Dokumen tersebut membahas tentang produksi asam sitrat melalui fermentasi menggunakan mikroorganisme. Asam sitrat diproduksi secara alami oleh beberapa jenis jamur dan bakteri melalui siklus asam trikarboksilat dengan menggunakan glukosa sebagai sumber karbon. Proses fermentasi dilakukan baik secara permukaan maupun bawah permukaan dengan berbagai parameter yang perlu diperhatikan.

1. Pendahuluan
• Asam sitrat merupakan asam organik
• Berguna dalam industri makanan, farmasi dan
tambahan dalam makanan ternak
PRODUKSI ASAM SITRAT
• Dapat diproduksi secara kimiawi, atau secara
SECARA FERMENTASI fermentasi menggunakan mikroorganisme
Sejarah Asam sitrat Kegunaan asam sitrat
• Sebelum tahun 1800 asam sitrat diperoleh dari • Industri makanan : flavouring agent, ekstrak
tumbuhan (buah lemon)
• 1893 : ditemukan diproduksi oleh jamur berfilamen jus buah, perasa permen, es krim,dll
(filamentous fungi) • Industri farmasi : dapar pH, pengawet dalam
• 1923 : produksi pertama asam sitrat menggunakan sediaan farmasi, perasa asam, dll
mikroorganisme dengan cara fermentasi pada
permukaan (surface culture) • Industri kimia : antifoam agent, softener,
• 1930 : produksi menggunakan fermentor diperoleh campuran warna tekstil, campuran deterjen,
sebanyak 5000 ton
• 1979 : produksi menggunakan fermentor mencapai dll
220.000 ton dari 220 m3

2. Biosintesis asam sitrat dalam
Mikroba penghasil asam sitrat
mikroorganisme
• Merupakan metabolit primer • Asam sitrat (2‐hidroksipropana‐1,2,3‐asam
• Aspergillus niger karboksilat) adalah produk metabolisme primer dan
• Aspergillus wentii dibentuk dalam siklus asam trikarboksilat (TCA cycle)
• Penicillium luteum, P.citrinum • Sumber karbon utama adalah glukosa
• Mucor piriformis • Enzim dalam jalur EMP terlibat dalam penguraian
• Citromyces pfefferianus glukosa menjadi piruvat
• Candida lipolytica • Ketika piruvat mengalami dekarboksilasi membentuk
• Trichoderma viridae asetil koA, residu asetat masuk dalam siklus TCA
• Corynebacterium sp.
• dll
Diagram biosintesis asam sitrat
• Selama proses idiophase, enzim sitrat sintase PEP
meningkat 10 kali selama produksi asam sitrat,
sedangkan enzim asonitase dan sitrat Piruvat
dehidrogenase berkurang Asetil coA
• Glukosa juga mengalami katabolisme melalui oksaloasetat
jalur pentosa fosfat. Enzim untuk siklus ini Malat Sitrat
terdapat pada A.niger Fumarat
IsoSitrat
Suksinat

3. Fermentasi asam sitrat Medium untuk nutrisi
• Dapat dilakukan menggunakan 2 macam metode • Sumber karbon : berbagai amilum dapat digunakan
fermentasi : permukaan (surface process) dan bawah (kentang, hidrolisat amilum, sirup glukosa, sukrosa,
permukaan (submerged process) molase, dll)
• Pada tahap tropofase, sebagian dari glukosa • Penambahan trace elements (Cu, Mn, Mg, Fe, Zn,
digunakan untuk membentuk miselium dan respirasi Mo) dalam skala ppm. Bila berlebih dapat berakibat
• Pada tahap idiofase, sisa glukosa diubah menjadi toksik
asam organik, termasuk asam sitrat • Fe merupakan faktor penentu, jumlahnya tergantung
• Produksi berkisar antara 40‐69% dalam bentuk asam pada sumber karbon yang digunakan. Contoh : bila
sitrat‐1‐hidrat (123 g per 100 g sukrosa) atau asam digunakan sukrosa murni, jumlah optimal Fe adalah
sitrat anhidrat (112 g per 100 g sukrosa) 2.0 ppm, sedangkan bila hidrolisat amilum yg
digunakan, jumlah optimal Fe adalah 0,2 ppm
Proses produksi
• Komponen medium lainnya : sumber nitrogen, • Penyiapan suspensi spora A.niger pada 25 °C,
fosfat, juga diperlukan inkubasi selama 10‐14 hari
• Inokulum dibuat dengan 15% gula (misalnya dari
• pH harus diatur < 3.0, untuk menekan
molase)
pembentukan asam oksalat dan asam
• Ditambahkan ion sianida untuk menginduksi
glukonat. Selain itu dapat mengurangi
pembentukan miselium dalam bentuk pelet dengan
kemungkinan terkontaminasi ukuran 0,2‐0,5 mm
• Setelah 24 jam, pelet dapat digunakan untuk
produksi dalam fermentor

4. Proses dengan metode permukaan
(surface process)
• Medium untuk metode ini dapat berupa substrat • Substrat cair lebih banyak digunakan karena efisien.
padat atau cair Spora inokulum sebanyak 2 – 5 x 107 spora/m2
• Substrat padat : wheat bran, amilum ubi (sweet • Komposisi medium : (g/L)
potato)
– Sukrosa 160 – 200
• Setelah disterilisasi, substrat ditaburkan dalam – NH4NO3 1,6 – 3,2
loyang setebal 3‐5 cm lalu diinkubasi pada 28 °C
– CaH2PO4 0,3 – 1,0
• Pertumbuhan dapat dipercepat dengan penambahan
– MgSO4.7 H20 0,2 – 0,5
enzim amilase
– ZnSO4 0,01 – 0,02
• Proses fermentasi berlangsung 5‐8 hari
– Ca heksasianoferat 0,4 – 2,0
Proses dengan metode bawah
Kondisi fermentasi
permukaan (submerged process)
• Suhu inkubasi 30 – 40 °C • 80% produksi asam sitrat di dunia
• Ventilasi penting untuk pertukaran gas karena menggunakan metode ini
produksi asam sitrat akan berkurang bila CO2 • Waktu fermentasi 8 hari
di atmosfir meningkat > 10% • 3 parameter yang menentukan keberhasilan
• pH diatur supaya asam proses : kualitas fermentor, struktur miselium,
pasokan oksigen

5. Perolehan kembali
(product recovery)
• Fermentor harus terbuat dari bahan yang tahan • Jika asam oksalat terbentuk sebagai produk
terhadap asam, misalnya SS (Stainless Steel) samping (side product), maka asam oksalat
• Bentuk miselium yang ideal adalah bentuk pelet
dengan diameter kecil. Bila terjadi filamen dan tidak harus diendapkan dengan Ca agar membentuk
membentuk klamidospora, asam sitrat yang endapan Ca‐oksalat pada suasana asam. Asam
terbentuk menjadi sedikit sitrat akan tetap tertinggal dalam larutan
• Rasio jumlah Cu dan Fe mempengaruhi bentuk sebagai mono‐kalsium sitrat
miselium ini
• Oksigen harus antara 20 – 25% jenuh, dengan laju
• Asam sitrat selanjutnya diendapkan pada pH
aerasi 0,2 – 1 vvm 7,2 dengan suhu 70 – 90 C
• Tidak perlu dilakukan pengadukan karena
viskositasnya tidak tinggi
• Pemurnian selanjutnya dengan asam sulfat,
lalu diendapkan sebagai kalsium sulfat
• Penambahan kabon aktif, atau ion exchange,
dan kristalisasi sebagai asam sitrat atau asam
sitrat monohidrat pada 36,5 C