Nama Lengkap : Prof. Dr. Ir. Sumanti Debby Moody, M.S.

E-mail : [email protected]

Bidang Keahlian : Mikrobiologi Pangan/Teknologi Pangan

Prodi S3 Calon Mahasiswa: Teknologi Agroindustri

Judul Penelitian yang Ditawarkan:

Enkapsulasi Mikroorganisme Debaryomycess hansenii dan Saccharomyces cerevisiae untuk Produksi Xilitol dan Etanol dari Limbah TKKS, Bonggol Nanas dan Bonggol Pisang dengan Hidrolisis Enzimatis

Microorganism Encapsulation Debaryomycess hansenii and Saccharomyces cerevisiae for Xylitol and Ethanol Production from OPEFB, Pineapple Cobs and Banana Cobs Waste by Enzymatic Hydrolysis

Abstrak:

Tandan kosong kelapa sawit, bonggol nanas dan bonggol pisang digunakan sebagai bahan baku produksi xilitol dan etanol. Limbah TKKS, bonggol nanas dan bonggol pisang ini termasuk limbah berlignoselulosa. Berdasarkan karakterisasinya, komponen penyusun TKKS terdiri dari ±43% selulosa, ±23% hemiselulosa dan ±21% lignin serta bahan ekstraktif lainnya. Kandungan lignoselulosa yang tinggi pada TKKS, bonggol nanas bonggol pisang dapat diolah menjadi xilitol, kemudian hasil samping produksinya dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan etanol. Tahap pertama dalam memproduksi xilitol dari TKKS, bonggol nanas dan bonggol pisang adalah pretreatment bahan baku. Tahap kedua adalah menghidrolisis bahan baku menjadi xilosa, dilanjutkan dengan enkapsulasi mikroorganisme, serta fermentasi xilosa menjadi xilitol menggunakan khamir. Khamir yang memfermentasi yaitu Debaryomycess hansenii. Pretreatment menggunakan autoklaf temperatur 121°C selama 15 menit dapat meningkatkan hasil hidrolisis xilan menjadi xilosa dari 36% menjadi 47,8%, sehingga penelitian ini menggunakan pretreatment pada temperatur 121°C selama 15 menit dan ditambahkan buffer asetat pH 5. Hasil dari pretreatment, hemiselulosa akan dikonversi menjadi xilosa melalui hidrolisis enzimatik. Pada proses fermentasi, mikroba D.hansenii dan Saccharomyces cerevisiae dilakukan enkapsulasi mikroba. Enkapsulasi dilakukan dengan metode ekstrusi menggunakan bahan pengapsul Na-alginat dan Kitosan. Kemudian dilakukan perhitungan koloni D.hansenii dan S.cerevisiae yang sudah dienkapsulasi dan diinkubasi dalam cairan simulasi asam lambung pH 1,2 dan pH 3 dengan variasi waktu 1 menit, 60 menit, dan 120 menit. Perhitungan koloni dilakukan dengan metode Total Plate Count (TPC). Perhitungan koloni bakteri pada suspensi D.hansenii dan S.cerevisiae dilakukan dengan menggunakan metode TPC (Total Plate Count) dimana 1 mL suspensi D.hansenii dan S.cerevisiae. dimasukkan ke dalam 9 mL larutan Peptone 0,1% steril, kemudian dihomogenkan dengan vortex, larutan yang telah homogen dipipet sebanyak 1 mL ke dalam cawan petri steril dan 1 mL ke dalam 9 mL larutan Peptone 0,1% steril sebagai pengenceran selanjutnya. Kemudian 1 mL larutan homogen yang berada dalam cawan petri ditambahkan dengan media MRS. Fermentasi optimum untuk mengubah xilosa menjadi xilitol dilakukan pada temperatur 30°C dalam inkubator shaker agitasi 450 rpm selama 96 jam. Larutan xilitol hasil fermentasi dimurnikan. Kadar xilitol yang dihasilkan akan diukur menggunakan metode HPLC. Hasil hidrolisis hemiselulosa produksi xilitol menghasilkan sisa padatan berupa serabut. Hal ini dapat dimanfaatkan untuk proses produksi etanol. Produksi etanol dari hasil samping proses hidrolisis xilitol memerlukan proses hidrolisis selulosa guna merombak struktur selulosa yang lebih kompleks agar proses fermentasi untuk menghasilkan etanol dapat berlangsung dengan optimal.

Kata Kunci: Bonggol Nanas, Bonggol Pisang, TKKS, Xilitol, Etanol, Enkapsulasi, Enzimatis

Abstract:

Oil palm empty fruit bunches, pineapple weeps and banana weeds are used as raw materials for xylitol and ethanol production. OPEFB waste, pineapple weevils and banana weevils include lignocellulosic waste. Based on its characterization, the components of OPEFB consist of ±43% cellulose, ±23% hemicellulose and ±21% lignin and other extractive materials. The high content of lignocellulosic in OPEFB, pineapple weevil of banana weevil can be processed into xylitol, then the production by-product can be used as a raw material for ethanol production. The first step in producing xylitol from OPEFB, pineapple weevil and banana weevil is pretreatment of the raw materials. The second step is hydrolyzing the raw material into xylose, followed by encapsulation of microorganisms, and fermentation of xylose into xylitol using yeast. The fermenting yeast is Debaryomycess hansenii. Pretreatment using an autoclave at 121°C for 15 minutes can increase the hydrolysis yield of xylan to xylose from 36% to 47.8%, so this study uses pretreatment at 121°C for 15 minutes and added acetate buffer pH 5. The results of the pretreatment, hemicellulose will be converted to xylose through enzymatic hydrolysis. In the fermentation process, D.hansenii and Saccharomyces cerevisiae microbes were encapsulated. Encapsulation was carried out by the extrusion method using Na-alginate and chitosan as encapsulating materials. Then, the colonies of D.hansenii and S.cerevisiae were counted which had been encapsulated and incubated in simulated stomach acid pH 1.2 and pH 3 with time variations of 1 minute, 60 minutes and 120 minutes. Colony counts were performed using the Total Plate Count (TPC) method. Calculation of bacterial colonies in D.hansenii and S.cerevisiae suspensions was carried out using the TPC (Total Plate Count) method in which 1 mL of D.hansenii and S.cerevisiae suspensions. put into 9 mL of sterile 0.1% Peptone solution, then homogenized with a vortex, pipette 1 mL of the homogeneous solution into a sterile petri dish and 1 mL into 9 mL of sterile 0.1% Peptone solution as further dilution. Then 1 mL of a homogeneous solution in a petri dish was added to the MRS medium. The optimum fermentation for converting xylose to xylitol was carried out at 30°C in a 450 rpm agitation shaker incubator for 96 hours. The fermented xylitol solution is purified. The xylitol levels produced will be measured using the HPLC method. The results of hydrolysis of hemicellulose production of xylitol produce solid residues in the form of fibers. This can be utilized for the ethanol production process. Ethanol production from the by-product of the xylitol hydrolysis process requires a cellulose hydrolysis process in order to overhaul the more complex cellulose structure so that the fermentation process can produce ethanol can take place optimally.

Keywords: Pineapple Cobs, Banana Cobs, OPEFB, Xylitol, Ethanol, Encapsulation, Enzymatic