Perpustakaan Digital ITB

Asam amino L-serin adalah salah satu asam amino nonesensial kondisional yang banyak digunakan pada industri farmasi, kosmetik dan makanan. Sejauh ini, produksi L-serin dilakukan dengan cara ekstraksi, sintesis kimia, fermentasi, atau konversi enzimatis. Metode yang banyak dikembangkan saat ini salah satunya adalah metode fermentasi, sebab proses sudah banyak diterapkan di industri. Untuk meningkatkan perolehan L-serin dari proses fermentasi, dilakukan berbagai macam modifikasi genetik pada mikroorganisme. Sejauh ini belum ada usaha yang komprehensif untuk melakukan pemodelan dan simulasi pada berbagai mikroorganisme rekombinan untuk keperluan perancangan proses industri. Pada penelitian ini dilakukan pemodelan dan simulasi dari berbagai mikroorganisme rekombinan dan dilakukan perancangan bioreaktor untuk keperluan industri. Pemodelan dimulai dengan mengekstraksi data sekunder yang digunakan untuk mencari parameter beberapa model terpilih. Model yang diuji adalah model Monod, model Monod dengan inhibisi produk, dan model Monod dengan pertimbangan termodinamika. Parameter kinetika dari biokatalis dengan perolehan produk terhadap substrat terbaik akan disimulasikan menggunakan model paling sesuai pada berbagai konsentrasi substrat awal dan biomassa awal. Perancangan bioreaktor dilakukan dengan kapasitas produksi 120 kg L-serin per hari dengan mode operasi partaian. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, kinetika fermentasi biokatalis yang diuji paling sesuai dengan model Monod. Biokatalis dengan perolehan produk terhadap substrat terbaik adalah Corynebacterium glutamicum S7(S6-pgi-pfkA-gapA) dengan YP/S sebesar 0,30 g-L-serin/g-glukosa. Hasil simulasi fermentasi pada model terpilih menunjukkan peningkatan laju pembentukan biomassa dan titer akhir produk meningkat sedangkan waktu fermentasi menurun seiring dengan peningkatan banyaknya substrat awal dan biomassa awal. Pada konsentrasi substrat awal 100 g L-1 titer maksimum fermentasi adalah 29,36 g L-1. Kondisi tersebut digunakan pada perancangan bioreaktor jenis tangki berpengaduk dengan volume kerja 4,09 m3. Bioreaktor hasil perancangan diestimasi memiliki harga modul kosong USD395.661 dengan biaya operasi (bahan baku, sistem utilitas, dan gaji pegawai) USD196.693/tahun dan penjualan L-serin US$2.028.000/tahun.