LIQUID STATE FERMENTATION OF APPLE POMACE SLUDGE FOR THE PRODUCTION OF LIGNINOLYTIC ENZYMES AND LIBERATION OF

POLYPHENOLIC COMPOUNDS

(FERMENTASI CAIR SARI APEL POMACE UNTUK PRODUKSI

ENZIM LIGNINOLITIK DAN PEMBEBASAN SENYAWA POLIFENOL)

Nama : M. Alif Zulfikar (141211132035)

Kelas : TIHP

Journal of Process Biochemistry

VOL. 47, 999–1004, 2012

www.elsevier. com/locate/procbio

BAHAN DAN METODE MEDIA• Ultrafiltrasi sari Apel pomace dipilih sebagai media fermentasi karena terdapat

pengkayaan nutrient l untuk memproduksi enzim ligninolytic dan pengekstraksi senyawa polifenol. Sari Apel pomace mengacu pada sari cair yang diperoleh setelah ultrafiltrasi jus mentah. Sebelum melakukan fermentasi, pH media disesuaikan menjadi 4,5 ± 0,1. Fermentasi keadaan cair lain dilakukan dengan menggunakan media sintetis. Media sintetis digunakan sebagai kontrol untuk membandingkan produksi enzim dengan sari apel pomace.

PERSIAPAN MIKROORGANISME DAN INOKULUM• Galur P. chrysosporium (ATCC 24275) terpilih sebagai organisme yang cocok

untuk bio-proses fermentasi cair untuk potensinya untuk lebih tinggi enzim pro-produksi. P. chrysosporium dipertahankan pada medium kentang dextrose-agar (PDA) pada 4 ± 1◦ C. Budaya P. chrysosporium ditumbuhkan pada kentang dextrose-kaldu Menengah (PDB), diinkubasi pada suhu 37 ± 1◦C. Media ini digunakan sebagai inokulum untuk fermentasi cair apple pomace lumpur dan menengah sintetis. inokulum dipindahkan secara aseptik menjadi 7,5 L fermentor setelah 48 jam inkubasi dalam termos.

FERMENTASI

• Sebuah fermentor berkapasitas 7,5 L dengan volume 4 L digunakan secara terpisah untuk sintetis menengah dan apple pomace sludge ( disterilkan pada121 ± 1◦C selama 30 menit ) untuk menghasilkan enzim ligninolitik ekstraseluler. Media diinokulasi dengan 10 % ( v / v ) inokulum . Suhu dan pH untuk fermentasimedia dikontrol pada 37 ± 1◦C dan 4,5 ± 0,1 , masing-masing. Untuk menjaga konsentrasi oksigen terlarut di atas saturasi 20 % ( konsentrasi oksigen kritis),media awalnya di agitasi pada kecepatan 200 rpm dan akhirnya meningkat hingga 600 rpm dan aliran udara tingkat dikontrol secara otomatis menggunakan sistem yang dikendalikan komputer . Sampel ditarik dari fermentor pada selang12 jam untuk analisis kelayakan, aktivitas enzim ligninolitik, ekstraksi polifenol, viskositas ,potensial zeta , dan ukuran partikel sampai tahap penipisan pertumbuhan P. chrysosporium dan produksi enzim maksimal.

UJI ENZIM

Kegiatan LIP didasarkan pada transformasi veratril alkohol untuk veratilAldehyde. Aktivitas lakase diuji dengan menggunakan bis 2,2-azino (asam 3 ethylbenzthiazoline-6-sulfonat).Analisis aktivitas MNP didasarkan pada transformasi Mn2+ untuk Mn3.

UJI VIABILITAS• Uji Viabilitas digunakan sebagai indikator dari jumlah biomassa yang

tinggal di media fermentasi. Viabilitas miselium jamur rusak dalam sampel yang mengandung miselium dan sisa substrat diuji dengan nomor yang paling mungkin (MPN) Metode seperti yang dijelaskan oleh Gassara et al.

EKSTRAKSI SENYAWA POLIFENOL• Sampel akurat ditimbang 10 g dan 20 ml dari 80% aseton dan 80%

etanol ditambahkan sebagai pelarut. Ekstraksi ultrasonik dilakukan selama 30 menit pada 40 ± 1◦C dalam penangas ultrasonication. Campuran kemudian disentrifugasi pada 7000 × g selama 20 menit dan supernatan digunakan untuk pengukuran isi polifenol dan aktivitas antioksidan.PERKIRAAN DARI TOTAL KADAR FENOLIK DAN RADIKAL BEBAS DARI AKTIVITAS DARI EKSTRAK POLIFENOL

• Jumlah polifenol dalam ekstrak fenolik sampel ditentukan oleh metode Swain dan Hillis. Aktivitas radikal bebas dari polifenol ekstrak ditentukan seperti yang dijelaskan oleh Ajila et al.

PARAMETER FISIKO-KIMIA• Viskositas

Selama fermentasi, viskositas kaldu fermentasi diukur pada Interval 12 jam dan 24 jam menggunakan viskometer rasional

• Ukuran partikelAnalisis ukuran partikel dari media fermentasi dilakukan dengan mengg unakan Fritsch Sizer partikel Laser ANALYSETTE 22 Tes ini dapat mengukur diameter rata-rata 10%, 43%, 50% dan 90% partikel (D10, D43, D50, D90 dan) di kisaran 0,1-1000 mikrometer. Analisis ukuran partikel dilakukan untuk mempertahankan kelangsungan hidup P. chrysosporium, produksi MNP, LIP dan lakase selama fermentasi sari apel pomace pada interval waktu yang berbeda.

• Potensial ZetaAnalisis potensi zeta dipelajari untuk membangun hubungan antara muatan partikel dari kaldu fermentasi, kelangsungan hidup mikroorganisme dan produksi enzim ligninolitik. Biaya partikel dan interaksi antara mereka sangat di-pengaruhi oleh ukuran partikel dan pH medium. Potensi zeta adalah analisis menggunakan zetaphoremeter dengan mempertimbangkan rata-rata 10 pengukuran

ANALISA STATISTIK• Semua percobaan diuji dalam ulangan dan rata-rata dari 3 ulangan dihitung

bersama dengan standar deviasi. Database menjadi sasaran sebuah analisi varians (ANOVA) menggunakan sistem pernagkat lunak analisis statistik digunakan untuk melakukan beberapa tes kisaran antara data dan hasil yang memiliki P <0,05 yang dianggap signifikan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 11

Gambar 2

Gambar 2

Gambar 3

Gambar 4

Gambar 1

Fase lag dari jamur P. chrysosporium lebih lama dalam media sintetik (66 jam) dibandingkan dengan sari apel pomace (30 jam).

Aktivitas tertinggi diperoleh pada fase kematian pertumbuhan P. chrysosporium yaitu dari 88 jam sampai 114 jam .

Produksi tertinggi enzim laccase, MnP, LiP di dalam media sintetik dalam penelitian ini masing-masing adalah 17 U/l, 6 U/l dan 37 U/l, aktivitas tersebut masing-masing diperoleh setelah 156 jam, 132 jam, 120 jam

Gambar 2

Pada gambar 2 menunjukkan fase eksponensial dalam sari apel pomace lebih lama yaitu lebih dari 50 jam daripada dalam media sintetik.

Gambar 3A

Pada gambar 3A menunjukkan ketika mikroorganisme tumbuh dan miselium disintesis, kekentalan meningkat dari 111.58 mPa s pada waktu 55 jam sampai 32.58 mPa s pada waktu 114 jam dari fermentasi sari apel pomace, pada media sintetik kekentalan meningkat dari 1.34 mPa s sampai 13.31 mPa s pada waktu 96 jam.

Gambar 3B

Pada gambar 3B menunjukkan ukuran partikel meningkat dari D43 = 35.67 µm, D50 = 20.32 µm, D90 = 79.65 µm, D10 = 2.83 µm pada waktu 38 jam sampai D43 = 467.64 µm, D50 = 574.04 µm, D90 = 681.80 µm, D10 = 42.61 µm pada waktu 60 jam.

Gambar 3C

Pada gambar 3C menunjukkan potensial zeta meningkat dari −14.34 MV pada waktu 60 jam sampai −21.9 mV pada akhir fermentasi sari apel pomace.

Gambar 4A

Pada gambar 4A menunjukkan kadar polifenol lebih tinggi dalam ekstrak aseton daripada alkohol. Kadar polifenol dalam aseton meningkat dari 383 sampai 720 mg sampel GAE/l selama fermentasi dan kadar polifenol dalam etanol meningkat dari 408 sampai 639 mg sampel GAE/l.

Gambar 4B

Pada gambar 4B kapasitas antiradikal bebas diukur dengan aktivitas penangkap radikal bebas DPPH yang lebih tinggi pada waktu 67 jam dan berhubungan dengan peningkatan total kadar polifenol. Perbedaan yang signifikan dalam aktivitas penangkapan radikal bebas diamati dalam ekstrak etanol dan aseton yang menunjukkan bahwa sebagian besar antioksidan memiliki kemampuan meredam radikal bebas yang diekstrak dari aseton.

KESIMPULANProduksi enzim ligninolitik menggunakan apple pomace sludge (45 U / l lakase, 220 U / l dari MNP dan 6,5 U / l dari LIP) lebih tinggi dibandingkan media sintetis (17 U / l lakase, 37 U / l dari MNP dan 6 U / l). Pertumbuhan chrysoporium P. berkorelasi baik dengan enzim ligninolitik produksi di kedua sari apple pomace dan media sintetis. Viskositas, ukuran partikel dan zeta potensial mempengaruhi oksigen trans-fer, pertumbuhan mikroorganisme dan enzim ligninolitik produksi. Peningkatan kandungan polifenol diamati selama fermentasi apel pomace dalam keadaan cair dan polifenol yang secara perlahan meningkat 1,5 kali lipat ~ sampai 67 jam fermentasi dan kemudian menunjukkan tren penurunan.