Perpustakaan Digital ITB

Meningkatnya permintaan global terhadap produk oleokimia mendorong pengembangan teknologi produksi asam lemak berkelanjutan berbasis biokatalisis untuk menggantikan proses kimia konvensional yang menyedot energi tinggi dan berpotensi mencemari lingkungan. Candida rugosa lipase (CRL) merupakan enzim hidrolase potensial yang menawarkan keunggulan reaksi pada kondisi moderat dengan selektivitas tinggi. Namun, komersialisasi lipase bebas di skala industri terhalang oleh tingginya biaya produksi, kestabilan termal yang rendah, kecenderungan inaktivasi spontan, serta kerumitan dalam pemisahan biokatalis dari campuran produk reaksi. Imobilisasi enzim pada matriks padat menjadi strategi kunci untuk mengatasi keterbatasan tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan sistem imobilisasi CRL pada matriks komposit fumed silica– alginat (Alg-SiO?) guna meningkatkan stabilitas termal, durabilitas penyimpanan, reusabilitas, serta performa kinetika pada reaksi hidrolisis trigliserida dari minyak kemiri sunan (Reutealis trisperma) sebagai bahan baku non-pangan lokal. Proses imobilisasi biokatalis dijalankan melalui kombinasi metode penjeratan (entrapment) dalam hidrogel kalsium alginat dan pengikatan silang (cross-linking) intermolekul menggunakan agen glutaraldehida 0,25% (v/v). Karakterisasi fisikokimia matriks sebelum dan sesudah imobilisasi dievaluasi secara komprehensif menggunakan X-Ray Diffraction (XRD) dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Evaluasi kinerja biokatalitik dilakukan melalui reaksi hidrolisis emulsi minyak kemiri sunan dengan mengkaji pengaruh variasi konsentrasi fumed silica (0–15% b/b), variasi pH (5,8–7,8), dan variasi suhu operasi (30–60 °C). Kinetika reaksi dimodelkan menggunakan pendekatan Michaelis- Menten, dilanjutkan dengan pengujian stabilitas penyimpanan jangka panjang pada suhu 5 °C, 25 °C, dan 40 °C, serta uji reusabilitas operasional selama lima siklus reaksi berturut-turut. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan fumed silica secara signifikan memperbaiki kinerja imobilisasi hingga mencapai kondisi optimum pada konsentrasi 10% (b/b), dengan immobilization yield sebesar 99,05 ± 1,36%, aktivitas terukur sebesar 15,78 ± 0,31 U/g dan activity recovery sebesar 90,72 ± 2,43%. Karakterisasi FTIR mengonfirmasi keberhasilan penjeratan lipase dan inkorporasi silika yang ditandai oleh kemunculan pita Amida I pada 1600 ? 1650 cm?1 serta serapan vibrasi ikatan Si–O–Si pada 1000 ? 1100 cm?1. Pola difraksi XRD memperlihatkan bahwa komposit Alg-SiO?-Lip didominasi oleh fasa amorf, mengindikasikan bahwa partikel silika dan molekul lipase terdispersi secara homogen tanpa membentuk kristalinitas terpisah di dalam matriks polimer. Imobilisasi pada matriks Alg-SiO? terbukti meningkatkan stabilitas operasional biokatalis terhadap perubahan kondisi lingkungan. Kondisi pH optimum pergeser dari 6,3 (lipase bebas) menjadi pH 6,8, sedangkan suhu optimum bergeser dari 35 °C menjadi 40 °C. Pada suhu ekstrem 60 °C, biokatalis Alg-SiO? mampu mempertahankan retensi aktivitas enzim terukur hingga 12,44 ± 0,83 U/g, berbanding jauh dengan lipase bebas yang mengalami denaturasi termal drastis hingga menyisakan aktivitas 4 ± 1,09 U/g. Berdasarkan pemodelan kinetika, penambahan silika mampu memfasilitasi transfer massa substrat hidrofobik, ditunjukkan oleh peningkatan laju reaksi maksimum (Vmax) Alg-SiO? menjadi 8,695 ± 0,128 mM/menit dan konstanta Michaelis (Km) sebesar 0,1223 ± 0,0007 mM. Pada pengujian hidrolisis minyak kemiri sunan selama 6 jam, biokatalis Alg-SiO? mencatatkan konversi hidrolisis maksimum sebesar 19,57% pada jam ke-5. Berdasarkan pemodelan kinetika peluruhan orde satu pada penyimpanan suhu 5 °C, proyeksi waktu paruh (t1/2) Alg-SiO? meningkat signifikan mencapai 76 hari, atau hampir dua kali lipat dibanding alginat murni (41 hari). Selain itu, biokatalis Alg- SiO? menunjukkan ketahanan operasional yang baik dengan mempertahankan aktivitas residual sebesar 52,3% pada siklus ke-5. Secara kumulatif, penggunaan ulang Alg-SiO? selama lima siklus mampu menghasilkan output biokatalitik sebesar 349,1%, yang setara dengan 3,5 kali lipat kapasitas produksi dibandingkan satu kali penggunaan lipase bebas. Penelitian ini menyimpulkan bahwa komposit Alg-SiO? merupakan matriks imobilisasi yang kokoh, efisien, dan sangat potensial untuk diterapkan pada biproses hidrolisis minyak nabati non-pangan secara berkelanjutan.