ASAM SITRAT
PRODUKSI
ASAM SITRAT OLEH KAPANG
1.
PENDAHULUAN
1.1
Sejarah asam sitrat
Asam Sitrat diyakini ditemukan oleh alkimiawan
Arab-Yemen (kelahiran Iran) yang hidup pada abad ke-8, Jabir Ibnu Hayyan. Pada
zaman pertengahan, para ilmuwan Eropa membahas sifat asam sari buah lemon dan
limau; hal tersebut tercatat dalam Ensiklopedia Speculum Majus dari abad
ke-13 yang dikumpulkan oleh Vincent dari Beauvais. Asam Sitrat pertama kali diisolasi pada tahun
1784 oleh kimiawan Swedia, Carl Wilhelm Scheele, yang mengkristalkannya dari
sari buah lemon. Pembuatan Asam Sitrat
skala industri dimulai pada tahun 1860, terutama mengandalkan produksi jeruk
dari Italia. Pada tahun 1893, C. Wehmer menemukan bahwa kapang Penicillium dapat
membentuk Asam Sitrat dari gula. Namun demikian, pembuatan Asam Sitrat dengan
mikroba secara industri tidaklah nyata sampai Perang Dunia I mengacaukan ekspor
jeruk dari Italia. Pada tahun 1917, kimiawan pangan Amerika, James Currie
menemukan bahwa galur tertentu kapang Aspergillus niger dapat
menghasilkan Asam Sitrat secara efisien, dan perusahaan kimia Pfizer memulai
produksi Asam Sitrat skala industri dengan cara tersebut dua tahun kemudian.
Di alam, Asam Sitrat tersebar luas sebagai bahan
penyusun rasa dari berbagai macam buah-buahan
seperti : markisa, sitrun, nenas, pear, dan lain-lain. Asam
Sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada
konsentrasi tinggi, yang dapat mencapai 8% bobot kering, pada jeruk lemon dan
limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk purut). Karena sifat-sifatnya yang tidak
beracun, dapat mengikat logam-logam berat (besi maupun bukan besi), dan dapat
menimbulkan rasa yang menarik, Asam Sitrat banyak dimanfaatkan di dalam
industri pengolahan alkyd resin. Asam Sitrat alami juga banyak diproduksi di
Sisilia, India Barat, Kalifornia, Hawaii, dan di berbagai wilayah lainnya. Produksi
Asam Sitrat dengan proses fermentasi diterapkan secara besar-besaran dalam
skala industri oleh Jerman pada awal abad ke-20 dan sekarang hampir 90% dari
seluruh produksi Asam Sitrat di Amerika Serikat dihasilkan dengan cara
fermentasi.
2.
PEMBAHASAN
2.1
Asam Sitrat
Asam sitrat atau 2-hidroksipropana-1,2,3-asam
trikarboksilat (C6H8O7) adalah asam organik penting
yang dihasilkan melalui proses fermentasi oleh mikroba (Agung, 2012). Senyawa
ini merupakan bahan pengawet alami yang baik dan dapat juga dipakai untuk
mengatur tingkat kemasaman pada berbagai pengolahan makanan dan minuman ringan.
Penggunaan asam sitrat ke dalam makanan cenderung aman karena mudah
dimetabolisme dan dikeluarkan oleh tubuh. Dalam biokimia, asam sitrat
dikenal sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat yang terjadi di dalam
mitokondria, yang penting dalam metabolisme makhluk hidup. Zat ini juga dapat
digunakan sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan dan sebagai antioksidan.
Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang terdapat pada
daun tumbuhan. Selain itu asam sitrat juga terdapat pada berbagai jenis
buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi tinggi, yang dapat mencapai
8% bobot kering, pada jeruk lemon dan limau (misalnya jeruk nipis dan jeruk
purut).
2.1.1
Struktur Kimia Asam Sitrat
Rumus kimia Asam Sitrat adalah C6H8O7
atau CH2(COOH)-COH(COOH)-CH2(COOH), struktur asam ini tercermin pada
nama IUPAC-nya, asam 2-hidroksi-1,2,3-propanatrikarboksilat. Keasaman Asam
Sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat melepas proton
dalam larutan. Jika hal ini terjadi akan menghasilkan ion sitrat.
Gambar 1
Struktur Asam Sitrat (http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/20306/4/Chapter%20II.pdf)
2.1.2
Sifat-sifat Asam Sitrat (C6H8O7)
a.
Sifat Fisika
1.
Berat
molekul : 192 gr/mol
2.
Spesific gravity : 1,54 (20°C)
3.
Titik
lebur : 153°C
4.
Titik
didih : 175°C
5.
Kelarutan
dalam air : 207,7 gr/100 ml (25°C)
6.
Pada
titik didihnya asam sitrat terurai (terdekomposisi).
7.
Berbentuk
kristal berwarna putih, tidak berbau, dan memiliki rasa asam.
b.
Sifat Kimia
1.
Kontak langsung (paparan) terhadap Asam Sitrat
kering atau larutan dapat menyebabkan iritasi kulit dan mata.
2.
Mampu mengikat ion-ion logam sehingga dapat
digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan dalam air.
3.
Keasaman Asam Sitrat didapatkan dari tiga gugus
karboksil -COOH yang dapat melepas proton dalam larutan.
4.
Asam Sitrat dapat berupa kristal anhidrat yang
bebas air atau berupa kristal monohidrat yang mengandung satu molekul air untuk
setiap molekulnya.
5.
Bentuk anhidrat Asam Sitrat mengkristal dalam
air panas, sedangkan bentuk monohidrat didapatkan dari kristalisasi Asam Sitrat
dalam air dingin.
6.
Bentuk monohidrat Asam Sitrat dapat diubah
menjadi bentuk anhidrat dengan pemanasan pada suhu 70-75°C.
7. Jika
dipanaskan di atas suhu 175°C akan terurai (terdekomposisi) dengan melepaskan
karbon dioksida (CO2) dan air (H2O).
2.1.3
Kegunaan Asam Sitrat
Penggunaan utama asam sitrat saat ini adalah sebagai zat
pemberi cita rasa dan pengawet makanan dan minuman, terutama minuman ringan.
Kode asam sitrat sebagai zat aditif makanan (E number) adalah E330.
Sifat sitrat sebagai larutan penyangga digunakan sebagai pengendali pH dalam
larutan pembersih dalam rumah tangga. Kemampuan asam sitrat untuk mengikat
ion-ion logam menjadikannya berguna sebagai bahan sabun dan deterjen. Dengan
mengikat ion-ion logam pada air sadah, asam sitrat akan memungkinkan sabun dan
deterjen membentuk busa dan berfungsi dengan baik tanpa penambahan zat
penghilang kesadahan. Asam
sitrat digunakan di dalam industri bioteknologi dan obat-obatan untuk melapisi
(passivate) pipa mesin dalam proses kemurnian tinggi sebagai ganti asam nitrat,
karena asam nitrat dapat menjadi zat berbahaya setelah digunakan.
Dalam industri farmasi (10 % dari total produksi), digunakan
sebagai bahan pengawet dalam penyimpanan darah atau sebagai sumber zat besi
dalam bentuk Feri-sitrat. Dalam industri kimia (25 % dari total produksi), digunakan
sebagai antibuih dan bahan pelunak (Rahman, 1992). Asam
Sitrat dapat pula ditambahkan pada es krim untuk menjaga terpisahnya
gelembung-gelembung lemak, dan dalam resep makanan asam sitrat dapat digunakan
sebagai pengganti sari jeruk. Asam Sitrat dikategorikan aman digunakan pada makanan oleh badan pengawasan makanan
nasional dan internasional utama.
2.2 Kapang Pembentuk Asam Sitrat
Pada awalnya kapang
pembentuk asam sitrat yang dikenal adalah Penicillium dan Mucor, ditemukan
oleh Wehmer pada tahun 1893. Kemudian pada
tahun 1917, Currie menemukan Aspergillus
niger sebagai penghasil asam
sitrat. Dan masih banyak lagi mikroorganisme yang mampu memproduksi asam
sitrat.
Dewasa ini telah diketahui banyak jenis kapang yang dapat menghasilkan
asam sitrat, seperti A. niger, A. awamori, A. fonsecaeus, A. luchuensis, A.
wentii, A. saitoi, A. flavus, A. clavatus, A. fumaricus, A. phoenicus, Mucor
viriformis, Ustulina vulgaris dll. Selain kapang, beberapa bakteri dan
kamir juga dapat memproduksi asam sitrat, diantaranya : Brevibacterium,
Corynebacterium, Arthrobacter dan Candida (Widyanti, 2013).
Diantara
sekian banyak mikroorganisme di atas, Aspergillus
niger adalah salah satu jenis
kapang terbaik penghasil asam sitrat. Adapun Aspergillus
niger mempunyai taksonomi sebagai berikut:
Divisi :
Mikota
Kelas :
Eumycetes
Sub-Ordo : Ascomycetes
Ordo :
Eurotiales
Famili :
Eurotiaceae
Genus :
Aspergillus
Spesies : Aspergillus
Niger
2.2.1 Karakteristik Genus Aspergillus niger
Aspergillus niger memiliki miselium yang terdiri dari hifa yang bercabang-cabang dan bersekat, berwarna terang
atau tidak berwarna, sebagian kedalam dan sebagian keluar
(Widyanti, 2013).
Sel kaki kadang didalam medium dan kadang diluar,
lebih besar dari bagian lain serta berdinding lebih tebal. Dari sel kaki timbul
batang konidiafor yang tumbuh tegak lurus. Apeks atau ujung sebelah atas
membentuk visikel yang membesar dan ditumbuhi sterigmata primer dan sekunder,
serta menghasilkan konidia yang terbentuk oleh pemanjangan atau
pembelahan sel sterigmata (Gambar 2). Sedangkan morfologi Aspergillus niger diperlihatkan pada (Gambar
3).
Gambar 2. Diagram Aspergillus
(http://dyan-pertiwi.blogspot.com/2012_01_01_archive.html)
Gambar 3. Morfologi Aspergillus
niger
(http://www.inspq.qc.ca/moisissures/fiche.asp?no=7&Lg=en)
Kepala spora bervariasi
dalam pengaturan warna, ukuran dan bentuk, contohnya pada Aspergillus
terricola var. americana berbentuk setengah bola, Aspergillus clavatus berbentuk
ellips, Aspergillus vulvipes berbentuk kolumnar, bentuk dan
karakteristik lain masih banyak. Pada umumnya kapang Aspergillus niger dapat
ditemui dimana-mana, terutama pada tanah di daerah tropis dan subtropis serta dapat
diisolasi dari bermacam substart, termasuk biji-bijian.
Galur untuk memproduksi
asam sitrat cukup banyak, tetapi hanya mutan Aspergillus niger dan Aspergillus
wentii yang banyak digunakan untuk memproduksi asam sitrat secara komersil.
Secara alami asam sitrat merupakan produk metabolisme primer, tidak diekskresi
oleh mikroorganisme dalam jumlah yang cukup berarti dan penggunaan Aspergillus niger dapat menekan
produk-produk samping yang tidak diinginkan seperti : asam oksalat, asam
isositrat dan asam glukonat (Rahman dalam Khaerina, 2013).
Dalam pembentukannya terdapat beberapa komponen
medium yang diketahui berpengaruh terhadap fermentasi asam sitrat, meliputi :
konsentarsi gula tinggi, konsentrasi fosfat rendah, pH rendah (dibawah 2,0),
tekanan oksigen tinggi dan tidak terdapat unsur Mn++, Fe++,
Zn++. Dari kondisi tersebut perlu dilakukan upaya untuk mempertahankan
kondisi yang berpengaruh dalam memproduksi asam sitrat.
2.2.2
Pembuatan Inokulum
Untuk mempertahankan aktivitas inokulum
dalam memproduksi asam sitrat jumlah besar, yaitu : beberapa cara perlu
dilakukan, meliputi :
·
Isolasi Galur
Aspergillus niger dapat diisolasi
dari tanah, kemudian dilakukan seleksi dengan cara membuat beberapa subkultur
pada media padat atau cair dan dilakukan pengujian sampai diperoleh subkultur
yang potensial. Untuk seleksi dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu : teknik
spora tunggal dan metode passage.
·
Propagasi spora
Untuk mendapatkan produk yang potensial, ada beberapa cara
yang dapat digunakan untuk menghasilkan spora, yaitu:
1. Menumbuhkan
kapang dalam medium sporulasi cair
2. Menumbuhkan
kapang dalam media agar yang sesuai. Setelah permukaan penuh spora, kemudian
dipanen dan ditambahkan karbon aktif atau dibilas larutan garam.
3. Kapang
ditambahkan pada substrat padat, misal bekatul. Setelah spora berkembang dapat
langsung diinokulasikan atau ditambah larutan tertentu, sehingga diperoleh larutan
suspensi spora ( Rahman dalam Khaerina,
2013).
2.3 Produksi Asam Sitrat Oleh Kapang
Dalam proses produksi asam sitrat yang
sampai saat ini lazim digunakan, biakan kapang Aspergillus niger diberi sukrosa agar membentuk asam sitrat.
Setelah kapang disaring dari larutan yang dihasilkan, asam sitrat diisolasi
dengan cara mengendapkannya dengan kalsium hidroksida membentuk garam kalsium
sitrat. Asam sitrat diregenerasikan dari kalsium sitrat dengan penambahan asam
sulfat.
Cara lain adalah dengan menggunakan metode
fermentasi. Proses fermentasi terbagi menjadi dua macam, yaitu:
a.
Surface
fermentation (fermentasi permukaan)
b.
Submerged
fermentation (fermentasi terendam)
(Khairina, 2013).
a. Surface
fermentation
(fermentasi permukaan)
Pada proses surface fermentation digunakan kapang Aspergillus niger . Proses fermentasi permukaan ini diterapkan
dalam dunia industri sejak tahun 1920-an. Sebelum mengalami proses fermentasi
bahan baku diencerkan terlebih dahulu hingga konsentrasi gula 30% dalam mixer.
Setelah itu ditambahkan asam sulfat, pospor, potassium dan nitrogen dalam
bentuk asam atau garam sebagai nutrient. Campuran ini kemudian disterilkan lalu
diencerkan kembali hingga konsentrasi gula mencapai 15% dan selanjutnya
difermentasikan.
Proses fermentasi dilakukan didalam
tangki-tangki yang terbuat dari alumunium. Inokulum (Aspergillus niger ) disemburkan bersama-sama dengan udara. Waktu
inkubasi selama 9 – 11 hari. Lapisan lendir yang terbentuk dipermukaan medium
diambil dan diekstraksi, sedangkan cairan hasil fermentasi diberi perlakuan
panas dan penambahan kalsium hidroksida (ph 8,5) sehingga dihasilkan kalsium
sitrat. Kebutuhan energi untuk surface fermentation tidak banyak karena proses
aerasi menggunakan peralatan yang sederhana yaitu berupa kipas yang
menghasilkan udara dan digerakkan oleh motor elektrik, energi yang dibutuhkan
1,3 – 2,6 mJ/m3. Berikut ini adalah gambar surface
fermentation.
Gambar 4. Surface Fermentation
(http://fhyzaa.blogspot.com/2013/06/produksi-asam-sitrat.html)
b. Submerged
fermentation
(fermentasi terendam)
Pada proses submerged fermentation, proses fermentasi ini terbagi dua macam
berdasarkan mikroorganisme yang digunakan diantaranya adalah submerged fermentation menggunakan
kapang Apergillus niger dan submerged fermentation menggunakan
yeast dalam hal ini adalah Candida
guilliermondii.
Pada proses fermentasi menggunakan
kapang, mikroorganisme Aspergillus niger
ditumbuhkan dengan mendispersikannya dalam media cair. Bejana fermentasi
tersusun atas tangki - tangki steril yang berkapasitas beberapa ratus kubik
meter (1000 galon) dengan dilengkapi pengaduk mekanik serta pemasukan sejumlah
udara steril. Sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh amelung-perquin,
dimana produksi asam sitrat dengan proses biakan celup mempertimbangkan
penggunaan phospat yang terbatas. Proses fermentasi asam sitrat terdiri dari
dua tahap. Pertama fase pertumbuhan miselium dan kedua fase fermentasi
pembentukan produk. Keduanya dikarakteristikkan oleh laju penyerapan
karbohidrat. Pada fase pertama digunakan untuk pembentukan miselium dan pada
tahap kedua karbohidrat diubah menjadi asam sitrat. 80% produksi asam sitrat
dunia menggunakan metode ini.
Dalam skala industri Aspergillus niger adalah strain yang
paling tepat untuk fermentasi, walaupun pada awalnya menghasilkan sedikit
yield, namun dalam perkembangan selanjutnya penambahan methanol dalam larutan
fermentasi akan menghasilkan yield yang besar. Sampai sekitar tahun 1969 atau
1970, Aspergillus niger dianggap
sebagai satu-satunya asam sitrat dalam skala industri.
Pada tahun 1970, sebuah inovasi baru yang mendemonstrasikan bahwa produksi
asam sitrat dapat dilakukan dengan menggunakan yeast seperti Candida guilliermondii yang mengandung
glukosa atau molasses hitam pekat yang ekuivalen dengan sejumlah glukosa. Waktu
fermentasi lebih singkat daripada Aspergillus
niger . Penggunaan strain candida sangat efektif untuk pembuatan asam
sitrat dari hidrokarbon, dimana konversi yang dihasilkan dapat mencapai lebih
dari 10%. Secara umum proses submerged fermentation membutuhkan suplai energi
yang cukup banyak, karena mencakup proses pengadukan, aerasi, serta
pendinginan. Kebutuhan energi berkisar 8–16 mJ/m3 (28,5–57 Btu/gal) (Kirk Othmer
1945).
Adapun perbandingan proses produksi asam sitrat secara surface fermentation atau submerged
fermentation dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 1. Proses Produksi Asam Sitrat
Jenis proses
|
Surface fermentation
|
Submerged fermentation
|
Yield
|
Yield yang
dihasilkan 90%
|
Yield yang
dihasilkan 54-56%
|
Lama fermentasi
|
Waktu
fermentasi 3-4 hari
|
Waktu
fermentasi 6 hari
|
Biaya perawatan
|
Biaya
perawatan murah
|
Biaya
perawatan mahal
|
Kontaminasi
|
Steril,
kontaminasi kecil
|
Kontaminasi
besar karena terbuka
|
(http://fhyzaa.blogspot.com/2013/06/produksi-asam-sitrat.html).
Pada proses produksi dengan sintesis kimia, Jalannya reaksi didasarkan pada
reaksi antara gliseroldevirat 1,3-dichloroaceton dengan sianida. Secara umum
proses ini belum bisa diterima dalam industri kimia. Metode yang dapat
digunakan antara lain dengan proses reaksi reformatsky reaksi Wiley,
Karboksilasi aseton menggunakan katalis alkali metal phenolate dalam solvent
dan epoksidasi itaconate, reaksi dengan sianida dan hidrolisa.
2.3.1
Faktor-faktor
yang Mempengaruhi Fermentasi Asam Sitrat
Faktor-faktor yang mempengaruhi
fermentasi asam sitrat adalah pemilihan strain; konsentrasi substrat; dan
pengaruh kondisi fermentasi yang meliputi temperatur, derajat keasaman, serta
luas permukaan. Pemilihan strain dalam industri fermentasi harus memenuhi
syarat-syarat tertentu yaitu murni, unggul, stabil dan bukan patogen.
Konsentrasi substrat harus diatur dengan tepat (tidak terlalu tinggi dan tidak
terlalu rendah). Substrat akan dirombak oleh mikroorganisme dengan bantuan
enzim membentuk asam sitrat. Substrat yang terlalu pekat mengakibatkan naiknya
tekanan osmosis. Apabila tekanan osmosis lingkungan lebih tinggi dari
sitoplasma, akan mengakibatkan sitoplasma kehilangan air yang selanjutnya isi
sel akan mengecil dan struktur sel akan hancur. Substrat yang terlalu encer
akan mengakibatkan laju pertumbuhan menjadi lambat.
Temperatur sangat berpengaruh
terhadap pertumbuhan dan produksi asam sitrat. Agar dihasilkan konsentrasi asam
sitrat yang tinggi maka fermentasi harus berlangsung pada temperatur optimal
berkisar 25 – 30oC (Eva Novitasari W. dkk, 2008). Di atas temperatur
optimum, kecepatan tumbuh sel akan menurun secara cepat yang berlawanan dengan
kenaikan temperatur. Temperatur yang terlalu tinggi akan mempengaruhi membran
sel mikroorganisme, di mana membran sel akan menjadi cair sehingga sel
kehilangan strukturnya. Sedangkan pada temperatur rendah akan menyebabkan
membran sel menjadi padat. Hal ini berkaitan dengan struktur membran yang
terdiri dari lapisan lemak dan protein yang akan mengeras pada temperatur
rendah sehingga proses pemasukan makanan melalui lapisan membran sel tidak
terjadi dan dapat menyebabkan kematian dari sel mikroorganisme tersebut.
Kandungan gula juga merupakan salah
satu faktor yang mempengaruhi pembentukan asam sitrat. Pembentukan asam sitrat
dapat dilakukan dari bahan-bahan yang mengandung gula seperti : pati, kentang,
hidrolisat pati, sirup glukosa, sukrosa, sirup gula tebu, dimana 2/3 kandungan
sukrosa telah berubah menjadi gula invers. Berdasarkan penelitian, produksi
asam sitrat maksimum biasanya dicapai pada konsentrasi gula 14-22% (b/v).
Sumber karbon yang digunakan juga berpengaruh pada aktivitas mikroba.
Pengaturan pH penting bagi
keberhasilan proses fermentasi. Untuk fermentasi asam sitrat pH optimum adalah
3, sedangkan pH optimum untuk pertumbuhan Aspergillus niger adalah 2,5 – 3,5.
Penurunan pH menyebabkan produksi asam sitrat berkurang. Hal ini disebabkan
pada pH rendah ion ferosinida lebih toksik bagi pertumbuhan miselium. Pada pH
yang tinggi terjadi akumulasi asam oksalat (Laboratorium Bioindustri TIP, FTP,
Unbraw, 2008).
Pada metode fermentasi permukaan,
faktor luas permukaan juga harus diperhatikan. Karena proses fermentasi hanya
berlangsung pada permukaan bidang media, maka untuk mendapatkan hasil yang
maksimal, luas permukaan diusahakan seluas mungkin dengan memperkecil ketebalan
cairan (pada media cair) atau memperkecil ukuran partikel pada media padat
(Schlegel 1986). Parameter lain yang menentukan produksi asam sitrat maksimum
adalah adanya oksigen. Oleh karena itu proses aerasi saat fermentasi harus
dikontrol untuk dapat menghasilkan rendemen asam sitrat yang maksimum. kadar
oksigen harus antara 20-25%, dengan laju aerasi 0,2-1 vvm. Sedangkan untuk
pengadukan, karena viskositas larutan tidak tinggi dan kultivasi yang dilakukan
juga pada skala kecil, maka tidak perlu dilakukan pengadukan yang terus menerus
dan hanya dibantu dengan shaker saja agar oksigen yang berada diatas permukaan
substrat dapat tercampur merata ke substrat sehingga aliran oksigen
merata.
Mekanisme pembentukan asam sitrat
seperti dinyatakan dengan siklus Krebs atau siklus asam trikarboksilat, yaitu
bahwa asam piruvat yang diperoleh dari glukosa menghasilkan Acetil CoA yang
berkondensasi dengan asam oxalo-asetat yang telah terbentuk dalam siklus
menghasilkan asam sitrat. Pada Aspergillus niger fosfoenol piruvat dapat diubah
langsung menjadi oksaloasetat (tanpa melalui piruvat) oleh enzim fosfenol
piruvat karboksilase. Reaksi tersebut membutuhkan ATP sebagai sumber energi, Mg2+
atau Mn2+ dan K+ atau NH4+. Berikut adalah gambar siklus reaksi asam sitrat:
Gambar
5. Siklus Asam Sitrat
(http://titi-sindhuwati.blogspot.com/2012/01/pembuatan-asam-sitrat.html)
3.
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Asam sitrat merupakan asam organik
lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan. Zat ini juga dapat digunakan
sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan dan sebagai antioksidan. Rumus
kimia asam sitrat adalah C6H8O7 dan nama
IUPAC-nya, asam 2-hidroksi-1,2,3-propanatrikarboksilat.
Kapang Aspergillus niger merupakan
mikroorganisme yang dapat tumbuh dan banyak digunakan secara komersial dalam
produksi asam sitrat, asam glukonat, dan beberapa enzim seperti pektinase dan
amilase. Produksi asam sitrat pada proses fermentasi dipengaruhi oleh beberapa
faktor diantaranya adalah jenis media, pH, media, waktu fermentasi, suhu,
aerasi, dan mikroorganisme yang digunakan.
Aspergillus niger merupakan salah satu spesies yang paling umum dan
mudah diidentifikasi dari genus Aspergillus,
famili Moniliaceae, ordo Monoliales dan kelas Fungi imperfecti. Aspergillus niger dapat tumbuh pada suhu
35-37ᵒC (optimum), 6-8ᵒC (minimum), 45 -47ᵒC (maksimum) dan memerlukan oksigen
yang cukup (aerobik). Faktor- faktor yang sangat menentukan persiapan media
antara lain kandungan gula, garam-garam anorganik, keasaman (pH), nisbah luas
permukaan terhadap volume media, suplai oksigen, dan suhu. Jenis-jenis kapang,
bakteri, dan khamir yang dapat menghasilkan asam sitrat, antara lain A. niger, A. awamori, A. fonsecaeus, A.
luchuensis, A. wentii, A. saitoi, A. flavus, A. clavatus, A. fumaricus, A.
phoenicus, Mucor viriformis, Ustulina vulgaris, Brevibacterium,
Corynebacterium, Arthrobacter dan
Candida.
Asam sitrat secara alami terdapat
dalam berbagai buah- buahan seperti lemon, jeruk, gooseberry, pear, dan lain-
lain. Produksi asam sitrat secara sintetis dapat dilakukan pada media
fermentasi padat dan media fermentasi cair. Pada kedua media ini, dibutuhkan
gula atau sukrosa sebagai sumber karbon dan bahan baku dalam skala industri
karena merupakan bahan baku yang mudah diperoleh dan paling baik.
Terdapat tiga metode yang dapat
digunakan untuk proses produksi asam sitrat, yaitu proses ekstraksi sederhana,
proses fermentasi, dan proses sintesa secara kimia. Proses fermentasi terbagi
menjadi dua macam, yaitu surface fermentation (fermentasi permukaan) dan
submerged fermentation (fermentasi terendam). Pada proses surface fermentation
digunakan kapang Aspergillus niger .
Proses fermentasi ini dilakukan di dalam tangki-tangki yang terbuat dari
alumunium. Kebutuhan energi untuk surface fermentation tidak banyak karena
proses aerasi menggunakan peralatan yang sederhana. Pada proses submerged
fermentation, proses fermentasi ini terbagi dua macam berdasarkan
mikroorganisme yang digunakan diantaranya adalah submerged fermentation
menggunakan kapang Apergillus niger dan submerged fermentation menggunakan
yeast dalam hal ini adalah Candida
guilliermondii.
Faktor-faktor yang mempengaruhi
fermentasi asam sitrat adalah pemilihan strain, konsentrasi substrat, dan
pengaruh kondisi fermentasi yang meliputi temperatur, derajat keasaman, serta
luas permukaan. Pemilihan strain dalam industri fermentasi harus memenuhi
syarat-syarat tertentu yaitu murni, unggul, stabil dan bukan patogen. Fermentasi
harus berlangsung pada temperatur optimal berkisar 25-30 oC. Larutan
gula 15-25% dapat diubah secara fermentasi. Untuk fermentasi asam sitrat pH
optimum adalah 3, sedangkan pH optimum untuk pertumbuhan Aspergillus niger adalah 2,5-3,5.
Mekanisme pembentukan asam sitrat
seperti dinyatakan dengan siklus Krebs atau siklus asam trikarboksilat, yaitu
bahwa asam piruvat yang diperoleh dari glukosa menghasilkan Acetil CoA yang
berkondensasi dengan asam oxalo-asetat yang telah terbentuk dalam siklus menghasilkan
asam sitrat.
Produksi asam sitrat akan terus
meningkat sampai nutrisi yang terkandung dalam media habis. Jika nutrisi yang
terkandung dalam media habis maka mikroba akan menghentikan fase
eksponensialnya dan akan berubah menjadi fase stasioner kemudian fase kematian.
Semakin tinggi konsentrasi nutrisi dalam media yang digunakan maka akan
didapatkan konsentrasi atau rendemen produk yang tinggi. Sementara itu semakin
lama waktu fermentasi yang berlangsung, maka kadar nutrisi yang terkandung
dalam media akan semakin habis dan kadar gula sisa yang ada dalam media akan
semakin menurun. Perlakuan yang tidak aseptis dapat mengganggu jalannya
fermentasi produksi asam sitrat.
Semakin tinggi jumlah biomassa yang
dihasilkan maka akan menurunkan jumlah asam sitrat yang dihasilkan. Semakin
tinggi konsentrasi nutrisi maka jumlah asam sitrat yang diperoleh juga akan
semakin tinggi. Aplikasi asam sitrat selain untuk pangan, digunakan juga dalam
industri farmasi dan kimia.
3.2 Saran
Adapun saran-saran yang kami ajukan adalah:
1.
Sebaiknya dilakukan praktikum pembuatan Asam
Sitrat agar mahasiswa mendapat ilmu tambahan.
2.
Perlunya sosialisasi penggunaan Asam Sitrat,
supaya masyarakat lebih familiar.
DAFTAR PUSTAKA
Agung. P. 2012. Isolasi, Seleksi Dan Fermentasi Produksi Asam sitrat
Dari Kapang Penghasil Asam Sitrat. Available at: http://id.scribd.com/doc/129547826/Isolasi-Seleksi-Dan-Fermentasi-Produksi-Asam-Sitrat-Dari-Kapang.
(online) (Diakses: 24 Desember 2013).
Khairina. H. 2013. Produksi Asam Sitrat. Available at: http://fhyzaa.blogspot.com /2013/06/
produksi-asam-sitrat. html. (online) (Diakses: 25 Desember 2013).
Khairulanam. dkk.
2010. Isolasi Dan Seleksi Kapang Penghasil Asam Sitrat. Available at: http://
khairulanam.files.wordpress.com/2010/08/asam-sitrat.pdf. (online) (Diakses: 23
Desember 2013).
Laboratorium Bioindustri TIP, FTP,
Unbraw (2007), Fermentasi Asam Sitrat.
Available at: http://www.media komunikasi permi cabang malang/asam sitrat. com. (online)
(Diakses: 24 Desember 2013).
Novitasari.
E. dkk. 2008. Pembuatan Etanol Dari Sari
Kulit Nenas, Laboratorium Bioindustri TIP-FTP UNIBRAW. Available at: http://bioindustri.blogspot.com /2008/05/
pembuatan-etanol-dari-sari-kulit-nenas.html. (online). (Diakses pada 23 Desember 2013).
Ovelando. R. dkk. Fermentasi
Buah Markisa (Passiflora)
Menjadi Asam Sitrat. Available
at: http://jit.unsri.ac.id/index.php/jit/article/view/5. (online) (Diakses:
23 Desember 2013).
Pertiwi. D. 2012. Diagram Aspergilus. Available at:
http:/dyan-pertiwi.blogspot. com/2012_01_01_ archive.html. (online) (Diakses:
23 Desember 2013).
Qeubec. 2011. Aspergillus Niger. Available at: http://www.inspq.qc.ca/moisissures /fiche.asp?no=7&
Lg=en. (online) (Diakses: 24 Desember 2013).
Sindhuwati. T.
2012. Pembuatan Asam Sitrat. Available at: http://titi-sindhuwati.blogspot.com
/2012/ 01/ pembuatan-asam-sitrat.html. (online) (Diakses: 23 Desember 2013).
USU. 2006. Sejarah Asam Sitrat. Available at: http://repository.usu.ac.id/bitstream/12345
6789/20306/4/Chapter%20II.pdf. (online) (Diakses: 23 Desember 2013).
Widyanti. E. 2013 Tesis
Produksi Asam Sitrat Dari Substrat Molase Pada Pengaruh Penambahan Vco (Virgin Coconut Oil) Terhadap
Produktivitas Aspergillus Niger Itbcc
L74 Terimobilisasi. Available at: http://eprints.undip.ac.id/25182 /1/emmanuela.pdf.
(online) Diakses: 24 Desember 2013).
Komentar