Pembuatan Asam Laktat dari Selulosa oleh Bakteri Lactobacillus delbrueckii dengan Selulase dari Bakteri Bacillus subtilis dan Bacillus circulans

Yanty  Maryanty; Fandi Lintang Wahyu Saputra; Robby Prasetyo

doi:10.33795/jtkl.v4i2.179

Authors

Yanty Maryanty Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang
Fandi Lintang Wahyu Saputra Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang
Robby Prasetyo Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang

DOI:

https://doi.org/10.33795/jtkl.v4i2.179

Keywords:

Bacillus circulans, Bacillus subtilis, cellulase, cellulose, lactic acid

Abstract

Bakteri asam laktat memanfaatkan gula sebagai sumber energi, pertumbuhan, dan menghasilkan metabolit berupa asam laktat selama proses fermentasi. Gula berupa monomer glukosa dapat diperoleh dari hidrolisis atau pemutusan ikatan pada selulosa. Penelitian ini bertujuan untuk memproduksi asam laktat dari media selulosa menggunakan metode Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF). SSF diharapkan bermanfaat untuk pengembangan produksi asam laktat yang efektif dari limbah lignoselulosa. Pada tahap pertama, selulosa digunakan oleh Bacillus subtilis dan Bacillus circulans untuk memproduksi enzim selulase. Tahap kedua, enzim selulase kemudian digunakan untuk sakarifikasi selulosa menghasilkan glukosa. Glukosa yang diperoleh difermentasi oleh Lactobacillus delbrueckii menghasilkan asam laktat. Proses pada tahap kedua ini terjadi secara simultan, setelah itu proses fermentasinya digunakan metode SSF, dengan variasi konsentrasi enzim selulase untuk proses sakarifikasi berasal dari Bacillus subtilis dan Bacillus circulans. Proses awal pembuatan enzim selulase menggunakan bakteri Bacillus subtilis dan Bacillus circulans sebagai variabel dan waktu inkubasi selama 84 jam. Enzim selulase selanjutnya digunakan untuk mendegradasi media selulosa dalam proses SSF menjadi glukosa yang selanjutnya akan difermentasi oleh Lactobacillus delbrueckii. Pada proses SSF dengan inokulum Bacillus circulans diperoleh asam laktat tertinggi pada kadar enzim selulase 10% yaitu 1,29% dan dengan inokulum Bacillus subtilis pada kadar enzim selulase 5% yaitu 1,24%.

Lactic acid bacteria use sugar as an energy source, growth, and produce metabolites in the form of lactic acid during the fermentation process. This research aimed to make lactic acid from cellulose used Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF). Cellulose is composed of glucose monomers. This method is expected to be useful for the development of significant lactic acid production from lignocellulosic waste. In the first stage, cellulose was used by Bacillus subtilis and Bacillus circulans to produce cellulase enzymes. In the second stage, the cellulase enzyme is then used to saccharify cellulose to produce glucose. The glucose fermented by Lactobacillus delbrueckii to produce lactic acid. The fermentation process uses the SSF method with various concentrations of cellulase enzymes. The initial process by making cellulase enzymes first used the bacteria Bacillus subtilis and Bacillus circulans as variables, and the incubation time was 84 hours. The cellulase enzyme is then used to degrade cellulose media in the SSF process into glucose, which will then be fermented by Lactobacillus delbrueckii. In the SSF process with Bacillus circulans inoculum, the highest lactic acid was obtained at 10% cellulase enzyme levels, amounting to 1.29%, and with Bacillus subtilis inoculums at 5% cellulase enzyme levels, amounting to 1.24%.

References

. R. Datta, S. P. Tsai, P. Bonsignore, S. H. Moon, J. R. Frank, Technological and economic potential of poly(lactic acid) and lactic acid derivatives, FEMS Microbiol. Rev., vol. 16, no. 2–3, hal. 221–231, 1995.

. L. P. Huang, B. Jin, P. Lant, J. Zhou, Simultaneous saccharification and fermentation of potato starch wastewater to lactic acid by Rhizopus oryzae and Rhizopus arrhizus, Biochem. Eng. J., vol. 23, no. 3, hal. 265–276, 2005.

. C. Åkerberg, K. Hofvendahl, B. Hahn-Hägerdal, G. Zacchi, Modelling the influence of pH, temperature, glucose and lactic acid concentrations on the kinetics of lactic acid production by Lactococcus lactis ssp. lactis ATCC 19435 in whole-wheat flour, Appl. Microbiol. Biotechnol., vol. 49, no. 6, hal. 682–690, 1998.

. P. Yin, N. Nishina, Y. Kosakai, K. Yahiro, Y. Park, M. Okabe, Enhanced production of L(+)-lactic acid from corn starch in a culture of Rhizopus oryzae using an air-lift bioreactor, J. Ferment. Bioeng., vol. 84, no. 3, hal. 249–253, 1997.

. P. Cheng, R. E. Mueller, S. Jaeger, R. Bajpai, E. L. Iannotti, Lactic acid production from enzyme-thinned corn starch using Lactobacillus mylovorus, J. Ind. Microbiol., vol. 7, no. 1, hal. 27–34, 1991.

Y. H. Pratiwi, O. Ratnayani, I. N. Wirajana, Perbandingan Metode Uji Gula Pereduksi Dalam Penentuan Aktivitas α-L-Arabinofuranosidase Dengan Substrat Janur Kelapa (Cocos Nucifera), J. Kim., vol. 12, no. 2, hal. 134–139, 2018.

Y. Maryanty, S. B. Sumitro, A. Tri, Suharjono, Effect of Particle Size and Pretreatment on Cellulose Degradation of Rice Straw from Agricultural Land in Malang, Int. J. ChemTech Res., vol. 10, no. 4, hal. 600–610, 2017.

Y. Maryanty, dan T. Anisa, Pembuatan Asam Laktat Dari Molase Dan Limbah Cair Tahu Menggunakan Lactobacillus Bulgaricus dan Rhizopus Oryzae, in: Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Proses Industri Kimia, 2020

A. Sharah, R. Karnila, Desmelati, Pembuatan Kurva Pertumbuhan Bakteri Asam Laktat yang Diisolasi dari Ikan Peda Kembubg ( Rastrelliger sp. ), J. Online Mhs. Bid. Perikan. dan Ilmu Kelaut., vol. 2, no. 2, hal. 1–8, 2015.

Purkan, H. Purnama, dan S. Sumarsih, Produksi Enzim Selulase dari aspergillus niger Menggunakan Sekam Padi dan Ampas Tebu sebagai Induser., J. Ilmu Dasar, no. 2, hal. 95–102, 2015.

B. Adney dan J. Baker, Measurement of Cellulase Activities: Laboratory Analytical Procedure (LAP), 2008.

. I. R. Pramudyanti, T. Purwoko, A. Pangastuti, Pengaruh Pengaturan pH dengan CaCO3 terhadap Produksi Asam Laktat dari Glukosa oleh Rhizopus oryzae, Bioteknologi, vol. 1, no. 1, hal. 19–24, 2004.

Yuliana, Kinetika Pertumbuhan Baktei Asam Laktat Isolay T5 yang Berasal dari Tempoyak, Jurnal teknologi industri dan hasil pertanian, vol. 73, no.2, hal. 108-116, 2008.

I. P. Wood, A. Elliston, P. Ryden, I. Bancroft, I. N. Roberts, K. W. Waldron, Rapid quantification of reducing sugars in biomass hydrolysates: Improving the speed and precision of the dinitrosalicylic acid assay, Biomass and Bioenergy, vol. 44, hal. 117–121, 2012.

. K. S. Ambriyanto, Isolasi dan Karakterisasi Bakteri Aerob Pendegradasi Selulosa dari Serasah Daun Rumput Gajah (Pennisetum purpureum schaum), skripsi, Biologi, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2010.

Y. Maryanty, K. Widjayanti, S. Rulianah, F. Krisna., T. Endahwati, Meiliefiana, W. P. Juwita, Effect concentration addition of crude cellulase by aspergillus niger on rice straw media for biodeingking application, in: AUN/SEED-Net Regional Conference on Chemical Engineering, 2014.

V. M. Talantan, Marina, O. Lambui, I. N. Suwastika, Uji Aktivitas Selulase Dari Jamur Selulolitik Asal Tanah Danau Kalimpa’a Sulawesi Tengah, Nat. Sci. J. Sci. Technol., vol. 7, no. 3, hal. 323–333, 2018.