Pengaruh proporsi hidrolisat minyak sawit dengan asam propanoat terhadap perolehan dan karakteristik poly-b-hidroxyalkanoates yang dihasilkan oleh Ralstonia eutropha

Abstract

Poly-B-hydroxyalkanoates (PHA) merupakan poliester thermoplastik yang dapat dikonversi secara biologis dari golongan alkana dan asam alkanoat oleh berbagai spesies bakteri. Bakteri Ralstonia eutropha mampu mengakumulasikan PHA di dalam selnya pada kondisi kelebihan sumber karbon dan energi serta terbatasnya sumber nitrogen. PHA sangat disukai, karena sifatnya yang memiliki kekuatan dan kekerasan yang baik serta dapat divariasikan untuk berbagai kegunaan dengan mengubah komposisinya. PHA pada akhir penggunaannya sangat menguntungkan bagi lingkungan karena sifatnya yang dapat didegradasi secara biologis. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh proporsi hidrolisat minyak sawit dengan asam propanoat sebagai sumber karbon terhadap perolehan biomassa, perolehan PHA dan rendemen PHA serta karakteristik thermal Poly-B hydroxyalkanoates yang dihasilkan oleh Ralstonia eutropha. Penelitian ini terdiri atas dua tahap yaitu pembuatan hidrolisat minyak sawit dan produksi PHA. Hidrolisat minyak sawit dihasilkan dari proses hidrolisis secara enzimatis dengan menggunakan lipase non spesifik dari Candida cylindracea dengan kondisi hidrolisis sebagai berikut suhu 35 °C, kecepatan pengadukan 300 rpm dan komposisi campuran 30 persen minyak dan 70 persen air (v/v) serta unit enzim yang digunakan 40 U/g substrat. Tahapan Produksi PHA adalah kultivasi Ralstonia eutropha dengan menggunakan hidrolisat minyak dengan asam propanoat sebagai sumber karbon selama tujuh hari, isolasi biomassa dan isolasi PHA dari biomassa. Kultivasi dilakukan pada erlenmeyer yang digoyang dengan kecepatan penggoyangan 120 rpm pada suhu 25 °C. Pengambilan contoh dilakukan tiap enam jam dengan melakukan pengamatan terhadap pH, OD dan perolehan biomassa. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) faktor Tunggal dengan enam faktor dan dua kali ulangan. Perlakuan yang digunakan adalah proporsi hidrolisat minyak sawit dengan asam propanoat dengan konsentrasi sumber karbon 2,4 g dalam 100 ml media. Perlakuan berturut-urut adalah Perlakuan 1: sumber C 100% hidrolisat minyak sawit, Perlakuan 2: sumber C 90% hidrolisat dengan 10% asam propanoat, Perlakuan 3: sumber C 80% hidrolisat dengan 20% asam propanoat, Perlakuan 4: sumber C 70% hidrolisat dengan 30% asam propanoat, Perlakuan 5: sumber C 60% hidrolisat dengan 40% asam propanoat, Perlakuan 6: 50% hidrolisat dengan 50% asam propanoat. Hasil identifikasi karakteristik minyak Filma adalah bilangan asamnya 0,63 mg KOH/g minyak, bilangan penyabunan 211,07 mg KOH/g minyak dan bobot jenis 0,91. Aktivitas lipase yang digunakan adalah 2,87 x 105 U/g enzim. Hasil hidrolisis minyak sawit menunjukkan bahwa setelah 7 jam lipase mampu membebaskan 85,6 persen asam lemak. Hasil uji keragaman terhadap perolehan PHA menunjukkan bahwa perlakuan proporsi hidrolisat minyak sawit dengan asam propanoat sebagai substrat kultivasi berbeda nyata pada taraf kepercayaan 95 persen. Perolehan biomassa dan perolehan PHA tertinggi dicapai oleh perlakuan dimana sumber karbon 100% hidrolisat minyak sawit yaitu berturut-urut 3,2 gram dan 1,2 gram dengan rendemen mencapai 39 persen. Semakin banyak asam propanoat yang ditambahkan sebagai sumber karbon maka perolehan biomassa, perolehan PHA dan rendemen PHA yang dihasilkan semakin menurun. Hasil uji Duncan terhadap perolehan PHA menunjukkan bahwa perlakuan dimana sumber karbon 100% hidrolisat minyak sawit berbeda nyata dengan perlakuan lainnya pada taraf kepercayaan 95%. Sifat thermal PHA yang dihasilkan meliputi temperatur transisi gelas (Tg), titik leleh, panas pembentukan dan panas kristalisasi yang dianalisa dengan DSC (Differential Scanning Calorimetry). Hasil analisa dengan DSC, menunjukkan untuk perlakuan dimana sumber karbon 90% hidrolisat minyak sawit dengan 10% asam propanoat mampu menghasilkan kopolimer yang salah satu komposisinya adalah hydroxyvalerat (HV). Hal ini dapat diketahui dengan penurunan nilai temperatur transisi gelas dari -6,8 °C menjadi -8,28 °C, terbentuknya dua buah nilai titik leleh yaitu 57,96 °C dan 157,75 °C dan dua buah panas pembentukkan yaitu -6,34 J/g dan -55,94 J/g serta bentuk kurva panas kristalisasi yang berbentuk parabola. Hydroxyvalerat ini sangat disukai karena mampu meningkatkan fleksibelitas polimer dan juga menurunkan derajat kristalisasi sehingga proses pendegradasian polimer akan semakin cepat.