Perpustakaan Digital ITB

TESIS Karya tulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung Oleh SALSA ALYAA KOIRUNISA SUHANDI NIM: 21125021 (Program Studi Magister Bioteknologi) INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG Agustus 2026 i ABSTRAK PENGARUH JENIS DAN KONSENTRASI SUBSTRAT TERHADAP PEROLEHAN DAN KUALITAS BIOVANILIN YANG DIHASILKAN MELALUI PROSES FERMENTASI MENGGUNAKAN Bacillus subtilis Oleh Salsa Alyaa Koirunisa Suhandi NIM: 21125021 (Program Studi Magister Bioteknologi) Vanilin (4-hidroksi-3-metoksibenzaldehida) merupakan senyawa aromatik bernilai tinggi yang dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam industri pangan, farmasi, kosmetik, dan parfum. Peningkatan permintaan vanilin secara global belum dapat dipenuhi melalui produksi vanilin alami karena produktivitas tanaman yang rendah, ketersediaan bahan baku yang terbatas, serta biaya produksi yang relatif tinggi. Sebagian besar vanilin komersial diproduksi secara sintetis dari bahan baku petrokimia, sehingga diperlukan alternatif produksi yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan. Biomassa seperti Vanilla planifolia, lignin tandan kosong kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.), dan hidrolisat asam ferulat hasil hidrolisis tandan kosong kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) berpotensi menjadi substrat dalam produksi biovanilin melalui fermentasi menggunakan Bacillus subtilis. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan pengaruh jenis dan konsentrasi substrat terhadap perolehan dan kualitas biovanilin yang dihasilkan melalui fermentasi menggunakan Bacillus subtilis serta membandingkannya dengan vanilin alami dari Vanilla planifolia melalui ekstraksi ultrasonik dan biovanilin dari lignin tandan kosong kelapa sawit melalui proses oksidasi. Biovanilin dihasilkan melalui fermentasi menggunakan Bacillus subtilis pada substrat Vanilla planifolia, lignin tandan kosong kelapa sawit, dan hidrolisat asam ferulat tandan kosong kelapa sawit dengan variasi konsentrasi substrat 0,5; 0,75; dan 1 g/L selama 72 jam dengan pengambilan sampel pada jam ke-0, 12, 24, 36, 48, 60, dan 72. Biovanilin yang dihasilkan kemudian dikarakterisasi menggunakan High Performance Liquid Chromatography (HPLC), Fourier Transform Infrared (FTIR) untuk mengidentifikasi gugus fungsi, serta uji aktivitas enzim lakase menggunakan substrat 2,2’ azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid). Ekstraksi vanilin alami dari polong Vanilla planifolia menghasilkan perolehan ekstrak vanilin sebesar 18,11-20,22% dengan perolehan refined vanilin sebesar 6,49-8,78% dan kemurnian vanilin sebesar 76,66-89,00%. Oksidasi lignin tandan kosong kelapa sawit menghasilkan perolehan ekstrak biovanilin sebesar 22,33 ± 1,76%, dengan perolehan refined biovanilin sebesar 0,08 ± 0,01% dan kemurnian biovanilin sebesar 91,63%. Pada fermentasi menggunakan Bacillus subtilis, jenis substrat, konsentrasi substrat, dan waktu fermentasi berpengaruh terhadap perolehan dan ii kualitas biovanilin yang dihasilkan. Perolehan crude biovanilin tertinggi dari substrat polong Vanilla planifolia diperoleh pada konsentrasi 1 g/L setelah fermentasi selama 72 jam dengan konsentrasi crude biovanilin sebesar 60,97 mg/L dan luas area puncak sebesar 56,96%. Pada substrat lignin tandan kosong kelapa sawit, perolehan crude biovanilin tertinggi diperoleh pada konsentrasi 0,75 g/L setelah fermentasi selama 24 jam dengan konsentrasi crude biovanilin sebesar 260,88 mg/L dan luas area puncak sebesar 85,54%. Sementara itu, hidrolisat asam ferulat menghasilkan perolehan crude biovanilin tertinggi pada konsentrasi 1 g/L setelah fermentasi selama 24 jam dengan konsentrasi crude biovanilin sebesar 873,85 mg/L dan luas area puncak sebesar 46,89%. Aktivitas enzim lakase tertinggi diperoleh pada hidrolisat asam ferulat sebesar 36,34 U/mL, lalu lignin tandan kosong kelapa sawit sebesar 19,14 U/mL, dan Vanilla planifolia sebesar 14,39 U/mL. Aktivitas enzim ?-glukosidase tertinggi pada substrat Vanilla planifolia 1 g/L, lignin TKKS 0,5 g/L, dan hidrolisat TKKS 0,5 g/L secara berturut-turut yaitu 2,44 mU/mL pada jam ke-72; 1,5 mU/mL pada jam ke-60; dan 8,26 mU/mL pada jam ke-72. Karakterisasi menggunakan FTIR menunjukkan keberadaan gugus hidroksil (O H), cincin aromatik (C=C), ikatan C-O, dan C-H aromatik yang sesuai dengan karakteristik senyawa fenolik aromatik pada produk biovanilin yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis dan konsentrasi substrat berpengaruh terhadap perolehan dan kualitas biovanilin yang dihasilkan melalui fermentasi menggunakan Bacillus subtilis. Apabila dibandingkan dengan polong Vanilla planifolia dan lignin tandan kosong kelapa sawit, hidrolisat asam ferulat dari tandan kosong kelapa sawit menghasilkan konsentrasi crude biovanilin tertinggi sehingga berpotensi menjadi sumber alternatif untuk produksi biovanilin.