ASAM ITAKONAT

A. Pendahuluan

Saat ini minat untuk mengganti monomer berbasis petrokimia dengan yang

alami mulai meningkat. Asam itakonat adalah salah satu produk fermentasi yang

menjanjikan dari kelompok asam organik untuk menggantikan petrokimia berbasis

monomer.

1. Definisi

Asam Itakonat (methylene butanedioc acid, methylene succinid acid, 3-

carboxy-3-butanoic acid, propylenedicarboxylite acid) adalah unsaturated

dicarbonic organic acid, yang dapat dengan mudah digabungkan untuk

membentuk polimer dan dapat digunakan untuk menggantikan monomer

berbasis petroleum dengan yang alami. Asam itakonat memiliki satu gugus

karboksil yang terkonjugasi ke dalam kelompok metilen.

Gambar 1. Rumus Molekul Asam Itakonat

Sifat asam itakonat:

Formula : C5O4H4

Berat Molekul : 130.1

Titik Lebur : 167-1680C

Titik Leleh : 2680C

Kelarutan di Air : 83,103 g/L

Densitas : 1.632 g/L

pH : 2

pKa : 3.84 dan 5.55

Asam itakonat dapat dianggap sebagai -substitued arcilic acid atau

methacrilic acid, seperti ditunjukkan pada gambar 2, dan isomer dengan

citraconic dan mesaconic acid.

Gambar 1. Struktur Asam Itakonat dan Senyawa Terkait

(Wilke, 2001)

2. Sejarah

Asam itakonat ditemukan oleh Baup pada tahun 1837 sebagai produk

dekomposisi termal dari asam sitrat. Biosintesis oleh fungi dari karbohidrat

dilaporkan pertama kali oleh Kinosita pada tahun 1932 yang mengisolasi Asam

Itakonat dari medium pertumbuhan osmofilik fungi, Aspergillus itaconikus.

Kemudian jamur lainnya, terutama jenis Aspergillus terreus, dtemukan lebih

cocok.

Di Northern Regional Research Laboratory (NRRL) , fakultas pertanian

AS di Peoria, Illinois, mengembangkan sebuah screening programe yang dapat

mengidentifikasi sebanyak 300 turunan Aspergillus terreus yang kemudian

dipublikasikan sebagai A.terreus NRRL pada tahun 1960. Di institut yang sama

percobaan pendahuluan dibuat untuk mengembangkan proses bioteknik untuk

memproduksi asam itakonat. Pada tahun 1966, pembuatan asam itakonat

dikembangkan dalam skala industri dengan fermentasi batch. 15 tahun

kemudian minat terhadap asam itakonat menurun. Namun, pada awal tahun

1980, banyak orang mulai peduli tentang konsevasi lingkungan, renewable

resources, dan energi terbarukan. Sehingga teknologi fermentasi mulai

dikembangkan kembali.

(Wilke, 2001)

B. Proses Produksi

Proses pembuatan asam itakonat yang paling paling disukai adalah dengan

proses fermentasi. Belakangan ini, untuk meningkatkan proses produksi asam

itakonat dikembangkan bioteknologi baru, antara lain teknik immobilisasi, sistem

penyaringan dan rekayasa genetika.

1. Mikroorganisme

Mikroogranisme yang sering digunakan dalam pembuatan asam itakonat

adalah Aspergillus terreus. Penelitian yang dilakukan dengan bakteri ini

memperoleh asam itakonat dengan konsentrasi 82 gram asam itakonat/L.

Namun mikroorganisme ini sangat sensitif terhadap impurities. Selain spesies

Aspergillus, spesies Ustilago juga dapat digunakan dalam produksi asam

itakonat. Haskins melakukan fermentasi asam itakonat dengan Ustilago zeae

dan memperoleh asam itakonat dengan konsentrasi sebesar 15 gram asam

itakonat/L. Iwata Corp. Melakukan fermentasi dengan spesies Ustilago yang

berbeda, yaitu Ustilago maydis dan memperoleh asam itakonat dengan

konsentrasi sebesar 53 gram asam itakonat/L.

2. Substrat

Yield asam itakonat yang besar didapatkan dari fermentasi dengan glukosa

dan sukrosa sebagai substrat. Produksi asam itakonat sensitif terhadap

kandungan substratnya, seperti Fe, Mn, Cu, Zn, P dan N sehingga untuk

memperoleh produksi yang maksimal perlu dilakukan pretreatment terhadap

bahan baku yang akan digunakan untuk membuat substrat. Substrat yang

sering digunakan adalah beet dan molase tebu. Substrat tersebut

dipretreatment dengan ion-exchange. Selain itu, juga sering digunakan hasil

dari hidrolisa pati dan gula sederhana, seperti glukosa dan fruktosa.

3. Kondisi operasi

Proses fermentasi asam itakonat akan maksimal pada saat kandungan glukosa

terbatas, yaitu pada konsentrasi gula 100 – 150 g/L sehingga dapat dikatakan

bahwa asam itakonat merupakan hasil dari metabolisme sekunder. Selama

fermentasi, pH dijaga sekitar 2 dan suhu dijaga sekitar 37 oC. Proses

fermentasi ini merupakan fermentasi aerob. Oksigen ditambahkan selama

proses fermentasi karena kondisi anaerob akan mengganggu pertumbuhan sel.

4. Tahapan Proses

a. Pembuatan medium pertumbuhan mikroorganisme

Medium yang digunakan adalah PDA (Potatoes Dextrose Agar). Untuk

membuat PDA, sirup dekstrosa kentang dicampur dengan aquadest. pH

dinaikkan menjadi 2 dengan menambahkan asam nitrat pada suhu kamar.

Kemudian disterilisasi pada suhu 121 oC dan tekanan 15 psi selama 20

menit dalam autoclaf.

b. Inokulasi mikroorganisme

Mikroorganisme yang digunakan adalah Aspergillus terreus. Aspergillus

terreus dikultur dalam cawan petri yang mengandung PDA (Potatoes

Dextrose Agar) dan 10% tartaric acid. Kemudian diinkubasi pada suhu 25 oC selama 5 hari. Selanjutnya, diencerkan 2 kali dengan 10 mL aquadest

untuk masing-masing pengenceran. Suspensi spora yang mengandung

0,9/mL disiapkan dan digunakan sebagai inokulum untuk proses

fermentasi.

c. Fermentasi Asam Itakonat

Glukosa dari biji jarak dicampur dengan aquadest, Natrium Nitrat,

magnesium sulfat, ferrous sulfat dan kalium klorida. pH larutan dinaikkan

dengan menambahkan asam nitrat pada suhu kamar. Kemudian disterilisasi

pada suhu 121 oC dan tekanan 15 psi selama 20 menit dalam autoclaf.

Inokulum yang sudah disiapkan dimasukkan di media fermentasi, dan

difermentasikan selama 5 hari.

(Hussain, 2007)

5. Yield

Yield yang dihasilkan dari fermentasi batch dengan Aspergillus terreus

sebesar 54% dengan medium glukosa. Sedangkan yield dari fermentasi

kontinyu dengan Aspergillus terreus hanya sebesar 12-16% dengan medium

yang sama.

Tabel 1 Produk Fermentasi Glukosa oleh Aspergillus terreus pada pH 2

(Eimhjellen, 1954)

C. Fungsi / Manfaat

- Serat

Polimerisasi metil, etil atau vinil ester dari asam itakonat digunakan sebagai

plastik, perekat elastis, dan pelapis. Kopolimer dari asam itakonat bersifat

kuat, fleksibel, water-proof, dan merupakan isolator yang baik.

- Resin

Sebagai campuran cat agar lebih merekat

- Sejumlah kecil asam itakonat (<2%) ditambahkan untuk menambah daya

rekat selofan film. Selofan film yang dilapisi dengan polimer yang

mengandung asam itakonat akan 3,5 kali lebih rekat daripada yang dilapisi

dengan polimer yang tidak mengandung asam itakonat.

- Deterjen

Di industri deterjen, asam itakonat dicampur dengan asam fumarat.

- Cleaner

Di industri cleaner, sulfonasi asam itakonat digunakan untuk membersihkan

resin, tinta, dan noda-noda lain.

- Dental adhesive

- Sebagai anti-inflamasi atau analgesic

(Wilke, 2001)

D. Kesimpulan

- Mikroorganisme yang digunakan dalam fermentasi asam itakonat adalah

Aspergillus terreus

- Substrat yang digunakan dalam fermentasi asam itakonat adalah glukosa

- Fermentasi berlangsung pada suhu sekitar 37 oC

- Asam itakonat diproduksi pada fermentasi dengan pH 2

- Fermentasi asam itakonat merupakan fermentasi aerob

- Asam itakonat merupakan hasil dari metabolisme sekunder

- Yield asam itakonat yang diperoleh dari fermentasi oleh Aspergillus terreus

dengan substrat glukosa pada pH 2 adalah sebesar 54%

DAFTAR PUSTAKA

Eimhjellenn, K. E., 1954, ”The Mechanism of Itaconic Acid Formation by

Aspergillus terreus”, Department of Chemistry, The Technical University of

Norway, Trondheim, Norway

Hussain Jaheer, 2007, ”Fermentative Production of Itaconic Acid by Aspergillus

terreus Using Jatropha Seed Cake”, African Journal of Biotechnology, Vol. 6

Wilke, Th., 2001, “Biotechnical Production of Itaconic Acid”, Appl Microbiol

Biotechnol

TUGAS TEKNOLOGI FERMENTASI

ASAM ITAKONAT

Disusun oleh :

Maria Gretalita N.W. I0509025

Yosephin Bening G. I0509043

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012