Perpustakaan Digital ITB

Bacillus sp. F7 diketahui dapat menghasilkan biosurfaktan dan berpotensi untuk diaplikasikan dalam proses Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR). Namun tingginya biaya produksi serta rendahnya yield yang dihasilkan menjadi penghalang terbesar untuk diaplikasikan dalam industri berskala besar. Salah satu solusi yang dapat dilakukan untuk mengoptimasi produksi biosurfaktan ialah dengan mengamobilisasi Bacillus sp. F7 menggunakan matriks kalsium alginat. Proses amobilisasi sel dapat meningkatkan hasil biosurfaktan karena penggunaan densitas inokulum yang tinggi serta sifat bakteri yang lebih stabil, resisten terhadap lingkungan yang ekstrem, dan dapat hidup dengan jangka waktu yang lebih lama. Amobilisasi sel juga dapat menurunkan biaya produksi karena sel yang teramobilisasi dapat digunakan berulang kali dalam beberapa siklus produksi, tidak rawan kontaminasi, dapat digunakan pada reaksi yang relatif lebih lama, dan memudahkan ekstraksi produk di tahap hilir. Proses amobilisasi menggunakan kalsium alginat memiliki kelebihan yaitu proses pembuatannya cepat, non-toksik, serta ekonomis. Selain optimasi produksi biosurfaktan, karakteristik struktur biosurfaktan yang dihasilkan Bacillus sp. F7 juga perlu diketahui untuk memaksimalkan pengaplikasian biosurfaktan. Oleh sebab itu penelitian ini bertujuan untuk mengoptimasi proses amobilisasi Bacillus sp. F7 dengan matriks kalsium alginat, membandingkan produktivitas sel yang telah diamobilisasi dengan sel bebas, menentukan ketahanan gel alginat atau beads dalam beberapa siklus produksi, dan menentukan karakteristik struktur biosurfaktan. Pada penelitian ini, produksi biosurfaktan dilakukan pada sistem batch menggunakan medium Stone Mineral Salt Solution ditambah molase 2,12% (w/v), urea 0,41% (w/v), dan KH2PO4 0,01% (w/v) dengan pH 7,5, suhu 50 oC dan agitasi 150 rpm. Optimasi amobilisasi dilakukan dengan menggunakan metode Response Surface Methodology, rancangan desain komposit pusat (CCD) pada peranti lunak Design Expert v.11. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan konsentrasi Na-alginat 2,5% (w/v), konsentrasi CaCl2 3,68% (w/v), dan waktu pengerasan 60 menit akan menghasilkan gel alginat atau beads optimum yang dapat menjebak bakteri hingga 109 CFU/ml setelah 88 jam proses produksi biosurfaktan. Hasil optimasi ini selanjutnya digunakan untuk mengamobilisasi Bacillus sp. F7 dengan jumlah awal bakteri dalam beads 106 dan 108 CFU/ml. Bakteri yang diamobilisasi dibandingkan produktivitasnya dengan bakteri yang tidak diamobilisasi dalam produksi biosurfaktan. Proses amobilisasi Bacillus sp. F7 dapat meningkatkan produksi biosurfaktan dibandingkan sel bebas. Bakteri teramobilisasi dengan konsentrasi inokulum awal 106 dan 108 CFU/ml dapat menghasilkan berat kering biosurfaktan tertinggi sebesar 0,15 g/l dan 0,21 g/l setelah 78 jam dibandingkan sel bebas yaitu 0,09 g/l setelah 72 jam. Sel bebas maupun yang teramobilisasi (inokulum 106 dan 108 CFU/ml) mampu menurunkan tegangan antarmuka minyak-air (IFT) dengan nilai yang tidak jauh berbeda yaitu 25,04%, 25,66%, dan 25,37%. Sel dengan konsentrasi inokulum 106 CFU/ml mampu mempertahankan jumlah sel bakteri dengan lebih baik dibandingkan sel dengan konsentrasi inokulum awal 108 CFU/ml dibuktikan dari jumlah bakteri dalam beads setelah 88 jam produksi biosurfaktan. Bakteri teramobilisasi (konsentrasi inokulum 106 CFU/ml) pada matriks kalsium alginat diuji ketahanannya sebagai inokulum yang digunakan dalam beberapa siklus produksi. Hasilnya, bakteri teramobilisasi mampu digunakan berulang kali sebagai inokulum hingga 4 kali siklus produksi serta menjaga konsentrasi bakteri dalam beads sekitar 106 CFU/ml setelah produksi yang ke-4. Biosurfaktan yang dihasilkan oleh Bacillus sp. F7 termasuk ke dalam kelompok lipopeptida berdasarkan analisis hasil FTIR. Hasil FTIR menunjukkan adanya ikatan C=O dan N-H yang mengindikasikan adanya ikatan peptida sebagai penyusun bagian hidrofilik serta ikatan C=C, ikatan C-H yang mengindikasikan adanya struktur lipid sebagai penyusun bagian hidrofobik biosurfaktan. Biosurfaktan ini bersifat non-ionik berdasarkan uji difusi agar dan memiliki nilai Critical Micelle Concentration sebesar 55,16 mg/l. Dari penelitian yang dilakukan, didapatkan bahwa proses amobilisasi Bacillus sp. F7 yang optimum dapat dilakukan dengan penggunaan konsentrasi Na-alginat 2,5% (w/v), konsentrasi CaCl2 3,68% (w/v), waktu pengerasan 60 menit dengan densitas inokulum 106 CFU/ml yang akan menghasilkan berat kering biosurfaktan sekitar 0,16 g/l, menurunkan IFT hingga 25,15%, dan menghasilkan biosurfaktan dengan jenis lipopeptida yang bersifat non-ionik. Penelitian ini dapat dikembangkan lebih lanjut dengan mengoptimasi perbandingan antara volume larutan Na-alginat dan densitas sel pada proses amobilisasi serta parameter lingkungan yang optimum pada proses inkubasi sehingga kestabilan beads dan hasil biosurfaktan dapat lebih ditingkatkan.