PNINGKATAN PRODUKSI ENZIM DAN

PERTUMBUHAN MISELIUM PADA SOLID-STATE

FRMNTATION MENGGUNAKAN NON-AIRFLOW BOXNur Sa’di

141211132001

FAKULTAS PERIKANAN DAN KELAUTANUNIVERSITAS AIRLANGGA

2014

INTRODUCTIONSolid-state fermentation (SSF) is defined as a fermentation process in which microorganisms grow on/in moisture substratesNot only use to production traditional beverage and food, such as sake, shoyu and miso, but also useful enzymes, organic acids and secondary metabolitesLarge number of extracelluler enzyme were produced in SSF compared to in submerged fermentation (SMF)Many problems in ununiform state in the culture substrate (gradient formations of temperature, pH, water content and concentration) during the culture .SSF method using a non-airflow box (NAB) to overcome the current problem

MECHANISM OF NABThe NAB is composed of a wooden box opened at the top and bottom sides, which was equipped both sides with a moisture permeable expanded polytetrafluorothylene (ePTEE) membrane that is only permeable to vaporsAchieve uniform culture on/in the substrate by the NAB than by a tray box (TB) which so far has been used for conventation SSFSecreted enzymes per the substrate in the NAB culture were higher than that in the TB culture

The NAB culture is gradually drying in the substrate during the culture in contrast to the TB culture. The significant difference between both cultures caused by the drying condition

MATERIALS AND METHODS√

√

√

√

NOTE: √ (Kemungkinan bisa dilakukan di Universitas Airlangga)

RESULTEffect of uniform culture on enzyme production

Salah satu kelemahan SSF konvensional yaitu tidak meratanya kondisi didalam substrat secara menyeluruh sehingga sedikit sekali dalam memproduksi enzim. Sedangkan SSF-NAB dapat memproduksi enzim lebih banyak karena mampu meratakan kondisi selama kultur seperti kandungan air dan suhu. Jika dibandingkan dengan kultur TB, maka secara produktivitas dalam memproduksi enzim kultur NAB lebih tinggi produktivitasnya dan lebih seragam dalam kondisi kulturnya

Time course of enzyme productionPerbedaan yang signifikan dari kultur TB dan NAB yaitu kandungan air

didalam substrat setelah kultur. Didalam SMF, beberapa enzim terikat pada dinding sel miselium sehingga sintesis enzim terperangkap disana. Hal ini yang menyebabkan hasil produksi kultur TB lebih rendah jika dibanding dengan kultur NAB. Rata-rata pada hari ke-24 produksi enzim didalam kultur NAB mengalamai peningkatan yang drastis jika dibandingkan dengan kultur TB (Gambar 2). Hasil yang sama juga ditemukan dalam memproduksi asam karboksipeptidase, asam protease, dan total protein yang dikeluarkan (Gambar 3).

Change in total mycelial contentKandungan total miselium pada kultur NAB mengalami peningkatan

yang luar biasa ketika menginjak hari ke-8 hingga ke-24, dan hampir seimbang pada hari ke-48 (Gambar 4). Pada kultur TB sedikit demi sedikit mengalami peningkatan yang dimulai pada hari ke-24. Kecepatan pertumbuhan miselium pada kultur NAB selaras dengan kecepatan dalam memproduksi enzim. Aktivitas enzim pada kultur TB mengalami penurunan pada akhir kultur, kecuali α-amilase dan β-glukosidase yang mengalami peningkatan diakhir kultur. Sehingga dapat dikatakan bahwa tidak ada hubungan antar produksi enzim dengan pertumbuhan miselium pada kultur TB.

Change in water content and water activityPerbedaan kondisi substrat berpengaruh pada pertumbuhan

miselium, berat total yang terdiri dari substrat dan kandungan air. Pada kultur NAB, hari ke-18 hingga ke-24 ketika berat total mengalami penurunan secara perlahan-lahan dan kandungan air meningkat dimulai dari hari ke-18 pada kultur TB (Gambar 5A,B). Suhu didalam substrat selama kultur pada hari ke-24 sangatlah maksimal (Gambar 6), sehingga mengindikasikan bahwa pertumbuhan fungi sangatlah dahsyat diwaktu tersebut (fase log).

Aktifitas air (Aw) dalam substrat menjadi parameter yang sangat penting untuk pertumbuhan miselium dari pada kandungan air. Aw selalu diukur untuk mengetahui perbedaan antara kultur TB dan NAB (Gambar 5C) . Dengan kondisi kultur yang kering pada NAB dan kondisi basah pada TB tentu terdapat perbedaan. Miselium mulai mengalami peningkatan pada hari ke-18 hingga ke-24 dan mengalami fase stasioner pada hari ke-48. Kecepatan peningkatan kandungan miselium total berkorelasi dengan peningkatan produksi enzim. Peningkatan kandungan miselium kultur TB lebih rendah jika dibandingkan dengan kultur NAB.

DISCUSSIONDengan kondisi lingkungan yang bercampur (merata), kecepatan

memproduksi enzim pada kultur NAB berkorelasi yang signifikan dengan meningkatnya kandungan miselium. Pada kultur NAB, dengan Aw yang optimal maka berpengaruh pada pertumbuhan miselium dan produksi enzim sehingga pada kultur ini dihasilkan total enzim yang banyak. Kemungkinan dengan kondisi yang lebih baik maka dapat memproduksi enzim secara efisien. Jika kandungan air diatur rendah ketika awal kultur maka Aw selama kultur tidak mencukupi bagi pertumbuhan miselium dan produksi enzim, sehingga hasilnya akan sedikit dalam memproduksi enzim.

Pada kultur NAB, kandungan air, Aw dan kelembaban relatif mengalami penurunan bertahap pada hari ke-48 (Gambar 5 dan 6). Kemungkinan sisa metabolisme fungi aktif setelah pertumbuhan miselium. Yang menarik adalah bahwa aktivitas glukoamilase, sellulase, asam karboksipeptidase dan asam protease pada kultur TB mengalami penurunan setelah hari ke-48 tetapi tidak pada kultur NAB. Kemampuan NAB untuk mempertahankan kondisi yang bagus dan pembuatan koji dengan kualitas baik penting sekali untuk diperhatika bagi berbagai macam industri fermentasi. Disisi lain, SSF yang menggunakan TB menghasilkan penurunan pada kualitas koji. Kultur NAB berpotensial dalam efisiensi produksi enzim daripada SSF konvensional.

CONCLUSIONUkuran partikel dan pemilihan substrat yang tepat

berpengaruh pada pertumbuhan miselium dan produksi enzim didalam SSF. Rata-rata pada hari ke-24 produksi enzim didalam kultur NAB mengalamai peningkatan yang drastis jika dibandingkan dengan kultur TB. Kecepatan pertumbuhan miselium pada kultur NAB selaras dengan kecepatan dalam memproduksi enzim dan tidak ada hubungan antar produksi enzim dengan pertumbuhan miselium pada kultur TB. SSF dengan NAB lebih unggul dalam memproduksi enzim dan menumbuhkan miselium jika dibandingkan dengan SSF kultur TB, hal itu dikarenakan SSF kultur NAB mampu menjaga kondisi lingkungan dan meratakan substrat selama kultur berlangsung. Sehingga teknik SSF menggunakan NAB sangatlah sesuai dalam memproduksi produk fermentasi komersil.

RENCANA JUDUL PENELITIAN

Pengaruh Penggunaan Jenis Substrat dan Karakteristik Produk Terasi Skala Industri

dengan Solid-State Fermentation (SSF) teknik Non-Airflow Box (NAB)