KAJIAN PENGARUH DOSIS DAN WAKTU INKUBASI DEKSTRANASE TERHADAP DEGRADASI DEKSTRAN DALAM NIRA TEBU TERTUNDA GILING PADA SISTEM TEBANG TEBU BAKAR
Oleh DWI CAHYO NUGROHO F34101040
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
KAJIAN PENGARUH DOSIS DAN WAKTU INKUBASI DEKSTRANASE TERHADAP DEGRADASI DEKSTRAN DALAM NIRA TEBU TERTUNDA GILING PADA SISTEM TEBANG TEBU BAKAR
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh DWI CAHYO NUGROHO F34101040
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
KAJIAN PENGARUH DOSIS DAN WAKTU INKUBASI DEKSTRANASE TERHADAP DEGRADASI DEKSTRAN DALAM NIRA TEBU TERTUNDA GILING PADA SISTEM TEBANG TEBU BAKAR SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh Dwi Cahyo Nugroho F34101040
Dilahirkan pada tanggal 02 November 1983 di Purworejo
Tanggal Lulus : 26 September 2007
Disetujui, Bogor, 28 November 2007
Dr. Ir. Khaswar Syamsu, MSc.St Dosen Pembimbing I
Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, MSi Dosen Pembimbing II
3
DWI CAHYO NUGROHO. F34101040. Study on The Influences of Dextranase Dose and Incubation Time to The Degradation of Dextran in Delayed-Milling Cane Juice on Burnt-Cane Harvesting System. Under Supervision of Khaswar Syamsu and Titi Candra Sunarti. 2007.
ABSTRACT
More than 50% of sugar cane harvesting in the world still count on harvesting by burning. Sugar cane burning is an effective way in managing yields of manual cutting, machinery cutting, also clean sugar cane distribution to the mills. However, this harvesting system is known as the main cause of increasing amount of dextran in the cane juice. Dextran is a glucose polymer compound being resulted from sucrose synthesis by Leuconostoc mesenteroides bacteria. According to Cuddihy et al. (1999), the availability of dextran in the phase of sugar cane harvesting and in each parts of sugar production process has a potential to cause significant sucrose (sugar) loss. High dextran content may cause Rp 1.3 to 2.6 billions of financial loss in a factory with 4000 tons of cane milling capacity per day in 150 days processing season. According to Sumarno and Mochtar (1993), dextran may technically obstructs the extraction process, viscocity increasing of cane juice and cookings, obstruction on crystal formation and sedimentation, also abnormal crystal formation, i.e. elongated form. Unproportional sugar milling capacity with abundance amount of sugar cane has often delayed sugar cane milling period. This lateness of milling will add to decay of cane juice along with the increasing of dextran amount either on the field, on distribution or on production (Cuddihy et al., 1999). This research is aimed to study the influences of dextranase dose and incubation time to dextran degradation of delayed milling sugar cane juice in burnt cane harvesting system. The coverages of this study are characterization of delayed-milling burnt-cane juice, characterization of dextranase being used, and to determine the dextranase dose and incubation time on dextran degradation. The results of analysis on burnt-cane milling delayement (in 0, 12, 24, and 48 hours) signifies that cane juice has the juice volume yield about 48.46-39.34%, 2.5x104 57.5x104 colonies of bacteria, 177.14-284.29 ppm of dextran level, and mixed interaction pattern between growth of Leuconostoc mesenteroides bacteria and dextran formation. In 48 hours of milling delayement, dextran level has gone above the limit of allowance, i.e. 250 ppm. In this condition, cane juice has juice volume yield of 39.34±4.55%, dextran level of 284.29±2.02 ppm, 5.75x105 ± 1.344x105 colonies of bacteria, TSS 14.39±0.05 obrix at 25°C temperature, 1.41±0.02 cP viscocity, 207.84±19.00 mg/ml total amount of sugar, 14.15±0.29 mg/ml of reducing sugar, 193.70±15.33 mg/ml of sucrose level, 26±0.82°C temperature, and 5.4±0.01 pH level. The dextranase being used is endodextranase. The results of characterization has denoted that this dextranase has 248.66 UD/ml activity, specific activity of 73.13 UD/mg protein and optimum temperature of 50oC.
4
Degradation of dextran is undertaken by adding dextranase into burnt-cane juice at 48 hours of milling delayement by using dose of 0 UD/l juice, 80 UD/l juice, 100 UD/l juice, and 120 UD/l juice at 0, 30, 60, and 90 minutes incubation time. The combination of treatment yields about 13.784-13.352 mg/ml glucose of reducing sugar level, 0.037-9.31 mg/ml glucose of degraded dextran, 0.875-1.431 cP of viscocity, 13.25-14.45 obrix of TSS, 5.28-5.38 pH level, and 188.63-231.19 mg/ml glucose of total amount of sugar. The result of variance examination test signifies that combination of enzyme dose treatment and incubation time gives significant influence to reducing sugar, viscocity, and degraded sugar. Meanwhile there is no significant difference on TSS and pH level. The best dextran degradation treatment combination on burntcane juice at 48 hours of milling delayement is obtained by dose addition in the amount of 100 UD/l juice and in 60 minutes incubation time. The combination of treatment yields about 23.352 mg/ml glucose of reducing sugar and 9.311 mg/ml glucose of degraded dextran. The ratio of substrat-enzyme in this condition is 0.0014 ml enzyme/ppm of dextran.
5
DWI CAHYO NUGROHO. F34101040. Kajian Pengaruh Dosis dan Waktu Inkubasi Dekstranase Terhadap Degradasi Dekstran Dalam Nira Tebu Tertunda Giling Pada Sistem Tebang Tebu Bakar. Di bawah bimbingan Khaswar Syamsu dan Titi Candra Sunarti. 2007.
RINGKASAN
Lebih dari 50% pemanenan tebu di dunia masih mengutamakan penebangan dengan pembakaran. Pembakaran tebu merupakan cara yang efektif dalam mengatur hasil penebangan manual dan penebangan mesin serta pengiriman tebu yang bersih ke penggilingan. Namun, sistem penebangan ini diketahui merupakan penyebab utama dari meningkatnya jumlah dekstran pada gula tebu. Dekstran merupakan senyawa polimer glukosa hasil dari sintesis terhadap sukrosa oleh bakteri Leuconostoc mesenteroides. Menurut Cuddihy et al. (1999), adanya dekstran pada tahap pemanenan tebu dan setiap bagian proses produksi gula berpotensi pada kehilangan sukrosa (gula) yang signifikan. Kandungan dekstran yang tinggi dapat menyebabkan kerugian keuangan mencapai 1.3 - 2.6 milyar pada pabrik berkapasitas giling 4000 ton/hari dengan masa giling 150 hari. Menurut Sumarno dan Mochtar (1993), secara teknis dekstran menyebabkan penghambatan proses ekstraksi, peningkatan viskositas nira dan masakan, penghambatan pembentukan dan pengendapan kristal, serta pembentukan kristal yang abnormal yaitu berbentuk memanjang. Kapasitas giling pabrik gula yang tidak sebanding dengan jumlah tebu yang melimpah seringkali menyebabkan terjadinya penundaan masa giling tebu. Keterlambatan penggilingan ini menambah kerusakan nira seiring dengan peningkatan jumlah dekstran selama di lahan, pengiriman dan produksi (Cuddihy et al., 1999). Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pengaruh dosis dan waktu inkubasi dekstranase terhadap degradasi dekstran dalam nira tebu tertunda giling pada sistem tebang tebu bakar. Ruang lingkup penelitian ini meliputi karakterisasi nira tebu bakar tertunda giling, karakterisasi dekstranase yang digunakan, serta penentuan dosis dan waktu inkubasi dekstranase terhadap degradasi dekstran. Hasil analisa pada penundaan giling tebu bakar (0, 12, 24, dan 48 jam) menunjukkan bahwa nira memiliki rendemen berkisar antara 48.46-39.34%, jumlah bakteri 2.5x104 57.5x104 koloni, kadar dekstran 177.14-284.29 ppm, dan pola hubungan yang terjadi antara pertumbuhan bakteri Leuconostoc mesenteroides dan pembentukan dekstran menunjukkan pola campuran. Pada masa tunda giling 48 jam kadar dekstran telah melebihi ambang batas yang diperbolehkan yaitu sebesar 250 ppm. Pada kondisi tersebut nira memiliki rendemen 39.34±4.55%, kadar dekstran 284.29±2.02 ppm, jumlah bakteri 5.75x105 ± 1.344x105 koloni, TSS 14.39±0.05 obrix pada suhu 25°C, viskositas 1.41±0.02 cP, total gula 207.84±19.00 mg/ml, gula pereduksi 14.15±0.29 mg/ml, kadar sukrosa 193.70±15.33 mg/ml, suhu 26±0.82°C, dan pH 5.4±0.01. Dekstranase yang digunakan merupakan endodekstranase. Hasil karakterisasi menunjukkan bahwa dekstranase ini memiliki aktivitas 248.66 UD/ml, aktivitas spesifik 73.13 UD/mg protein dan suhu optimum 50oC.
6
Degradasi dekstran dilaksanakan dengan menambahkan dekstranase ke dalam nira tebu bakar tertunda giling 48 jam menggunakan dosis 0 UD/l nira, 80 UD/l nira, 100 UD/l nira, dan 120 UD/l nira dengan waktu inkubasi 0 menit, 30 menit, 60 menit, dan 90 menit. Kombinasi perlakuan tersebut menghasilkan kadar gula pereduksi berkisar 13.784-13.352 mg/ml glukosa, dekstran terdegradasi 0.037-9.31 mg/ml glukosa, viskositas 0.875-1.431 cP, TSS 13.25-14.45 obrix, pH 5.28-5.38, total gula 188.63-231.19 mg/ml glukosa. Hasil uji sidik ragam menunjukkan bahwa kombinasi perlakuan dosis enzim dan waktu inkubasi memberikan pengaruh nyata terhadap gula pereduksi, viskositas dan dekstran terdegradasi, sedangkan pada TSS dan pH tidak berbeda nyata. Kombinasi perlakuan terbaik degradasi dekstran pada nira tebu bakar tertunda giling 48 jam adalah dengan penambahan dosis sebesar 100 UD/l nira dan waktu inkubasi 60 menit. Kombinasi perlakuan ini menghasilkan rata-rata kadar gula pereduksi sebesar 23.352 mg/ml dan dekstran terdegradasi sebesar 9.311 mg/ml. Perhitungan rasio enzim-subtrat pada kondisi ini sebesar 0.0014 ml enzim/ppm dekstran.
7
PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi yang berjudul ”Kajian Pengaruh Dosis dan Waktu Inkubasi Dekstranase Terhadap Degradasi Dekstran Dalam Nira Tebu Tertunda Giling Pada Sistem Tebang Tebu Bakar” adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan dosen pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, November 2007
Dwi Cahyo Nugroho F34101040
8
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Penulis bernama Dwi Cahyo Nugroho, dilahirkan di Purworejo, Jawa Tengah pada tanggal 02 November 1983. Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara pasangan Bapak Sugiyanto dan Ibu Siti Siyamsih. Pada tahun 19881989, penulis mengawali pendidikannya di TK Tunas Muda Purworejo, kemudian melanjutkan pendidikan formal di SD Negeri Lugu, Purworejo pada tahun 19891995. Penulis melanjutkan sekolah ke SLTP Negeri 1 Kutoarjo pada tahun 19951998, kemudian melanjutkan sekolah ke SMU Negeri 2 Purworejo pada tahun 1998-2001. Pada tahun 2001, penulis diterima di Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB melalui jalur USMI. Selama kuliah, penulis aktif di beberapa organisasi kemahasiswaan, antara lain Organisasi Mahasiswa Daerah (OMDA) pada tahun 2001-2003, Lembaga Dakwah Kampus (LDK) BKIM IPB pada tahun 2001-2003, dan DKM Al Fath Fateta pada tahun 2002-2006. Selain itu, penulis juga turut serta dalam kegiatan kepanitiaan baik lokal maupun nasional. Pada tahun 2004, penulis melaksanakan Praktek Lapang di PT Tonga Tiur Putra, Rembang
Jawa Tengah yang bergerak di industri pengolahan ikan.
Selama Praktek Lapang, penulis mengkaji aspek-aspek proses produksi pengalengan rajungan (Portunus pelagicus) di perusahaan tersebut. Pada tahun 2006-2007, penulis melaksanakan tugas akhir yang berupa penelitian di Laboratorium Bioindustri dan Laboratorium Dasar Ilmu Terapan Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB di bawah bimbingan Dr. Ir. Khaswar Syamsu, MSc.St dan Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, MSi. Hasil penelitian tersebut ditulis dalam bentuk skripsi yang berjudul Kajian Pengaruh Dosis dan Waktu Inkubasi Dekstranase Terhadap Degradasi Dekstran Dalam Nira Tebu Tertunda Giling Pada Sistem Tebang Tebu Bakar .
9
KATA PENGANTAR
Puji syukur bagi Allah SWT, atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berbentuk skripsi. Shalawat dan salam untuk Rasulullah Muhammad SAW. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Skripsi yang berjudul Kajian Pengaruh Dosis dan Waktu Inkubasi Dekstranase Terhadap Degradasi Dekstran Dalam Nira Tebu Tertunda Giling Pada Sistem Tebang Tebu Bakar disusun berdasarkan penelitian yang dilakukan penulis di Laboratorium Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB. Selama penyelesaian tugas akhir, penulis menerima bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, MSc.St. selaku dosen pembimbing I yang telah membimbing penulis selama kuliah hingga pelaksanaan tugas akhir. 2. Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, MSi. selaku dosen pembimbing II yang telah membimbing penulis dalam pelaksanaan tugas akhir. 3. Ir. Faqih Udin, MSc. selaku dosen penguji ujian skripsi yang telah memberi saran dan perbaikan dalam penulisan skripsi. 4. Kedua orang tua, kakak, dan Cahayaku tercinta yang telah memberikan motivasi dan doa selama penulis menempuh dan menyelesaikan masa belajar di IPB. Terima kasih atas tetesan air mata dalam doa malammu. 5. Seluruh staf pengajar, karyawan dan laboran departemen TIN, staf, karyawan IPB yang telah membantu selama pelaksanaan tugas akhir. 6. Keluarga besar TIN 38 atas kebersamaannya. Spesial untuk Wawan M., Anas B, Dhani S., Ardianto M., Winanda, dan Ria S. 7. The Gang (Abe Ngobrol Boy, Rifki Molor Boy, Firman.com), Wiwin, Seno Satrio, Hendro, Sita, Mbak Fitri, Fifi, dan Tarwin atas kebersamaan dalam berbagi suka dan duka selama penelitian di laboratorium.
