Fermentasi Asam Glukonat

Asam glukonat terutama bentuk garamnya seperti sodium glokonat memiliki banyak kegunaan dalam bidang kimia, farmasi (misal defisiensi besi dan kalsium), makanan, minuman, tekstile dan industri lainnya. Asam glukonat juga dipakai untuk melarutkan fosfat dan aditif pada semen yang digunakan dalam industri konstruksi agar tahan terhadap kondisi cuaca yang ekstrim. Lebih dari 50.000 ton asam glukonat dihasilkan per tahunnya menggunakan Aspergillus niger yang ditumbuhkan pada glukosa atau corn steep liquor secara aerob dengan suhu 300C pH 6 – 7 selama 20 jam dengan hasil mencapai 90%.Pada mulanya proses fermentasi asam glukonat menggunakan kapang Penicillium. Kemudian digunakan strain Aspergillus niger yang telah diperbaiki dengan siklus ulang miselia atau menggunakan Gluconobacter suboxidans dalam fermentasi diskontinyu. Pembentukan asam glukonat juga dapat menggunakan khamir Aureobasidium (semula Dematium atau Pullularia) pullulans dengan berbagai sumber karbon. Akhir-akhir ini produksi asam glukonat menggunakan A. pullulans juga mulai dikembangkan.Sejumlah metode telah dikembangkan untuk produksi asam glukonat, termasuk secara kimia dan katalisis elektrokimia, biokatalis enzimatik dalam bioreaktor enzim, produksi dengan mikrobia yang diamobilisasikan dari Gluconobacter oxydans atau Aspergillus niger. Amabilisasai sel utuh atau enzim glukosa oksidase dengan berbagai metode sudah sering dilaporkan untuk memperbaiki produksinya. Fluidized bed reactor sering digunakan untuk beberapa aplikasi fermentasi terutama proses anaerob. Pemisahan biokatalis selalu dikaitkan dengan biaya yang tinggi yang secara ekonomi mempengaruhi proses fermentasi. Amobilisasi sel secara ekonomis akan lebih efisien untuk produksi asam glukonat secara batch ataupun kontinyu. Sankpal dan Kulkami (2002) telah melakukan fermentasi asam glukonat menggunakan sel amobil dari A. niger pada media selulosa dengan porositas yang tinggi. Tertahannya biomass dalam media amobil akan mempercepat produksi asam glukonat secara kontinyu dan memaksimalkan konsentrasi produk.

Produksi asam glukonat juga dapat menggunakan Aerobasididum pullulans. Medium Yeast malt extract agar (YME) diinokulasi dengan Aureobasidium pullulans dan inkubasi 2 – 3hari kemudian disimpan pada suhu 40C. Inokulum (10%) dibuat dengan memindahkan sel dri agar plate ke dalam erlenmeyer 500 ml yang mengandung (g/l): Glucosa, 30 g/l, NH4Cl 3 g/l, KH2PO4 1.4 g/l, MgSO4. 7H2O 0.35 g/l, MnSO4.4H2O 5 mM, FeSO4.7H2O 1 mM, CuSO4 x 5 H2O 4 μM (1 mg/l), ZnSO4.7H2O 0.01 g/l, CoSO4.7H2O 4 mg/l, H3BO3 0.04 g/l, CaCl2 0.1 g/l, NaCl 0.1 g/l, citric acid 2.5 g/l, Na2MoO4.2H2O 0.2 mg/l, thiamine-HCl 2 mg/l, biotin 0.25 g/l, pyridoxine-HCl 0.625 mg/l, Ca-D-pantothenate 0.625 mg/l, nicotinic acid 0.5 mg/l. medium ii juga digunakan untuk kondisi kultur di fermentor. Fermentasi berlangsung pada suhu 300C dan pH 6,5 yang diatur dengan menambahkan NaOH 45%. Medium fermentasi secara kontinyu dimasukkan dalam fermentor. Anti buih diberikan tiap 1,5 jam. Fermentor bekerja berdasar prinsip kemostat dengan pengaturan suhu, suplai oksigen dan pengeluaran gas (Gambar 1).

glukonat1.jpg

Pada produksi asam glukonat secara kontinyu ini biomass ditahan oleh filter yang dihubungan dengan fermentor (Gambar 1). Fermentor, médium dan larutan NaOH disterilkan secara eksternal dalam autoklaf besar.Selain dengan menggunakan filter, penahanan sel dapat dilakukan menggunakan teknik amobilisasi. Amobilisasi biomass dilakukan dalam fluidized bed reactor yang bekerja pada volume 0,9 liter (Gambar 2). Untuk amobilisasi biomass, sekitar 350 g porous sinter glass beads ditambahkan dalam fluidized bed reactor. glukonat2.jpg Gambar2 Fermentai glukonat secara kontinyu dengan A. pullulans pada kondisi optimum (pH 6,5 suhu 300C, kejenuhan udara 120 – 180%) menggunakan médium yang telah dioptimasi dihasilkan lebih dri 220g/l pada kondisi steady state. Dengan glukosa 450g/l dalam médium yang dimasukkan dan kejenuhan udara 155% dihasilkan 315 g/l asam glukonat dengan waktu tinggal 21 jam dn biomass 6,8 g/l yang terbentuk. Produksi asam glukonat secara kontinyu dengan waktu tinggal 25 jam mencapai steady state sekitar 170 jam setelah inokulasi. Konversi produk adalah 82,5% untuk waktu retensi 21 jam dan 92% untuk waktu retensi 25 jam.Produksi metabolit mikrobial baik primer ataupun sekunder biasanya terjadi pada kondisi stress. Komposisi médium memainkan peran penting untuk keberhasilan produksi metabolit. Parameter fermentasi seperti pH, oksigen, suhu dan komposisi médium mempengaruhi produksi asam glukonat. Dalam kultur kemostat konvensional tidak terdapat penahanan biomass, pertumbuhan dan produksi terjadi secara simultan. Alternatif baru untuk produksi secara kontinyu adalah menggunakan sel yang tidak tumbuh atau penahanan biomass menggunakan A. pullulans Penahanan biomas dengan amobilisasi atau dengan filter dapat digunakan untuk mengoptimalkan proses fermentasi kontinyu pada waktu yang sangat pendek yang apabila dilakukan secara normal akan menyebabkan sel ikut keluar (wash out) dari fermentor. Jadi laju pertumbuhan spesifik produk dapat dikendalikan, pembentukan produk tidak terkait dengan laju pertumbuhan. Beberapa penelitian menunjukkan perkembangan fermentasi asam glukonat. Produksi asam glukonat secara kontinyu dengan sel yang tidak tumbuh dari A. niger dan Penicillium ataupunorganisme lain tanpa adanya penahanan biomass. Asam glukonat sebanyak 260 g/l dihasilkan secara kontinyu dari A. pullulans dengan kondiri waktu tinggal 15,3 jam, sekitar 305 – 315 g/l bila waktu tinggal 21 jam, 370 g/l pada 21 jam dan dalam percobaan fed-batch dapat dicapai 504 g/l dalam waktu tinggal 19 jam. Pada miselia A. niger teramobilkan dapat dihasilkan asam glukonat 120 – 140 g/l, hasil dapat lebih tinggi pada ferd-batch, namun produksi tidak dapat mecapai lebih dari 220 g/l. produk metabolit juga sering menjadi faktor penghambat umpan balik dlam fermentasi. Konsentrasi asam glukonat 250 g/l adalah konsentrasi batas bagi A. pullulan dan 300 g/l untuk A. niger. A. niger sulit ditangani karena sering menyebabkan penyumbatan selama fermentasi dan tidak stabil untuk operasi kontinyu. Gluconobacter menghasilkan cukup banyak asam keto selama produksi asam glukonat jadi menyulitkan dalam isolasi asam glujkonatnya. Peningkatan kadar glukosa yang lebih tinggi dari 0.56 M juga menurunkan konversi glukosa pada Gluconobacter oxydans. Daftar PustakaAnastassiadis, S and Hans-Jürgen Rehm. 2006. Continuous gluconic acid production by Aureobasidium pullulans with and without biomass retention. Electronic Journal of Biotechnology. Vol.9 No.5, Issue of October 15.Waites, M.J., N.L. Morgan., J.S. Rockey and G. Higton. 2005. Industrial Microbiology. An Introduction. Blackwell Publishing Co. Oxford.

Jurnal Terkait yang dapat di download

1. Gluconic assay procedur

2. Continuous gluconic acid production

4 thoughts on “Fermentasi Asam Glukonat

  1. ass.
    saya mau tanya, klo saya ingin mengukur secara kuantitatif konsentrasi/kadar asam glukonat yang dihasilkan oleh suatu kultur, metode apa yang tepat untuk pengukuran tersebut?(mohon rujukan referensinya juga)
    dan dimana saya bisa melakukan pengukuran tersebut?(jika saya tidak dapat melakukannya sendiri)
    terima kasih,
    Wass.

  2. bapak dimanakah anda?

    mohon jawabannya…..

    saya mau mengulang pertanyaan saya:
    metode untuk analisis kadar asam-glukonat ? (tolong rujukan reerensinya)

    terima ksih atas jawabannya.
    wass.

  3. maaf kalau baru di balas
    informasi cara analisis sudah saya masukkan dalam artikel silahkan di download sendiri. atau lihat di downloada dan klik disana
    salam
    nur

  4. terima kasih atas jawabannya,
    jika ingin mengukur kadar asam glukonat dalam suatu sampel minuman, laboratorium manakah yang biasa melakukannya? sebab sejauh ini saya kesulitan mencari standart dari zat ini.
    mohon informasinya!terima kasih

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s