Produksi Asam Sitrat oleh Aspergillus Niger Menggunakan Limbah Nanas

A. Pendahuluan

Asam sitrat adalah 6-karbon mengandung asam trikarboksilat yang pertama kali diisolasi dari jus

lemon yang merupakan komponen alami dari banyak buah sitrus (Kareem dan Rahman, 2013).

Fermentasi solid state mengacu pada kultivasi mikroorganisme dalam lingkungan aktivitas air

rendah pada bahan non-larut yang berperan sebagai sumber nutrisi dan penyangga fisik (Pandey,

2003). Keuntungan utama dari fermentasi solid state lebih dari fermentasi terendam meliputi hasil

yang lebih tinggi, kebutuhan air yang rendah dan biaya operasi yang lebih rendah.

Jamur berfilamen A. niger merupakan organisme pilihan untuk produksi asam sitrat karena

mudah ditangani, kemampuannya untuk memfermentasi berbagai bahan baku murah, dan hasil yang

tinggi (Schuster et al., 2002).

Beragam sisa industri pertanian seperti singkong, ampas tebu, kulit ari kopi, kedelai, limbah

nanas, dan lain-lain telah digunakan dalam fermentasi solid state untuk memproduksi asam organik

(Sukesh, et al., 2013). Kulit nanas adalah produk sampingan yang dihasilkan dari pengolahan nanas

menjadi irisan dan mewakili sekitar 10 % b/b dari berat buah asli. Tujuan dari penelitian ini adalah

untuk mengadopsi penggunaan kulit nanas sebagai media murah untuk produksi asam sitrat oleh A.

niger dan mengetahui pengaruh dari penambahan gula terhadap hasil asam sitrat.

B. Bahan Dan Metode

1. Pra–perlakuan kulit nanas

Kulit nanas dikeringkan dengan oven pada suhu 60° C selama 2 jam dan dipotong menjadi

ukuran 2 mm.

2. Penyaringan kultur jamur

Kultur A. niger disaring secara kualitatif untuk produksi asam sitrat. Media agar-agar Czapek-

Dox (10 mL) dituangkan ke dalam cawan Petri individu steril dan dibiarkan dingin pada suhu kamar.

Sekitar 0,5 mL suspensi konidia A. niger dipindahkan ke masing-masing cawan Petri. Pelat

diinkubasi pada suhu 30° C selama 3-5 hari. Pelat diamati setelah inkubasi pada zona kuning

berkaitan dengan pembentukan asam sitrat. Strain A. niger dengan zona kuning terluas digunakan

untuk penelitian lebih lanjut.

3. Media fermentasi

Media basal disiapkan dengan memasukkan kulit nanas (30 g) ke dalam 200 mL labu

Erlenmeyer. Media dilengkapi dengan glukosa dan sukrosa pada 5, 10, 15 % b/v. Labu disumbat

kapas dan diautoklaf pada suhu 121° C selama 15 menit. Setelah pendinginan pada suhu kamar,

setiap media diinokulasi dengan suspensi A. niger (6,0 x 106) dan diinkubasi pada berbagai rentang

suhu (25-30° C) dalam inkubator yang berputar dan berguncang selama 5 hari. Metanol (0-5 %)

ditambahkan pada labu sebelum fermentasi. Setelah fermentasi, media diencerkan dengan air suling

(1:4 b/v). Media tersebut kemudian disaring dan filtratnya digunakan untuk analisis selanjutnya.

4. Penentuan asam sitrat

Asam sitrat ditentukan secara titrimetri (AOAC, 1995) dengan menggunakan NaOH 0,1 M dan

fenolftalein sebagai indikator dan dihitung sebagai % dengan rumus :

5. Biomassa, Residu Gula dan Penentuan Ph

Untuk menentukan biomassa seluruh kultur jamur disaring dengan kertas saring steril dan

dikeringkan sampai berat konstan pada suhu 105° C. Kandungan gula ditentukan dengan

menggunakan refraktometer dan pH diukur dengan pH meter analog. Setiap analisis dilakukan dalam

rangkap tiga.

C. Hasil dan Pembahasan

1. Penyaringan ketersediaan kultur A. niger dan media nanas

Asam sitrat memproduksi strain A. niger yang diisolasi dimurnikan dan karakteristik kultur dan

morfologinya diperiksa. Dari 35 strain yang disaring untuk produksi asam sitrat, A. niger KS-7

adalah penghasil asam sitrat terbaik. Kulit nanas yang digunakan selama penelitian ini ditemukan

mengandung: protein kasar 3,89 %; lemak kasar 1,57 %; serat kasar 2,45 %; kandungan karbohidrat

42,5 %; kandungan gula 38,6 %; kadar abu 3,2 % dan kelembaban 10,25 %. Studi ini menunjukkan

bahwa limbah nanas adalah media yang cocok untuk biosintesis asam sitrat oleh A. niger karena

kandungan zat gizinya dengan hasil asam sitrat optimum di hari kelima.

2. Pengaruh berbagai konsentrasi gula

Produksi asam sitrat oleh A. niger dari kulit nanas sebagai media fermentasi basal dengan

konsentrasi sukrosa dan glukosa yang berbeda ditunjukkan pada Tabel 1.

Media yang dilengkapi dengan sukrosa (15 %

w/v) memberikan nilai asam sitrat tertinggi (36,6 g/kg) sedangkan kontrol (kulit nanas) memberikan

17,23 g/kg pada lama fermentasi 5 hari. Asam sitrat diakumulasikan oleh A. niger pada konsentrasi

sukrosa atau glukosa yang lebih tinggi ini berbanding lurus dengan kenaikan konsentrasi intraseluler

dari fruktosa 2,6 fosfat (Ali, 2004). Hossain dan rekan kerja (1984) menjelaskan bahwa sifat dari

sumber gula memiliki efek pada produksi asam sitrat oleh A. niger. Dalam penelitian ini,

penambahan sukrosa ke limbah nanas meningkatkan produksi asam sitrat daripada glukosa. Sukrosa

adalah substrat komersial tradisional untuk produksi sitrat meskipun glukosa, fruktosa dan maltosa

juga telah digunakan sebagai substrat untuk produksi asam sitrat (Xu et al., 1989). Sukrosa memiliki

berat molekul yang relatif rendah dan mudah diangkut ke dalam sel mikroba untuk hidrolisis oleh

enzim intraseluler (Drysdale dan McKay, 1995) .

Peningkatan produksi asam sitrat dan nilai biomassa disertai dengan penurunan pada gula

sepanjang waktu inkubasi. Kubicek (1998) melaporkan bahwa hasil akhir dari fermentasi asam sitrat

oleh A. niger sangat tergantung pada jenis dan konsentrasi sumber karbon. Pemahaman saat ini dari

mekanisme dengan sumber karbon dan konsentrasinya mempengaruhi akumulasi asam sitrat yang

terkait dengan peraturan utama yang menunjuk pada tingkat transportasi heksosa dan fosforilasi.

D. Kesimpulan

Metode fermentasi solid state telah dikembangkan untuk produksi asam sitrat dari kulit nanas

oleh A. niger. Penelitian ini menunjukkan bahwa penggunaan kulit nanas untuk produksi jamur asam

sitrat menunjukkan metode yang efisien dalam meminimalkan masalah pembuangan limbah nanas

dan secara bersamaan menghasilkan asam organik penting yang berharga untuk industri makanan

dan farmasi. Asam sitrat maksimum diperoleh sebanyak 36,6 g/kg dari kulit nanas dengan medium

yang ditambahkan dengan sukrosa dibandingkan dengan kontrolnya. Penambahan sukrosa pada

limbah nanas dapat meningkatkan produksi asam sitrat.

E. Daftar Pustaka

Kareem, S. O., Akpan, I. dan Alebiowu, O. O., 2009. Production of citric acid by Aspergillus niger

using pineapple waste. Malaysian Journal of Microbiology; vol 6(2), pp 161-165

Kareem, S. O. dan Rahman R. A., 2013. Utilization of banana peels for citric acid production by

Aspergillus niger. Agriculture and Biology Journal of North America; vol 4(4), pp 384-387

Sukesh K, Jayasuni J. S., Gokul C. N. dan Anu V., 2013. Citric acid production from agronomic

waste using Aspergillus niger isolated from decayed fruit. Journal of Chemical, Biological and

Physical Sciences; vol 3(2), pp 1572-1576