Immobilisasi Sel

LAPORAN PRAKTIKUM BIOPROSES IMMOBILISASI SEL DAN EVALUASI KINERJA SEL DALAM REAKTOR KOLOM (Disusun untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Bioproses) MATA KULIAH PEMBIMBING

: Bioproses : Ir. Unung Leoanggraini, MT

TANGGAL PRAKTIKUM

: 8 & 15 Oktober 2014

TANGGAL PENYERAHAN : 27 Oktober 2014

Oleh : Kelompok 6 Kelas 2A Aas Nurhasanah Fajar Muhammad Ramadhan Raden Ajeng Feby Lailani Beladina Ulfa Nurul Azizah

NIM. 131411001 NIM. 131411006 NIM. 131411023 NIM. 131411063

PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2014

IMMOBILISASI SEL DAN EVALUASI KINERJA SEL IMMOBILISASI DALAM REAKTOR KOLOM BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Salah satu masalah dalam proses ferementasi yang menggunakan sel bebas sebagai biokatalis adalah pemisahan sel dari kaldu fermentasi yang mengandung produk. Biaya recovery dan recycle sel dapat dikurangi dengan menerapkan metoda untuk menahan sel agar tetap berada dalam reaktor yaitu dengan cara immobilisasi sel. Sel immobilisasi adalah sel yang dibatasi ruang gerak/mobilitanya di dalam matriks tertentu sehingga tidak terbawa dalam aliran produk dan dapat digunakan kembali. 1.2 TUJUAN PERCOBAAN a) Memahami dan menguasai prosedur penggunaan sel terimmobilisasi dalam proses fermentasi. b) Memahami tipe reactor yang tepat untuk sel terimmobilisasi. c) Memahami karakteristik reaktor batch dan kontinyu yang menggunakan sel terimmobilisasi. d) Mengevaluasi kinerja reaktor “Packed Column”. e) Memahami dan menguasai prosedur pembuatan sel terimmobilisasi. f) Memahami karakteristik matriks pendukung sel terimmobilisasi.

BAB 2 DASAR TEORI 2.1 SEL IMMOBILISASI

Sel terimobilisasi adalah suatu sel yang dilekatkan pada suatu bahan inert dan tidak larut dalam bahan tersebut, misal dalam sodium alginat atau kalsium alginat. Dengan sistem ini, sel dapat lebih tahan terhadap perubahan kondisi seperti pH, juga temperatur. Sistem ini juga membantu sel berada di tempat tertentu selama berlangsungnya reaksi sehingga memudahkan proses pemisahan dan memungkinkan untuk dipakai lagi di reaksi lain (Sumo dkk., 1993). Sel/enzim tersebut tetap mempunyai aktivitasnya sebagai biokatalisator/katalis, serta sel/enzim tersebut dapat dipergunakan secara terus menerus dan sangat penting untuk proses berkesinambungan. Immobilisasi sel mikroba dibedakan atas 3 macam yakni: 1. Sel mati: untuk reaksi konversi sederhana (1 tahap) 2. Sel hidup: untuk reaksi konversi yang melibatkan biokatalis heterogen (multi enzim)/memerlukan ATP atau biokoenzim seperti NADP atau koenzim A. 3. Sel dalam fase pertumbuhan: keadaan dimana terdapat aktivitas enzim untuk pertumbuhan. Imobilisasi dapat dilakukan terhadap sel maupun terhadap enzim. Imobilisasi enzim dapat dianggap sebagai metode yang merubah enzim dari bentuk larut dalam air “bergerak” menjadi keadaan “tak begerak” yang tidak larut. Imobilisasi mencegah difusi enzim ke dalam campuran reaksi dan mempermudah memperoleh kembali enzim tersebut dari aliran produk dengan teknik pemisahan padat/cair yang sederhana. Imobilisasi dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain melalui pengikatan kimiawi molekul enzim pada bahan pendukung, pengikatan silang intermolekuler sesama enzim, atau dengan cara menjebak enzim di dalam gel atau membran polimer (Palmer, 1991). Imobilisasi sel berkembang setelah imobilisasi enzim. Dalam teknologi imobilisasi enzim terdapat hambatan pada regenerasi koenzim dan keterbatasan metode yang dapat diterapkan untuk menyusun molekul enzim dalam rangkaian tertentu, sehingga dapat melakukan tahapan reaksi katalitis enzim yang berkesinambungan. Untuk mencegah hambatan tersebut dilakukan penelitian-penelitian, sehingga terjadi pengembangan pada imobilisasi sel, yang dapat digunakan sebagai biokatalis. Hal ini memungkinkan untuk melakukan imobilisasi seluruh sel dan menjaga sel tetap hidup (viabel). Dalam praktiknya, metode yang digunakan adalah menjebak sel dalam gel dengan adsorpsi. Selain itu, pengontrolan perlu dilakukan untuk mencegah inaktivasi dari aktivitas metabolisme yang penting, sehingga pemisahan biokatalis dari produk lebih mudah dan membuat biokatalis lebih stabil (Sumo dkk., 1993).

Dewasa ini, teknologi immobilisasi memegang peranan penting dalam perkembangan proses biokimia dalam suatu boreaktor. Sel yang mengalami immobilisasi (immoblized mivrobial cells) telah banyak diterapkan dalam fermentasi misalnya produksi alkohol, asam amino, antibiotik atau pada degradasi polutan limbah cair. 2.1.1 Kelebihan Sel Immobilisasi Kelebihan penggunaan sel immobilisasi dibandingkan dengan sel bebas antara lain sebagai berikut: 1. Immobilasi menyediakan konsentrasi sel yang tinggi. 2. Immobilisasi memungkinkan penggunaan sel kembali dan mengurangi biaya recovery sel dan recycle sel. 3. Immobilisasi mengurangi masalah wash out sel pada laju alir yang tinggi. 4. Kombinasi konsentrasi sel yang tinggi dan laju alir yang tinggi (tanpa batasan wash out) menghasilkan produktivitas volumetric yang tinggi. 5. Immobilisasi menyediakan kondisi micro environmental yang menguntungkan seperti kontak antar sel, gradient nutrient-produk, gradient pH untuk sel sehingga menghasilkan kinerja biokatalis yang lebih baik (kecepatan pembentukan dan yield produk yang lebih tinggi). 6. Immobilisasi menyebabkan kestabilan genetik. 7. Immobilisasi menyediakan perlindungan terhadap kerusakan sel. 2.1.2 Kekurangan Sel Immobilisasi Kekurangan penggunaan sel terimobilisasi adalah hambatan pada proses difusi baik substrat maupun produk yang terbentuk. Untuk sel yang hidup, pertumbuhan dan evaluasi gas sering merusak matriks pendukung sel terimmobilisasi. 2.1.3 Jenis-Jenis Immobilisasi Sel Secara umum, ada dua jenis sel immobilisasi yakni: 1. Immobilisasi Aktif Immobilisasi ini dilakukan dengan dua metoda yaitu metoda penjeratan dan metoda pengikatan. Metoda penjeratan dilakukan secara fisik dalam matriks pendukung. Matriks pendukung yang bisa digunakan yaitu polimer porous (agar, alginate, carragenan, polyacrylamide, chitosan, gelatin, collagen), porous metal screen, polyurethane, silicagel, polystyrene, dan selulosa triacetate.

Polymeric beads harus cukup porous untuk keluar masuknya substrat dan produk. Polymeric beads biasanya dibentuk dengan menggunakan sel hidup di dalamnya. 2. Immobilisasi Pasif Berbentuk biological films yang berbentuk lapisan-lapisan koloni sel yang tumbuh dan melekat pada permukaan pendukung yang padat. Material pendukung dapat bersifat inert atau aktif secara biologis. Biological films digunakan pada pengolahan limbah atau fermentasi mikroba dengan jamur. 2.1.4

Metode Immobilisasi Beberapa ahli menggolongkan metode imobilisasi dengan tiga kelompok, yaitu: metode carrier binding, metode cross linking, dan metode entrapping (Sa’id, 1987). Pada metode carrier binding, enzim diikatkan pada suatu matriks yang bersifat tidak larut adalam air. Sebagai matriks dapat digunakan bahan organik maupun anorganik. Bila menggunakan metode ini, hal yang perlu diperhatikan adalah pemilihan matriks dan pengikatan enzim pada matriks tersebut. Teknik pengikatan enzim pada matriks dapat dilakukan berdasarkan adsorpsi fisik, gaya elektrostatik atau ikatan kovalen (Chibata, 1978). Metode cross linking didasarkan pada pembentukan ikatan intermolekuler antara molekul-molekul enzim. Gugus fungsional dalam molekul enzim yang biasa digunakan untuk pembentukan ikatan intermolekmuler adalah gugus amino pada asam amino terminal, gugus amino dari lisin, gugus fenolik dari tirosin, gugus sulhidril dari sistein dan gugus imidazole dari histidin. Pada metode entrapping, imobilisasi, enzim/sel didasarkan pada penempatan enzim di dalam kisi dari suatu polimer atau di dalam membran yang bersifat semi permiabel. Bila enzim ditempatkan dalam kisi, maka metode yang digolongkan adalah jenis kisi, sedang bila ditempatkan dalam membran yang bersifat semipermiabel, maka metodenya digolongkan ke dalam jenis mikrokapsul (Chibata, 1978). Selain itu metode imobilisasi dapat digolongkan sebagai berikut:   

Adsorpsi. Penjeratan dalam matriks polimer. Penjeratan dalam membran. Teknik imobilisasi yang paling baik adalah yang memenuhi kriteria utama tidak

terjadi perubahan konformasi enzim dan tidak mengganggu gugus fungsi di pusat aktif enzim sehingga enzim tetap dapat berfungsi. Metode penjebakan enzim lebih

banyak digunakan karena enzim ada dalam keadaan bebas dan tidak terikat pada bahan pendukung sehinga secara relatif fungsi katalitik dan struktur alami molekul enzim tidak mengalami gangguan goncangan (Wirahadikusumah, 1988). 2.1.5

Penjerat Atau Pembawa Immobilisasi Sel Karakteristik yang harus dimiliki oleh penjerat/pembawa immobilisai sel, antara lain : a. Mudah digunakan serta ukuran dan porositas media penjerat dapat dikontrol, terutama pada skala industri. b. Media penjerat berbentuk matrik stabil pada kondisi fermentasi (temperature dan pH optimum). c. Harga murah dan mudah didapat. d. Mempunyai sifat mekanik yang stabil, sehingga dapat tahan dalam waktu yanglama dalam reaktor yang digunakan. e. Penjerat harus inert terhadap mikrorganisme yang akan dijerat. f. Substrat, produk, dan metabolisme lain harus dapat berdiffusi secara bebas dengan media penjerat. Natrium alginat merupakan bahan yang digunakan sebagai penjerat sel, spesifikasi sebagai berikut : 

Alginat merupakan koloid ganggang (fikokoloid) yang dapat diekstrak dari ganggang coklat (phasophyceae), terutama anggota laminariates, berbentuk

 

asam alginat atau natrium alginat. Asam alginat adalah suatu getah selaput membran (membrane mucilage). Garam alginat dapat larut dalam air, seperti natrium alginat, potassium alginat, dan ammonium alginat, sedikit larut dalam air, sedang kalsium alginat tidak



larut dalam air. Umumnya alginat berbentuk serbuk putih kekuningan dan kadang-kadang dalam bentuk pasta yang merupakan senyawa organik kompleks dengan selulosa atau polisakarida. Senyawa alginat dapat dimurnikan sebgai garam natrium alginat dengan alginat atau garam alginat yang lain. Karakteristik natrium alginat :



Berbentuk serbuk berwarna putih atau kekuningan, tidak berbau, dan tidan



berasa. Secara umum susut pengeringan tidak lebih dari 22 %. Larut lambat dalam air membentuk larutan koloid yang kental, berwarna putih pucat sampai coklat kekuningan. Tidak larut dalam alkohol, kloroform dan eter,serta larutan air yang mengandung lebih besar dari 30 % alkohol. Variasi

mutu natrium algianat ditentukan oleh variasi viscositas, antara 20-400 cp dari

2.2

 

larutan 1% pada suhu 20o C. Larutan alginat stabil pada pH 4 sampai 10. Natrium alginat harus disimpan dalam wadah yang terlindung dari cahaya,



bentuk larutan tidak boleh disimpan pada wadah logam. Alginat sebagai hydrophylic polysakarida menyerap uap air dari udara.

REAKTOR KOLOM Beberapa konfigurasi reaktor dapat digunakan untuk system sel terimmobilisasi. Matriks pendukung sel terimmobilisasi umumnya bersifat rapuh, karena itu dipilih bioreaktor yang memiliki gesekan hidronamik yang rendah seperti packed-column, fluidized-bed, atau airlift reactor. Reaktor yang menggunakan produk mekanik dapat digunakan untuk matriks pendukung yang kuat dan liat. Reaktor tersebut dioperasikan dengan cara mengalirkan larutan nutrient melewati sel immobilisasi. 2.2.1 Reaktor dengan Pengadukan Reaktor dengan pengadukan dapat dilakukan dengan system batch maupun system continue.

Gambar 2.1 Reaktor Sistem Batch dan Continue

2.2.2 Fluidized Bed Dalam sistem reaktor ini, enzim/sel immobil mengalir dari bawah ke atas dengan kecepatan aliran yang cukup tinggi untuk partikel dapat bergerak bebas. Sistem ini bersifat semi kontinyu sebab substrat dapat dikembalikan lagi ke dalam reaktor beberapa kali untuk mendapatkan produk yang diinginkan.

Gambar 2.2 Fluidized Bed Reactor 2.2.3 Reaktor Kolom Kolom ”Plug-Flow” merupakan reaktor yang digunakan untuk substrat yang viskositasnya rendah dan kelarutannya tinggi untuk mencegah penyumbatan.

2.3

ASAM ASETAT Asam asetat, asam etanoat atau asam cuka adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam cuka memiliki rumus empiris C2H4O2. Rumus ini seringkali ditulis dalam bentuk CH 3-COOH, CH3COOH, atau CH3CO2H. Asam asetat murni (disebut asam asetat glasial) adalah cairan higroskopis tak berwarna, dan memiliki titik beku 16.7°C. Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H+ dan CH3COO-. Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan

baku industri yang

penting.

Asam

asetat

digunakan

dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam serat dan kain. Dalam industri makanan, asam asetat digunakan sebagai pengatur keasaman. Di rumah tangga, asam asetat encer juga sering digunakan sebagai pelunak air. Dalam setahun, kebutuhan dunia akan asam asetat mencapai 6,5 juta ton per tahun. 1.5 juta ton per tahun diperoleh dari hasil daur ulang, sisanya diperoleh dari industri petrokimia maupun dari sumber hayati.

Asam asetat diproduksi baik secara sintetis maupun alami melalui proses fermentasi. Sekarang hanya 10% dari produksi asam asetat dihasilkan melalui jalur alami, namun kebanyakan hukum yang mengatur bahwa asam asetat yang terdapat dalam cuka haruslah berasal dari proses biologis. Dari asam asetat yang diproduksi oleh industri kimia, 75% diantaranya diproduksi melalui karbonilasi metanol. Sisanya dihasilkan melalui metode-metode alternatif.

BAB 3 METODOLOGI 3.1 PERCOBAAN A. Sel Immobilisasi 1. Alat dan Bahan a. Satu tabung biaka murni Acetobactrer aceti berumur 2-4 hari. b. Air garam steril c. Media aktivasi/starter dengan komposisi:  Bacto pepto 2%  Ekstrak ragi 0,5%  Glukosa 2%  Aquadest d. Natrium alginat e. Larutan CaCl2 f. Erlenmeyer g. Spuit (perangkat suntik) steril h. Hot plate i. Pembakaran spiritus 2. Langkah Kerja



Penanaman Acetobacter Aceti 5 mL air garam steril

Tabung Reaksi berisi biakan murni Acetobacter Aceti

Melepaskan koloni bakteri 

Pembuatan Natrium Alginat Memasukan kedalam media aktivasi 16 gr Natrium Alginat Pelarutan 200 mL aquadest Inkubasi selama 24 jam pada suhu 30°C Pasteurisasi (T=80°C, t=10 menit)

Pendinginan hingga suhu ruang 

Pembuatan Beads Pencampuran dengan media aktivasi Campuran media aktivasi dan natrium alginat

Menyuntikkan campuran ke dalam larutan CaCl2 2%

Beads B. Evaluasi Kinerja Sel Immobilisasi dalam Reaktor Kolom 1. Alat dan Bahan a. Immobilisasi sel Acetobacter aceti. b. 400 mL media produksi asam asetat steril untuk uji mikroba Acetobacter Imobilisasi sel aceti dengan komposisi :  Ethanol 8 %  Glukosa 2 %

c. d. e. f. g. h.

 NH4NO3 2 %  KH2PO4 0,1 %  MgSO4.7H2O 0,02 % Larutan NaOH 0,05 N Ethanol 98% Satu perangkat reaktor packed column Buret Gelas Kimia Pipet Tetes

2. Langkah Kerja Merangkai Reaktor

Mensterilkan reaktor menggunakan etanol

Memasukan beads ke dalam kolom reaktor

Menuangkan media produksi ke dalam kolom reaktor

Menampung larutan setiap 2 menit

Mentitrasi larutan dengan larutan NaOH 0,05 N

BAB IV

4.1 DATA PENGAMATAN Evaluasi Kinerja Sel Immobilisasi dalam Reaktor Kolom

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Waktu (menit)

Laju Alir (F) (mL/menit)

0,5 2 4 6 6,5 8 10 12 12,5 14 16 18

Volume Sampel

Volume

yang di titrasi

NaOH 0,05 N

(mL)

(mL) 9,8 9,7 10,6 11,4 10,7 11,3 11,0 10,7 10,8 10,7 10,7 10,5

86

66

58

4.2 PERHITUNGAN 1. Laju alir 86 mL/menit a. t = 0,5 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 9,8 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,049 N b. t = 2 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 9,7 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,0485 N c. t = 4 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 10,6 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,053 N d. t = 6 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 11,4 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,057 N 2. Laju alir 66 mL/menit

10

a. t = 6,5 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 10,7 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,0535 N b. t = 8 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 11,3 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,0565 N c. t = 10 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 11,0 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,055 N d. t = 12 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 10,7mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,0535 N

3. Laju alir 58 mL/menit a. t = 12,5 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 10,8 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,054 N b. t = 14 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 10,7 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,0535 N c. t = 16 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 10,7 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,0535 N d. t = 18 menit V CH3COOH x N CH3COOH = VNaOH x N NaOH 10 mL x N CH3COOH = 10,5 mL x 0,05 N N CH3COOH = 0,0525 N

N o.

Laju Alir (mL/menit)

1.

86

2.

66

3.

58

Waktu (t=menit) 0,5 2 4 6 6,5 8 10 12 12,5 14 16 18

Konsentrasi (N) 0,049 0,0485 0,053 0,057 0,0535

0,0565 0,055 0,0535 0,054 0,0535

0,0535 0,0525

Laju Alir rata-rata = 70 ml/detik

Grafik konsentrasi vs waktu pada F= 70 mL/detik 0.06 0.06 0.05

f(x) = 0x + 0.05 R² = 0.09

0.05

Y-Values

Konsentrasi 0.05

Linear (Y-Values)

0.05 0.05 0.04 0

2

4

6

8 10 12 14 16 18 20

Waktu

Grafik PH vs waktu pada F = 70mL/detik 1.4 1.28

1.2 1 0.8 PH

Y-Values

0.6 0.4 0.2 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Waktu

BAB V SIMPULAN 5.1 Pembahasan Pada praktikum kali ini kami melakukan percobaan produksi asam asetat dengan metode immobilisasi sel. Sel immobilisasi adalah sel yang dibatasi ruang geraknya oleh suatu matriks sehingga sel dapat recycle. Selain itu, penggunaan immobilisasi sel ini juga dapat mengurangi wash out pada laju alir yang tinggi, menyebabkan kestabilan genetik, juga menyediakan perlindungan terhadap kerusakan sel. Immobilisasi sel dibagi menjadi dua yaitu imobilisasi aktif dan pasif. Imobilisasi aktif dibagi menjadi dua yaitu metode pengikatan dan metode penjeratan. Pada praktikum kali ini praktikan melakukan percobaan dengan immobilisasi aktif metode penjeratan dengan matriks pedukung alginate. 1. Media Aktivasi

Pertama-tama praktikan membuat media aktivasi dengan bakteri yang digunakan adalah Acetobacter aceti. Acetobacter aceti adalah mikroba yang dapat menghasilkan asam asetat sebagai produk fermentasinya. Hal pertama yang dilakukan adalah mengembangbiakkan Acetobacter aceti dalam media pertumbuhan (media aktivasi) dalam kondisi aseptis. Kondisi aseptis tersebut bertujuan agar mencegah adanya mikroorganisme dari luar yang masuk ke dalam media aktivasi. Media aktivasi tersebut terdiri dari pepton, yeast extract dan glukosa sebagai sumber glukosa. Media aktivasi yang digunakan mengandung nutrisi-nutrisi yang dibutuhkan selama pertumbuhan bakteri seperti pepton berfungsi sebagai sumber nitrogen yang merupakan komponen penyusun protein sel dan asam nukleat; ekstrak ragi (yeast extract) berfungsi sebagai sumber vitamin (thiamin, riboflavin, niasin, piridoksin,dan asam pantotenat), sebagai growth factor, substrat, sumber asam amino tunggal, sumber peptida, dan sumber nitrogen; glukosa berfungsi sebagai sumber karbon yang akan dirombak dan digunakan untuk membangun massa sel, proses metabolisme, dan membentuk produk, glukosa akan masuk ke dalam sel dan digunakan sebagai persediaan energi yang dibutuhkan dalam perkembangbiakannya. Tujuan dari pembuatan media aktivasi adalah memperbanyak sel Acetobacter aceti yang akan dibuat dalam matriksnya (dalam bentuk beads) sebagai sumber pembuatan asam asetat. Selanjutnya media aktivasi yang telah steril dibiakkan bakteri Acetobacter aceti sebagai bakteri yang memiliki kemapuan untuk mengkonversi alkohol menjadi asam asetat, lalu yang telah berisi biakkan mikroba Acetobacter aceti ini diinkubasi selama 24 jam pada suhu 30oC agar bakteri tumbuh secara maksimal. Selain media aktivasi, media lain yang dibuat adalah media produksi. Media produksi mengandung komposisi glukosa (sebagai sumber karbon), NH4NO3 (sebagai sumber Nitrogen), KH2PO4 (sebagai sumber fosfor), MgSO4.7H2O (sebagai sumber Mg) dan etanol. Media produksi ini berfungsi sebagai laju alir dalam reaktor kolom. Selain media-media tersebut, dibuat juga media penjerat sel berupa 16 gr natrium alginat dalam 200 mL aquadest yang berbentuk seperti gel atau gelatin. Natrium alginat ini kemudian dipasteurisasi pada suhu 70-80 oC selama 10 menit. Pasterurisasi merupakan suatu bentuk sterilisasi yang bertujuan untuk membunuh mikroorganisme yang tidak diinginkan tanpa merusak komponen komponen yang terdapat dalam natrium alginat tersebut. Alginat merupakan polimer porous alami yang digunakan sebagai matriks pendukung.

2. Pembuatan Beads Metode immobilisasi sel yang digunakan pada percobaan kali ini adalah metoda penjeratan yang dilakukan secara fisik dalam membran semi permeabel (metoda encapsulation). Matriks pendukung yang bisa digunakan salah satunya adalah jenis polimer porous yaitu alginate. Beads/matriks yang akan dibentuk harus cukup porous untuk memudahkan keluar masuknya substrat dan produk. Natrium alginat yang telah dipasteurisasi dicampurkan dengan media aktivasi yang telah selesai diinkubasi. Untuk membuat beads, natirum alginat yang sudah dicampur dengan media aktivasi berisi bakteri dimasukkan dengan cara disuntikkan ke dalam larutan CaCl2. Reaksi yang terjadi dalam pembentukkan beads ini adalah : 2Na-alginat + CaCl2  Ca-alginat + 2NaCl Jika larutan natrium alginat dilarutkan dengan larutan kalsium klorida maka akan segera terbentuk gel kalsium alginat yang tidak larut dalam air. Ikatan antara kalsium dengan alginat adalah ikatan khelat yaitu antara kalsium dengan rantai Lguluronat dari alginat (Morris et al, 1978), karena ikatan inilah beads akan terbentuk dengan sendirinya. Beads yang dihasilkan selama percobaan berbentuk bulat sempurna dan berwarna coklat, beads yang telah dihasilkan tersebut telah sesuai dengan karakteristik beads yang baik menurut teoritis. Proses tersebut harus dilakukan secara aseptis dan semua alat yang digunakan harus disterilisasi terlebih dahulu. 3. Evaluasi Kerja Reaktor Kolom Selanjutnya sel immobilisasi yang telah dibuat, dimasukkan ke dalam kolom yang telah disterilkan. Lalu media produksi dilewatkan pada kolom tersebut dengan 3 varian laju alir atau Q (volume/menit).  Titrasi Titrasi dilakukan untuk menentukan konsentrasi CH3COOH yang terbentuk. Penitran yang digunakan adalah NaOH 0,05 N. Penambahan indikator PP berfungsi sebagai indikator warna ketika mencapai titik ekivalennya. No .

Laju Alir (mL/menit)

1.

86

2.

66

Waktu (t=menit) 0,5 2 4 6 6,5 8

Konsentrasi (N) 0,049 0,0485 0,053 0,057 0,0535 0,0565

3.

10 12 12,5 14 16 18

58

0,055 0,0535 0,054 0,0535 0,0535 0,0525

Dari grafik percobaan dengan laju alir rata-rata = 70 mL/detik

dibawah

diperoleh grafik konsentrasi asam asetat terhadap waktu. Berdasarkan grafik, terlihat bahwa waktu berbanding lurus dengan konsentrasi. Semakin lama waktu produksi maka semakin tinggi pula konsentrasi asam asetat yang dihasilkan.

Grafik konsentrasi vs waktu pada F= 70 mL/detik 0.06 0.06 0.05

f(x) = 0x + 0.05 R² = 0.09

0.05

Konsentrasi

Y-Values Linear (Y-Values)

0.05 0.05 0.05 0.04 0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20

Waktu

Grafik PH vs waktu pada F = 70mL/detik 1.4 1.28

1.2 1 0.8 PH

Y-Values

0.6 0.4 0.2 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

Waktu

Dari percobaan didapatkan, dibuat grafik konsentrasi asam asetat yang terbentuk terhadap waktu fermentasi. Grafik yang terbentuk berbentuk linier, semakin lama waktu fermentasi semakin tinggi pula konsentrasi asam asetat yang terbentuk hal tersebut dapat menunjukkan bahwa semakin lama pH asam asetat yang terbentuk, semakin kecil sehingga larutan asam asetat semakin asam. (sesuai dengan teori)

5.2 Kesimpulan  



Laju alir rata-rata adalah sebesar 70 mL/detik Berdasarkan literature pH asam astetat adalah 3. Sedangkan, pH asam asetat yang diperoleh dari percobaan adalah 1,28 Berdasarkan hasil pengamatan dari grafik, semakin lama media produksi dialirkan pada sel immobilisasi, maka konsentrasi asam asetat yang diperoleh semakin besar. pH berbanding terbalik dengan konsentrasi, semakin lama media produksi dialirkan pada sel immobilisasi maka pH yang diperoleh pun akan semakin menurun sehingga suasana semakin asam.

DAFTAR PUSTAKA Chibata, I., 1978, Immobilized Enzymes. Research and Development, Kodansha Ltd., Tokyo. Kennedy, J.F., 1995, Principles of immobilization of enzymes. Di dalam Wiseman, A. (Ed.) Handbook of Enzyme Biotechnology. 3rd Ed. Elis Hardwood, London, UK. Kierstan MPJ, Cough D MP, 1985, Immobilisation Of Cells And Enzymes By Gel Entrapment. Di dalam: J. Woodward (ed). Immobilised Cells and Enzymes. A Practical Approach. Oxford: IRL Pr. Masyithah, Zuhrina, 2005, Pemodelan Numerik Reaksi Enzimatik Imobilisasi, Media Publikasi Karya Ilmiah Teknik Kimia, ISSN 1412-7814. Minovska, Vilma.,Winkelhausen, Eleonora., dan Kuzmanova, Slobodan, 2007, Lipase Immobilized By Diffferent Terchiques In Various Support Material Applied In Oil Hydrolisis. University St Cyril and Methodious. Faculty of Technology and Metalurgy. Palmer T., 1991, Understanding Enzymes, Ed ke-3. New York: Ellis Horwood. Swaisgood, HE., XL Huang and MK Walsh, 1997, Immobilization Of Enzymes By Selective Adsorption On Biotinylaminopropyl Celite or Glass. In Bickerstaff GF (Ed). Immobilization of Enzymes and Cells. Humana Press. Totowa, New Jersey. 367pp. Wirahadikusumah M., 1988, Teknik Amobilisasi Enzim Dalam Bidang Pengobatan. Acta Pharm Indon 13:32-42.