Pengaruh sumber karbon terhadap produksi dan karakteristik eksopolisakarida oleh Lactiplantibacillus Plantarum 4309 serta aktivitas emulsifikasinya

INDONESIA:

Eksopolisakarida (EPS) adalah polisakarida hasil metabolit mikroba yang berpotensi sebagai emulsifier alami dalam industri pangan. Lactiplantibacillus plantarum diketahui mampu memproduksi EPS, namun rendemennya rendah sehingga perlu optimalisasi melalui penambahan sumber karbon. Penelitian ini bertujuan mengkaji pengaruh jenis sumber karbon terhadap produksi EPS oleh Lactiplantibacillus plantarum 4309, karakteristiknya, serta aktivitas emulsifikasinya terhadap beberapa minyak nabati. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap faktor tunggal: tahap pertama membandingkan penambahan glukosa, sukrosa, dan laktosa dengan kontrol tanpa penambahan sumber karbon; tahap kedua menguji aktivitas emulsifikasi EPS pada minyak kelapa, bunga matahari, dan zaitun. Parameter meliputi berat kering EPS, kadar karbohidrat total, gugus fungsi (FTIR), serta aktivitas dan indeks emulsifikasi, ukuran droplet emulsi, dan jenis emulsi. Analisis ANOVA dilakukan pada data produksi EPS untuk mengetahui pengaruh jenis sumber karbon. Hasil menunjukkan bahwa jenis sumber karbon berpengaruh nyata (p<0,05) terhadap produksi EPS dibandingkan kontrol (1,252 g/L), dengan rendemen EPS tertinggi pada sukrosa (2,996 g/L), diikuti glukosa (2,475 g/L) dan laktosa (1,830 g/L). EPS memiliki kadar karbohidrat total 73,9% dengan gugus fungsi khas polisakarida (hidroksil, karbonil, dan ikatan glikosidik). EPS membentuk emulsi minyak-dalam-air dengan kestabilan tertinggi pada minyak bunga matahari (indeks emulsi 71,25%; droplet 45,01 μm). Sukrosa merupakan sumber karbon paling efektif untuk meningkatkan produksi EPS, dan EPS yang dihasilkan berpotensi sebagai emulsifier alami dalam produk pangan.

ENGLISH:

Exopolysaccharides (EPS) are polysaccharides produced as microbial metabolites that hold potential as natural emulsifiers in the food industry. Lactiplantibacillus plantarum is known to be capable of producing EPS; however, its yield is low, so optimization through the addition of carbon sources is required. This study aimed to examine the effect of different types of carbon sources on EPS production by Lactiplantibacillus plantarum 4309, its characteristics, and its emulsifying activity against several vegetable oils. The study employed a single-factor Completely Randomized Design: the first stage compared the addition of glucose, sucrose, and lactose against a control without any added carbon source; the second stage tested the emulsifying activity of EPS on coconut, sunflower, and olive oils. The parameters measured included EPS dry weight, total carbohydrate content, functional groups (FTIR), as well as emulsifying activity and index, emulsion droplet size, and emulsion type. ANOVA was performed on the EPS production data to determine the effect of carbon source type. The results showed that the type of carbon source had a significant effect (p<0.05) on EPS production compared to the control (1.252 g/L), with the highest EPS yield obtained from sucrose (2.996 g/L), followed by glucose (2.475 g/L) and lactose (1.830 g/L). The EPS had a total carbohydrate content of 73.9% with functional groups characteristic of polysaccharides (hydroxyl, carbonyl, and glycosidic bonds). The EPS formed an oil-in-water emulsion with the highest stability in sunflower oil (emulsion index 71.25%; droplet size 45.01 μm). Sucrose was the most effective carbon source for enhancing EPS production, and the resulting EPS has potential as a natural emulsifier in food products.

ARABIC:

عديدات السكاريد الخارجية (EPS) هي عديدات سكاريد ناتجة عن الأيض الميكروبي، ولها إمكانية استخدامها كمستحلِبات طبيعية في صناعة الأغذية. ومن المعروف أن بكتيريا Lactiplantibacillus plantarum قادرة على إنتاج عديدات السكاريد الخارجية، إلا أن مردودها منخفض، مما يستدعي تحسين الإنتاج من خلال إضافة مصادر الكربون. هدفت هذه الدراسة إلى بحث تأثير أنواع مصادر الكربون على إنتاج عديدات السكاريد الخارجية بواسطة Lactiplantibacillus plantarum 4309، وخصائصها، ونشاطها الاستحلابي تجاه عدد من الزيوت النباتية. استخدمت الدراسة تصميماً عشوائياً كاملاً أحادي العامل: قارنت المرحلة الأولى بين إضافة الجلوكوز والسكروز واللاكتوز مع عيّنة ضابطة دون إضافة أي مصدر كربون؛ بينما اختبرت المرحلة الثانية النشاط الاستحلابي لعديدات السكاريد الخارجية على زيت جوز الهند وزيت دوّار الشمس وزيت الزيتون. شملت المعايير المدروسة الوزن الجاف لعديدات السكاريد الخارجية، ومحتوى الكربوهيدرات الكلي، والمجموعات الوظيفية (FTIR)، إضافةً إلى النشاط الاستحلابي ومؤشر الاستحلاب، وحجم قطيرات المستحلَب، ونوع المستحلَب. وأُجري تحليل التباين (ANOVA) على بيانات إنتاج عديدات السكاريد الخارجية لتحديد تأثير نوع مصدر الكربون. أظهرت النتائج أن نوع مصدر الكربون كان له تأثير معنوي (p<0.05) على إنتاج عديدات السكاريد الخارجية مقارنةً بالعيّنة الضابطة (1.252 غم/لتر)، حيث سُجّل أعلى مردود مع السكروز (2.996 غم/لتر)، يليه الجلوكوز (2.475 غم/لتر) ثم اللاكتوز (1.830 غم/لتر). بلغ محتوى الكربوهيدرات الكلي في عديدات السكاريد الخارجية 73.9% مع وجود مجموعات وظيفية مميزة لعديدات السكاريد (الهيدروكسيل والكربونيل والروابط الجلايكوسيدية). كوّنت عديدات السكاريد الخارجية مستحلَباً من نوع الزيت في الماء بأعلى ثبات في زيت دوّار الشمس (مؤشر الاستحلاب 71.25%؛ حجم القطيرات 45.01 ميكرومتر). يُعدّ السكروز أكثر مصادر الكربون فعاليةً في زيادة إنتاج عديدات السكاريد الخارجية، وتمتلك عديدات السكاريد الخارجية الناتجة إمكانية استخدامها كمستحلِب طبيعي في المنتجات الغذائية.