Perpustakaan Digital ITB

Lipid mikroba yang kaya akan triasilgliserol dapat digunakan sebagai alternatif lipid yang berasal dari minyak bumi, tumbuhan, dan hewan. Molekul triasilgliserol terdiri dari tiga rantai asam lemak yang terikat pada alkohol gliserol. Panjang rantai karbon, tingkat desaturasi, dan posisi menentukkan sifat fisikokimia dan biologis dari rantai asam lemak yang terikat pada triasilgliserol. Asam lemak yang membentuk lipid terdiri dari asam lemak jenuh dan tak jenuh. Asam lemak jenuh berfungsi sebagai sumber energi, pelindung organ, produksi hormon dan penyerapan vitamin untuk tubuh manusia, sementara PUFA (poly-unsaturated fatty acid) merupakan jenis asam lemak tak jenuh yang berperan penting dalam fungsi otak, saraf, mata, dapat mencegah penyakit neurodegeneratif dan psikiatri, serta dapat memberikan perlindungan terhadap penyakit kardiovaskular, infeksi dan kanker pada manusia. Karena manusia tidak dapat menisintesis PUFA secara de novo, PUFA menjadi nutrisi esensial yang sangat penting. PUFA yang paling bermanfaat adalah turunan omega-3 yaitu asam ?-linolenat (ALA), eikosapentaenoat (EPA) dan dokosaheksaenoat (DHA). Saat ini sumber omega-3 masih bergantung pada ikan laut, namun jumlah ikan di laut terancam menurun jumlahnya karena adanya penangkapan ikan berlebih dan perubahan iklim yang mengganggu keseimbangan pada ekosistem laut. Peningkatan produksi PUFA oleh mikroba oleaginous serta peningkatan produksi minyak sel tunggal (single-cell oil/SCO) dapat menjadi solusi berkelanjutan untuk dapat meningkatkan jalur metabolisme pada sintesis lipid yang dapat mengandung asam lemak jenuh sebanyak 20-60% dari asam lemak total dan asam lemak tak jenuh turunan omega-3 sebanyak 1-2% dari asam lemak total. Adanya PUFA pada lipid dapat meningkatkan nilai jual lipid hingga $500/kg. Rhodotorula toruloides merupakan mikroorganisme oleagineous yang memiliki potensi besar untuk dapat mengakumulasi lipid sekitar 20-70% dari berat kering selnya. Mikroba ini dapat memanfaatkan berbagai sumber karbon sebagai substratnya, termasuk limbah fermentasi SCO oleh R. toruloides karena mengandung gula pereduksi, lipid, serta masih terdapat sel R. toruloides yang mengandung metabolit hasil fermentasi pada bagian intraselulernya. Limbah ini dapat digunakan kembali untuk menghasilkan lipid sel yang mengandung PUFA, sehingga dapat mengurangi biaya produksi dan lebih ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk memproduksi lipid yang mengandung PUFA dari limbah produksi SCO menggunakan ragi yang sama. Tahapan penelitian meliputi penentuan kurva pertumbuhan sel R. toruloides, uji potensi pertumbuhan sel R. toruloides pada medium N-limiting dengan gula sawit sebagai sumber karbon tambahan, dan melihat kemampuan sel R. toruloides dalam memproduksi lipid pada medium berbasis limbah fermentasi SCO dengan penambahan berbagai konsentrasi gula sawit sebagai sumber karbon dan berbagai konsentrasi amonium sulfat sebagai sumber nitrogen serta variasi pada kecepatan agitasi dengan modifikasi Response Surface Methodology (RSM). Kurva pertumbuhan sel R. toruloides ditentukan dalam Yeast Malt Broth (YMB) pada suhu ±26 oC dengan kecepatan agitasi 150 rpm selama 48 jam. Uji potensi pertumbuhan pada media N-limiting dengan penambahan gula sawit dilakukan selama lima hari dengan kondisi yang sama. Produksi lipid dengan RSM dilakukan pada skala 100 mL selama lima hari pada suhu ±26 oC, dengan validasi prediksi model RSM pada skala 1 L dalam Continuous-stirred Tank Reactor (CSTR) pada kondisi optimal. Pengamatan dilakukan setiap 24 jam sekali meliputi penentuan jumlah sel (perhitungan dengan hemocytometer), pH (dengan pH meter) dan biomassa sel (berat kering sel). Respon uji yang dimasukkan ke dalam model perhitungan design of experiment (DOE) pada aplikasi minitab adalah perolehan lipid (g/L) yang diperoleh dengan ekstraksi Soxhlet. Lipid yang diperoleh dilakukan analisis gugus fungsi dengan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) dan analisis profil lipid yang dilakukan dengan mengkonversi lipid menjadi metil ester menggunakan katalis asam (HCl 8% dalam metanol) untuk dapat dianalisis dengan Gas Chromatography-Flame Ionization Detector (GC-FID). Hasil penelitian menunjukkan bahwa pertumbuhan R. toruloides mencapai fase logaritmik hingga jam ke-24 dengan fase mid-log pada jam ke-12 (jumlah sel 108 sel/mL). R. toruloides mampu tumbuh pada medium limbah fermentasi SCO dengan penambahan berbagai konsentrasi gula sawit dan sumber nitrogen yang terbatas. Variasi penambahan gula sawit dapat mendukung pertumbuhan sel dengan kenaikan 1 log sel/mL (kenaikan 10x lipat) namun biomassa terbaik diperoleh saat penambahan gula sawit 13,5 g/L dengan laju produksi biomassa sebesar 2,67 (hari-1). Hasil pada respon optimizer menunjukkan perolehan lipid optimal sebanyak 1,67 g/L dengan penambahan konsentrasi gula sawit 15 g/L, konsentrasi amonium sulfat 0,06 g/L, dan kecepatan agitasi 170 rpm yang dikonfirmasi melalui validasi model RSM pada skala 1 L menghasilkan perolehan lipid yang sesuai prediksi yaitu mencapai 1,67 g/L. Karakterisasi gugus fungsi dengan FTIR pada panjang gelombang 4000-400 cm-1 menunjukkan keberadaan asam lemak tak jenuh dengan adanya puncak pada panjang gelombang 3004 cm-1 dan 930 untuk regang C=C. Analisis profil lipid dengan GC-FID menunjukkan adanya kandungan PUFA (omega-3) berupa ?-linoleic acid (ALA) 8,48% (dari total lipid) dan eicosapentaenoic acid (EPA) sebanyak 5,23% (dari total lipid).