atau larutan garam ditambahkan pada gum xanthan, maka gum xanthan tersebut akan segera melakukan penyesuaian. Sebagai contoh,
penyesuain terhadap 25 larutan aluminium sulfat, kalsium klorida, atau seng
klorida dan
15 larutan
sodium klorida.
Ada sedikit
ketidakkompakan, di mana garam kalsium pada pH lebih besar dari 10.0 akan mengendapkan gum xanthan dan garam amonium yang bersusun
rantai panjang dengan lebih dari 8 atom karbon dalam rantai utama, mungkin mengendapkan Whistler dan BeMiller, 1973 didalam
Yudoamijoyo dkk, 1992.
f. Kestabilan pada panas Gum xanthan sangat tahan terhadap proses degradasi oleh panas.
Lama pemanasan pada suhu 80
o
C kelihatannya sedikit memberikan pengaruh pada larutan gum xanthan. Ketahanan terhadap proses
degradasi oleh panas didukung oleh adanya larutan garam. Sehingga larutan gum xanthan yang mengandung sedikit garam seperti potasium
klorida dapat dipanaskan dengan menggunakan autoclave pada suhu 121
o
C selama 15-30 menit dengan hanya sedikit perubahan kekentalan Whistler dan BeMiller, 1973 didalam Yudoamijoyo dkk, 1992.
g. Pengaruh enzim dan oksidan Enzim seperti protease, sellulase, hemisellulase, pektinase dan
amilase tidak akan mendegradasi gum xanthan dalam keadaan terlarut. Dalam keadaan biasa dengan beberapa polimer, gum xanthan
didegradasi dalam larutan bahan pengoksida kuat seperti peroksida, persulfat dan hipoklorit melalui tingkat yang lebih tinggi Glicksman, 1980
didalam Yudoamijoyo dkk, 1992.
5. Bahan Baku untuk Pembuatan Gum Xanthan Untuk menghasilkan gum xanthan, X.campestris membutuhkan
beberapa nutrisi termasuk zat gizi mikro misalnya kalium, zat besi, dan garam kalsium dan makronutrien karbon dan nitrogen. D-glukosa,
sukrosa dan beberapa bentuk karbohidrat yang dapat digunakan sebagai bahan baku substrat dan tergantung dari tingkat hasil yang diinginkan.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Konsentrasi sumber karbon mempengaruhi hasil xanthan, konsentrasi yang lebih disukai + 2-4 Souw dan Demain, 1979. Konsentrasi
substrat yang tinggi akan menghambat pertumbuhan. Beberapa bahan dasar yang mungkin dapat digunakan yang berasal dari limbah
pengolahan hasil pertanian adalah molase, onggok, pulp kopi dan coklat Prastiko, 2011.
Glukosa merupakan bahan baku dalam fermentasi gum xanthan oleh bakteri Xanthomonas campestris. Kadar glukosa dan konsentrasi kultur
bakteri Xanthomonas campestris merupakan 2 faktor yang berpengaruh terhadap gum xanthan yang dihasilkan. Untuk memfermentasi bahan
baku tersebut agar menghasilkan gum xanthan maka diperlukan bakteri Xanthomonas campestris
. Bakteri Xanthomonas campestris dapat
diisolasi dari berbagai varietas tanaman kubis yang banyak terdapat di Indonesia. Bakteri Xanthomonas campestris diperbanyak pada media
tabung agar miring NA sebagai stok inokulum media cair dicampur bahan makanannya atau nutrisi sedangkan untuk memperbanyak dan
menumbuhkan bakteri dilakukan dengan cara 1-2 ose bakteri dari media NA ditumbuhkan dalam media cair Nutrient Broth Souw dan Demain,
1979. Sumber karbon merupakan faktor penting dalam proses fermentasi.
Bakteri untuk menghasilkan gum xanthan membutuhkan sumber karbon bagi proses metabolismenya Gomashe et al, 2013. Glukosa akan masuk
kedalam sel dan digunakan bagi penyediaan energi yang dibutuhkan dalam pengembangbiakkannya. Jumlah gula yang ditambahkan harus
diperhatikan sehingga mencukupi untuk metabolisme dan pembentukkan partikel. Kebutuhan karbon untuk media umumnya diberikan oleh glukosa,
pati, dan laktosa Souw dan Demain, 1979. Nitrogen, nutrisi esensial, dapat diberikan baik sebagai senyawa
organik dan atau sebagai molekul anorganik. Protein dan nitrogen inorganik adalah sumber nutrien tambahan yang sangat penting untuk
efisiensi produksi gum xanthan, fosfat dan magnesium juga di butuhkan serta mineral Rosalam et al, 2008. Penelitian lebih lanjut menunjukkan
bahwa ketika karbon dan fosfor membatasi nutrisi xanthan gum, produksinya justru meningkat. Sumber karbon yang terbaik adalah gula
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
glukosa dan sukrosa dan sumber nitrogen terbaik adalah glutamat pada konsentrasi 15 mM konsentrasi yang lebih tinggi menghambat
pertumbuhan Souw dan Demain, 1979.
6. Proses Pembuatan Gum Xanthan Pada skala komersial, gum xanthan diproduksi melalui fermentasi
aerobik dengan menggunakan kultur murni X.campestris dalam media fermentasi yang sesuai, yaitu mengandung karbohidrat. Setelah
fermentasi, gum xanthan dimurnikan dengan menggunakan isopropil alkohol
. Kemudian diikuti dengan pengeringan dan penggilingan Graham, 1977 didalam Yudoamijoyo dkk, 1992. Sedangkan menurut
Glicksman, 1980 didalam Yudoamijoyo dkk, 1992, kondisi optimal dalam proses produksi gum memerlukan aerasi tinggi dan suhu konstan. Oleh
karena itu hasil fermentasi dengan cara tersebut jauh lebih banyak dibanding produksi secara alami pada tanaman kubis.
Secara garis besar proses pembuatan gum xanthan dapat dilihat pada Gambar 5. Kultur X.campestris murni, setelah diberikan inokulum untuk
“built-up” kemudian ditumbuhkan pada tempat pembiakan dan kemudian digunakan fermentor untuk pembiakan selanjutnya. Media yang sama
terdiri dari karbohidrat dan beberapa nutrien lain. Nutrien tambahan yang dibutuhkan oleh mikroorganisme seperti yang dikemukakan oleh
Glicksman, 1980 didalam Yudoamijoyo dkk, 1992 adalah ion amonium, buffer fosfat, ion magnesium dan sedikit unsur lain.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 5.
Diagram alir proses pembuatan gum xanthan Glicksman,1980 didalam Yudoamijoyo dkk, 1992
Penurunan pH “broth” kaldu selama fermentasi terjadi karena pembentukan asam organik sebagai produk tambahan dan sebagai
bagian dari molekul polisakarida. Jika pH turun di bawah titik kritis kira- kira 5, maka produksi gum akan turun dengan menyolok atau terhenti
sama sekali. Oleh karena itu dalam setiap fermentasi beberapa jenis bakteri memerlukan penambahan bahan alkali yang sangat penting untuk
mempertahankan pH pada selang 6 sampai 7,5 dan suhu fermentasi yang sesuai sekitar 28
o
C. Sedangkan glukosa, sukrosa dan pati semuanya
Kultur Murni Xanthomonas campestris
Pemberian Inokulum “buils-up”
Fermentasi Pembibitan
seed tank
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
diperkirakan ekuivalen
dengan efesiensi
produksi polisakarida
Glicksman, 1980 didalam Yudoamijoyo dkk, 1992. Pada saat proses akan berakhir, “broth”
fermentasi perlu dipasteurisasi pada suhu yang mendekati titik didih. Gum xanthan
diperoleh kembali melalui pengeringan dan penggilingan menurut penyebaran ukuran partikel, kemudian dikemas serta siap dipasarkan.
Gambar 5. Diagram alir proses pembuatan gum xanthan Glicksman, 1980 didalam Yudoamijoyo dkk, 1992.
Pada akhir fermentasi, substrat yang mengandung xanthan, sel-sel bakteri, dan banyak bahan kimia lainnya. Untuk memulihkan xanthan, sel-
sel biasanya dilepas terlebih dahulu baik dengan penyaringan atau sentrifugasi. Pemurnian lebih lanjut untuk pengendapan menggunakan
non-pelarut isopropanol, etanol, aseton, penambahan garam tertentu, dan penyesuaina pH. Peraturan FDA untuk proses pembuatan xanthan
gum menyarankan penggunakan isopropanol untuk pengendapan. Setelah pengendapan, kaldu xanthan lalu dikeringkan. Produk kering
digiling dan dikemas ke dalam wadah dengan permeabilitas yang rendah terhadap air Kamal et al, 2003.
Kondisi Operasional Yang Dibutuhkan a.
Inokulum Build-up Proses produksi xanthan terkait dengan pertumbuhan bakteri.
Inokulum build-up bertujuan untuk meningkatkan konsentrasi sel tetapi meminimalkan produksi xanthan karena disekitar sel menghambat
transportasi massa nutrisi dan memperpanjang fase lag pertumbuhan Mabrouk et al, 2013.
Mikroorganisme tersebut dipindahkan dari medium padat kultur kompleks biasanya Yeast Mealt agar untuk volume kecil 5 atau 7 ml
dari medium cair kompleks biasanya Yeast Mealt, tetapi inkubasi hanya terbatas sampai 7 jam untuk mencegah produksi yang signifikan dari
xanthan Kumara et al, 2012. Volume inokulum untuk fermentor produksi adalah antara 5-10 dari volume kaldu total dalam bejana. Jumlah
tahapan untuk menekan sementara sintetis xanthan dengan membangun sel dan meningkatkan volume biorektor produksi Ochoa et al, 2000.
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
b. Suhu
Suhu yang digunakan untuk produksi xanthan berkisar 25
o
C-34
O
C, tetapi keberadaan kultur pada suhu 28
o
C dan 30
o
C adalah cukup umum. Pengaruh suhu pada produksi gum xanthan telah banyak dipelajari. Suhu
28
o
C adalah suhu produksi yang optimal. Suhu tinggi saat fermentasi dapat meningkatkan produksi gum xanthan tetapi menurunkan kadar
piruvatnya. Suhu optimum produksi adalah 33
o
C, suhu 25
o
C untuk pertumbuhan dan suhu 30
o
C untuk produksi. Suhu optimal tergantung pada tujuan akhir. Untuk mendapatkan hasil gum xanthan yang baik,
disarankan menggunakan suhu 31
o
C dan 33
o
C tetapi fermentasi pada suhu + 27
o
C-31
o
C lebih baik karena dapat meningkatkan kadar piruvat. Selain itu, suhu optimal untuk produksi gum xanthan tergantung pada
media produksi yang digunakan Ochoa et al, 2000. c.
pH Sebagaian besar peneliti terdahulu setuju bahwa pH netral adalah
nilai optimum untuk pertumbuhan X.campestris. Selama produksi xanthan, pH menurun dari pH netral mendekat pH 5 hal ini disebabkan
gugus asam hadir dalam xanthan. Beberapa peneliti terdahulu menyarankan bahwa kontrol pada pH tidak diperlukan untuk proses ini
tetapi yang lain merekomendasikan kontrol pada pH netral menggunakan alkali seperti KOH, NaOH, dan NH
4
OH. Sebuah studi tentang pengaruh pH menunjukkan bahwa kontrol pH tidak meningkatkan pertumbuhan sel
tetapi tidak mempengaruhi proses produksi xanthan Ochoa et al, 2000. Ketika pH dikontrol, produksi xanthan berhenti setelah fase pertumbuhan
stasioner dicapai dan pengaruh ini disebabkan dari jenis alkali yang digunakan untuk mengontrol pH. Bila pH tidak terkontrol produksi xanthan
akan terus berada di fase pertumbuhan stasioner Borges et al, 2007. d.
Transfer Massa Oksigen Tingkat perpindahan massa dipengaruhi oleh laju aliran udara dan
kecepatan pengaduk. Variasi kecepatan agitasi telah digunakan. Beberapa peneliti terdahulu telah menggunakan kecepatan konstan tetapi
lainnya menggunakan variasi kecepatan saat fermentasi. Menggunakan
Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
laju aliran konstan 1LL min dan diteliti pengaruh kecepatan bioreaktor mempengaruhi fermentasi. Ketika kecepatan bioreaktor adalah konstan
pada 500 rpm, produksi gum xanthan berkurang karena perpindahan massa oksigen menjadi pembatas dalam meningkatnya viskositas kaldu.
Ketika kecepatan bioreaktor dibuat konstan pada 500 rpm, produksi gum xanthan menurun karena kinerja sel-sel dipengaruhi oleh agitasi. Untuk
mengatasi masalah ini, kecepatan bioreaktor bervariasai selama fermentasi dari nilai-nilai yang lebih rendah Ochoa et al, 2000.
Suplai oksigen yang berkesinambungan di dalam erlenmeyer beragitasi dapat meningkatkan produksi gum xanthan. Oksigen
merupakan syarat
mutlak untuk
pertumbuhan mikroba
aerob. Ketersediaan oksigen merupakan salah satu faktor untuk meningkatkan
produksi gum xanthan, selain ketersediaaan substrat glukosa yang juga merupakan faktor penting. Selain faktor oksigen dan substrat, faktor lain
yang berpengaruh adalah masih terdapatnya massa produk yang tidak terlepas dari massa selnya pada saat proses pematian sel dan pada saat
sentrifugasi, akibatnya gum xanthan yang dihasilkan ikut terendapkan dan terbuang Palennari dan Rante, 2009.
7. Penggunaan Gum Xanthan
