Imobilisasi Lipase pada MCM-41 untuk Produksi Biodiesel

Abstract

Biodiesel adalah metil ester asam lemak yang biasanya diproduksi melalui reaksi transesterifikasi dari trigliserida (minyak) dan metanol dengan katalis basa. Produk yang dihasilkan memiliki viskositas yang rendah dan biofuel (metil ester) yang dihasilkan dapat menggantikan petroleum diesel dan dalam penerapannya pada mesin diesel tidak memerlukan modifikasi mesin. Selain itu, jika dibandingkan dengan bahan bakar fosil, metil ester yang terbentuk tidak beracun, aman untuk kesehatan dan mudah terurai serta menghasilkan gas emisi buang yang lebih rendah. Lipase (acylhydrolases triasilgliserol, EC 3.1.1.3) adalah enzim yang digunakan pada reaksi transesterifikasi untuk mengkatalisis hidrolisis trigliserida menjadi gliserol dan asam lemak. Lipase juga merupakan biokatalis yang efektif untuk sintesis biodiesel dan memiliki banyak keuntungan lain. Namun, dalam skala industri penggunaan lipase masih terbatas karena harganya yang relatif mahal. Imobilisasi enzim adalah metode yang paling banyak digunakan untuk menjaga kestabilan lipase dan membuat lipase lebih menarik dalam skala industri dan dalam penggunaannya secara kontinyu. Material mesopori diketahui memiliki banyak kegunaan dalam aplikasi sebagai penyangga suatu katalis, antara lain adsorpsi gas dan cairan, imobilisasi biomolekuler dan pemisahan karena luas permukaan yang tinggi dan pori-pori besar yang seragam. MCM-41 (Mobile Crystalline Material 41) adalah material mesopori yang memiliki bentuk heksagonal dan memiliki pori-pori yang seragam, luas permukaan tinggi dan volume pori yang besar. Penelitian ini mempelajari penyiapan MCM-41 sebagai support matriks untuk imobilisasi lipase dengan metode ikatan kovalen untuk produksi biodiesel. MCM-41 telah disintesis menggunakan metode “liquid crystal templating mechanism” pada suhu 100 °C selama 96 jam menunjukkan hasil yang memiliki keseragaman material mesopori yang tinggi. MCM-41 dikarakterisasi menggunakan X-ray diffraction (XRD), Fourier transform-infra red (FTIR) dan Scanning electron microscopy (SEM). Imobilisasi lipase pada MCM-41 telah diamati dan kesesuaiannya sebagai support matriks untuk imobilisasi lipase dihitung dengan aktivitas enzim, protein loading, dan efisiensi imobilisasi. Lipase teramobilisasi digunakan sebagai biokatalis untuk produksi biodiesel melalui reaksi transesterifikasi dari minyak sawit dan metanol 1:3 (rasio molar). Hasil dari reaksi transesterifikasi yang diperoleh dianalisa menggunakan Gas Kromatografi-Mass Spektra (GC-MS). Imobilisasi dengan metode ikatan kovalen menunjukkan efisiensi imobilisasi sebesar 94.4% dan protein loading sebesar 79.5 mg/g dengan aktivitas sebesar 1637 U/g dan 114 U/g setelah imobilisasi. Konversi dari minyak ke metil ester diperoleh bobot sebesar 48.7% dengan suhu 37 °C selama 24 jam.