Produksi inokulum metanogenik titer tinggi guna meningkatkan

1. Judul Usulan
: Produksi inokulum metanogenik titer tinggi guna
meningkatkan kinerja reaktor anaerobik penghasil
gas metan sebagai sumber energi terbarukan.
2. Ketua Peneliti:
a. Nama Lengkap
: Ir. Ahmad Wahyudi, M.Kes
b. Bidang Keahlian
: Biokimia dan Teknologi Fermentasi
c. Jabatan Struktural
: Pembina /IVb
d. Jabatan Fungsional
: Lektor Kepala
e. Unit Kerja
: Fakultas Peternakan-Perikanan
Universitas Muhammadiyah Malang
f. Alamat Surat
: Kampus III UMM, Jl. Raya Tlogomas No. 246
Malang 65144
g. Telepon/faks
: (0341) 464318 ext. 154 / (0341) 460782
h. E-mail
: [email protected]
3. Anggota peneliti:
No.
1.
NAMA DAN GELAR
AKADEMIK
Ir.Listiari
Hendraningsih, MP
BIDANG
KEAHLIAN
• Mikrobiologi
Pakan
• Nutrisi Ternak
Ruminansia
INSTANSI
Fakultas
Peternakan
UMM
ALOKASI WAKTU
Jam/mg
Bulan/th
10 jam/mg
10
4. Objek penelitian :
Tahun I : Isolasi dan Uji Kemampuan Bakteri Metanogenik
Obyek penelitian tahun pertama adalah isolat bakteri metanogenik yang
diisolasi dari lumpur (sludge) proses produksi biogas, sekum kuda dan kolon
domba. Ketiga tempat tersebut merupakan sumber bakteri metanogenik dan
digunakan sebagai perlakuan untuk memperoleh rekomendasi sumber bakteri
metanogenik terbaik di lingkungan. Bakteri metanogenik diisolasi menggunakan
media selektif padat metode Paynter and Hungate dalam Ogimoto and Imai
(1981).
Isolat
metanogenik
yang
diperoleh
selanjutnya
dikultur
dan
1
dikembangkan dalam medium diperkaya dan kemampuannya diuji dengan
mengukur produksi gas metan.
Tahun II : Formulasi, Uji Produksi dan Daya Hidup Inokulum.
Obyek
penelitian
tahun
kedua
berkemampuan tinggi dari hasil uji
adalah
inokulum
tahun I. Inokulum
metanogenik
metanogenik itu
diformulasi bersama inokulum fibrolitik yang telah diperoleh dari penelitian
hibah bersaing tahun 2008 guna mengetahui efektifitas sintrofinya. Metode
penambahan dan kadar inokulum digunakan sebagai perlakuan guna mengetahui
efektivitas pemakaiannya dalam proses fermentasi limbah organik berserat.
Formula terbaik diuji ketahanannya terhadap bahan pengemas dan pembawa.
Dua jenis bahan yaitu polyethylene dan alumunium digunakan sebagai tempat
pengemas inokulum, sedangkan tiga jenis bahan pembawa dipakai dalam
penelitian ini adalah molases, tapioka dan jerami padi. Parameter penelitian yang
diukur selain gas metan adalah kepadatan mikroba selama 6 bulan periode
penyimpanan. Isolat metanogenik terbaik selanjutnya diidentifikasi sampai
tingkat genus.
5. Masa pelaksanaan penelitian
Mulai
: Mei, 2010
Berakhir
: Mei, 2012
6. Anggaran yang diusulkan :
Tahun pertama
Tahun kedua
Anggaran keseluruhan
: Rp. 50.495.000,- ( lima puluh juta empat
ratus sembilan puluh lima ribu rupiah )
: Rp. 50.885.000,- ( lima puluh juta delapan
ratus delapan puluh lima ribu rupiah )
: Rp. 101.380.000,- (seratus satu
juta tiga ratus delapan puluh ribu rupiah )
7. Lokasi penelitian :
Laboratorium
Mikrobiologi
Pusat
Pengembangan
Bioteknologi
Laboratorium Biokimia dan Nutrisi Fakultas Peternakan UGM,
UMM,
serta
Laboratorium Pusat Penelitian Terpadu UGM.
2
8. Hasil yang ditargetkan
Mendapatkan produk berupa inokulum fermentasi gas metan titer tinggi yang
mudah dan efektif digunakan oleh masyarakat guna mengolah limbah organik
menjadi gas metan sebagai bahan bakar alternatif pengganti BBM sehingga
berpotensi paten.
9. Instansi lain yang terlibat :
Tidak ada
10. Keterangan lain yang dianggap perlu:
Rangkaian penelitian yang telah dilakukan terkait dengan judul program :
No.
Judul Penelitian
Tahun
Posisi
Peneliti
Pemberi Dana
1.
Evaluasi kandungan bakteri susu dan
koliform air sumur pada beberapa
peternak sapi perah pemakai instalasi
digester gas bio di DIY
1992
Ketua
Peneliti
Proyek Bank Dunia
XVII, PAU
Bioteknologi UGM
2.
Isolasi bakteri selulolitik beberapa
ternak ruminansia (kerbau, sapi, kambing
dan domba)
1992
Ketua
Peneliti
Proyek Bank Dunia
XVII, PAU
Bioteknologi UGM
3.
Peningkatan toleransi S. erythrea CCRC
11513 terhadap minyak sawit sebagai
praprekursor antibiotik eritromisin
dengan cara induksi
1995
Ketua
Peneliti
Thesis S2
4.
Isolasi bakteri selulolitik asal rumen
(dengan selulosa alami) untuk
mendapatkan starter pada proses
pengolahan limbah organik menjadi
pakan
1998
Ketua
Peneliti
Lemlit UMM
5.
Uji aktivitas enzimatik biakan bakteri
selulolitik rumen untuk menentukan
potensi starter fermentasi pakan
1998
Ketua
Peneliti
Lemlit UMM
6.
Optimasi media kultur fermentasi bakteri
selulolitik asal rumen terhadap nilai
protein kasar
1999
Ketua
Peneliti
Lemlit UMM
7.
Evaluasi konsumsi bahan kering dan
kecernaan energi pada domba ekor
gemuk yang diberi probiotik selulolitik
2003
Ketua
Peneliti
Lemlit UMM
8.
Pengaruh pemberian probiotik bakteri
selulolitik dan metode pemberian pakan
terhadap penampilan domba ekor gemuk
(DEG)
2004
Anggota
Peneliti
DIKTI /Dosen
Muda
9.
Evaluasi daya hidup bakteri selulolitik
dengan bekatul sebagai bahan pembawa
2004
Ketua
Peneliti
Lemlit UMM
10.
Peningkatan kemampuan bakteri
2005
Ketua
DIKTI/ Uber HKI
3
11.
selulolitik Rumen Untuk Probiotik
Ternak Ruminansia
Evaluasi daya hidup bakteri selulolitik
dalam kemasan urea molasses mineral
blok (UMMB)
Peneliti
2005
Ketua
Peneliti
Lemlit UMM
12.
Pengkajian Kualitas Probiotik Selulolitik
terhadap Produktivitas Daging dan Susu
di Jawa Timur
2006
Ketua
Peeliti
Disnak Propinsi
Jawa Timur
13.
Introduksi bakteri lignolitik kolon
pseudoruminansia
dalam
kultur
fermentasi mikroba selulolitik super
ruminansia untuk meningkatkan produksi
gas methan
Pengembangan
starter
fermentasi
produksi biogas dengan reformulasi isolat
bakteri fibrolitik asal rumen dan kolon
domba
2006
Ketua
Peneliti
DIKTI/Uber HKI
20072008
Ketua
Peneliti
DIKTI/PHB
14.
4
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk memproduksi inokulum bakteri metanogenik titer
tinggi melalui interkoneksi dengan inokulum fibrolitik asetogenik yang telah diperoleh
dari penelitian sebelumnya (PHB 2007-2008).
Tahun pertama, dilakukan isolasi metanogenik dari lumpur (sludge) proses
produksi gas bio, sekum kuda dan kolon domba. Ketiga tempat tersebut merupakan
sumber bakteri metanogenik dan digunakan sebagai perlakuan untuk memperoleh
rekomendasi sumber bakteri metanogenik terbaik di lingkungan. Bakteri metanogenik
diisolasi menggunakan media selektif padat metode Paynter and Hungate dalam Ogimoto
and Imai (1981). Isolat metanogenik yang diperoleh dikultur dan dikembangkan dalam
media diperkaya dan dilakukan optimasi media. Kemampuan masing masing isolat diuji
dengan mengukur produksi gas metan. Sumber bakteri dan formula media isolat
metanogenik berkemampuan paling besar dipatenkan (PATEN I) dan digunakan sebagai
obyek penelitian pada Tahun II.
Tahun kedua, inokulum metanogenik berkemampuan tinggi dari hasil uji tahun
I diformulasi bersama inokulum fibrolitik-asetogenik yang telah diperoleh dari penelitian
hibah bersaing tahun 2008 guna mengetahui efektifitas sintrofinya. Cara penambahan dan
kadar inokulum digunakan sebagai perlakuan guna memperoleh efektifitas pemakaian
dalam proses fermentasi feses sapi perah. Starter terbaik diuji ketahanannya terhadap
substrat dan pengemas. Tiga jenis karbohidrat yaitu molases, tapioka dan jerami padi
digunakan sebagai sumber karbon sedangkan polyethylene dan alumunium digunakan
sebagai tempat pengemas inokulum. Parameter penelitian yang diukur adalah produksi
gas metan dan kepadatan mikroba selama penyimpanan. Metode penambahan dan kadar
inokulum guna mendapatkan starter unggul dipatenkan (PATEN II). Isolat terbaik
penyusun inokulum selanjunya diidentifikasi sampai tingkat genus.
5
BAB I. PENDAHULUAN
Krisis energi secara berulang pasti akan selalu terjadi. Populasi penduduk dunia,
sistem transportasi dan produksi alat-alat bermotor terus meningkat sementara sumber
energi minyak tidak dapat diperbarui. Harga minyak mentah di pasar internasional saat
ini (Tahun 2009) memang sedang turun, namun karena penggunaannya yang terus
meningkat tak terkendali bukan tidak mungkin dalam waktu dekat harganya akan
meningkat lagi dengan cepat. Krisis energi haruslah secara konsisten diantisipasi karena
akan mempengaruhi eksistensi manusia. Berbagai negara dan sebagian besar penduduk
bumi umumnya merasa cemas jika krisis bahan bakar tersebut kini telah merembet pada
peningkatan harga bahan pangan dan mulai menciptakan multi krisis dimana-mana.
Sebagai respon terjadinya krisis energi dunia di era tahun 1980-an, 20 reaktor
pengolah limbah anaerobik penghasil gas metan dibangun di Netherland dan 10 unit
diantaranya dibangun oleh pabrik pengolah makanan. Beberapa sektor lain di tahun 1985an kemudian mengikuti jejak dengan membangun reaktor gas metan seperti pabrik kertas
dan pabrik minuman. Gas metan yang dihasilkan digunakan oleh berbagai pabrik tersebut
untuk substitusi BBM menggerakkan generator sehingga mensuplai sebagian kebutuhan
energi mereka. Pada tahun 1985-an para ahli dari industri, lembaga penelitian dan
pemerintah di Netherland merumuskan bahwa sistem anaerobik merupakan teknologi
yang menguntungkan dan mudah diaplikasikan untuk mengolah limbah organik. Sejak
saat itu reaktor energi anaerobik terus dibangun hingga tahun 1990-an dengan jumlah
mencapai ribuan unit diseluruh dunia.
Masalah energi terbarukan (renewable energi) di Jerman juga menjadi topik
krusial di Era 1990-an ketika krisis energi melanda Jerman. Pemerintah Jerman dengan
sungguh-sungguh menerapkan dua aturan penting untuk produksi energi terbarukan, yaitu
aturan teknis dan ekonomis pembuatan digester. Dengan diterapkannya dua aturan
tersebut maka pembangunan reaktor gas metan di Jerman berkembang sangat pesat.
Dalam 15 tahun berikutnya, sampai tahun 2002, para insinyur Jerman telah pembangunan
lebih dari 2000 unit reaktor gas metan dan saat ini reaktor gas metan telah menjadi
kebutuhan masyarakat dunia, khususnya untuk mengolah bahan organik menjadi gas
metan dan pupuk organik.
6
Demam pembuatan reaktor biogas sempat pula terjadi di Indonesia di Era 1980an. Empat wilayah sentra pengembangan sapi perah di Jawa seperti di Malang Jawa
Timur, Boyolali Jawa Tengah, Daerah Istimewa Yogyakarta dan Lembang Jawa Barat
saat itu banyak dibangun reaktor biogas. Namun terkendala dengan aspek rendahnya
pengetahuan dasar peternak mengenai teknik fermentasi, kurangnya perhatian pemerintah
dan kemudahan memperoleh bahan bakar minyak yang saat itu harganya relatif murah,
menyebabkan infrastruktur reaktor biogas terbengkelai setelah sempat beroperasi
beberapa tahun.
Menurut Ahring (2003), dalam hal produksi gas metan, penelitian mengenai
kemampuan mikroba (bioaugmentasi) merupakan bagian dari langkah penting yang harus
dilakukan guna meningkatkan efisiensi produksi. Namun kenyataannya penelitian
mengenai kemampuan mikroba dalam efisiensi produksi gas metan tidak banyak
dilakukan. Optimasi proses perombakan limbah secara anaerob seharusnya terus
dikembangkan karena disamping meningkatkan usaha pengurangan jumlah limbah di
seluruh dunia yang terus meningkat, juga sebagai upaya menghasilkan energi alternatif
terbarukan di era krisis energi dunia seperti dirasakan pada saat ini..
Gas metan hasil perombakan anaerob memiliki nilai ekonomi tinggi dan harus
dipertimbangkan di masa mendatang. Jika produksi bahan bakar bio lainnya seperti
bioetanol hanya menggunakan sebagian biomassa dan fraksi biomassa lainnya tertinggal
sebagai limbah, maka produksi gas metan justru memanfaatkan sisa fraksi biomassa
tersebut menjadi energi baru tanpa limbah. Dengan cara fermentasi produksi gas metan
maka nilai efisiensi produksi energi bioetanol dapat ditingkatkan 30% lebih tinggi
(Ahring,
2003). Optimasi perombakan anaerob memiliki dua fungsi utama yaitu
meningkatkan produksi gas metan sekaligus meningkatkan kualitas bahan organik yang
dapat dimanfaatkan sebagai pupuk organik berkualitas tinggi.
Faktor penting dalam peningkatan produksi gas metan seperti peningkatan proses
perombakan serat kasar limbah, optimasi media fermentasi, peningkatan kemampuan
mikroba terus diteliti hingga saat ini (Wahyudi, 2005). Produksi gas metan yang dibentuk
sebagai produk akhir perombakan bahan organik tanpa oksigen menjadi nilai utama
7
dalam proses perombakan anaerob. Energi terbarukan dapat digunakan sebagai
pembangkit listrik dan bahan bakar pengganti minyak.
Beberapa kelompok mikroorganisme dengan peran berbeda dalam keseluruhan
proses bekerja dalam perombakan anaerob, secara alami terjadi di dalam ekosistem
anaerob seperti dalam sedimen tanah, lahan terendam air, tumpukan manure atau dalam
rumen ternak ruminansia (Stam et. al., 2003). Sekum dan kolon herbivora memiliki
komposisi mikroba mirip dengan rumen, (DeGregorio et al., 1984; Ullrey et al., 1997),
sehingga dapat digunakan sebagai sumber bakteri metanogenik. Tiga kelompok mikroba
yang berperan dalam perombakan anaerob adalah: (1) Mikroba yang bertanggung jawab
dalam perombakan awal terhadap polimer dan monomer yang terdapat pada materi
limbah dan menghasilkan terutama asetat dan hidrogen, dan juga sejumlah asam lemak
volatil (Volatile Fatty Acid) seperti propionat dan butirat serta alkohol, (2) Bakteri obligat
asetogenik penghasil hidrogen yang mengkonversi propionat dan butirat menjadi asetat
dan hidrogen dan (3) Kelompok bakteri metanogenik penghasil metan dari asetat atau
hidrogen. Bakteri perombak serat kasar penghasil asetat dan hidrogen merupakan
kelompok mikroba penting dalam proses pengolahan limbah secara anaerob menjadi gas
metan karena menyediakan prekursor metan dengan cara bersintrofi dengan bakteri
metanogenik. Sebaliknya jika metanogenik tidak ada maka produk akhir asam asetat dan
hidrogen akan bersifat toksik bagi asetogenik itu sendiri karena terjadi mekanisme feed
back inhibition dalam proses fermentasi bahan organik.
Hubungan sinergisme aseto-metanogenik perlu diteliti lebih lanjut guna memperoleh
efisiensi produksi gas metan sebagai bioenergi. Teknik isolasi, optimasi media,
interkoneksi mikroba, kadar inokulum, cara inokulasi, serta pengembangan teknologi
pemeliharaan kultur perlu dianalisis lebih mendalam.
Penelitian ini dilakukan guna meningkatkan efektivitas proses pengolahan limbah
organik secara anaerob dengan hasil akhir gas metan melalui analisis sintrofi asetometanogenik. Target penelitian ini adalah menghasilkan inokulum fermentasi produksi
gas metan berkemampuan tinggi untuk mengatasi permasalahan krisis energi di masa
mendatang.
8
Tujuan khusus penelitian adalah:
1. Mendapatkan isolat bakteri metanogenik unggul.
2. Memperoleh formula kombinasi aseto-metanogenik, metode penambahan optimal dan
kadar inokulum sebagai starter dalam produksi gas metan.
Keutamaan penelitian
Limbah organik berserat di lingkungan pertanian dan peternakan dapat diatasi
dengan mengolahnya kembali menjadi bioenergi dan produk bermanfaat lainnya seperti
pakan, pupuk dan probiotik dengan cara fermentasi. Kendala umum proses pengolahan
limbah organik berserat adalah bahwa fermentasi berlangsung begitu saja secara alami
dilakukan oleh mikroba yang telah ada di dalam limbah tersebut. Inokulum bakteri
metanogenik guna membantu meningkatkan efisiensi produksi metan selama ini tidak
tersedia karena belum ada peneliti di Indonesia melakukan isolasi bakteri metanogenik.
Padahal penelitian mengenai kemampuan mikrobia (bioaugmentasi) dalam sistem
fermentasi produksi bioenergi dari limbah organik berserat secara anaerobik merupakan
bagian dari langkah penting menuju efisiensi proses (Ahring, 2003).
Optimasi proses perombakan limbah secara anaerob perlu terus dilakukan karena
disamping berguna meningkatkan usaha pengurangan jumlah limbah organik di seluruh
dunia yang terus meningkat, menyediakan bahan baku industri, juga sebagai upaya
produksi energi alternatif terbarukan (renewable energy). Pakan, pupuk, dan gas metan
hasil perombakan anaerob memiliki nilai ekonomi tinggi di masa mendatang. Jika proses
produksi energi bio lain seperti bioethanol hanya menggunakan sebagian biomasa dan
fraksi biomasa lainnya tertinggal sebagai limbah, maka produksi gas metan justru
memanfaatkan sisa fraksi biomasa tersebut menjadi energi baru tanpa limbah. Dengan
cara fermentasi produksi gas metan maka nilai efisiensi sistem produksi energi
bioethanol dapat ditingkatkan 30% lebih tinggi (Ahring, 2003). Optimasi perombakan
anaerob memiliki dua fungsi utama yaitu meningkatkan produksi gas metan sekaligus
meningkatkan kualitas bahan organik yang dapat dimanfaatkan sebagai pakan dan pupuk
organik. Beberapa usaha penting dalam peningkatan produksi gas metan seperti
9
peningkatan proses perombakan serat kasar, optimasi media fermentasi dan peningkatan
kemampuan mikroba terus diteliti hingga saat ini (Ahring, 2003; Wahyudi, 2005).
Kendala utama pemakaian starter fibrolitik asetogenik adalah bertumpuknya
produk hasil hidrolisis cepat selulosa menjadi hidrogen dan VFA yang bersifat asam.
Produk hidrogen berlebihan akan bersifat toksik bagi mikroba asetogenik itu sendiri
sehingga menghentikan proses fermentasi (feed back inhibition). Penumpukan hidrogen
hanya dapat dikurangi jika ada bakteri metanogenik di dalam reaktor. Namun sayang
bakteri metanogenik secara alami tumbuh pada tahap akhir proses sempurna fermentasi
anaerob, sehingga proses produksi gas metan butuh waktu relatif lama.
Penelitian ini dirancang guna mengatasi masalah penumpukan hidrogen yang
bersifat asam dan toksik dengan cara menambahkan starter bakteri metanogenik di awal
proses fermentasi agar tidak terjadi toksisitas hidrogen, dan bahkan terjadi produksi gas
metan lebih cepat. Penggunaan starter metanogenik akan menjamin kontinyuitas
fermentasi anaerobik secara sempurna karena terjadi proses sintrofisme produksi dan
penggunaan hidrogen.
Hubungan sinergisme aseto-metanogenik perlu diteliti lebih lanjut guna
memperoleh efisiensi produksi gas metan sebagai bioenergi. Teknik isolasi, optimasi
media, interkoneksi mikroba, kadar inokulum, cara inokulasi, serta pengembangan
teknologi pemeliharaan kultur metanogenik perlu dianalisis lebih mendalam. Berdasarkan
studi pustaka dan pelacakan jurnal ilmiah khususnya di Indonesia penelitian mengenai
bioaugmentasi bakteri metanogenik boleh dibilang langka karena tidak banyak peneliti
sanggup bekerja dengan bakteri obligat anaerob tersebut. Namun mengingat peran
penting bakteri metanogenik di masa mendatang sebagai penghasil energi alternatif
pengganti minyak maka produksi starter metanogenik rasanya tidak dapat ditunda lagi.
10
BAB II. STUDI PUSTAKA
2.1. Fermentasi Anaerobik Produksi Gas Metan
Peningkatan bioproses menggunakan mikroba dengan peningkatan kemampuan
degradasi (bioaugmentation) telah diketahui selama bertahun-tahun. Tetapi hanya sedikit
penelitian mengenai bioaugmentasi dan hasilnya belum konsisten. Untuk mendapatkan
gambaran yang jelas mengenai potensi mikroba spesifik guna meningkatkan proses perlu
diikuti nasib mikroba yang ditambahkan dalam reaktor dari waktu ke waktu. Hanya
mikroba dengan kemampuan membelah diri tinggilah yang berperan penting dalam
proses. Teknik molekuler telah tersedia untuk mempelajari populasi pada sistem reaktor
dan penggunaan tehnik penggunaan bakteri selulolitik spesifik yang hidup pada kotoran
ternak pada reaktor. Tehnik yang sama dapat digunakan guna menguji penambahan
mikroba spesifik sebagai starter. Terjadi peningkatan 20% produk gas metan dengan
penambahan starter mikroba xylanolytic termofilik selama 2 hari sebelum materi limbah
difermentasi (Ahring, 2003). Penambahan cairan rumen sebagai inokulum juga terbukti
mampu meningkatkan produksi gas bio dan kadar gas metan (Lopes et. al., 2004).
Isolasi dan karakterisasi bakteri metanogenik pengguna asetat dari kotoran sapi
termofilik menunjukkan perbedaan penting antara isolat spesies Methanosarcina yang
berbeda karena perbedaan temperatur optimal dan tingkat pertumbuhan. Jika penggunaan
metanogenik tersebut dalam reaktor yang telah dimuati bahan organik ditambah lipid
pada kotoran ternak maka reaktor yang diberi inokulum menunjukkan hasil lebih superior
dibandingkan tanpa inokulum, karena reaktor tanpa inokulum metanogenik dihambat
secara hebat oleh akumulasi VFA. Tidak terjadinya akumulasi VFA pada reaktor dengan
inokulum dibandingkan tanpa inokulum metanogenik disebabkan karena aktivitas
metanogenik pada asetat lebih tinggi dibandingkan hidrogen dan format, yang selalu
hampir sama pada ke dua reaktor. Fakta bahwa inokulum mempengaruhi waktu retensi
ditunjukkan dengan peningkatan pertumbuhan metanogenik dan produksi gas metan pada
reaktor. Penemuan ini memiliki implikasi praktis dan memperlihatkan performan lebih
baik jika limbah yang mengandung lipid ditambahkan pada reaktor gas bio perombak
kotoran ternak. Jika reaktor diberi inokulum metanogenik pengguna asetat maka tingkat
11
perombakan dan produksi metan lebih tinggi dibandingkan proses alami pada sistem
(Ahring, 2003).
2.2. Pengembangan Inokulum Fermentasi
Tujuan utama pengembangan inokulum fermentasi adalah menyediakan starter
aktif yang dapat menyebabkan fase lag berjalan sesingkat mungkin. Fase lag yang
panjang harus dihindari karena selain memerlukan waktu juga karena nutrisi dalam media
harus diprioritaskan untuk pertumbuhan.
Fase lag dipengaruhi oleh kadar inokulum fermentasi dan kondisi fisiologisnya.
Jumlah inokulum fermentasi yang biasa digunakan adalah 3-10% volume kultur.
Inokulum fermentasi bakteri harus segera memasuki fase pertumbuhan logaritmik pada
saat sel aktif secara metabolik. Umur inokulum fermentasi penting pada pertumbuhan
bakteri berspora, jika inokulum diinduksikan pada akhir fase logaritma dan penggunaan
inokulum mikroba berspora tinggi akan menyebabkan fase lag berlangsung lama
(Stanbury and Whitaker, 1984, Whitaker et al., 1997).
Pada proses produksi enzim bakteri, fase lag fermentasi dapat dibatasi dengan
penggunaan media inokulum yang memiliki komposisi sama dengan media fermentasi
dan penggunaan kultur inokulum yang tumbuh secara aktif. Penggunaan inokulum dalam
kondisi fisiologis aktif dibutuhkan dalam produksi metabolit primer. Sebagai contoh
bakteri asam asetat yang digunakan pada proses pembuatan cuka, bersifat aerobik dan
sangat sensitif terhadap kekurangan oksigen. Untuk menghindari kerusakan, 40% sel
pada akhir fermentasi digunakan sebagai inokulum pada fermentasi berikutnya.
Keuntungan dari penggunaan inokulum aktif ini lebih tinggi dibandingkan kerugian
akibat kemungkinan terjadinya kontaminasi dan penurunan kemampuan bakteri.
Keuntungan penggunaan inokulum fermentasi seperti itu juga diperoleh pada proses
fermentasi produksi gas bio secara anaerob (Basuki, 1991; Soejono et. al., 1990; Lopes
et. al., 2004).
Untuk mempercepat proses fermentasi anaerob diperlukan inokulum yang
mengandung bakteri penghasil gas metan. Berdasarkan jenisnya dikenal beberapa macam
inokulum:
12
a. Inokulum alami; berasal dari alam, misalnya lumpur aktif slude, cairan rumen,
timbunan kotoran, timbunan sampah dan lain-lain.
b. Inokulum semi buatan; dari digester pembentuk gas bio dalam stadium aktif.
c. Inokulum buatan; bakteri penghasil metan atau prekursornya dibiakkan di dalam
laboratorium dengan media buatan.
Proses pembentukan gas metan akan dipercepat dengan penambahan inokulum
metanogenik ke dalam limbah organik. Dengan penambahan inokulum metanogenik
sekitar 51% karbon ditransformasi menjadi asetat sebelum dimetabolisme menjadi metan
dan karbondioksida, namun jumlah tersebut hanya berkisar antara 10 - 30% jika reaktor
tanpa ditambah inokulum (Gambar 1 dan 2).
Bahan Organik Kompleks
51%
Asetat
30%
19%
19%
11%
Intermediates
70%
Hidrogen/
Karbondioksida
30%
Metan
Gambar 1. Aliran Karbon pada kondisi anaerob dengan penambahan inokulum
metanogenik (Ahring, 2003)
Proses perombakan anaerob yang seimbang membutuhkan produk yang
dihasilkan oleh dua kelompok bakteri pertama yang bertanggung jawab pada proses
hidrolisis dan fermentasi substrat menjadi hidrogen dan asetat, secara simultan
digunakan oleh kelompok bakteri ketiga untuk menghasilkan metan dan karbondioksida.
13
Bahan Organik Kompleks
10%-30%
50%-70%
Asetat
Intermediat
20%-30%
Hidrogen/
Karbondioksida
Gambar 2. Aliran karbon pada kondisi anaerob tanpa inokulum metanogenik
(Ahring, 2003)
Kelompok bakteri pertama dapat bertahan tanpa kehadiran bakteri metanogenik
tetapi dalam kondisi tersebut dapat menyebabkan penghambatan proses karena terjadi
akumulasi asam propionat dan butirat (senyawa intermediat). Aktivitas kelompok bakteri
kedua akan bergantung pada aktivitas metanogenik untuk memindahkan hidrogen agar
metabolisme secara termodinamika dapat berlangsung sebagaimana reaksi endergonik
dibawah kondisi standar dan hanya terjadi bila hidrogen dapat dipertahankan pada
konsentrasi tertentu (Gambar 3).
Asetat
H2
Pengguna VFA
Metanogenik pengguna H2
Gambar 3. Transfer hidrogen antar spesies
Hubungan antara bakteri perombak asam propionat-butirat (VFA) dan
metanogenik pengguna hidrogen didefinisikan sebagai sintropik karena ketergantungan
alami hubungan dan proses ini disebut transfer hidrogen antar spesies. (Gambar 3).
Semakin rendah konsentrasi hidrogen semakin baik bagi termodinamika
prombakan VFA. Perbedaan antara perombak VFA dan pengguna hidrogen akan
14
mempengaruhi konsentrasi hidrogen pada fase cair yang pada akhirnya akan
mempengaruhi termodinamika proses secara keseluruhan. Dua kelompok mikroba harus
membagi energi yang terdapat dalam jumlah kecil dan kepastian energi tersedia bagi ke
dua kelompok hanya dapat dicapai dalam kosentrasi hidrogen dalam kisaran sempit.
2.3. Sintropik Konversi Asetat
Hubungan sintropik selalu dapat dijumpai karena kepentingan konversi asetat
pada saat metanogen pengguna asetat dihambat oleh konsentrasi amonia atau sulfit yang
tinggi. Pada kondisi tersebut, metanogenik pengguna asetat akan dihambat dan kelompok
mikroba lain akan mengambil alih untuk mendapatkan energi dari oksidasi asetat menjadi
hidrogen dan karbon dioksida seperti ilustrasikan pada Gambar 4.
Guna mempertahankan termodinamika proses lebih lanjut dapat ditingkatkan
dengan peningkatan temperatur dan cara transformasi asetat jika temperatur lebih tinggi
dari 600C, mendekati batas temperatur tertinggi dari metanogenik termofilik pengguna
asetat. Populasi Methanosarcina akan menghilang segera dari reaktor gas bio jika
temperatur ditingkatkan dari 550C menjadi 650C. Konsentrasi asetat pertama akan naik
dan kemudian stabil pada level sedikit diatas konsentrasi pada suhu 600C.
Polimer Kompleks
(Polisakarida, Protein, Lemak)
1
Mono dan Oligomer
(gula, asam amino, asam
lemak rantai panjang)
1
1
2
Hidrogen
(H2+CO2)
3
Asam Lemak
Terbang
(C > 2)
1
1
2
Asetat
Metan dan
Karbondioksida
Gambar 4. Modifikasi perombakan anaerob dengan konversi sintropik asetat
(Ahring, 2003)
15
Peningkatan secara nyata populasi mikrobia metanogenik pengguna hidrogen
memberikan indikasi bahwa mikroba kelompok ini menjadi dominan pada konversi
secara keseluruhan. Sintropik oksidasi asetat dan metanogenesis dari asetat secara aktif
terjadi secara simultan pada sebuah sistem reaktor. Sebagai indikasi beberapa penelitian
isotop menunjukkan kurang dari 95% metan yang dihasilkan dari asetat dibentuk dari
grup metil. Penelitian isotop pada biomasa dari reaktor termofilik menunjukkan bahwa
konsentrasi asetat mempengaruhi kompetisi diantara dua proses. Jika konsentrasi asetat
rendah, konversi sintropik asetat merupakan proses utama untuk transformasi asetat. Jika
konsentrasi asetat melebihi batas ambang kebutuhan populasi mikroba spesifik
metanogenik pengguna hidrogen pada bioreaktor, maka kelompok ini menjadi kelompok
utama pada sistem. Hal ini menjelaskan mengapa jumlah metanogenik pengguna
hidrogen tinggi pada granula termofilik yang secara khusus diberi asetat dalam waktu
panjang. Jumlah metanogenik pengguna asetat
tertinggi ada pada bagian di dekat
permukaan granula sementara populasi metanogenik pengguna hidrogen meningkat di
bagian tengah granula.
Mikroba yang pertama kali membentuk oksidasi asetat adalah bakteri
termofilik yang termasuk dalam kelompok bakteri homo-asetogenik yang mampu
membentuk kembali asetat dari hidrogen dan karbondioksida. Kelompok bakteri ini
menggunakan substrat yang sangat terbatas yang semua berhubungan dengan homoasetogenik alami. Mikroba lain telah diidentifikasi mampu melakukan reaksi ini.
Beberapa mikroba tersebut digunakan pada berbagai substrat yang berbeda dan
selanjutnya menjadi anggota populasi bakteri fermentatif pada bioreaktor termofilik. Hal
ini memberikan indikasi paling tidak pada bioreaktor termofilik, oksidasi sintropik asetat
dapat dilakukan oleh bakteri fermentatif yang berbeda pada reaktor jika substrat lain tidak
tersedia.
2.4. Pembentukan Gas Metan
Pembentukan gas metan berlangsung melalui suatu proses fermentasi
anerobik atau tidak berhubungan dengan udara bebas. Proses fermentasinya merupakan
16
suatu reaksi oksidasi-reduksi didalam sistem biologi yang menghasilkan energi, dimana
sebagai donor dan akseptor elektronnya digunakan senyawa organik. Fermentasi
anaerobik hanya dapat dilakukan oleh mikroba yang dapat menggunakan molekul lain
selain oksigen sebagai akseptor elektronnya (Wilkie, 2000). Fermentasi anaerobik
menghasilkan gas bio yang terdiri dari metana sebanyak 50 – 70 persen, karbon dioksida
25 – 45 persen, sedikit hidrogen, nitrogen, dan hidrogen sulfida (Soejono et al., 1990).
Keseluruhan reaksi pembentukan gas bio dinyatakan dalam reaksi berikut:
Mikroorgan isme
Bahan Organik ⎯⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯⎯→ CH 4 + CO 2 + H 2 S + H 2 + N 2
anaerobik
Proses fermentasi anaerobik dibagi dalam tiga tahap. Tahap pertama adalah
reduksi organik komplek menjadi senyawa sederhana oleh bakteri hidrolitik. Bakteri
hidrolitik ini bekerja pada suhu antara 30 – 40oC untuk kelompok mesophilik dan 5060oC untuk kelompok thermofilik. Tahap pertama proses ini berlangsung dengan pH
optimum antara 6 sampai 7.
Pada tahap kedua, organisma pembentuk asam merubah senyawa sederhana
dari tahap pertama di atas menjadi asam organik mudah menguap seperti asam asetat,
asam butirat, asam propionat dan lain-lain. Dengan terbentuknya asam organik maka pH
akan terus menurun, namun pada waktu yang bersamaan terbentuk pula buffer alkali
(larutan penyangga alkali) yang dapat menetralisir pH. Untuk mencegah penurunan pH
yang drastis maka perlu ditambahkan kapur sebagai buffer sebelum tahap pertama
berlangsung.
Tahap ketiga adalah konversi asam organik menjadi metan, CO2, dan gas lain
dalam jumlah sedikit oleh bakteri metan. Bakteri metan yang aktif pada tahap ini antara
lain: Methanobacterium omelianskii, M. sobngenii, M. suboxydans, M. propionicum, M.
formicium, M. ruminantium, M. bakeril, M. vannielii, M. mazei
Pada mulanya bahan organik yang terlarut, masih cukup mengandung
oksigen, sehingga proses mikrobiologis yang terjadi adalah proses aerobik dengan
pembentukan CO2. Segera setelah oksigen terkonsumsi habis, barulah proses anaerobik
dimulai. Pada tahap ini yang sangat aktif adalah bakteri-bakteri pembentuk asam-asam
organik dari senyawa karbohidrat, protein dan lemak. Bakteri tersebut tumbuh dan
17
berkembang biak cepat. Asam organik yang penting untuk proses pembentukan gas bio
adalah asam organik yang mudah menguap (volatile), terutama asam asetat, yang pada
tahap metanogenik diubah menjadi gas methan oleh bakteri pembentuk gas metan.
a)Tahap Pelarutan
Bahan organik + H2O
Bahan organik komplek yang terlarut
(b) Tahap asidifikasi
Sel bakteri
Asam organik yang
volatil
Gas CO2 dan H2
Hasil-hasil lainnya
(c) Tahap metanogenik
Sel bakteri
Gas CH4, CO2 + H2
Hasil-hasil lainnya
Gambar 5. Tiga tahap proses pembentukan gas metan (Basuki, 1990).
18
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Materi Penelitian
Materi utama penelitian ini adalah sampel segar berasal dari lumpur (sludge) proses
pengolahan limbah organik penghasil gas bio, sekum kuda dan kolon domba.
3.2. Metode Penelitian
Penelitian dilaksanakan dalam 2 Tahun, yaitu :
Tahun I : Isolasi dan uji kemampuan metanogenik :
Tahap 1. Isolasi.
Dilakukan pada media selektif padat (modifikasi metode Paynter and
Hungate dalam Ogimoto dan Imai, 1982)
Tahap 2. Uji kemampuan isolat metanogenik:
Isolat metanogenik yang diperoleh selanjutnya dikultur dan dikembangkan
dalam media diperkaya. Berdasarkan lokasi ketiga sumber isolat yaitu
sludge, sekum kuda dan kolon domba selanjutnya diukur kadar gas
methan. Ulangan dilakukan 5 kali untuk mendapatkan tingkat kepercayaan
yang cukup, dan isolat metanogenik berkemampuan tertinggi berdasarkan
asalnya digunakan sebagai obyek penelitian tahun II.
Tahun II : Formulasi, Uji Produksi, Daya Hidup dan Identifikasi
Obyek penelitian tahun kedua adalah isolat metanogenik berkemampuan
tinggi dari hasil uji tahun I. Isolat metanogenik itu diformulasi bersama
inokulum fibrolitik asetogenik yang telah diperoleh dari penelitian hibah
bersaing tahun 2008 guna mengetahui efektifitas sintrofinya. Isolat
fibrolitik dipelihara dalam media pertumbuhan secara subkultur. Cara
penambahan dan kadar inokulum metanogenik digunakan sebagai
perlakuan guna mengetahui efektivitas pemakaiannya dalam proses
fermentasi limbah organik berserat (Ahring, 2003). Formula terbaik diuji
ketahanannya terhadap senyawa asing, bahan pengemas dan pembawa.
Dua jenis bahan yaitu polyethylene dan alumunium digunakan sebagai
19
tempat pengemas inokulum, sedangkan tiga jenis bahan pembawa dipakai
dalam penelitian ini adalah molases, tapioka dan jerami padi. Parameter
penelitian yang diukur adalah produksi gas metan dan kepadatan mikroba.
Isolat penyusun inokulum terbaik selanjutnya diidentifikasi secara
morfologis dan biokhemis sampai tingkat genus metode Priest and Austin,
(1995).
3.3. Road Map Pelaksanaan penelitian Tahun I dan II.
Penelitian ini merupakan proses lanjut dari penelitian PHB sebelumnya (20072008) yang tidak dapat dipisahkan karena menyangkut kesempurnaan sistem fermentasi
bahan organik berserat secara anaerob. Dalam PHB sebelumnya telah diperoleh inokulum
fibrolitik unggul perombak serat kasar. Inokulum fibrolitik unggul tersebut tidak akan
bekerja efektif jika tidak digabungkan dengan inokulum metanogenik unggul. Oleh
karena itu alur penelitian ini merupakan lanjutan yang tak terpisahkan dari alur penelitian
sebelumnya.
OUTPUT
Isolasi dan uji kemampuan fibrolitik
Kolon domba
Sludge dan sal.
pencernaan
herbivora
Inokulum
fibrolitik
unggul
Isolasi, Uji Morfologi dan Kemampuan Metanogenik :
1. Seleksi dengan media
2. Uji produksi gas metan
Pengujian Sintrofi
1. Uji metode inokulasi
2. Uji daya tahan cekaman
3. Identifikasi sampai tingkat genus
Inokulum
fibrolitik unggul
Sumber Isolat bakteri metanogenik
berkemampuan tinggi
PATEN I
PROSES
Metode penambahan dan kadar inokulum
aseto-metanogenik terbaik
PATEN II
Tahun II
Tahun I
PHB 07-08
INPUT
Starter Fermentasi Produksi Gas Metan (interkoneksi)
20
3.4. Alur Penelitian Tahun I . Isolasi dan Uji Kemampuan Metanogenik
Isolat metanogenik terbaik
berdasarkan sumbernya (PATEN I)
Uji kemampuan isolat metanogenik
Media diperkaya
(optimasi media)
− Anaerob
− Inkubasi 390 C 7
Koloni Bakteri Metanogenik
Media selektif padat
− Anaerob
− Inkubasi 390 C 7
Lumpur (Sludge), sekum
kuda dan kolon domba
21
3.5. Alur Penelitian Tahun II. Formulasi, Uji Produksi, Daya Hidup dan
Identifikasi.
Metode terbaik cara
penambahan dan kadar
inokulum aseto-metanogenik
(PATEN II)
Uji daya hidup
dalam kemasan
Uji daya hidup
dalam
pahan pembawa
Fermentasi Feses Sapi Perah
Anaerob
Inkubasi
390 C 7 hr
Teknik introduksi aseto-metanogenik (Uji Sintrofi)
Stock Culture
Isolat Metanogenik terbaik
22
3.7. Analisis Laboratorium
a. Preparasi media selektif metanogenik metode Paynter and Hungate, (1968)
dalam Ogimoto and Imai, (1981) sbb: 80% H2 dan 20% CO2; 0,05 g K2HPO4;
0,05 g KH2PO4; 0,10 g NaCl ; 0,05 g (NH4)2SO4; 0,05 g MgSO4; 0,01 g CaCl2;
0,1 ml Resazurin 0,1% lar; 0,5 g NaHCO3 ; 0,03 g Cystein-HCl.H2O;
30ml
Cairan Rumen ; 0,03 g Na2S ; 70 ml Aquadest. pH ditentukan 6,8 dan media
dibagikan ke dalam tabung Hungate sambil dialiri campuran gas hidrogenkarbondiokasida, ditutup karet rapat-rapat dan disterilisasi dengan otoklaf selama
20 menit. Inokulasikan cairan rumen segar dari pengenceran 10-3 sampai 10-1 dan
tambahkan 0,1% Cystein sebagai agen pereduksi sambil tetap diisi campuran gas
Hidrogen-Karbondioksida. Tutup kembali dengan karet dan inkubasikan pada
temperatur 39oC selama 7 sampai 14 hari.
b. Preparasi media metanogenik dipekaya metode Paynter and Hungate, (1968)
dalam Ogimoto and Imai, (1981) yang telah dimodifikasi, sbb: 80% H2 dan 20%
CO2; 0,05 g K2HPO4; 0,05 g KH2PO4; 0,10 g NaCl ; 0,05 g (NH4)2SO4; 0,05 g
ekstrak yeast; 0,05 g MgSO4; 0,01 g CaCl2; 0,1 ml Resazurin 0,1% lar; 0,5 g
NaHCO3 ; 0,03 g Cystein-HCl.H2O; 60ml Cairan Rumen ; 0,03 g Na2S; 40 ml
Aquadest.
c. Produktivitas VFA diukur dengan khromatografi. Konsentrasi VFA total dan
parsial ditentukan dengan cara sebagai berikut : (1) 2 ml sampel cairan hasil
fermentasi dipipet, (2) ditambahkan sekitar 30 mg asam 5-sulfosalisilat,
(3)
digojok sampai homogen dengan stirrer, (4) disentrifuge 3000rpm selama 10
menit, dan (5) ambil supernatan dan injeksikan pada alat kromatografi.
d. Gas Test secara in vitro dan Gas Kromatografi. Campuran cairan limbah
(ditambah starter) dan buffer dimasukkan ke dalam syringe dan diinkubasi pada
suhu 39oC semalam menggunakan pipet semiotomatis sebanyak 30ml. Bila ada
gelembung udara diusahakan agar naik kepermukaan dengan cara digoyang. Gas
CO2 dialirkan beberapa saat (15 menit). Klip penutup dibaca dan syringe
diinkubasi pada 39oC. Dibuat pula blanko untuk koreksi dengan cara sama hanya
tanpa penambahan starter. Catat kenaikan volume gas setelah diinkubasi selama 1,
23
2, 4, 6, 8, 12, 24, 36, 48 dan 72 jam. Pada saat tertentu bila volume gas dalam
syringe sudah maksimum gas dikeluarkan dengan cara membuka klip dan volume
dikembalikan pada posisi semula. Komposisi gas diuji menggunakan GC (Gas
Chromatography).
3.8. Jadwal Penelitian
Penelitian ini direncanakan selama 3 tahun dengan rencana kegiatan penelitian adalah
sebagai berikut:
JENIS
KEGIATAN
1
2
3
TAHUN I
TAHUN II
BULAN KE
BULAN KE
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Tahun I
Persiapan
Media selektif
Sampling
sludge
Isolasi
metanogenik
Kultur dalam
medium
pertumbuhan
Gas Test
Analisis data,
seminar
dan
laporan
Pemeliharaan
Tahun II
Formulasi
inokulum
Optimasi
Starter
Fermentasi
Feses Sapi PF
Gas Test
Uji daya hidup
Analisisdata,
seminar
dan
laporan
Pemeliharaan
24
BAB IV. PEMBIAYAAN
JENIS PENGELUARAN
Honorarium Peneliti
Komponen Peralatan
Bahan Habis Pakai
TAHUN I
TAHUN II
15.000.000
15.000.000
6.110.000
6.650.000
17.985.000
17.535.000
Biaya Perjalanan
5.900.000
6.300.000
Biaya lain-lain
5.500.000
5.500.000
Jumlah
50.495.000
50.885.000
Total Anggaran
50.495.000
101.380.000
25
DAFTAR PUSTAKA
Abram, J.W and D.B. Nedwell, 1978, Hydrogen as a substrat for methanogenesis and
sulphate reduction in anaerobic saltmarsh sediment, Arch Microbiol. Apr., 27;
117 (1) : 93-7
Abram, J.W and D.B. Nedwell, 1978, Inhibition of methanogenesis by sulphate reducing
bacteria competing for transferred hydrogen., Arch Microbiol. Apr., 27; 117
(1) : 89-92
Ahring, B. K., 2003, Perspectives for Anaerobic Digestion, Advances in Biochemical
Engineering/Biotechnology, Vol. 81, Series editor : T.Scheper, SpringerVerlag Berlin Heidelberg.
Akin, D.E. and R. Benner, 1988, Degradation of Polysaccharides and Lignin by Ruminal
Bacteria and Fungi. Applied and Environmental Microbiology, P. 1117 –
3655.
Anonimous, 1991, Biological Feed Aditive, Kursus Singkat Penanganan Limbah
Industri, PAU-Bioteknologi UGM, Yogyakarta.
Brock, T.D. and Michael T. Madigan. 1991. Biology of Microorganism. Sixt Edition.
Prentice Hall. Englewood Cliffs. New Jersey. 07632
Chen, J. and Paul J. Weimer, 2001. Competition Among Three Predominant Ruminal
Cellulolytic Bacteria in The Absence or Presence of Non-Cellulolytic
Bacteria. Journal of Environmental Microbiology 147: 21-30.
Chen, Y., R.E. Muck, P.J. Weimer, Z.G., Weinberg, and M.Gamburg, 2004, Lactid Acid
Bacteria Used in Inoculants for Silage as Probiotics for Ruminants. Applied
Biochemistry and Biotechnology, 2004, Vol. 18, No. 1/3, p 1-10
http://www.cababstractsplus.org/google/abstract.asp?AcNo=20053136919
Cheng K.J., C.W. Forsberg, H. Minato, JW. Costerton. 1991. Physiological Aspects of
Digestion and Metabolism in Ruminants: Proceeding of the Seventh
International Symposium on Ruminant Physiology.
Colberg P.J., 2001, Microbial degradation of Lignin-derivat
Anaerobic Conditions, Stanford University Publ. USA.
Compound Under
Dehority, 1998. Microbial Interaction in The Rumen. Rev. Fac. Agron. (LUZ) 1998, 15:
69-86.
26
DeGregorio, R.M., R.E. Tucker, G.E. Mitchell, and W.W. Gill. 1984. Acetate and
propionate production in the cecum and proximal colon of lamb. J. Anim Sci.
: 58(1): 203-7
Flagel and Meetivision, 1998, Livestock and Feeding. Fourth Editions, Durham and
Doney, Oregon, USA
Gordon
J. I. and E. A. Groisman, 2006, The Friendly Bacteria
WithinUs.www.hhmi.org/bulletin/winter2005/bacteria/bacteria2.html
Howard R. L., Abotsi E., Jansen van Rensburg E.L and Howard S., 2003. Lignocellulose
Biotechnology : issues of bioconversion and enzyme production. African
Journal of Biotechnology, vol. 2, No. 12, pp. 602 – 619.
Hungate, R. 1966, The Rumen and Its Microbes, Academics Press, New York.
Johansson, E., C. Krantz-Rulcker, B. X. Zhang and G. Oberg, 2000. Chlorination dan
biodegradation of lignin, Soil Biology dan Biochemistry 32 (2000) p: 10291032.
Jutono, 1980. Pedoman praktikum mikrobiologi untuk perguruan tinggi. Departemen
Mikrobiologi Fakultas Pertanian UGM, Yogyakarta.
Krause D.O., McSweeney C.S. and Robert Foster, 2001. Molecular ecological methods to
study fibrolytic ruminal bacteria: Phylogeny, competition and persistence
(SIRO tropical agriculture).
Krause, D. O., 2001. Repeated ruminal dosing of Ruminococcus spp. does not result in
persistence, but changes in other microbial populations occur that can be
measured with quantitative 165 – rRNA – based probes.
Labat, M. and J. L., Garcia, 1986, Study on the Development of Methanogenic
Microflora During Anaerobic Digestion of Sugar Beet Pulp, Appl. Microbiol
Biotechnology, 25, 163-168.
Lopes, W. S., V. D. Leite and S. Prasad, 2004, Influence of inoculum on performance of
anaerobic reactors for treating municipal solid waste, Bioresource
Technology, 94, 261-266. www.sciencedirect.com
Lynd L.R., Paul J. Weimer, Willem H. Van Zyl, and Isak S. Pretorius. 2002. Microbial
Cellulase Utilization. Microbiology and Molecular Biology Review. Vol. 66
no. 3.
Madigan, M.T., J.M. Martinko, and J. Parker, 1997, Biology of Microorganisms, 8th ed.,
Prentice Hall International, Inc.
27
Maglione G., J.E. Wells and J.B. Russel. 1997. Kinetic of Cellulose Digestion by
Firbobacter Succinogenes. 585. Dairy Forage Research Center Research
Summaries.
Martani, E., N. Haedar dan S. Margino, 2003, Isolasi dan Karakterisasi Bakteri
Pendegradasi Lignin dari Beberapa Substrat Alami, Gama Sains V (2) : 32 –
35.
McAllister. 2000. Learning More About Rumen Bugs: Genetic and Environmental Factor
Affecting Rumen Bugs. Souther Alberb Beef Review. Vol. 2, Issue 1.
Mester T., E. D. Jong and J. A. Field, 1995. Manganese Regulation of veratryl Alcohol
in white Rot Fungi and Its Indirect effect on Lignin Peroxidase, Applied and
Environmental Microbiology, May 1995, p : 1881-1887
Mester, T., Pena, M., and Field, J.A. 1996. Nutrient regulation of extracellular
peroxidases in the white rot fungus Bjerkandera sp. Strain BOS55. Appl.
Microbiol. Biotechnol. 44: 778-784.
Mester T., H. J. Swarts, S. Romero, S. Jan A, M. Bont and J. A. Field, 1997, Stimulation
of Aryl Metabolite Production in the Basidiomycete Bjerkandera sp. Strain
BOS55 with Biosynthetic Precursors and Lignin Degradation Products,
Applied and Environmental Microbiology, May 1997, p : 1987-1993
Miron, J., D. Ben-Ghedalia and M. Morisson, 2001. Invited Review: Adhesion
Mechanism of Rumen Cellulolytic Bacteria. Journal of Doing Science, Vol.
84, Issue 6.
Odier, E., G. Janin and B. Monties, 1981, Poplar Lignin Decomposition by GramNegative Aerobic Bacteria, Applied and Environmental Microbiology, p. 337341.
Ogimoto, K. and S. Imai, 1981, Atlas of Rumen Microbiology, Japan Scientific Societies
Press, Tokyo.
Owen, FN, and A.L. Goetsch, 1988. Ruminal Fermentation. In Church C.D; The
Ruminant Animal. Digestive Physiology and Nutrition. Prentice Hall.
Englewood Cliffs, New Jersey.
Peres, J., J. Munoz-Dorado, T de la Rubia dan J. Martinez, 2002. Biodegradation and
Biological Treatment of Cellulose, Hemicellulose and Lignin: an overview.
Int. Microbiol. 5 : 53-56.
Raibaud, P., Ducluzeau, R., Dubos, F. 1980. Implantation of Bacteria from the Digestive
Tract of Man and Various Animals into Gnobiotic Mice. Amer. J. Clin. Nutr.
33
28
Rowland, I.R., Mallet, A.K. and Wise. 1985. The Effect of Diet on the Mammalian Gut
Flora and Its Metabolic Activities. CRC Crit. Rev. Toxicol. 16.
Ruttimann, C., R. Vicuna, M.D. Mozuch and T.K., Kirk, 1991, Limited Bacteria
Mineralization of Fungal Degradation Intermediate from Synthhetic Lignin.
Applied and Environmental Microbiology, P. 3652 – 3655.
Shi Y. Ddt Christine L and Paul Weimer, 1996. Competition Among Three Predominant
Cellulolytic Bacteria For Cellobiose Under Substrate – Unlimited and
Substrate Limited Condition.
Shi, Y. and P.J. Weimer, 1995. Predicted Outcome of Competition Among Ruminal
Cellulolytic Bacteria for Soluble Product of Cellulose Digestion. U.S Dairy
Forage Research Center Research Summaries.
Smith, P. H. and R. E. Hungate, 1958, Isolation and Characterization of
Methanobacterium Ruminantium N. SP, Department of Bacteriology,
University of California, Davis, California.
Soejono, M. 1998. Limbah Pertanian Sebagai Pakan dan Manfaat Lain .Bioconversion
Project Workshop. Grati, Pasuruan.
Soejono, M., 1990, Simbiosis Ruminansia, Kursus Singkat Ekologi Mikrobia, PAU
Bioteknologi-UGM, Yogyakarta.
Soejono, M., 2006, Perkembangan dan Arah Pengembangan Teknologi Pakan di
Indonesia. Prosiding Orasi dan Seminar Pelepasan Dosen Purna Tugas
2006, Menyongsong Rencana Kecukupan Daging Tahun 2010, Fakultas
Peternakan UGM.
Soliva, C.R., I. K. Hindrichsen, L. Meile, M. Kreuzer and A. Machmuller, 2003, Effect of
Mixtures of Lauric and Myristic Acid on Rumen Methanogens and
Methanogenesis in vitro, Applied Microbiology, 37, 35-39.
Stams, A.J.M., S.J.W.H. Oude Elferink and P. Wastermann, 2003, Metabolic Interactions
Between Methanogenic Consortia and Anaerobic Respiring Bacteria,
Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology, Vol. 81, Series editor :
T.Scheper, Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Stone, 1991. Formation of Lignin in Wheat Plants. J. Chain. 29., p. 734 – 745.
Taga, M.E. and B.L. Bassler, 2003, Chemical communication among bacteria. Proc. Nat.
Acad. USA. 100 Suppl. 2:14549-14554.
Ullrey, D. E., S. D. Crissey, and H. F. Hints. 1997. Elephants : Nutrition and Dietary
www.nagoline.net/Technical
Husbandry, Michigan State University.
%20Papers/NAGFS00497Elephants-JONIFEB24,2002MODIFIED2.pdf
29
Van Soest, 1994. Nutritional Ecology of The Ruminant: O&B Book Inc. Oregon. USA.
Varga, G. A. and Erie S. Kolver. 1997. Microbial and Animal Limitation to Fiber
Digestion and Utilization. The Journal of Nutrition Vol 127 No. 5.
Varrel, V.H. and Burk A. Dehority. 1989. Ruminal Cellulolytic Bacteria and Protozoa
From Bison, Cattle – Bisson Hybrids, and Cattle Feed Three Alfalfa – Coin
Diets. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 55 No. 1
Vogels, G. D., W. F. Hoppe and C. K. Stumm, 1980, Association of Methanogenic
Bacteria with Rumen Ciliates, Applied and Environmental Microbiology, 40,
608-612.
Wahyudi, A., M. Ismadi dan R. S. Sudibyo, 1996, Peningkatan toleransi
Saccharopolyspora erythrea CCRC 11513 terhadap minyak sawit sebagai
praprekursor eritromisin dengan cara induksi. Berkala Ilmiah Pasca Sarjana,
Program Pasca Sarjana UGM
Wahyudi, A., 1997, Fenomena Resistansi Bakteri pada Peternakan Ayam Potong di
Indonesia. Poultry Indonesia, edisi September 1997 No. 211.
Wahyudi, A., dan Z. Bachrudin, 2004, Isolasi Mikrobia Selulolitik Cairan Rumen
beberapa Ternak Ruminansia (kerbau, sapi, kambing dan domba) Sebagai
Probiotik Pakan Sapi. Jurnal Ilmiah Terakreditasi Fakultas PeternakanPerikanan UMM, edisi Juli 2004.
Wahyudi, A., dan Z. Bachrudin, 2005, Aktivitas Enzim Selulase Ekstraseluler Bakteri
Rumen Kerbau, Sapi, Kambing dan Domba pada Beberapa Kultur Fermentasi
: Upaya mendapatkan Starter Probiotik bagi ternak ruminansia. Proseding
Seminar Nasional ”Pengembangan Usaha Peternakan berdaya Saing di
Lahan Kering” . Edisi Pertama, Fakultas Peternakan UGM.
Wahyudi, A., 2005, Ketersediaan N, P, K pada Manure Sapi Perah dengan Introduksi
Bakteri Selulolitik. Proseding Seminar Nasional ”Prospek Pengembangan
Peternakan tanpa Limbah” Program Studi Peternakan UNS.
Wahyudi, A., 2007, Evaluasi Penggunaan Urea Molases Mineral Probiotik Blok
(UMMPB) pada Sapi Perah Laktasi Terhadap Produksi dan Kualitas Susu,
Proseding Seminar Nasional Rekonstruksi Bidang Peternakan dalam
Swasembada Pangan, Fakultas Peternakan UMM
Wahyudi, A., 2007, Evaluasi Daya Hidup Bakteri Selulolitik dalam Urea Molases
Mineral Probiotik Blok (UMMPB) 2007, Proseding Seminar Nasional AINI
VI, Kearifan Lokal dalam Penyediaan serta Pengembangan Pakan dan
Ternak di Era Globalisasi, Bagian Nutrisi dan Makanan Ternak Fakultas
Peternakan UGM
30
Wahyudi, A. dan L. Hendraningsih, 2007, Probiotik : Konsep dan Penerapan pada
Ternak Ruminansia, UMM Press, Malang.
Wang, X., S. Haruta, P.Wang, M.Ishii, Y.Igarashi and Z.Chui, 2006, Diversity of Stable
Enrichment Culture which is Useful for Silage Inoculat and Its Succession in
Alfalfa Silage, FEMS Microbiol Ecol. 2006 Jul;57(1):106-15
Weilberg, Z. G., Y. Chen and M. Gamburg, 2004, The Passage of Lactic Acid Bacteria
from Silage into Rumen Fluid, In Vitro Studies. J. Dairy Sci. 87:3386-3397.
http://jds.fass.org/cgi/content/full/87/10/3386
Weilberg, Z., R. Muck, P. Weimer, Y. Chen and M. Gamburg, 2004, Lactic Acid
Bacteria Used in Inoculants for Silage as Probiotics for Ruminants. Applied
Biochemistry
and
Biotechnology.,
118:
1-10
http://www.ars.usda.gov/research/publications/publications.htm?seq_no_115=164275
Weimer P.J. et.al. 1996. Ruminal Cellulolytic Bacteria: Physiology, Ecology and
Beyond. U.S.. Informational Conference with Dairy and Forage Industries.
U.S. Dairy Forage Research Center.
Weimer P.J. G.C. Waghorn, DR. Merten S., 1999. Effect of Diet on Population of Three
Species of Ruminal Cellulolytic Bacteria in Lactating Dairy Cows. Journal of
Dairy Science. Vol. 82
Wells J. E and JB. Russel. 1996. The Lysis of Fibrobacter Succinogenes. V. S. Dairy
Forage Research Center. Research Summaries.
Wilkie, A. C., 2000, Anaerob Digestion: Holistic bioprocessing of animal manures, in
Proceeding of the Animal Residuals Management Coference., p. 1 – 12.
Water Environment Federation, Virginia.
31
LAMPIRAN 1. Pertimbangan Alokasi Biaya
Tahun I. Isolasi dan Uji Kemampuan Metanogenik
1. Honorarium Peneliti
No
Nama
Peran
Jam/
mg
Mg/
bln
Bln
Kerja
Tarip/
jam Rp)
1.
Ir. Ahmad Wahyudi, MKes
Ketua
18
4
10
2.
Ir. Listiari H. MP
Anggota
10
4
10
7.500
3.000.000
3.
Drs Joko. Trisilo
Laboran
20
4
10
3.000
2.400.000
4.
M. Gozin, SPt
Bag. Lapangan
20
4
10
10.000
Jumlah
(Rp)
7.200.000
3.000
2.400.000
Sub total
15.000.000
2. Komponen Peralatan
No
Nama Alat
Spesifikasi
Kegunaan
1.
Erlenmeyer 250ml
pyrex
kultur
Satuan x
jumlah
12 x 45.000
Jumlah (Rp)
2.
Erlenmeyer 500ml
pyrex
kultur
12 x 55.000
660.000
3.
Erlenmeyer 1000ml
pyrex
Pem. media
6 x 85.000
510.000
4.
Gelas ukur 10ml
pyrex
Pemb. media
6x 50.000
300.000
5.
Gelas ukur 50ml
pyrex
Pemb. media
2 x 150.000
300.000
6.
Tabung reaksi
pyrex
pengenceran
48 x 12.500
600.000
7.
Venoject 20ml
steril
Sampling gas
60x 5.500
330.000
8.
Botol 1000ml
plastik
sampling
10 x 15.000
150.000
9.
Botol 250ml
gelas
Sampling limb
60 x 2.500
150.000
10.
Petri disk
d 6mm
kultur
60 x 14.500
870..000
11.
Eppendorf
1,5 ml
Sampling sel
1 x 800.000
800.000
12.
Termos dingin
plastik
Container
1 x 150.000
150.000
13.
Anaerobic jar
Kaca berklep
Kultur anaerob
3 x 250.000
750.000
Sub total
6.110.000
540.000
3. Bahan Habis Pakai
a. ATK
No
Nama Bahan
1
2
3
4
5
Kertas A4 80g
Spidol permanen
Flash disc
Disket
CD-RW
Volume
3
2
2
10
5
Satuan
rim
pak
gb
buah
buah
Biaya Satuan
(Rp)
35.000
40.000
150.000
5.000
5.000
Jumlah (Rp)
105.000
80.000
300.000
50.000
25.000
32
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Cartridge
Cutter
Gunting
Transparant sheet
Kertas foto
Label
Selotip
Tinta refil
Kertas label
1
1
2
1
2
5
5
2
3
set
pak
buah
pak
pak
pak
roll
kali
pak
Sub Total
375.000
20.000
15.000
75.000
60.000
5.000
5.000
30.000
10.000
375.000
20.000
30.000
75.000
120.000
25.000
25.000
60.000
30.000
1.320.000
b. Bahan Analis Kimia
No
Jenis bahan
Kebutuhan
Satuan x jumlah
1.
Selulosa
500g
1 x 700.000
700.000
2.
Xylan
100g
1 x 2.500.000
2.500.000
3.
Selubiosa
100g
1 x 2.500.000
2.500.000
4.
Resazurin
5g
1 x 1.000.000
1.000.000
5.
Agar
1000g
1 x 725.000
725.000
6.
Mineral 1
5lt
5 x 60.000
300.000
7.
Mineral 2
5lt
5 x 60.000
300.000
8.
Cystein HCl
10g
1 x 720.000
720.000
9.
Larutan pengencer (ADS)
3lt
3 x 35.000
105.000
10.
KH2PO4
100g
1 x 600.000
600.000
11.
K2HPO4
100g
1 x 500.000
550.000
12.
MgSO4
100g
1 x 450.000
450.000
13.
Na2S
100g
1 x 375.000
375.000
14.
Alumunium foil
10 rol
10 x 55.000
550.000
15.
Kertas payung
200lbr
200 x 1.400
280.000
16.
Karet gelang
2kg
2 x 20.000
40.000
17.
Masker
1 pak
1 x 525.000
525.000
18.
Sarung tangan
1 pak
1 x 575.000
575.000
19.
Spiritus
10lt
10 x 36.000
360.000
20.
Alkohol
10lt
10 x 31.000
310.000
21.
Gas CO2 : Gas H2 = 20% : 80%
45kg
1.900.000
1.900.000
22.
Anaerobik gen. kit
2 box
2x 450.000
900.000
23.
Kapas
2 kg
2x 50.000
100.000
24.
Kain kassa
1 roll
1 x 50.000
50.000
25.
Aquadest
50 lt
50x 4.000
200.000
Sub total
Total biaya a dan b
Jumlah (Rp)
16.665.000
17.985.000
33
4. Biaya Perjalanan
No
Jenis Pengeluaran
Satuan
Harga/Satuan
Jumlah (Rp)
1.
Malang – Jakarta PP
2
2 x 1.200.000
2.400.000
2.
Malang – Jogja
4
4 x 500.000
2.000.000
3.
Lokal 5 org x 5 bln
15
15 x 100.000
1.500.000
Sub total
5.900.000
5. Biaya lain-lain
No
Jenis Pengeluaran
Satuan
Harga/Satuan
Jumlah (Rp)
1.
Administarsi Laboratorium
1 tahun
1 x 1.000.000
1.000.000
2.
Pemeliharaan kultur isolat
10 bln
10 x 100.000
1.000.000
3.
Pemotretan bakteri
2 roll
2 x 150.000
300.000
4.
Penelusuran pustaka
5x
5 x 100.000
500.000
5.
Pembuatan Laporan
7 eks
7 x 100.000
700.000
6.
Seminar dan Publ. ilmiah
1x
1 x 1.000.000
1.000.000
7.
Pendaftaran Paten
1
1x 1.000.000
1.000.000
Sub total
5.500.000
Biaya Total Tahun I
50.495.000
Tahun II. Formulasi, Uji Produksi, Daya Hidup dan Identifikasi
1. Honorarium Peneliti
No
Nama
Peran
Jam/
mg
Mg/
bln
Bln
Kerja
Tarip/
jam Rp)
Jumlah (Rp)
1.
Ir. Ahmad Wahyudi, MKes
Ketua
18
4
10
10.000
7.200.000
2.
Ir. Listiari H. MP
Anggota
10
4
10
7.500
3.000.000
3.
Drs Joko. Trisilo
Laboran
20
4
10
3.000
2.400.000
4.
M. Gozin, SPt
Bag. Lapangan
20
4
10
3.000
2.400.000
Sub total
15.000.000
2. Komponen Peralatan
No
Nama Alat
Spesifikasi
Kegunaan
1.
Erlenmeyer 250ml
pyrex
kultur
Satuan x
jumlah
12 x 45.000
Jumlah (Rp)
2.
Erlenmeyer 500ml
pyrex
kultur
12 x 55.000
660.000
3.
Erlenmeyer 1000ml
pyrex
Pem. media
12 x 85.000
1.020.000
4.
Gelas ukur 10ml
pyrex
Pemb. Media
6x 50.000
300.000
5.
Gelas ukur 20ml
pyrex
Pemb media
6x 75.000
450.000
540.000
34
6.
Gelas ukur 50ml
pyrex
Pemb. media
2 x 150.000
300.000
7.
Tabung reaksi
pyrex
pengenceran
48 x 12.500
600.000
8.
Venoject 20ml
steril
Sampling gas
120x 5.500
660.000
9.
Botol 1000ml
plastik
sampling
10 x 15.000
150.000
10.
Botol 250ml
gelas
Sampling limb
120x 2.500
300.000
11.
Petri disk
d 6 mm
kultur
60 x 14.500
870.000
12.
Eppendorf
1,5 ml
Sampling sel
1 x 800.000
800.000
Sub total
6.650.000
3. Bahan Habis Pakai
a. ATK
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Nama Bahan
Kertas A4 80g
Spidol permanen
Flash disc
Disket
CD-RW
Cartridge
Cutter
Gunting
Transparant sheet
Kertas foto
Label
Selotip
Tinta refil
Kertas label
Volume
3
2
2
10
5
1
1
2
1
2
5
5
2
3
Satuan
rim
pak
gb
buah
buah
set
pak
buah
pak
pak
pak
roll
kali
pak
Biaya Satuan
(Rp)
35.000
40.000
150.000
5.000
5.000
375.000
20.000
15.000
75.000
60.000
5.000
5.000
30.000
10.000
Sub Total
Jumlah (Rp)
Satuan x jumlah
Jumlah (Rp)
105.000
80.000
300.000
50.000
25.000
375.000
20.000
30.000
75.000
120.000
25.000
25.000
60.000
30.000
1.320.000
b. Bahan Analis Kimia
No
Jenis bahan
Kebutuhan
1.
Agar
1000g
2.
Mineral 1
3.
1 x 725.000
725.000
5lt
5 x 60.000
300.000
Mineral 2
5lt
5 x 60.000
300.000
4.
Gas CO2 : Gas H2 = 20% : 80%
45kg
1.900.000
1.900.000
5.
Alumunium foil
10 rol
10 x 55.000
550.000
6.
Kertas payung
200lbr
200 x 1.400
280.000
7.
Karet gelang
2kg
2 x 20.000
40.000
8.
Masker
1 pak
1 x 525.000
525.000
9.
Sarung tangan
1 pak
1 x 575.000
575.000
35
10.
Spiritus
10lt
10 x 36.000
360.000
11.
Alkohol
10lt
10 x 31.000
310.000
12.
Analisis VFA
3 x 9 x 3 x 50.000
4.050.000
13.
Analisis Gas Bio/Methan
3 x 9 x 3 x 50.000
4.050.000
14.
Anaerobik gen. kit
4 box
4x 450.000
1.800.000
15.
Kapas
2 kg
2x 50.000
100.000
16.
Kain kassa
1 roll
1 x 50.000
50.000
17.
Aquadest
50 lt
50x 4.000
200.000
Sub Total
Total a dan b
16.115.000
17.435.000
4. Biaya Perjalanan
No
Jenis Pengeluaran
Satuan
Harga/Satuan
1.
Malang – Jakarta PP
2
2 x 1.200.000
2.400.000
2.
Malang – Jogja
4
4 x 600.000
2.400.000
3.
Lokal 5 org x 5 bln
15
15 x 100.000
1.500.000
Total
Jumlah (Rp)
6.300.000
5. Biaya lain-lain
No
Jenis Pengeluaran
Satuan
Harga/Satuan
1.
Administarsi Laboratorium
1 tahun
1 x 1.000.000
1.000.000
2.
Pemeliharaan kultur isolat
10 bln
10 x 100.000
1.000.000
3.
Pemotretan bakteri
2 roll
2 x 150.000
300.000
4.
Penelusuran pustaka
5x
5 x 100.000
500.000
5.
Pembuatan Laporan
7 eks
7 x 100.000
700.000
6.
Seminar dan Publ. ilmiah
1x
1 x 1.000.000
1.000.000
7.
Pendaftaran paten
1
1x 1.000.000
1.000.000
Total
Biaya Total Tahun II
Jumlah (Rp)
5.500.000
50.885.000
36
LAMPIRAN 2. Dukungan pada Pelaksanaan Penelitian
Semenjak harga minyak mentah di pasar internasional meningkat tak terkendali
(di atas $US 100) beberapa tahun lalu, antusiasme masyarakat akan energi alternatif
pengganti minyak semakin meningkat pula. Sebagian besar penduduk Indonesia saat ini
mulai merasa cemas karena krisis energi tersebut kini telah merembet pada peningkatan
harga bahan pangan dan mulai menciptakan multi krisis dimana-mana.
Pemerintah Pusat dan Kabupaten di seluruh Indonesia saat ini terus
mencanangkan program “memasyarakatkan biogas untuk mengatasi masalah limbah dan
produksi bahan bakar alternatif pengganti bbm” (Jawa Pos, 7 Maret 2006). Beberapa
perusahaan telah mendatangi kami selaku peneliti di bidang teknologi fermentasi untuk
berkonsultasi dan meminta produk berupa starter fermentasi produksi biogas guna
mendapatkan energi alternatif pengganti BBM dari limbah organik yang dihasilkannya.
Oleh karena itu starter fermentasi metanogenik saat ini dan di masa
diperlukan oleh masyarakat untuk menjamin keberhasilan
bio sebagai sumber energi baru terbarukan. Namun
upern sangat
upernatan menghasilkan gas
upern starter fermentasi produksi
biogas tersebut sampai saat ini belum tersedia dengan mudah di masyarakat, sehingga
memiliki potensi ekonomi tinggi dan layak dipatenkan.
37
LAMPIRAN 3. Sarana Pendukung Penelitian
a.
Peralatan Utama di Laboratorium Bioteknologi UMM
NO.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
NAMA ALAT
HPLC
Spektrofotometer UV
Fermenter
Water bath
Laminar air flow
Ruang isolasi
Mikro Camera fotoshof
Heath stirrer
Analitical balance
Autoclaf
Lampu spiritus
Incubator t = 39oC
Refrigerator
Mikropipet 50 f, 200 f, 1000 f dan
5000 f
Tip micropipette
Vortek
Centrifuge besar
Centrifuge mikrofuge
FUNGSI
Mengukur kadar bahan
Mengukur absorban
Kultur Fermentasi
Inkubasi sesuai dengan suhu yang
dikehendaki
Inokulasi
Proses isolasi bakteri
Memotret preparat bakteri
Homogenisasi larutan
Menimbang bahan kimia
Sterilisasi alat dan bahan
Pemanas
Inkubasi media
Penyimpanan media persiapan
Alat pengambil reagent
Mengambil sample
Alat homogenisasi larutan
Memisahkan upernatant
Memisahkan supernatan
b. Peralatan Utama di Laboratorium Bionutrisi Fak. Peternakan UGM
NO.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
NAMA ALAT
Pemurni Gas CO2
Regulator Gas
Tabung gas CO2 dan H2
Spektrofotometer UV
Instalasi Gas test
Water bath
25.
Lemari asam
FUNGSI
Fermentasi anaerob
Fermentasi anaerob
Fermentasi anaerob
Mengukur absorban
Produksi gas in vitro anaerobik
Inkubasi sesuai dengan suhu yang
dikehendaki
Preparasi reaksi biokhemis
38
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
Ruang isolasi berpengatur suhu
Mikro Camera fotoshof
Instalasi Analisis Proksimat
Instalasi Uji Aktivitas Enzim
Anaerobic Jar
Analitical balance
Autoclaf
Tabung Hungate
Incubator t = 39oC
Cold storage
Mikropipet 50 f, 200 f, 1000 f dan
5000 f
Tip micropipette
Vortek
Centrifuge besar
Centrifuge mikrofuge
Proses isolasi bakteri
Memotret preparat bakteri
Analisis SK
Uji aktivitas enzim
Container anaerobik
Menimbang bahan kimia
Sterilisasi alat dan bahan
Kultur anaerob
Inkubasi media
Penyimpanan media dan kultur
Alat pengambil reagent
Mengambil sample
Alat homogenisasi larutan
Memisahkan upernatant
Memisahkan supernatan
c. Peralatan Utama di Laboratorium PAU Pangan-Gizi UMM
NO.
41.
NAMA ALAT
Gas Kromatografi
FUNGSI
Mengukur kadar VFA dan Gas
d. Peralatan Utama di Experimental Farm UMM
NO.
42.
43.
NAMA ALAT
Sapi Perah dan sapi potong
Digester
FUNGSI
Penghasil limbah
Produksi gas bio/metan
39
LAMPIRAN 4. Biodata Ketua Peneliti
1.
Nama Lengkap dan Gelar
Ir. Ahmad Wahyudi, M.Kes
NIP : 131 919 547
Tempat/Tanggal Lahir
Magetan, 9 November 1965
2.
Pendidikan (dari Sarjana Muda /yang Sederajat) dan Pelatihan
a. Pendidikan
No
Nama Institusi/Kota
Bidang Keahlian
Gelar/Tahun
1.
Fakultas
Peternakan
UGM
Yogyakarta
Pasca Sarjana UGM Yogyakarta
Biokimia (Nutrisi dan Makanan
Ternak)
Biokimia
Nutrisi
(Ilmu
Kedokteran Dasar)
Insinyur/ 1989
2.
Magister
Kesehatan/ 1996
b. Pelatihan
Nama Pelatihan
Tahun dan
Lama
Pelatihan
Penanganan Limbah Industri
1992 /6 bulan
PAU Bioteknologi
UGM Yogyakarta
Proyek Bank
Dunia XVII
2.
Magang Bidang Teknologi
Fermentasi
1992 /6 bulan
PAU Bioteknologi
UGM Yogyakarta
Proyek Bank
Dunia XVII
3.
Uji Mikrobiologi Pangan
Mutakhir
1993 /1 bulan
PAU – Gizi UGM
Yogyakarta
Proyek Bank
Dunia XVII
4.
Meat Science & Technology
1996 /2 mg
Hohenheim
University dan
UNIBRAW Malang
UNIBRAW
dan DAAD
Jerman
Murdoch
University,
Australia
UMM
2000/10 hari
Curtin Institute of
Technology,
Australia
UMM
2000/3 hari
2000 /2 hari
University of West
Australia
UMM
ITB, Bandung
UMM
UNAIR, Surabaya
UMM
No.
1.
5.
6.
University Management
Technology Institute
Management
Tempat Pelatihan
Keterangan
Lain /Sponsor
7.
University Management
8.
Rapid Identification System
for Mikroorganism
2003 /4 hari
9.
Kiat Sukses Mengelola Jurnal
Ilmiah Menuju Terakreditasi
dan Kemandirian
2004 /1 hari
10.
Pengelolaan dan
Penyuntingan Jurnal Ilmiah
2004 /4 hari
Universitas Negeri
Malang
UMM
11.
Pelatihan Sistem Manajemen
Mutu ISO: 9001 : 2000
2004 /3 hari
Univ.Muhammadiy
ah Malang
UMM
40
3. RIWAYAT PEKERJAAN
a. Riwayat Kepangkatan Golongan Ruang Penggajian
No.
Pangkat dan Jabatan
Gol. Ruang
Penggajian
Berlaku Terhitung
Mulai Tgl.
1.
Asist. Ahli Madya
III A
01 April 1992
2.
Asist. Ahli
III B
01 September 1994
3.
Lektor Muda
III C
01 April 1997
4.
Lektor Madya
III D
01 September 1999
5.
Lektor
III D
01 Januari 2001
6.
Lektor Kepala
IVA
01 Juli 2005
IVB
01 Oktober 2007
7.
Keterangan
b. Pengalaman Kerja dalam Bidang Profesi serta Kedudukan Saat ini
No.
Jabatan
Struktural
Periode
Institusi
Keterangan
1.
Sekretaris I
1991 – 1992
Pusat Bioteknologi UMM
2.
Sekretaris
1996 – 1998
Pusat Bioteknologi Pertanian
UMM
3.
Dekan
1998 – 2001
Fakultas Peternakan UMM
5.
Sekretaris
2005 - 2006
Pusbang Bioteknologi UMM
4. PENELITIAN
No
Judul
Tahun, Sponsor
1.
Evaluasi kandungan bakteri susu dan koliform air sumur
pada beberapa peternak sapi perah pemakai instalasi
digester di DIY
1992, Proyek Bank Dunia
XVII, PAU Bioteknologi
UGM
2.
Isolasi mikroba selulolitik beberapa ternak ruminansia
(kerbau, sapi, kambing dan domba)
1992, Proyek Bank Dunia
XVII, PAU Bioteknologi
UGM
3.
Increasing the tolerance of S. erythrea CCRC 11513 to
palm oil as prae-precursor erythromycin by induction.
1996, Tesis S2
4.
Isolasi mikroba selulolitik asal rumen (dengan selulosa
alami) untuk mendapatkan starter pada proses pengolahan
limbah organik
1998, Lemlit UMM
5.
Uji aktivitas enzimatik biakan mikroba selulolitik rumen
untuk menentukan potensi starter fermentasi pakan
1998, Lemlit UMM
6.
Optimasi media kultur fermentasi mikroba selulolitik asal
rumen terhadap nilai protein kasar
1999, Lemlit UMM
7.
Evaluasi konsumsi bahan kering dan kecernaan energi pada
domba ekor gemuk yang diberi probiotik selulolitik
2003, Lemlit UMM
8.
Pengaruh Pemberian Probiotik bakteri Selulolitik dan
2004, Dosen Muda, DIKTI
41
Metode Pemberian Pakan Terhadap Penampilan Domba
Ekor Gemuk (DEG)
9.
Pengaruh Pemberian probiotik selulolitik terhadap
konsumsi, kecernaan bahan kering, kecernaan energi (TDN)
berbagai hijauan pada sapi limousine cross.
2004, Disnak Propinsi
Jatim-FPP UMM
10.
Evaluasi daya hidup bakteri pada probiotik selulolitik
(yogurt sapi) dengan bekatul sebagai bahan pembawa
2004, Lemlit UMM
11.
Peningkatan Kemampuan Bakteri Selulolitik Cairan Rumen
Untuk Probiotik Ternak Ruminansia
2004, Uber HKI-Dirjen
DIKTI
12.
Pengaruh Penambahan Isolat Bakteri Selulolitik Rumen
Pada Fermentasi Feses Sapi Perah Terhadap Kadar N, P,
dan K
Introduksi Mikroba Cairan Kolon Pseudoruminansia dalam
Kultur Fermentasi Bakteri Selulolitik Super Ruminansia
untuk Peningkatan Produksi Gas Bio
Pengkajian Kualitas Probiotik terhadap Produktivitas
Daging dan Susu di Jawa Timur
2005, Lemlit UMM
Pengembangan Starter Fermentasi Produksi Gas Bio dengan
Reformulasi Isolat Bakteri Fibrolitik Rumen dan Kolon
Domba
2007-2008, PHB, Dirjen
DIKTI
13.
14.
15.
2005, Uber HKI, DIKTI
2006, UMM-DISNAK
Jawa Timur
5. PUBLIKASI HASIL PENELITIAN
No.
Judul
Tahun
1.
Evaluasi kandungan bakteri susu dan koliform air sumur pada beberapa
peternak sapi perah pemakai instalasi digester di DIY
1992, Buletin Fak. Peternakan
UGM edisi Khusus
2.
Optimasi medium dengan penambahan tapioka pada biakan
Saccharopolyspora erythrea NRRL 2338 untuk Meningkatkan Produksi
Eritromisin
1995, Prosiding Seminar Nasional
IBBMI Denpasar Bali
3.
Pengaruh perbedaan konsentrasi starter Lactobacillus bulgaricus terhadap pH,
kadar asam laktat dan kadar laktosa pada yoghurt
1995, Jurnal Ilmu Peternakan ExFarm UMM
4.
Fermentasi produksi eritromisin oleh Saccharopolyspora erythrea NRRL
2338 dengan pra-prekursor minyak sawit dalam medium gojok dan fermentor
1996, Prosiding Konggres Ilmiah
ISFI Semarang
5.
Peningkatan toleransi Saccharopolyspora erythrea CCRC 11513 terhadap
minyak sawit sebagai pra-prekursor eritromisin dengan cara induksi
1996, Berkala Ilmiah Pasca
Sarjana UGM
6.
Resistensi mikroba terhadap antibiotic dalam pemeliharaan ayam potong
1997, Poultry Indonesia Edisi
September
7.
Increasing the tolerance of Saccharopolyspora erythrea CCRC 11513 to palm
oil as pra-precursor erythromycin by induction
1997, Proceeding The
International Biotechnology
Conference, Jakarta
8.
Yoghurt dan Penurunan Kadar Kolesterol Darah : konsep menuju hidup sehat.
1998, Jurnal Ilmu Peternakan ExFarm UMM ed. Juli
9.
Kultur in vitro mikroba selulolitik asal rumen untuk mendapatkan starter pada
proses dekomposisi bahan organik berserat
1998, Jurnal Ilmu Peternakan ExFarm UMM ed. Desember
10.
Evaluasi konsumsi bahan kering dan kecernaan energi pada domba ekor
gemuk yang diberi probiotik selulolitik
11.
Isolasi mikroba selulolitik cairan rumen beberapa ternak ruminansia (kerbau,
sapi, kambing, dan domba) untuk starter probiotik pakan sapi
2004, Jural Ilmu Peternakan,
PROTEIN, ed. Januari
2004, Jurnal Ilmu Peternakan, ed.
Juli PROTEIN, ed. Juli
42
12.
Titer Enzim dan Kecernaan Fibrolitik (in vitro) Cairan Rumen Dengan
Introduksi Bakteri Selulolitik.
2005, Jurnal Ilmu Peternakan
PROTEIN, Ed. Januari
13.
Ketersediaan N, P, K pada Manure Sapi Perah dengan Introduksi Bakteri
Selulolitik.
14.
Aktivitas Enzim Selulase Ekstraseluler Bakteri Rumen Kerbau, Sapi,
Kambing dan Domba pada Beberapa Kultur Fermentasi : Upaya mendapatkan
Starter Probiotik bagi ternak ruminansia
2005, Proseding Seminar
Nasional ”Pengembangan Usaha
Peternakan berdaya Saing di
Lahan Kering” Fak.Peternakan
UGM-Puslitbang Petrnakan
DEPTAN.
15.
Kecernaan Fraksi Serat Kasar Pakan Dengan Penambahan Probiotik Bakteri
Selulolitik Pada Metode Pemberian Pakan Berbeda.
2005, Proseding Seminar
Nasional ”Pengembangan Usaha
Peternakan berdaya Saing di
Lahan Kering” Fak.Peternakan
UGM-Puslitbang Petrnakan
DEPTAN.
16.
Evaluasi Penggunaan Urea Molases Mineral Probiotik Blok (UMMPB) pada
Sapi Perah Laktasi Terhadap Produksi dan Kualitas Susu
2007, Proseding Seminar
Nasional Rekonstruksi Bidang
Peternakan dalam Swasembada
Pangan, Fak. Peternakan UMM
17.
Evaluasi Daya Hidup Bakteri Selulolitik dalam Urea Molases Mineral
Probiotik Blok (UMMPB)
2005, Proseding Seminar
Nasional ”Prospek Pengembangan
Peternakan tanpa Limbah”
Program Studi Peternakan UNS
2007, Proseding Seminar
Nasional Kearifan Lokal dalam
Penyediaan serta Pengembangan
Pakan dan Ternak di Era
Globalisasi, AINI-Fak Peternakan
UGM
Demikian biodata ini dibuat dengan sebenar-benarnya.
Malang, 9 Mei 2009
Ir. Ahmad Wahyudi, M.Kes
43
LAMPIRAN 5. Biodata Anggota Peneliti
1.
Nama Lengkap dan Gelar
Ir. Listiari Hendraningsih, MP
2.
Pendidikan (dari Sarjana Muda /yang Sederajat) dan Pelatihan
No.
3.
Tahun
Selesai
Gelar
Bidang Studi
1.
Universitas Padjajaran Bandung
Insinyur
1989
Ilmu Ternak
2.
Universitas Padjajaran Bandung
Magister
1999
Nutrisi Ternak
Pengalaman Kerja dalam Bidang Profesi serta Kedudukan Saat ini
No.
4.
Universitas /Lokasi
Tempat/Tanggal Lahir
Bandung, 11 Oktober 1964
Institusi
Jabatan
Periode Kerja
1.
Kopertis Wilayah VII dpk. UM Malang
Staf Pengajar
2.
Fakultas Peternakan – Perikanan UMM
Ketua Jurusan
1990 – sekarang
1998 – 2001
3.
Fakultas Peternakan – Perikanan UMM
Pembantu Dekan I
2001 – sekarang
4.
Laboratorium Nutrisi
Peneliti
1998 – sekarang
Daftar Publikasi yang Relevan dengan Proposal Penelitian
No.
Judul
Tahun
1.
Pengaruh Penambahan Lemak Dalam Pakan Terhadap Sapi
Laktasi
Ex-Farm Jurnal No. 7 Tahun VI
Januari – Juni 1999 Pusbit Fak.
Peternakan UMM
2.
Pengaruh Penambahan Bakteri Asam Laktat sebagai Probiotik
Terhadap Kecernaan Serat dan Produksi Asam Lemak Terbang
Secara In-Vitro
Ex-Farm Jurnal no. 8 Tahun VI Juli
– Desember 1999
3.
Pengaruh Suplementasi Mineral Terhadap Penyerapan Calcium
dan Phosphor Pada Domba Ekor Gemuk dengan Pemberian
Limbah Pertanian
PROTEIN Journal Ilmiah Ilmu
Peternakan dan Perikanan Juli –
Desember 2003, Nomor 20
4.
The effect fermentation with cellulolytic bacteria isolate on feed
quality of rice straw basal feed
AGRITEK, Januari 2002, Vol. 10
5.
The effect of rice straw fermented on feeds quality of straw
Proceeding Indonesian
Biotechnology Conference 2001
6.
Evaluasi Kecernaan Serat Kasar, Hemiselulosa, dan Selulosa
Pada Domba Ekor Gemuk dengan Pemberian Probiotik Bakteri
Selulolitik
Jurnal Ilmu Peternakan,Protein edisi
Juni 2004
5. Pengalaman Penelitian
No
Judul
Tahun, Sponsor
1.
Pengaruh Penambahan Bakteri Asam Laktat Sebagai Probiotik
Terhadap Kondisi Ekologis Rumen.
1998, DIKTI
2.
Pengaruh Pemberian Bakteri Selulolitik Terhadap Kecernaan Serat
Kasar, Hemiselulosa dan Selulosa pada Domba Ekor Gemuk dengan
Metode Pemberian Pakan Yang Berbeda.
2003, Lemlit UMM
3.
Pengaruh Pemberian Probiotik Bakteri Pada Metode Pemberian Pakan
yang Berbeda Terhadap Penampilan Produksi Domba Ekor Gemuk
(DEG) Periode Pertumbuhan
2004, Dirjen Dikti.
4.
Pengaruh Pemberian Bakteri Selulolitik Terhadap Kecernaan Serat
Kasar, Hemiselulosa dan Selulosa pada Sapi Limousine pada Berbagai
Hijauan
2004, Dinas Peternakan
Propinsi Jawa Timur- FPP
UMM
44
5.
Evaluasi Daya Hidup Probiotik Selulolitik (Yoghurt Sapi) Dengan
Pollard Sebagai Bahan Pembawa
2004, LEMLIT umm
6.
Pengaruh Pemberian Probiotik Bakteri Selulolitik Pada Metode
Pemberian Pakan Yang Berbeda Terhadap Penampilan Domba Ekor
Gemuk (DEG) Periode Pertumbuhan.
6.
Evaluasi Daya Hidup Probiotik Bakteri Selulolitik Dengan Pollard
Sebagai Bahan Pembawa.
2004, Lemlit UMM
7.
Kemampuan Bakteri Selulolitik Cairan Rumen untuk Probiotik Ternak
Ruminansia
2004, Dirjen Dikti
8.
Kecernaan Serat Kasar dan Energi pada Media Fermentasi Berbasis
Manure Sapi Perah Dengan Introduksi Bakteri Selulolitik.
2004, Lemlit UMM
9.
Peningkatan Kecernaan Serat Kasar dan Produksi Gas (In Vitro) Pada
Media Fermentasi Berbasis Jerami Pad dengan Introduksi Bakteri
Selulolitik.
2005, Lemlit UMM
10.
Introduksi Mikroba Cairan Kolon Pseudoruminansia dalam Kultur
Fermentasi Bakteri Selulolitik Super Ruminansia Untuk Peningkatan
Produksi Gas Bio
2005, Dirjen Dikti
11.
Introduksi Bakteri Lignolitik Kolon Pseudoruminansia dalam Kultur
Fermentasi Bakteri Selulolitik Super Ruminansia Untuk Peningkatan
Produksi Gas Methan
2005, Dirjen Dikti
12.
Evaluasi Daya Hidup Bakteri Selulolitik Dalam Kemasan Urea
Molasses Mineral Probiotik Blok (UMMPB).
2005, Lemlit UMM
13.
Evaluasi Pemberian Probiotik Bakteri Selulolitik terhadap Peningkatan
Kualitas Susu Sapi
2006, Lemlit UMM
14.
Evaluasi Penggunaan Urea Molasses Mineral Probiotik Blok
(UMMPB) Selulolitik Pada Sapi Perah Laktasi Terhadap Produksi dan
Kualitas Susu
2006, Lemlit UMM
15.
Pengkajian Kualitas Probiotik Terhadap Kualitas Daging dan Susu di
Jawa Timur
2006, Disnak propinsi Jawa
Timur
16.
Eksplorasi Potensi Bakteri Asam Laktat Sebagai Probiotik Ruminansia
Muda
17.
Probiotik Bakteri Selulolitik Dalam Upaya Peningkatan Penampilan
Produksi Sapi Perah
2004, DIKTI
2007, Lemlit UMM
2007, Dirjen ikti
Malang, 9 Mei 2009
Ir. Listiari Hendraningsih, MP
45
PERTANIAN
USUL PENELITIAN
HIBAH BERSAING PERGURUAN TINGGI
PRODUKSI INOKULUM METANOGENIK TITER
TINGGI GUNA MENINGKATKAN KINERJA
REAKTOR ANAEROBIK PENGHASIL GAS METAN
SEBAGAI SUMBER ENERGI TERBARUKAN
Nama Peneliti Utama dan Anggota :
Ir. Ahmad Wahyudi, M.Kes
Ir. Listiari Hendraningsih, MP
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
MEI, 2009
46