produksi dan karakterisasi biosurfaktan oleh · 2020. 1. 27. · diidentifikasi dengan menggunakan...

i

PRODUKSI DAN KARAKTERISASI BIOSURFAKTAN OLEH

Streptococcus thermophilus MENGGUNAKAN CRUDE PALM

OIL (CPO) SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN

Disusun Oleh:

VALISTA TIANASARI DEWI KINANTI

M0313071

SKRIPSI

Ditulis dan diajukan untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar

Sajana Sains dalam bidang ilmu kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Januari, 2018

brought to you by COREView metadata, citation and similar papers at core.ac.uk

provided by Sebelas Maret Institutional Repository

https://core.ac.uk/display/211773091?utm_source=pdf&utm_medium=banner&utm_campaign=pdf-decoration-v1

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi


Streptococcus thermophilus MENGGUNAKAN CRUDE PALM OIL (CPO)

SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN


M0313071

Skripsi ini dibimbing oleh:

Pembimbing I Pembimbing II

Venty Suryanti, M.Phil., Ph.D Dr. Desi Suci Handayani, M.Si

NIP. 197208171997022001 NIP. 197212071999032001

Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada:

Hari : Rabu

Tanggal : 24 Januari 2018

Anggota Tim Penguji:

1. Dr. rer. nat Maulidan Firdaus, M.Sc 1. …………………..

NIP. 197902052005011001

2. Dra. Tri Martini, M.Si 2. …………………..

NIP. 195810291985032002

Disahkan oleh

Kepala Program Studi Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta

Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si

NIP. 197301241999032001

iii

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul

“PRODUKSI DAN KARAKTERISASI BIOSURFAKTAN OLEH


SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN” belum pernah diajukan untuk

memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang

pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain,

kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar

pustaka.

Surakarta, Januari 2018

VALISTA TIANASARI D. K

iv



SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN


Program Studi Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret

ABSTRAK

Produksi dan karakterisasi biosurfaktan oleh Streptococcus thermophilus

menggunakan crude palm oil (CPO) sebagai sumber karbon tambahan telah

dilakukan. Tahap awal penelitian ini adalah optimasi kondisi produksi biosurfaktan.

Optimasi kondisi dilakukan dengan variasi penambahan sumber karbon CPO ke

dalam media fermentasi sebesar 0, 5, 10, 20% (v/v) dan variasi lama fermentasi dari

0-12 hari. Biosurfaktan diamati setiap 24 jam selama 0-12 hari berupa nilai

tegangan permukaan, indeks emulsi 24 jam (E24) dan kepadatan sel bakteri (optical

density/OD). Tahap kedua merupakan produksi biosurfaktan pada kondisi

optimum. Pengambilan biosurfaktan dilakukan dengan ekstraksi cair-cair dengan

pelarut kloroform:metanol (13:3). Biosurfaktan yang diperoleh kemudian

diidentifikasi dengan menggunakan spektroskopi FTIR dan kromatografi lapis tipis

(KLT) dengan reagen penampak noda anisaldehid:H2SO4:asam asetat glasial

(0,5:1:50) , uap iodin, ninhidrin dan 15% (v/v) H2SO4 dalam etanol. Karakterisasi

biosurfaktan meliputi penentuan nilai konsentrasi kritik misel (KKM), tegangan

permukaan, sistem emulsi dan kestabilan emulsi yang dibentuk air dengan beberapa

hidrokarbon yang diamati selama 30 hari.

Kondisi optimum produksi biosurfaktan diperoleh pada media dengan

konsentrasi CPO 5% (v/v) dan 5 hari fermentasi. Biosurfaktan hasil pemurnian

parsial (BHPP) yang diperoleh berbentuk cairan kental berwarna coklat sebanyak

80 mg dalam 1 L media fermentasi. Berdasarkan hasil FTIR, gugus fungsi BHPP

berupa hidroksi, asam karboksilat, ester, metil dan metilen. Hasil analisis dengan

KLT menunjukkan adanya senyawa gula, lipida dan glikolipida yang

mengindikasikan bahwa BHPP termasuk dalam jenis glikolipida. Nilai KKM BHPP

diperoleh sebesar 1000,05 mg/L dan menurunkan tegangan permukaan air dari

72,75 mN/m menjadi 46,33 mN/m. Sistem emulsi BHPP adalah water in oil (w/o).

Kestabilan emulsi dibentuk oleh air dengan beberapa hidrokarbon seperti motor oil,

benzena dan minyak kelapa sawit dengan persentase emulsi sebesar 23-81%.

Kata kunci: biosurfaktan, Streptococcus thermophilus, crude palm oil (CPO)

v

PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF BIOSURFACTANT BY

Streptococcus thermophilus USING CRUDE PALM OIL (CPO) AS

ADDITON OF CARBON SOURCE


Departement of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas

Maret University

ABSTRACT

Production and characterization of biosurfactant by Streptococcus

thermophilus using crude palm oil (CPO) as addition of carbon source has been

done. The first step was optimization condition for biosurfactant production.

Optimization condition had been examined at concentration CPO of 0, 5, 10, 20%

(v/v) in fermentation medium for 0-12 days fermentation. The biosurfactant was

evaluated every 24 hours for 0-12 days by surface tension, emulsion index 24 hours

(E24) and optical density (OD). The second step was biosurfactant production at

optimum condition. Biosurfactant had been recovered by liquid-liquid extraction

with mixture solvent of chloroform:methanol (13:3). Biosurfactant from the

recovery process was identified using FTIR spectroscopy and thin layer

chromatography (TLC) with visualization reagent of anisaldehyde:H2SO4:acetic

glacial acid (0.5:1:50), iodine vapour, ninhydrin and 15% (v/v) H2SO4 in ethanol.

The biosurfactant was characterized value of critical micelle concentration (CMC),

surface tension, emulsion system, and index emulsion of water and hydrocarbons

and their emulsion stability were observed for 30 days.

The optimum condition for biosurfactant production was afforded at 5%

(v/v) of CPO with 5 days fermentation. The obtained of partial purification

biosurfactant (BHPP) was viscous brown with 80 mg in 1 L of fermentation

medium. Based on FTIR result, function group of BHPP was hydroxyl, carboxylic

acid, ester, methyl and methylene. The result of analysis with TLC showed the

presence of sugar, lipid and glycolipid compounds indicating that BHPP was

glycolipid type. The CMC value of BHPP was 1000.05 mg/L and reduced surface

tension of water from 72.75 mN/m to 46.33 mN/m. The emulsion type of BHPP

was water in oil (w/o). The stability emulsion was formed between water and some

hydrocarbons such as motor oil, benzene and palm oil with emulsion percentage of

23-81%.

Key word: biosurfactant, Streptococcus thermophilus, crude palm oil (CPO)

vi

MOTTO

“Maka bersabarlah untuk (melaksanakan) ketetapan Tuhanmu dan janganlah

engkau ikuti orang yang berdosa dan orang yang kafir di antara mereka.”

(QS. Al-Ihsan,76:24)

“(Yaitu) orang-orang yang beriman dan hati mereka menjadi tenteram dengan

mengingat Allah. Ingatlah hanya dengan mengingat Allah hati menjadi tenteram.”

(QS. Ar-Ra’d, 13:28)

“Hanya saja yang ingin kita raih belum tentu kita dapatkan, yang ingin kita tuju

belum tentu kita sampai. Kita hanya perlu memahami bahwa tugas kita memang

untuk berjuang dan benar-benar ikhlas tentang hasil.”

(Kurniawan Gunadi)

“Berharaplah kepada Allah dan mulailah bekerja.”

(Penulis)

vii

PERSEMBAHAN

Karya ini kupersembahkan kepada:

Allah SWT, tempat curhat terbaik dalam segala keadaan

Nabi Muhammad SAW, sumber inspirasi terbesar

Papa, Mama, Melin, Kung Uti, pemberi do’a, semangat, sumber kekuatanku

Meyta Dyah, Alifia Harista, Prima Yudha, Linda Fitrianti, sahabat tercinta

Terima kasih atas segalanya

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan

karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat

serta salam senantiasa penulis haturkan kepada Rasulullah SAW sebagai suri

tauladan seluruh umat manusia.

Skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik tanpa adanya bantuan dan

dukungan dari banyak pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terima kasih

kepada:

1. Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si selaku Kepala Program Studi S1 Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

2. Venty Suryanti, M.Phil., Ph.D selaku pembimbing I yang telah memberikan

bantuan, saran, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan skripsi ini.

3. Dr. Desi Suci Handayani, M.Si selaku pembimbing II yang telah memberikan

bantuan, saran, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan skripsi ini.

4. Candra Purnawan, M.Sc selaku Pembimbing Akademis yang telah

memberikan nasehat dan bimbingannya.

5. Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si, selaku Kepala Laboratorium MIPA Terpadu.

6. Dr. Khoirina Dwi Nugrahaningtyas, M.Si selaku Kepala Laboratorium

Program Studi Kimia FMIPA UNS.

7. Segenap dosen di FMIPA UNS, terima kasih atas ilmu yang telah diberikan.

8. Laboran Lab Kimia, Lab Pusat Biologi dan semua pihak yang bertugas di

FMIPA UNS. Terima kasih atas segala bantuan selama ini.

9. Teman-teman dalam penelitian (Fitri, Isnaini, Santi, Linda Anita, Lindasari).

Terima kasih telah mau berjuang bersama dan membantu dalam penelitian.

10. Teman-teman laboratorium organik (Aisyah, Putri R, Wahyu, Marta, Nia,

Septi, Mia, Ratna, Leny, Metin, Fajar, Annisa Istiqomah). Terima kasih atas

semangat dan motivasi yang diberikan.

11. Teman-teman Kimia 2013. Terima kasih atas canda tawa, cerita dan

pengalaman yang tidak terlupakan.

ix

Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah

diberikan dengan balasan yang lebih baik. Aamiin.

Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini.

Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk

menyempurnakannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan

semua pihak yang membutuhkan.

Surakarta, Januari 2018

Valista Tianasari D. K

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... ii

HALAMAN PERNYATAAN .......................................................................... iii

ABSTRAK ......................................................................................................... iv

ABSTRACT ...................................................................................................... v

MOTTO ............................................................................................................ vi

PERSEMBAHAN ............................................................................................. vii

KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii

DAFTAR ISI ..................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiv

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xv

DAFTAR SINGKATAN .................................................................................. xvi

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ................................................................. 1

B. Perumusan Masalah ........................................................................ 3

1. Identifikasi Masalah ................................................................... 3

2. Batasan Masalah ......................................................................... 6

3. Rumusan Masalah ..................................................................... 6

C. Tujuan dan Manfaat Penelitian ...................................................... 7

1. Tujuan Penelitian ...................................................................... 7

2. Manfaat Penelitian .................................................................... 7

BAB II LANDASAN TEORI .......................................................................... 8

A. Tinjauan Pustaka ........................................................................... 8

1. Biosurfaktan ............................................................................... 8

2. Crude Palm Oil (CPO) ............................................................... 13

3. Streptococcus thermophilus ..................................................... 14

4. Jalur Biosintesis dalam Produksi Biosurfaktan .......................... 15

5. Kromatografi Lapis Tipis (KLT) ............................................... 16

xi

6. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) .................... 17

7. Kepadatan Sel Bakteri (Optical Density/OD) ............................ 17

8. Tegangan Permukaan ................................................................. 19

9. Emulsi ....................................................................................... 20

10. Konsentrasi Kritik Misel (KKM) .............................................. 22

B. Kerangka Pemikiran ...................................................................... 23

C. Hipotesis ........................................................................................ 25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 26

A. Metode penelitian ........................................................................... 26

B. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ 26

C. Alat dan Bahan ............................................................................... 26

1. Alat ............................................................................................ 26

2. Bahan ......................................................................................... 27

D. Prosedur Penelitian ......................................................................... 28

1. Optimasi Kondisi Produksi Biosurfaktan ................................. 28

2. Produksi Biosurfaktan ................................................................ 29

3. Identifikasi Biosurfaktan ............................................................ 30

4. Karakterisasi Biosurfaktan ......................................................... 31

E. Teknik Analisis Data ..................................................................... 32

1. Spektrofotometer UV-Vis ......................................................... 32

2. Fourier Transform Infra Red (FTIR) ......................................... 32


4. Konsentrasi Kritik Misel (KKM) ............................................... 32

5. Sistem Emulsi ............................................................................ 33

6. Indeks Emulsi dan Kestabilan Emulsi........................................ 33

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................. 34

A. Penentuan Kondisi Optimum Produksi Biosurfaktan .................... 34

1. Tegangan permukaan ................................................................ 34

2. Indeks Emulsi 24 Jam (E24) ...................................................... 35

3. Kepadatan Sel Bakteri (Optical Density/OD) ........................... 36

B. Pengambilan Biosurfaktan.............................................................. 39

xii

C. Identifikasi Biosurfaktan ................................................................ 40


2. FTIR ........................................................................................... 41

D. Karakterisasi Biosurfaktan ............................................................. 43

1. Konsentrasi Kritik Misel (KKM) ............................................... 43

2. Sistem Emulsi ............................................................................ 45

3. Indeks Emulsi dan Kestabilan Indeks Emulsi ............................ 47

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 50

A. Kesimpulan .................................................................................... 50

B. Saran ............................................................................................... 50

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 51

LAMPIRAN ....................................................................................................... 58

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Struktur biosurfaktan .......................................................................... 10

Tabel 2. Sumber karbon dan mikroorganisme penghasil biosurfaktan ............. 11

Tabel 3. Kandungan asam lemak dalam CPO ................................................... 14

Tabel 4. Hasil optimasi kondisi produksi biosurfaktan ...................................... 38

Tabel 5. Serapan BHPP pada spektroskopi FTIR .............................................. 43

Tabel 6. Pengukuran DHL BHPP, akuades dan minyak sawit .......................... 46

Tabel 7. Indeks emulsi yang dibentuk air dan hidrokarbon dengan BHPP ....... 48

Tabel 8. Indeks emulsi yang dibentuk air dan hidrokarbon dengan SDS .......... 49

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Jalur biosintesis rhamnolipida oleh P. aeruginosa dari

n-tetradekana ................................................................................ 15

Gambar 2. Kurva pertumbuhan bakteri .......................................................... 18

Gambar 3. Kurva pertumbuhan Pseudomonas selama 120 jam .................... 19

Gambar 4. Emulsi air dan minyak .................................................................. 21

Gambar 5. Sistem emulsi biosurfaktan ........................................................... 21

Gambar 6. Konsentrasi kritik misel (KKM) ................................................... 23

Gambar 7. Tegangan permukaan S. thermophilus pada berbagai variasi

konsentrasi media 0, 5, 10, 20 % (v/v) .......................................... 35

Gambar 8. Indeks emulsi S. thermophilus pada berbagai variasi konsentrasi

media 0, 5, 10, 20 % (v/v) ............................................................. 36

Gambar 9. Kepadatan sel S. thermophilus pada berbagai variasi konsentrasi

media 0, 5, 10, 20 % (v/v) ............................................................. 37

Gambar 10. Hasil analisis KLT setelah diberi reagen penampak noda ............ 41

Gambar 11. Perbandingan spektra FTIR biosurfaktan ...................................... 42

Gambar 12. Grafik hasil pengukuran KKM ...................................................... 44

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Diagram Alir Cara Kerja ............................................................. 58

Lampiran 2. Hasil Pengukuran Tegangan Permukaan selama 0-12 Hari ........ 64

Lampiran 3. Hasil Pengukuran E24 selama 0-12 Hari ..................................... 65

Lampiran 4. Hasil Pengukuran OD selama 0-12 Hari ..................................... 66

Lampiran 5. Uji Statistik Duncan Tegangan Permukaan ................................ 67

Lampiran 6. Uji Statistik Duncan E24 ............................................................. 71

Lampiran 7. Uji Statistik Duncan Kepadatan Sel Bakteri .............................. 75

Lampiran 8. Analisis dengan Spektroskopi FTIR ............................................ 78

Lampiran 9. Penentuan Konsentrasi Kritik Misel (KKM) ............................... 79

Lampiran 10. Penentuan Kestabilan Indeks Emulsi Air dan Hidrokarbon

dengan BHPP dan SDS ............................................................... 81

xvi

DAFTAR SINGKATAN

BAL : Bakteri asam laktat

BHPP : Biosurfaktan hasil pemurnian parsial

CPO : Crude palm oil

13C NMR : Carbon nuclear magnetic resonance

DHL : Daya hantar listrik

E24 : Indeks emulsi 24 jam

FTIR : Fourier transform infra red

GC MS : Gas chromatography mass spectrometry

1H NMR : Proton nuclear magnetic resonance

KKM : Konsentrasi kritik misel

KLT : Kromatografi lapis tipis

MRS broth : de man, rogosa sharpe broth

MSM : Mineral salt medium

NA : Nutrient agar

NB : Nutrient broth

OD : Optical density

produksi dan karakterisasi biosurfaktan oleh · 2020. 1. 27. · diidentifikasi dengan menggunakan...

Documents