| dc.description.abstract | Alkohol khususnya etanol sering ditemukan dalam makanan yang
dikonsumsi manusia. Menurut WHO, konsumsi etanol merupakan faktor resiko
terbesar ketiga di dunia dalam menimbulkan penyakit degeneratif dan kecacatan.
Selain itu, di Indonesia khususnya bagi muslim sangat memerlukan informasi
produk halal yang salah satu indikatornya ditentukan kandungan etanol dalam
makanan dan minuman. Persyaratan sertifikasi halal bagi produk yang dikonsumsi
langsung kandungan etanol < 0,5 %. Oleh karena itu diperlukan metode penentuan
etanol yang sensitif dan selektif. Berbagai jenis metode telah banyak dikembangkan
untuk mengukur kadar etanol, seperti metode titrasi redoks, kromatografi, dan
spektroskopi. Namun, metode-metode tersebut memiliki kelemahan di antaranya
biaya yang mahal, waktu yang lama, terkendala oleh kekeruhan contoh yang diukur
karena tingginya konsentrasi analit dan sensitivitas yang rendah. Oleh karena itu
dibutuhkan alternatif metode yang lebih tepat, mudah, cepat dan sensitif untuk
mengukur kandungan etanol.
Biosensor elektrokimia merupakan metode alternatif yang dikembangkan.
Dalam biosensor etanol, enzim yang telah banyak digunakan adalah alkohol
dehidrogenase (ADH) dan alkohol oksidase (AOX) (Park et al. 2013). Namun
demikian, enzim ADH dan AOX mahal, maka sangat penting menggunakan mikrob
yang menghasilkan enzim tersebut, sehingga biayanya murah karena tidak
memerlukan pemurnian enzim. Biosensor etanol dengan pembentukan biofilm
mikrob tunggal sudah diteliti, tetapi rentang liniernya masih sempit. Maka perlu
ditingkatkan rentang linier konsentrasi etanol. Penggunaan konsorsium mikrob
dapat digunakan untuk memecahkan masalah tersebut. Selain itu untuk
meningkatkan kinerja dari biosensor dapat juga dilakukan modifikasi dengan
penambahan supporting material seperti glutaraldehida. Glutaraldehida merupakan
zat pengikat silang dengan sifat perekat dan pengikatan yang unggul untuk protein
dan enzim. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan mengembangkan biosensor
etanol tanpa dan dengan modifikasi supporting material glutaraldehida untuk
memperlebar rentang linier konsentrasi etanol terukur berdasarkan konsorsium
mikrob Saccharomyces cerevisiae dan Bacillus megaterium sehingga akan
dihasilkan model biosensor etanol yang selektif, sensitif, valid dan stabil beserta
mekanisme kerja dan pemodelan secara matematis.
Penapisan 14 isolat khamir S. cerevisiae dan 5 isolat Bacillus sp.
menunjukkan S. cerevisiae penghasil enzim ADH adalah satu isolat dengan kode
SCRF sedangkan Bacillus sp. yang berpotensi adalah semua kelima isolat Bacillus
sp. dengan kode B. megaterium 29/9/14, B. megaterium 23/6/22, Bacillus 6,
Bacillus 53 dan Bacillus 55. Berdasarkan data arus oksidasi pada potensiostat, B.
megaterium 23/6/22 menghasilkan arus yang paling tinggi dibandingkan isolat
Bacillus lainnya. Teknik konsorsium yang memberikan arus paling tinggi adalah
teknik konsorsium dengan metode pencampuran suspensi mikrob S. cerevisiae dan
B. megaterium 23/6/22 dengan perbandingan volume suspensi mikrob 1:1 pada
nilai OD 0,348. Konsorsium mikrob yang menghasilkan biofilm optimal
berdasarkan response surface methode box behnken adalah usia optimum biofilm
10 hari, pH optimum 7,5 dan volume penetesan suspensi mikrob sebesar 75 µL.
Kinerja biosensor dievaluasi menggunakan metode voltametri siklik. Hasil
penelitian menunjukkan rentang linier 0,2-6,0 %, linieritas 0,9977, koefisien
determinasi 0,9954, sensitivitas 81,809 µA(%)-1
, dan waktu respon 11 detik. Nilai
limit deteksi (LD) dan limit kuantitasi (LK) metode secara teoritis yang diperoleh
pada reaksi oksidasi etanol masing-masing sebesar 0,060 % dan 0,182 %. Biosensor
memiliki nilai %RSD masing-masing sebesar 0,568 %, 1,338 %, dan 4,632 % untuk
konsentrasi etanol tinggi, sedang, dan rendah. Akurasi yang tercermin dari
persentase pemulihan berada pada kisaran 90,27-111,07 %. Nilai KM yang
diperoleh sebesar 0,56 % dan Vmaks yang setara dengan Imaks sebesar 263,16 µA.
Stabilitas yang diperoleh dengan biofilm konsorsium mikrob menunjukkan
kestabilan 88 % dalam waktu 70 hari atau 10 minggu. Modifikasi biofilm
konsorsium dengan glutaraldehida 0,1-0,3 %v/v memberikan arus oksidasi yang
lebih tinggi 20 % dibandingkan dengan biofilm konsorsium tanpa supporting
material glutaraldehida.
Penelitian ini membuktikan bahwa biofilm konsorsium mikrob S. cerevisiae
dan B. megaterium mampu memperlebar rentang linier konsentrasi etanol terukur
dibandingkan dengan biofilm mikrob tunggal. Hal ini ditunjukkan dengan rentang
linier konsentrasi etanol yang diperoleh berada pada rentang 0,2-6,0 %v/v. Hasil
kinerja analitik biofilm konsorsium mikrob menunjukkan bahwa biofilm
konsorsium mikrob merupakan biosensor etanol yang selektif, sensitif, valid dan
mempunyai stabilitas yang tinggi. Penambahan supporting material glutaraldehida
pada biofilm konsorsium mikrob mampu meningkatkan 20 % arus oksidasi etanol.
Hasil simulasi numerik dari model biosensor berbasis satu enzim dengan
menggunakan metode beda hingga eksplisit menunjukkan bahwa konservasi massa
terjadi pada reaksi substrat dan produk. | id |
