Pemanfaatan Tetes Tebu dalam Pembuatan Gum Xanthan
advertisement
PEMANFAATAN TETES TEBU DALAM PEMBUATAN GUM XANTHAN DRNGAN MENGGUNAKAN INOKULLIM Xanthomonss campestris NRRL B-1459 DAN ASAM GLUTAMAT SEBAGAI SUMBER NITROGEN Oleh ALEXIE HERRYANDIE BRONTO AD1 F 21. 1831 1 9 9 4 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR B O G O R Alexie Herryandie Bronto Adi. F 2 1.1831. Pernanfaatan Tetes Tebu dalarn Pembua t a n Gum Xanthan dengan Menggunakan Inokulum Xanthomonas campesttis NJXRL, B-1459 dan Asam Glutamat sebagai Sumber Nitrogen. Di bawah bimbingan Abdul Aziz Danvis dan Liesbetini Hartoto. RINGKASAN Tetes tebu merupakan hasil sa~npingindustri gula yang penting dan dihasilkan dalam jumlah yang cnkrrp besar. Kandungan gulanya yang tinggi memungkinkan untuk dirnanfaatkan sebagai bahan baku untuk menghasilkan produk-produk yang bernilai ekonomis tinggi seperti gum xanthan. Penelitian ini dibagi menjadi dua tahap yaitu penelitian pendali~iluan(penentuan perlakuan untuk peiii~~rnian tetes tebu, penentuan waktu propagasi dan fermentasi) dan penelitian lanjutan. Untuk menentukan perlakuan pendahuluan yang diperlukan, clilakukan fermentasi uiienggunakan tetes tebu (!)tanpa perlakuan, (2)tetes tebu yang dipucatkan dengan arang aktif satu kali, (3) tetes tebu yang dipi~catkandengan arang aktif tiga kali dan (4)tetes tebu yang dipucatkan dengan arang aktif dilanjutkan dengan clekationisasi dan deanionisasi dengan resin penukar ion (ion cjxchcrt~gcr).Pacla penelitian lanjutan dilakukan fermentasi dengan tiga taraf konsentrasi gula (30 gll, 40 gll dan 50 gll) dan tiga taraf konsentrasi asam glutamat (5 inM, 15 rnM dan 25 inM). Pengainatan dilakukan terhadap pH cairan fennentasi, viskositas cairan fermentasi, rendemen xanthan, konsentrasi biomassa, efisiensi pemanfaatan substrat dan produktivitas sel clan viskositas larutan gum yang diperoleh. Hasil fer~nentasi~nenu~~jukkan, perlakuan pendahuluan yang diperlukan adalah pernucatan dengan arang nktif, dilanjutkan dengan dekationisasi dan deanionisasi dengan resin penukar ion (ion clxcl~nngc~r).Waktu propagasi opti~nal18 jam dan waktu fermentasi 96 jam. Viskositas cairan fermentasi tertinggi (12 350 cP), rendemen gum xanthan tertinggi (80.85 persen) dan produktivitas sel tertinggi (2.59 g gumlg sel) diperoleh pada fermentasi dengan konsentrasi gula awal sebesar 30 gll dan konsentrasi asam glutamat sebesar 5 mM. Konsentrasi bio~iiassatertinggi (7.14 g/l) diperoleh pada fer~nentasi dengan konsentrasi gula awal sebesar 30 gll dan konsentrasi asam glutamat 15 niM. Efisiensi pemanfaatan substrat tertinggi (77.40 persen) diperoleh pada fer~nentasi dengan konsentrasi gula awal 30 gll dan konsentrasi asaln glutarnat 25 mM. Dari ha1 ini diketahui, ferlnentasi terbaik adalah pada konsentrasi gula awal 30 g/l tian konsentrasi asam glutarnat 5 inM. Viskositas larutan berkonsentrasi I persen dari gum xanthan yang diperoleh adalah sebesar 1 060 cP. PEMANFAATAN TETES TEBU DALAM PEMBUATAN GUM XANTRAN DENGAN MENGGUNAXAN INOKULUM Xanthomonas campesbis NRRL B-1459 DAN ASAM GLUTAMAT SEBAGAI SUMBER NITROGEN Oleh ALEXE HERJXYANDIE BRONTO AD1 F 21.1831 SKRE'SI' Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTAMAN Fakultas Tekuologi Pertanian Institut Pertanian Bogor 1994 FAICULTAS TEKNOLOGI PERTAMAN JNSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN - PEMANFAATAN TETES TEBU DALAM PEMBUATAN GUM XANTHAN DENGAN MENGGUNAKAN INOKULUM Xantlzornonas carnpestris NRRL B-1459 DAN ASAM GLUTAMAT SEBAGAI SUMBER NITROGEN SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh ALEXlE HERRYANDIE BRONTO AD1 F 21.1831 Dilahirltan pada tanggal 10 Juli 1-965 di Yogyaltarta Tanggal lulus: 31 Desember 1993 MSc. Dosen Pembi~nbir~g Alhamdulillah, puji syukur penulis sampaikan kepada Allah swt. yang dengan pertolongan dan karuniaNya skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan studi di Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Materi skripsi ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium Teknologi Kimia, Jurusan TIN, FATETA dan Laboratorium Rekayasa Bioproses, PAU-Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor. Penulis menyampaikan terima kasih kepada Dr. Ir. Abdul Aziz Darwis, MSc. selaku Dosen Pembimbing I dan Ir. Liesbetini Hartoto, MS. selaku Dosen Pembimbing 11. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu kelancaran penelitian dan penulisan skripsi ini. Terima kasih yang sedalam-dalamnya penulis sampaikan kepada bapak, ibu, isteri dan anak-anak yang telah memberikan dorongan dan motivasi dengan penuh ikhlas sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, karenanya kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan. Harapan penulis semoga skripsi ini bermanfaat. Bogor, Desember 1993 Penulis iii DAFTAR IS I Hal aman ............................... iii DAFTAR IS1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv DAFTM TABEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi KATA PENGANTM D A F T M GAMBAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi i DAFTAR LAMPIRAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii I . PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . LATAR BELAKANG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B . TUJUAN PENELITIAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I1 . TINJAUAN PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . TETES TEBU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . Produksi dan Pemakaian Tetes 2 . Komposisi Kimia Tetes 3 . Pemurniian tetes ........... .................. ....................... B . GUM XANTHAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Sifat dan Kegunaan 2 . Struktur Kimia ..................... ......................... 3 . Biosintesis Gum Xanthan . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 . Produksi ............................... I11 . BAHAN DAN METODA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A . BAHAN DAN ALAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1. Bahan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . Alat ................................... B . METODA PENELITIAN ......................... 20 ................ .................... 20 1. Penelitian pendahuluan . Identifikasi Faktor a . Penenttuan Perlakuan Pendahuluan untuk tetes tebu .......................... 21 b . Penentuan Lama Propagasi . . . . . . . . . . . . 23 c . Penentuan Lama Fermentasi . . . . . . . . . . . 24 2 . Penelitian Lanjutan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 IV . HASIS DAN PEMBAHASAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 A . PENELITIAN PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ............. 26 1. Komposisi Kimia Tetes Tebu 2 . Perlakuan Pendahuluan untuk Tetes Tebu . 27 . Penentuan Waktu Propagasi . . . . . . . . . . . . . . 30 ..... 32 3 4 . Penentuan Waktu Fermentasi Optimal B . PENELITIAN LANJUTAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . Nilai pH Akhir Cairan Fermentasi 34 ....... 34 2 . Viskositas Cairan ~ e m e n t a s i. . . . . . . . . . . 36 3 . Yield Xanthan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4 . Konsentrasi Biomassa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5 . Efisiensi Pemanfaatan Substrat 40 6. Produktivitas Sel ...................... 7 . Viskositas Larutan Gum Xanthan 41 ......... 43 .......................... 47 ................................. 47 ..................................... 48 V . KESIMPULAN DAN SARAN A . KESIMPULAN B . SARAN ......... DAFTAR PUSTAKA ............................... LAMPIIiAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 52 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Pemakaian tetes untuk beberapa industri di Indonesia 6 Tabel 2. Komposisi 8 .................................. tetes tebu ....................... Tabel 3. Standar mutu gum xanthan ................... 12 Tabel 4. Komposisi kimia tetes tebu hasil penelitian 26 Tabel 5. Hasil penyukuran viskositas dan perolehan gum xanthan 27 Tabel 6. Kandungan gula dan unsur logam dalam tetes tebu setelah perlakuan pendahuluan ......... 28 ................................ DAFTAR GAMBAR Halaman ........ 5 .............. 13 Gambar 1. Produksi tetes dan gula Indonesia Gambar 2. Struktur primer gum xanthan Gambar 3. Jalur Metabolisme glukosa dan biosintesis gum xantan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... Gambar 4. Sagan alir proses produksi gum xanthan Gambar 5. Kurva pertumbuhan mikroorganisme dalam me- Gambar dium propagasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....... .. ... , Gambar 31 33 7. Grafik pengaruh perlakuan terhadap pH akhir cairan fermentasi Gambar 18 6 . Grafik hubungan antara viskositas dengan waktu fermentasi Gambar 14 ......................... 34 8 . Grafik pengaruh perlakuan terhadap visko- sitas cairan fermentasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 9. Histogram pengaruh perlakuan terhadap yield xanthan .................................. 38 Gambar 10. Histogram pengaruh perlakuan terhadap konsentrasi biomassa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Gambar 11. Histogram pengaruh perlakuan terhadap efisiensi pemanfaatan substrat . . . . . . . . . . 40 Gambar 12. Histogram perngaruh perlakuan terhadap produktivitas sel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 vii
