Streptococcus thermophilus MENGGUNAKAN CRUDE PALM OIL (CPO) SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN

PRODUKSI DAN KARAKTERISASI BIOSURFAKTAN OLEH

  i

  Streptococcus thermophilus MENGGUNAKAN CRUDE PALM OIL (CPO) SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN Disusun Oleh:

  VALISTA TIANASARI DEWI KINANTI M0313071 SKRIPSI Ditulis dan diajukan untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sajana Sains dalam bidang ilmu kimia

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

  Januari, 2018

  

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi

PRODUKSI DAN KARAKTERISASI BIOSURFAKTAN OLEH

  

Streptococcus thermophilus MENGGUNAKAN CRUDE PALM OIL (CPO)

SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN

  

VALISTA TIANASARI DEWI KINANTI

M0313071

  Skripsi ini dibimbing oleh: Pembimbing I Pembimbing II Venty Suryanti, M.Phil., Ph.D Dr. Desi Suci Handayani, M.Si NIP. 197208171997022001 NIP. 197212071999032001

  Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada: Hari : Rabu Tanggal : 24 Januari 2018

  Anggota Tim Penguji:

  1. Dr. rer. nat Maulidan Firdaus, M.Sc 1. ………………….. NIP. 197902052005011001

  2. Dra. Tri Martini, M.Si 2. ………………….. NIP. 195810291985032002

  Disahkan oleh Kepala Program Studi Kimia

  Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta

  Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si NIP. 197301241999032001

  

PERNYATAAN

  Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PRODUKSI DAN KARAKTERISASI BIOSURFAKTAN OLEH

  

Streptococcus thermophilus MENGGUNAKAN CRUDE PALM OIL (CPO)

SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN

  ” belum pernah diajukan untuk

  memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Surakarta, Januari 2018

  VALISTA TIANASARI D. K

  iii

PRODUKSI DAN KARAKTERISASI BIOSURFAKTAN OLEH

  

Streptococcus thermophilus MENGGUNAKAN CRUDE PALM OIL (CPO)

SEBAGAI SUMBER KARBON TAMBAHAN

  Program Studi Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Sebelas Maret

  

ABSTRAK

  Produksi dan karakterisasi biosurfaktan oleh Streptococcus thermophilus menggunakan crude palm oil (CPO) sebagai sumber karbon tambahan telah dilakukan. Tahap awal penelitian ini adalah optimasi kondisi produksi biosurfaktan. Optimasi kondisi dilakukan dengan variasi penambahan sumber karbon CPO ke dalam media fermentasi sebesar 0, 5, 10, 20% (v/v) dan variasi lama fermentasi dari 0-12 hari. Biosurfaktan diamati setiap 24 jam selama 0-12 hari berupa nilai tegangan permukaan, indeks emulsi 24 jam (E24) dan kepadatan sel bakteri (optical

  

density/ OD). Tahap kedua merupakan produksi biosurfaktan pada kondisi

  optimum. Pengambilan biosurfaktan dilakukan dengan ekstraksi cair-cair dengan pelarut kloroform:metanol (13:3). Biosurfaktan yang diperoleh kemudian diidentifikasi dengan menggunakan spektroskopi FTIR dan kromatografi lapis tipis (KLT) dengan reagen penampak noda anisaldehid:H

  2 SO 4 :asam asetat glasial

  2

  4

  (0,5:1:50) , uap iodin, ninhidrin dan 15% (v/v) H SO dalam etanol. Karakterisasi biosurfaktan meliputi penentuan nilai konsentrasi kritik misel (KKM), tegangan permukaan, sistem emulsi dan kestabilan emulsi yang dibentuk air dengan beberapa hidrokarbon yang diamati selama 30 hari.

  Kondisi optimum produksi biosurfaktan diperoleh pada media dengan konsentrasi CPO 5% (v/v) dan 5 hari fermentasi. Biosurfaktan hasil pemurnian parsial (BHPP) yang diperoleh berbentuk cairan kental berwarna coklat sebanyak 80 mg dalam 1 L media fermentasi. Berdasarkan hasil FTIR, gugus fungsi BHPP berupa hidroksi, asam karboksilat, ester, metil dan metilen. Hasil analisis dengan KLT menunjukkan adanya senyawa gula, lipida dan glikolipida yang mengindikasikan bahwa BHPP termasuk dalam jenis glikolipida. Nilai KKM BHPP diperoleh sebesar 1000,05 mg/L dan menurunkan tegangan permukaan air dari 72,75 mN/m menjadi 46,33 mN/m. Sistem emulsi BHPP adalah water in oil (w/o). Kestabilan emulsi dibentuk oleh air dengan beberapa hidrokarbon seperti motor oil, benzena dan minyak kelapa sawit dengan persentase emulsi sebesar 23-81%.

  Kata kunci: biosurfaktan, Streptococcus thermophilus, crude palm oil (CPO)

PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF BIOSURFACTANT BY

  

Streptococcus thermophilus USING CRUDE PALM OIL (CPO) AS

ADDITON OF CARBON SOURCE

  Departement of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University

  

ABSTRACT

  Production and characterization of biosurfactant by Streptococcus

  

thermophilus using crude palm oil (CPO) as addition of carbon source has been

done. The first step was optimization condition for biosurfactant production.

  Optimization condition had been examined at concentration CPO of 0, 5, 10, 20% (v/v) in fermentation medium for 0-12 days fermentation. The biosurfactant was evaluated every 24 hours for 0-12 days by surface tension, emulsion index 24 hours (E24) and optical density (OD). The second step was biosurfactant production at optimum condition. Biosurfactant had been recovered by liquid-liquid extraction with mixture solvent of chloroform:methanol (13:3). Biosurfactant from the recovery process was identified using FTIR spectroscopy and thin layer chromatography (TLC) with visualization reagent of anisaldehyde:H

  2 SO 4 :acetic

  glacial acid (0.5:1:50), iodine vapour, ninhydrin and 15% (v/v) H

  2 SO 4 in ethanol.

  The biosurfactant was characterized value of critical micelle concentration (CMC), surface tension, emulsion system, and index emulsion of water and hydrocarbons and their emulsion stability were observed for 30 days.

  The optimum condition for biosurfactant production was afforded at 5% (v/v) of CPO with 5 days fermentation. The obtained of partial purification biosurfactant (BHPP) was viscous brown with 80 mg in 1 L of fermentation medium. Based on FTIR result, function group of BHPP was hydroxyl, carboxylic acid, ester, methyl and methylene. The result of analysis with TLC showed the presence of sugar, lipid and glycolipid compounds indicating that BHPP was glycolipid type. The CMC value of BHPP was 1000.05 mg/L and reduced surface tension of water from 72.75 mN/m to 46.33 mN/m. The emulsion type of BHPP was water in oil (w/o). The stability emulsion was formed between water and some hydrocarbons such as motor oil, benzene and palm oil with emulsion percentage of 23-81%.

  Key word: biosurfactant, Streptococcus thermophilus, crude palm oil (CPO)

  

MOTTO

  “Maka bersabarlah untuk (melaksanakan) ketetapan Tuhanmu dan janganlah engkau ikuti orang yang berdosa dan orang yang kafir di antara mereka.”

  

(QS. Al-Ihsan,76:24)

  “(Yaitu) orang-orang yang beriman dan hati mereka menjadi tenteram dengan mengingat Allah. Ingatlah hanya dengan mengingat Allah hati menjadi tenteram.”

  

(QS. Ar- Ra’d, 13:28)

  “Hanya saja yang ingin kita raih belum tentu kita dapatkan, yang ingin kita tuju belum tentu kita sampai. Kita hanya perlu memahami bahwa tugas kita memang untuk berjuang dan benar- benar ikhlas tentang hasil.”

  

(Kurniawan Gunadi)

  “Berharaplah kepada Allah dan mulailah bekerja.”

  

(Penulis)

  PERSEMBAHAN Karya ini kupersembahkan kepada:

  Allah SWT, tempat curhat terbaik dalam segala keadaan Nabi Muhammad SAW, sumber inspirasi terbesar Papa, Mama, Melin, Kung Uti,

  pemberi do’a, semangat, sumber kekuatanku

  

Meyta Dyah, Alifia Harista, Prima Yudha, Linda Fitrianti, sahabat tercinta

Terima kasih atas segalanya

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Sholawat serta salam senantiasa penulis haturkan kepada Rasulullah SAW sebagai suri tauladan seluruh umat manusia.

  Skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik tanpa adanya bantuan dan dukungan dari banyak pihak. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada: 1.

  Dr. Triana Kusumaningsih, M.Si selaku Kepala Program Studi S1 Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.

  2. Venty Suryanti, M.Phil., Ph.D selaku pembimbing I yang telah memberikan bantuan, saran, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan skripsi ini.

  3. Dr. Desi Suci Handayani, M.Si selaku pembimbing II yang telah memberikan bantuan, saran, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan skripsi ini.

  4. Candra Purnawan, M.Sc selaku Pembimbing Akademis yang telah memberikan nasehat dan bimbingannya.

  5. Dr. Sayekti Wahyuningsih, M.Si, selaku Kepala Laboratorium MIPA Terpadu.

  6. Dr. Khoirina Dwi Nugrahaningtyas, M.Si selaku Kepala Laboratorium Program Studi Kimia FMIPA UNS.

  7. Segenap dosen di FMIPA UNS, terima kasih atas ilmu yang telah diberikan.

  8. Laboran Lab Kimia, Lab Pusat Biologi dan semua pihak yang bertugas di FMIPA UNS. Terima kasih atas segala bantuan selama ini.

  9. Teman-teman dalam penelitian (Fitri, Isnaini, Santi, Linda Anita, Lindasari).

  Terima kasih telah mau berjuang bersama dan membantu dalam penelitian.

  10. Teman-teman laboratorium organik (Aisyah, Putri R, Wahyu, Marta, Nia, Septi, Mia, Ratna, Leny, Metin, Fajar, Annisa Istiqomah). Terima kasih atas semangat dan motivasi yang diberikan.

  11. Teman-teman Kimia 2013. Terima kasih atas canda tawa, cerita dan pengalaman yang tidak terlupakan.

  Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Aamiin. Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan semua pihak yang membutuhkan.

  Surakarta, Januari 2018 Valista Tianasari D. K iii

  x

  7 2. Manfaat Penelitian ....................................................................

  4. Jalur Biosintesis dalam Produksi Biosurfaktan .......................... 15

  3. Streptococcus thermophilus ..................................................... 14

  2. Crude Palm Oil (CPO) ............................................................... 13

  1. Biosurfaktan ............................................................................... 8

  8

  8 A. Tinjauan Pustaka ...........................................................................

  7 BAB II LANDASAN TEORI ..........................................................................

  7 1. Tujuan Penelitian ......................................................................

  DAFTAR ISI

  6 C. Tujuan dan Manfaat Penelitian ......................................................

  6 3. Rumusan Masalah .....................................................................

  3 2. Batasan Masalah .........................................................................

  3 1. Identifikasi Masalah ...................................................................

  1 B. Perumusan Masalah ........................................................................

  1 A. Latar Belakang Masalah .................................................................

  HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN .......................................................................... iii ABSTRAK ......................................................................................................... iv ABSTRACT ...................................................................................................... v MOTTO ............................................................................................................ vi PERSEMBAHAN ............................................................................................. vii KATA PENGANTAR ...................................................................................... viii DAFTAR ISI ..................................................................................................... x DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiv DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xv DAFTAR SINGKATAN .................................................................................. xvi BAB I PENDAHULUAN ...............................................................................

  5. Kromatografi Lapis Tipis (KLT) ............................................... 16

  6. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) .................... 17

  7. Kepadatan Sel Bakteri (Optical Density/OD) ............................ 17

  8. Tegangan Permukaan ................................................................. 19

  9. Emulsi ....................................................................................... 20

  10. Konsentrasi Kritik Misel (KKM) .............................................. 22

  B. Kerangka Pemikiran ...................................................................... 23

  C. Hipotesis ........................................................................................ 25

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 26 A. Metode penelitian ........................................................................... 26 B. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ 26 C. Alat dan Bahan ............................................................................... 26

  1. Alat ............................................................................................ 26

  2. Bahan ......................................................................................... 27

  D. Prosedur Penelitian ......................................................................... 28

  1. Optimasi Kondisi Produksi Biosurfaktan ................................. 28

  2. Produksi Biosurfaktan ................................................................ 29

  3. Identifikasi Biosurfaktan ............................................................ 30

  4. Karakterisasi Biosurfaktan ......................................................... 31

  E. Teknik Analisis Data ..................................................................... 32

  1. Spektrofotometer UV-Vis ......................................................... 32

  2. Fourier Transform Infra Red (FTIR) ......................................... 32

  3. Kromatografi Lapis Tipis (KLT) ............................................... 32

  4. Konsentrasi Kritik Misel (KKM) ............................................... 32

  5. Sistem Emulsi ............................................................................ 33

  6. Indeks Emulsi dan Kestabilan Emulsi........................................ 33

  BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................. 34 A. Penentuan Kondisi Optimum Produksi Biosurfaktan .................... 34

  1. Tegangan permukaan ................................................................ 34

  2. Indeks Emulsi 24 Jam (E24) ...................................................... 35

  3. Kepadatan Sel Bakteri (Optical Density/OD) ........................... 36

  B. Pengambilan Biosurfaktan.............................................................. 39

  C. Identifikasi Biosurfaktan ................................................................ 40

  1. Kromatografi Lapis Tipis (KLT) ............................................... 40

  2. FTIR ........................................................................................... 41

  D. Karakterisasi Biosurfaktan ............................................................. 43

  1. Konsentrasi Kritik Misel (KKM) ............................................... 43

  2. Sistem Emulsi ............................................................................ 45

  3. Indeks Emulsi dan Kestabilan Indeks Emulsi ............................ 47

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 50 A. Kesimpulan .................................................................................... 50 B. Saran ............................................................................................... 50 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 51 LAMPIRAN ....................................................................................................... 58

  

DAFTAR TABEL

  Tabel 1. Struktur biosurfaktan .......................................................................... 10 Tabel 2. Sumber karbon dan mikroorganisme penghasil biosurfaktan ............. 11 Tabel 3. Kandungan asam lemak dalam CPO ................................................... 14 Tabel 4. Hasil optimasi kondisi produksi biosurfaktan ...................................... 38 Tabel 5. Serapan BHPP pada spektroskopi FTIR .............................................. 43 Tabel 6. Pengukuran DHL BHPP, akuades dan minyak sawit .......................... 46 Tabel 7. Indeks emulsi yang dibentuk air dan hidrokarbon dengan BHPP ....... 48 Tabel 8. Indeks emulsi yang dibentuk air dan hidrokarbon dengan SDS .......... 49

  

DAFTAR GAMBAR

  Gambar 1. Jalur biosintesis rhamnolipida oleh P. aeruginosa dari n-tetradekana ................................................................................ 15 Gambar 2. Kurva pertumbuhan bakteri .......................................................... 18 Gambar 3. Kurva pertumbuhan Pseudomonas selama 120 jam .................... 19 Gambar 4. Emulsi air dan minyak .................................................................. 21 Gambar 5. Sistem emulsi biosurfaktan ........................................................... 21 Gambar 6. Konsentrasi kritik misel (KKM) ................................................... 23 Gambar 7. Tegangan permukaan S. thermophilus pada berbagai variasi konsentrasi media 0, 5, 10, 20 % (v/v) .......................................... 35 Gambar 8. Indeks emulsi S. thermophilus pada berbagai variasi konsentrasi media 0, 5, 10, 20 % (v/v) ............................................................. 36 Gambar 9. Kepadatan sel S. thermophilus pada berbagai variasi konsentrasi media 0, 5, 10, 20 % (v/v) ............................................................. 37 Gambar 10. Hasil analisis KLT setelah diberi reagen penampak noda ............ 41 Gambar 11. Perbandingan spektra FTIR biosurfaktan ...................................... 42 Gambar 12. Grafik hasil pengukuran KKM ...................................................... 44