperan dalam siklus TCA sensitif terhadap pH. pH yang rendah selama fermentasi untuk produksi asam sitrat yang optimal diperlukan pH sekitar 2. Jika kondisi tersebut tidak diperoleh hasil produksi akan berkurang (Mattey, 1992). Papagianni (1995) & Papagianni et al. (1999) melaporkan bahwa pH mempengaruhi morfologi dan produktivitas asam sitrat dari A. niger dari hasil data kuantitatif. Morfologi dengan agregat yang kecil dan filament yang pendek
berkaitan dengan meningkatnya produksi asam sitrat pada pH sekitar 2,0 ± 0,2. Pada pH 1,6 morfologi akan berkembang abnormal (bulbous hyphae) dan produksi asam sitrat akan menurun secara drastis. Pada pH 3,0 agregat mempunyai bentuk perimeter yang lebh panjang dan terbentuk asam oksalat. 2. Suhu Suhu medium fermentasi merupakan salah satu factor yang penting dalam produksi asam sitrat. Suhu 300C adalah suhu yang paling baik. Jika suhu medium rendah, aktivitas enzim juga rendah sehingga mempengaruhi produksi asam tetapi jika suhu meningkat di atas 300C, biosintesis asam sitrat akan menurun dan terjadi akumulasi produk samping seperti asam oksalat. 3. Konsentrasi Substrat Pengaruh konsentrasi substrat terhadap jumlah sel : pada konsentrasi 2200 g/l jumlah sel lebih sedikit dibandingkan pada konsentrasi di bawahnya karena sebagian besar glukosa yang ada digunakan mikroba untuk menghasilkan produk bukan untuk berkembang biak. Pengaruh konsentrasi substrat terhadap konsentrasi glukosa: konsentrasi glukosa tertinggi berada pada konsentrasi substrat 2200 g/l karena semakin besar konsentrasi substrat maka konsentrasi glukosanya akan semakin besar pula. Pengaruh konsetrasi substrat terhadap konsentrasi asam sitrat :semakin tinggi konsentrasi substrat maka konsentrasi asam sitrat jugaaka semakin tinggi karena semakin banyak jumlah glukosa yang dapat dirubah menjadi produk oleh mikroba. 4. Konsentrasi Glukosa Pengaruh konsentrasi glukosa terhadap jumlah sel : dari hasil penelitian didapatkan bahwa penurunan konsentrasi glukosa menyebabkan penurunan jumlah sel,karena semakin sedikit makanan dan nutrisi yang tersedia untuk mikroba. Pengaruh
konsentrasi glukosa terhadap konsenrasi asam sitrat : semakin besar konsentrasi glukosa semakin banyak jumlah glukosa yang dapat diubah menjadi asam sitrat.
V. PROSEDUR KERJA Peremajaan -
Disiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
-
Alat yang digunakan disterilkan dan disimpan didalam enkase.
-
Aspergillus niger pada agar miring diambil dengan menggunakan jarum ose.
-
Kemudian digores pada agar miring yang baru (inokulum).
-
Setelah itu ditutup dengan kapas dan aluminium foil.
-
Di beri label dan disimpan selama 3 hari pada tempat bersuhu ruang antara 29 – 30°C dan teduh.
Membuat Media Starter -
Untuk mendapatkan kadar 5% tauge dalam 300 ml.
-
Ditimbang bahan-bahan berikut ini:
-
Bahan Berat (gram) Glukosa 15 KH2PO4 0.3 Tauge 15 Pepton 0.9 NH4NO3 1.5 FeSO4 . 7H2O 0.003 Membuat ekstrak tauge dengan memanaskan 15 gram tauge dalam 300 ml air.
-
Kemudian disaring untuk memisahkan antara ekstrak dan sisa taugenya.
-
Selanjutnya glukosa, KH2PO4, pepton, NH4NO3, dan FeSO4 . 7H2O yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam ekstrak tauge.
-
Ekstrak kembali dipanaskan hingga semua bahan yang telah dicampurkan larut.
-
Media starter disterilkan di dalam autoklaf selama 2 jam dengan suhu 121°C.
-
Setelah selesai disterilkan, media starter dimasukkan ke dalam enkase bersama dengan hasil peremajaan.
-
Saat media starter dalam keadaan hangat, ke dalam agar miring yang berisi Aspergillus niger dituangkan beberapa ml starter.
-
Selanjutnya agar miring tersebut digores hingga seluruh Aspergillus terpisah dari agar miring dan dituangkan kembali ke dalam media starter.
-
Media ditutup dengan kapas yang dibalut dengan kain kasa.
-
Kemudian dimasukkan di dalam shaker inkubator dan didiamkan selama 3 hari.
Membuat media produksi -
-
Dalam pembuatan media produksi: Bahan
Berat (gram)
Glukosa
40
KH2PO4
0.4
Tauge
40
Pepton
1.2
NH4NO3
2
FeSO4 . 7H2O 0.004 Prosedur yang sama pada pembuatan starter namun berat bahan dan juga volume yang digunakan berbeda.
-
Starter sebanyak 10% dari volume produksi dicampur ke dalam media produksi dan didiamkan selama 4 hari di dalam shaker inkubator.
VI.
-
Dilakukan penyaringan dan dititrasi dengan NaOH.
-
Dicatat hasil titrasi.
DATA PENGAMATAN Komposisi starter 300 ml Bahan Glukosa KH2PO4 Tauge Pepton NH4NO3 FeSO4 . 7H2O
Berat (gram) 15 0.3 15 0.9 1.5 0.003
Komposisi produksi 400 ml Bahan
Berat (gram)
Glukosa
40
KH2PO4
0.4
Tauge
40
Pepton
1.2
NH4NO3
2
FeSO4 . 7H2O
0.004
Hasil Titrasi (Uji Kuantitatif) Produk
Percobaan Simplo Duplo Simplo Duplo
1 2 VII.
Volume peniter (NaOH) 6 ml 6.2 ml 4.6 ml 5.2 ml
PENGOLAHAN DATA Produk 1 Simplo Konsentrasi (%) asam sitrat volume penitar 6 ml V1N1 = V2N2 V 1xN1 N2 = V2 N2 =
6 ml x 0,1 N 10 ml
N2 = 0,06 N %=
N x BE BM x 1000
×100
g mol eq g ml 1,66 x 1000 ml l
0,06 mol eq x 192, 124 %=
%=
11,52744 1660
= 0,694 % Duplo
×100
×100
Konsentrasi (%) asam sitrat volume penitar 6,2 ml V1N1 = V2N2 V 1xN1 N2 = V2 N2 =
6,2 ml x 0,1 N 10 ml
N2 = 0,062 N %=
N x BE BM x 1000
×100
g mol eq g ml 1,66 x 1000 ml l
0,062mol eq x 192, 124 %=
%=
11,52744 1660
×100
×100
= 0,7 % Produk 2
Simplo Konsentrasi (%) asam sitrat volume penitar 4,6 ml V1N1 = V2N2 V 1xN1 N2 = V2 N2 =
4,6 ml x 0,1 N 10 ml
N2 = 0,046 N %=
N x BE BM x 1000
×100
g mol eq g ml 1,66 x 1000 ml l
0,046 mol eq x 192, 124 %=
%=
8,837704 1660
= 0,532 %
×100
×100
Duplo Konsentrasi (%) asam sitrat volume penitar 5,2 ml V1N1 = V2N2 V 1xN1 N2 = V2 N2 =
5,2 ml x 0,1 N 10 ml
N2 = 0,052 N N x BE ×100 BM x 1000
%=
g mol eq g ml 1,66 x 1000 ml l
0,052mol eq x 192, 124 %=
9,990448 1660
%=
×100
×100
= 0,601 % Dengan menggunakan perhitungan yang sama adapun hasil yang diperoleh untuk perlakuan yang berbeda yaitu: Data 1 No.
Variasi
Konsentrasi Asam Sitrat
1. 2. Data 2
Tanpa CaOH Ada CaOH
1,23% 0,98%
Konsentrasi Enzim
Tanpa Ca(OH)2
10% 15% 20%
0,99% 0,559% 1,10%
Dengan Ca(OH)2 0,576% 0,311 0,686
Data 3 Konsentrasi Enzim 5% 10% 15%
Konsentrasi Asam Sitrat 1,06% 1,038% 0,992%
VIII. PEMBAHASAN Asam sitrat merupakan komponen senyawa alam yang banyak terdapat pada berbagai jenis tanaman terutama buah-buah. Selain digunakan sebagai penambah rasa asam pada makanan dan minuman ringan. Ion sitrat sangat baik digunakan dalam larutan penyanga untuk mengendalikan pH larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam membentuk garam sitrat. Selain itu sitrat dapat mengikat ion-ion logam dengan pengentalan sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air. Bizri (1994), produksi asam sitrat pertama kali dilaporkan sebagai hasil sampingan pada fermentasi produksi asam oksalat menggunakan penicillium glaucum. Aspergillus dapat menghasilkan asam sitrat pada medium pH rendah dengan kadar gula tinggi. Sejak saat itu asam sitrat diproduksi secara komersial dengan menggunakan kapang Aspergillus Niger. Aspergillus niger dapat tumbuh pada suhu 35-37 C (optimum), 6-8 C (minimum), 45-47 C (maksimum), dan memerlukan oksigen yang cukup (aerobik). Ada 3 metode untuk proses produksi asam sitrat yaitu proses ekstraksi sederhana, fermentasi, dan proses sintesa secara kimia. Pada praktikum ini metode yang digunakan untuk memproduksi asam sitrat adalah metode fermentasi dengan menggunakan Aspergillus Niger. Produksi asam sitrat pada proses fermentasi dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah jenis media, pH, waktu fermentasi, suhu, aerasi, dan mikroorganisme yang digunakan. Namun faktor yang paling menentukan adalah media tumbuh (substrat) dan mikroorganisme yang digunakan (Mangunwidjaja 1994). Sebelum proses fermentasi terlebih dahulu perlu dilakukan propagasi. Propagasi atau perbanyakan/pembiakan merupakan suatu metode persiapan yang dilakukan untuk memperoleh jumlah dan konsentrasi suspensi sel yang dapat mencukupi sesuai dengan tingkat kebutuhan pada saat inokulum. Selain itu, tujuan dilakukan propagasi adalah agar A. niger yang telah disimpan sebagai kultur stok dalam suhu rendah untuk periode relatif lama
mampu beradaptasi dengan kondisi pertumbuhan baru pada suhu kamar dalam media cair. Pada praktikum ini, metode kultivasi cair substrat yang digunakan adalah ekstrak tauge. Ekstrak tauge tersebut selanjutnya dicampurkan dengan (NH4)2SO4/NH4NO3 dan KH2PO4 sebagai sumber nitrogen, sumber fosfat, dan sumber mineral. Sedangkan sumber karbo yang digunakan adalah gula pasir (sukrosa). Menurut Kubicek dan Rohr (1989) gula pasir baik dijadikan sebagai sumber glukosa oleh A. Niger karena memiliki ikatan intervase miselium eksraseluler yang kuat dan aktif pada pH rendah sehingga hidrolisis sukrosa relatif lebih cepat. Untuk fermentasi asam sitrat pH medium optimum adalah 2-3. Penggunaan pH medium rendah banyak menguntungkan yaitu hasil asam sitrat yang tinggi dan mengurangi resiko kontaminasi pada saat fermentasi oleh mikroorganisme lain. Selain itu, pH yang rendah juga menghambat produksi dari asam organik yang tidak diinginkan (misalnya asam glukonat, asam oksalat) dan hal ini membuat perbaikan asam sitrat dari media cair. Menurut Papagianni (1995), meningkatnya pH selama fase produksi akan menurunkan hasil asam sitrat sampai 80%. Adapun tahap pertama yang dilakukan pada praktikum ini adalah peremajaan mikroba dengan menggunakan media agar miring dengan teknik penggoresan. Agar miring digunakan karena Aspergillus Niger merupakan mikroba aerobik yakni membutukan oksigen yang cukup untuk pertumbuhannya. Kemudian dilanjutkan dengan propagasi atau biasa disebut starter dengan tujuan untuk memperbanyak biakan dan memberi kesempatan pada mikroba untuk menyesuaikan diri dengan lingkungan atau media yang dipilih pada praktikum. Tahap selanjutnya adalah pembuatan media produksi dimana kultur yang telah dibuat ditambahkan sebanyak 10% kedalam media produksi untuk memproduksi asam sitrat. Setelah itu dilakukan fermentasi selama 6-7 hari. Adapun hasil fermentasi selajutnya diambil supernatannya (cairannya) untuk diuji kadar asam sitrat yang dihasilkan.
Pada tahap pengujian, titrasi dilakukan secara duplo dimana data konsentrasi yang diperoleh yaitu hampir sama untuk setiap produk. Produk 1 sebesar 0,7% dan produk 2 sebesar 0,6%. Untuk dapat mengetahui bagaimana produk yang dihasilkan maka diambil data dari praktikum lain agar diperoleh perbandingan dan kesimpulan perlakuan yang baik terhadap sampel. Dapat dilihat pengamatan pada data 1 yang menggunakan variasi penambahan Ca(OH)2 dan tanpa penambahan Ca(OH)2. Selanjutnya untuk data 2 menggunakan variasi konsentrasi penambahan starter sebesar 10%, 15%, 20% dan penambahan Ca(OH)2. Sedangkan untuk data 3 menggunakan variasi konsentrasi 5%, 10%, dan 15%. Berdasarkan keempat data yang telah diperoleh maka dapat diketahui bahwa dengan penambahan Ca(OH)2 konsentrasi sampel menjadi berkurang seperti pada data 1 konsentrasi asam sitrat yang dihasilkan tanpa penambahan Ca(OH)2 adalah 1,23% sedangkan dengan penambahan Ca(OH)2 konsentrasi menjadi turun sebesar 0,98% begitupula dengan data 2. Hal ini disebabkan karena penambahan Ca(OH)2 bukan digunakan untuk analisa secara kuantitatif akan tetapi digunakan sebagai penentu pada analisa secara kulitatif dimana dapat diketahui bahwa asam sitrat telah terbentuk setelah adanya endapan putih. Jika ditinjau dari variasi konsentrasi starter berdasarkan data hasil pengamatan diperoleh konsentrasi asam sitrat yang berfluktuasi/tidak menentu. Konsentrasi sam sitart untuk 5% sebesar 1,06% ; 10% sebesar 0,7% ; 0,99% (data 2), 1,038% (data 3) ; 15% sebesar 0,559% (data 2), 0,992% (data 3) ; dan untuk 20% sebesar 1,10%. Perbedaan konsentrasi produk asam sitrat tersebut dapat disebabkan oleh beberapa faktor, salah satu yang cukup berpengaruh adalah kondisi media starter dan media produksi/fermentasi. IX.
KESIMPULAN Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh kesimpulan antara lain: Aspergillus Niger merupakan mikroorganisme aerobik yang memerlukan oksigen pada pertumbuhannya (peremajaan).
Kondisi media pertumbuhan mikroba dan fermentasi mempengaruhi
kualitas produk. Penambahan Ca(OH)2 hanya digunakan pada analisa secara kualitatif yaitu untuk mengetahui terbentuk/tidaknya asam sitrat pada produk
yang ditandai dengan terbentuknya endapan putih. Penambahan konsentrasi starter yang menghasilkan produk dengan kadar tertinggi adalah pada penambahan sebesar 20%.
DAFTAR PUSTAKA Basit, M Wajih Abdul, dkk. 2013. “Produksi Asam Organik (Asam Sitrat) dengan Kultivasi Cair dan Kultivasi Substrat Padat”. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Devi, Agustin Nabila. 2010. “Penggunaan Aspergillus Niger Dalam Pembuatan Asam Organik (Asam Sitrat) Dari Kulit Buah Kakao”. Jember: Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Jember. Gurning, Jefry Riady. “Asam Sitrat”. Laboratorium Mikrobiologi Industri. (www.scribd.com) Indah, Wahyuningsih. “Produksi Asam Sitrat dari Aspergillus Niger dalam Bioreaktor”. Scribd. (www.scribd.com) Inggrid, Maria dan Ign Suharto. 2012. “Fermentasi Glukosa oleh Aspergillus Niger Menjadi Asam Glukonat”. Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat, Universitas Katolik Parahayangan. Syaputra, Ilham. “Pembuatan Asam Sitrat”. Scribd. (www.scribd.com) Widyanti, Emmanuella Maria. 2010. “Produksi Asam Sitrat dari Substrat Molase pada Pengaruh Penambahan Vco (Virgin Coconut Oil) Terhadap Produktivitas Aspergillus Niger ITBCC L74 Terimobilisasi”. Semarang: Universitas Diponegoro.
