PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM MANIS MELALUI PROSES DELIGNIFIKASI OLEH NaOH
AZURA
DEPARTEMEN BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh NaOH benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir skripsi ini. Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor. Bogor, 21 April 2015 Azura NIM G84100023
ABSTRAK AZURA. Pembuatan Bioetanol dari Bagas Batang Sorgum Manis Melalui Proses Delignifikasi oleh NaOH. Dibimbing oleh SURYANI dan TRI MARWATI. Bagas batang sorgum manis termasuk bahan lignoselulosa yang mengandung lignin, selulosa dan hemiselulosa sehingga dapat dimanfaatkan dalam pembuatan etanol. Penelitian ini bertujuan untuk produksi etanol dari bagas batang sorgum manis. Tahapan penelitian terdiri atas persiapan bagas batang sorgum manis, perlakuan awal menggunakan NaOCl, delignifikasi dengan NaOH, sakarifikasi dengan enzim xilanase dan selulase serta fermentasi oleh S. cerevisiae. Parameter yang dianalisis meliputi kadar lignin, selulosa dan hemiselulosa sebelum dan setelah delignifikasi, kadar gula reduksi dan kadar etanol. Hasil penelitian menunjukan bahwa bagas batang sorgum manis dapat dijadikan sebagai bahan baku dalam pembuatan bioetanol, karena berdasarkan data yang diperoleh kadar selulosa sebelum delignifikasi sebesar 23.45% sedangkan setelah delignifikasi, kadar selulosa optimum diperoleh dengan konsentrasi NaOH 8% yaitu 18.38%. Kadar glukosa paling tinggi diperoleh dar hasil sakarifikasi pada konsentrasi selulase 1% dan xilanase 1% sebesar 177%. Kadar etanol paling tinggi selama fermentasi oleh S. Cerevisiae dengan konsentrasi inokulum 2% yang diinkubasi selama 6 hari adalah 19.34%. Kata kunci :Bioetanol, delignifikasi, etanol, fermentasi, sakarifikasi, S. cerevisiae, selulosa. ABSTRACT Azura. Making Ethanol from Sweet Sorghum Bagasse Rod Through the delignification process by NaOH. Guided by SURYANI and TRI Marwati . Sweet sorghum bagasse rod including lignocellulosic materials containing lignin, cellulose and hemicellulose that can be used in the manufacture of ethanol. This study aims to stem the production of ethanol from sweet sorghum bagasse. Stages of research consists of preparation of sweet sorghum bagasse rod, pretreatment using NaOCl, delignification with NaOH, saccharification with xylanase and cellulase enzymes and fermentation by Saccharomyces cerevisiae. The parameters in the analysis include the levels of lignin, cellulose and hemicellulose before and after delignification, reduction sugar and ethanol. The results showed that sweet sorghum bagasse rod can be used as raw material in the manufacture of bioethanol, because it is based on data obtained cellulose content before delignification at 23.45% while after delignification, cellulose optimum levels obtained with 8% NaOH concentration is 18.38%. Highest glucose levels obtained from the saccharification at a concentration of 1% cellulase and xylanase 1% at 177%. Highest levels of ethanol during fermentation by S. cerevisiae with a concentration of 2% inoculum were incubated for 6 days is 19.34 % Keywords : Bioethanol, cellulose, delignification, ethanol, fermentation, saccharification, Saccharomyces cerevisiae
PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM MANIS MELALUI PROSES DELIGNIFIKASI OLEH NaOH PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM MANIS MELALUI PROSES DELIGNIFIKASI OLEH NaOH
AZURA
DEPARTEMEN BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015
PRAKATA Bismillahirrahmanirrahim Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April hingga September 2014 ini adalah Pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh NaOH. Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr.Suryani,SP.,M.Sc dan Dr.Ir.Tri Marwati M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan pengarahan dan saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Agus Budiyanto, S.TP, MSc, Abdullah bin Arif, SP, M. Si dan Wahyu Diyono, A.md, AK, S.Si beserta seluruh staf Laboratorium Kimia dan Mikrobiologi Balai besar penelitian dan pengembangan Pasca Panen Pertanian yang telah membantu selama pengumpulan data penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada bapak, ibu, serta seluruh keluarga dan temanteman Biokimia 47 untuk segala doa, kasih sayang dan dukungannya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, 21 April 2015 Azura G84100023
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN METODE Bahan dan alat Prosedur Penelitian HASIL Karakteristik bagas batang sorgum manis sebelum dan setelah delignifikasi
v v 1 2 2 3
Kadar gula reduksi bagas batang sorgum manis
6 6 7
Kadar etanol dari bagas batang sorgum manis melalui fermentasi oleh S. cerevisiae
7
PEMBAHASAN Karakteristik bagas batang sorgum manis sebelum dan setelah delignifikasi Kadar gula reduksi bagas batang sorgum manis
8 8 9
Kadar etanol dari bagas batang sorgum manis melalui fermentasi oleh S. cerevisiae
10
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
12 12 12 12 14
DAFTAR TABEL
Halaman 1 Kadar lignin, selulosa dan hemiselulosa bagas batang sorgum manis sebelum dan sesudah delignifikasi dengan NaOH 4%, 6% dan 8% 2 Kadar glukosa bagas batang sorgum manis 3 Rata-rata kadar etanol dari bagas batang sorgum manis melalui fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae
6 7 7
DAFTAR LAMPIRAN 1 Diagram alir penelitian 2 Kadar lignin, kadar ADF, kadar selulosa, kadar NDF dan kadar hemiselulosa sebelum delignifikasi 3 Kadar lignin, kadar ADF, kadar selulosa, kadar NDF dan kadar hemiselulosa setelah delignifikasi dengan NaOH 4%, 6% dan 8% selama 4 jam 4 Kadar glukosa bagas batang sorgum manis 5 Kadar etanol yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisiae 6 Kromatogram standar yang digunakan sebagai acuan dalam perhitungan kadar etanol 7 Kromatogram kadar etanol pada perlakuan 1, ulangan ke-1 8 Kromatogram kadar etanol pada perlakuan 1, ulangan ke-2 9 Kromatogram kadar etanol pada perlakuan 2, ulangan ke-1 10Kromatogramkadaretanolpadaperlakuan 2, ulangan ke-2
15 16
16 18 19 21 21 22 23 23
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara agraris yang beragam kekayaan alam terbarukan yang sangat berpotensi menghasilkan bioenergi.Bahan bakar nabati (BBN) seperti bioetanol, masih dibuat dari bahan berpati dan bergula yang merupakan bahan pangan. Hal ini akan berdampak buruk bagi penyediaan bahan pangan yang dibutuhkan masyarakat. Jika BBN terus menerus diproduksi dari bahan pangan, maka akan terjadi persaingan antara penyediaan pangan dan energi.Untuk menghindari persaingan tersebut, telah dikembangkan teknologi bahan bakar nabati generasi kedua,yang mampu memproduksi bahan bakar nabati, seperti bioetanol dari bahan lignoselulosa (Anindyawati, 2009). Ketika hasil-hasil pertanian dan perkebunan dipanen, bahan lignoselulosa akan tertinggal sebagai limbah pertanian yang biasanya kurang dimanfaatkan. Dengan demikian maka lignoselulosa tersebut potensial digunakan sebagai bahan baku untuk produksi bahan bakar nabati. Bagas batang sorgum manis (Sorghum bicolor L. Moench) merupakan ampas dari hasil pengepresan atau pengeluaran nira dari batang sorgum manis (Herlinda, 2011). Potensi batang dan daun sorgum dapat mencapai 30-40 ton/ha berat basah. Menurut Sirappa (2003), limbah tanaman sorgum manis (daun dan batang segar) dapat dimanfaatkan sebagai hijauan pakan ternak. Potensi daun sorgum manis sekitar 14-16% dari bobot segar batang atau sekitar 3 ton daun segar/ha dari total produksi 20 ton/ha. Kandungan bagas batang sorgum manis berdasar berat kering yaitu selulosa (17-18%), hemiselulosa (18-21%) dan lignin (22-23%) (Su et al.,2010). Limbah dari batang sorgum manis ini, dapat dikonversi menjadi bioetanol dan potensial sebagai sumber energi alternatif. Hal ini berdasarkan kebutuhan bahan bakar yang semakin meningkat sementara di lain pihak persediaan bahan bakar minyak bumi semakin berkurang. Indonesia saat ini sedang mengalami krisis energi dan diperkirakan cadangan minyak bumi nasional hanya cukup untuk konsumsi 10 tahun kedepan, sehingga sumber energi alternatif bioetanol adalah salah satu solusinya. Sekitar 90% biofuel dunia saat ini terbuat dari etanol, hal ini membuat setiap negara berlomba untuk memproduksi etanol dengan berbagai bahan baku dan metode. Industri bioetanol yang berkembang pesat saat ini juga dapat membuka lapangan pekerjaan baru, membuka perkembangan teknologi dan meningkatkan pendapatan petani. Upaya penggunaan bagas batang sorgum manis sebagai bahan baku produksi bioetanol dapat dilakukan dengan menggunakan metode hidrolisis secara enzimatis atau asam (Yandra,2011). Pada penelitian ini, menggunakan metode hidrolisis secara enzimatis karena memberi rendemen etanol sedikit lebih tinggi dibanding metode hidrolisis asam.Oleh karena itu, pada penelitian ini perlu dilakukan peningkatan efisiensi dalam proses delignifikasi, sakarifikasi secara enzimatis dan variasi konsentrasi inokulum pada bakteri S.cerevisiae sehingga dapat menghasilkan kadar etanol yang tinggi dengan tahapan yang mudah. Selain itu juga, pemilihan metode ini karena lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan hidrolisis menggunakan katalis asam dalam menghasilkan etanol dengan bantuan khamir fermentasi yaitu S.cerevisiae.
2
Keuntungan lain sorgum manis sebagai bahan baku pembuatan bioetanol adalah biaya produksi yang lebih murah karena efisien dalam menggunakan air dan waktu panen yang lebih singkat. Setiap hektar sorgum manis dapat menghasilkan 3160 liter etanol dari seluruh komponen tanamannya, sedangkan dari biji setiap 1 ton menghasilkan 380 l etanol (ICRISAT, 2007). Selain itu kualitas etanol yang dihasilkan jika dicampur dengan bensin (gasohol) lebih baik jika dibandingkan dengan etanol dari tebu karena beroktan tinggi, mengandung sedikit sulfur dan ramah lingkungan. Oleh karena penelitian dan pengembangan sorgum manis sebagai bahan baku bioetanol perlu dikedepankan sebagai altenatif bahan bakar alami yang ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk produksi etanol dari bagas batang sorgum manis melalui perlakuan delignifikasi, sakarifikasi dan fermentasi oleh S. cerevisiae. Pemanfatan bagas batang sorgum manis sebagai substrat atau sumber karbon yang berpotensi dalam produksi bioetanol, untuk alternatif bahan bakar nabati substitusi bahan bakar minyak bumi Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan April hingga bulan September 2014 di Laboratorium Kimia dan Laboratorium Mikrobiologi, Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian, Bogor.
METODE
Bahan dan alat Bahan baku digunakan dalam penelitian ini adalah bagas batang tanaman sorgum manis (Sorgum bicolorL. Moench) yang diperoleh dari Kecamatan Srandakan, Kabupaten Bantul, DI. Yogyakarta. Bahan untuk produksi bioetanol yaitu: aquadest, pelarut heksan, etanol95%, larutan H3BO4, indikator, NaOCl 1%, larutanHCl 0.02 N, larutan fenol 5%, H2SO4 0.325 N,H2SO4 0.25 – 0.5%v/v, H2SO4 pekat, NaOH 1.25 N, NaOH 6%, natrium sulfat, natrium tiosulfat, barium hidroksida, sodium sitrat, natrium borat, NaHPO4, Hexan, CTAB, aseton, larutan NDS (netral detergen solution) larutan ADS (acid detergen solution), pepton, ekstrak ragi, xilanase dan selulase (enzim komersial dari produsen Novozyme 188 pH 7.0). Bahan untuk analisis kadar gula reduksi adalah pereaksi DNS. Kultur yang digunakan yaitu S. Cerevisiae dari Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian,Bogor. Peralatan untuk perlakuan awal dan produksi bioetanol meliputi: penggilingan, pisau, hammer mill80 mesh, oven 50°C, oven 105°C, labu Erlenmeyer, gelas piala, botol sampel, ayakan / saringan 80 mesh, neraca timbang, pipet volume, inkubator, waterbath, shaker, tanur listrik 400-600°C,autoclave, pH meter, desikator, alat ekstraksi soxhlet, labu Kjeldahl, kertas saring, alat destilasi, gelas piala, lemari asam, lemari pendingin, corong, alat titrasi, penangas tegak, pompa vakum danfilter glass G3. Analisis kadar gula reduksi dilakukan menggunakan spektrofotometer dan kadar etanol menggunakan GC dengan merk HITACHI 263-50.
3
Prosedur Penelitian
Persiapan bahan baku Batang sorgum manis dipres hingga nira keluar. Batang sorgum manis kemudian dipotong kecil-kecil dan dikeringkan menggunakan oven pada suhu 50°C selama 24 jam. Setelah itu, bagas sorgum manis kering digiling dengan hammer mill hingga menjadi berbentuk serbuk dengan ukuran 80 mesh. Karakterisasi Bagas Batang Sorgum Manis Karakterisasi terhadap bagas batang sorgum manis yang yang telah siap digunakan sebagai substrat dalam pembuatan bioetanol meliputi kadar lignin, kadar selulosa dan kadar hemiselulosa. Penentuan Kadar Lignin (AOAC, 2006) Serbuk bagas sorgum manis sebanyak 1g ditimbang dalam labu Erlenmeyer 250 ml kemudian ditambahkan H2SO4 20 ml dan didiamkan selama 2 jam. Setelah itu, dikocok perlahan-lahan.Aquades sebanyak 250 ml, dipanaskan dalam waterbath pada suhu 100°C selama 3 jam. Selanjutnya dilakukan penyaringan dengan menggunakan kertas saring yang telah diketahui bobotnya (A). Labu Erlenmeyer dan corong dibilas dengan aquades sebanyak 3 kali. Kertas saring beserta residu dioven pada suhu 105°C selama 12 jam. Kertas saring didinginkan dan ditimbang bobotnya (B). Kertas saring dengan residu diabukan dengan muffle furnace pada suhu 600°C selama 34 jam. Kemudian didinginkan dan ditimbang (C). Perhitungan: B–A–C Kadar lignin (%) =
x 100% Bobot contoh
Keterangan: B = bobot kertas saring dan residu setelah dioven (g) A = bobot kertas saring (g) C = bobot abu (g) Penentuan Kadar Selulosa (AOAC, 2006) Penentuan kadar selulosa dilakukan dengan menentukan terlebih dahulu kadar ADF(Acid Detergen Fiber) yaitu sampel sebanyak 0.5 g, dimasukkan ke dalam gelas piala dan serta ditambahkan 50 ml larutan ADS. Larutan ADS terdiri dari: H2SO4; CTAB (cethyle trimethyl ammonium bromide). Sampel yang telah ditambahkan larutan tersebut dipanaskan selama satu jam di atas penangas listrik. Penyaringan dilakukan dengan bantuan pompa vakum dan filterglass yang ditimbang (B). Sebelumnya dilakukan pencucian dengan aseton dan air panas. Pengeringan dilakukan dengan menggunakan oven. Setelah itu dimasukkan lagi ke dalam desikator untuk didinginkan dan ditimbang (C).
4
Perhitungan: C-B Kadar ADF =
x 100% A
Keterangan: A = bobot sampel (g) B = bobot filter glass (g) C = bobot filter glass dan sampel setelah dioven Kadar selulosa ditentukan sebagai berikut: residu ADF (C) yang berada di dalam filter glass diletakkan di atas nampan yang berisi air setinggi kira-kira 1 cm. Kemudian ditambahkan H2SO4 setinggi ¾ bagian filter glass dan dibiarkan selama 3 jam sambil diaduk-aduk. Penyaringan dilakukan dengan bantuan pompa vakum. Pencucian dilakukan dengan aseton dan air panas. Setelah itu dilakukan pengeringan dengan oven dan dimasukkan lagi ke dalam desikator untuk didinginkan dan ditimbang (D). Perhitungan: D-C Kadar Selulosa =
x 100% A
Keterangan: A = bobot sampel (g) D = bobot filter glass dan residu ADF setelah dioven (g) C = bobot filter glass dan residu ADF awal (g) Penentuan Kadar Hemiselulosa (AOAC, 2006) Penentuan kadar selulosa dilakukan dengan menentukan terlebih dahulu kadar Kadar NDF (Natural Detergen Fiber)yaitu sampel sebanyak 0.5 g, dimasukkan ke dalam gelas piala berukuran 500 ml serta ditambahkan dengan larutan NDS. Larutan NDS terdiri dari: aquades 1 l; Natrium sulfat 30 g; EDTA 18.81 g; Natrium Borat 10 H2O 6.81 g; NaHPO4 anhidrat 4.5 g dan 2etoksi etanol murni 10 ml. Selanjutnya ditimbang filter glass G3 (B). Sampel yang telah ditambahkan larutan NDS disaring dengan bantuan pompa vakum lalu dibilas dengan air panas dan aseton.Hasil penyaringan tersebut dikeringkan dalam oven 105°C, setelah itu dimasukkan dalam desikator selama satu jam dan dilakukan penimbangan terakhir (C). Perhitungan: C-B Kadar NDF =
x 100% A
Keterangan : A = bobot sampel (g) B = bobot filter glass (g)
5
C = bobot filter glass dan sampel setelah dioven Kadar Hemiselulosa = % NDF - % ADF Delignifikasi Serbuk bagas batang sorgum manis diberi perlakuan awal NaOCl 1% (1:10) kemudian diinkubasi selama 4 jam. Tahapan selanjutnya adalah optimasi perlakuan NaOH meliputi 4%, 6% dan 8% dengan rasio 1:10 selama 4 jam. Langkah selanjutnya adalah sterilisasi pada suhu 121°C selama 15 dan 30 menit selanjutnya difiltrasi. Residu bahan selulosik dicuci dengan air, sampai mencapai pH normal. Kemudian, pengujian kadar lignin, kadar selulosa dan kadar hemiselulosa dihitung sama dengan metode sebelum delignifikasi dan hasilnya dianalisis secara statistik dengan uji Duncan. Sakarifikasi Serbuk bagas batang sorgum manis yang sudah didelignifikasi dengan NaOH pada konsentrasi optimum, dihidrolisis dengan konsentrasi enzim selulase 1% dan enzim xilanase 1%, serta enzim selulase 2% dan enzim xilanase 2%. Sakarifikasi dilakukan dengandiinkubasi pada suhu 50oC selama 4 hari. Kadar gula reduksi dari bagas batang sorgum manis ditentukan dengan metode DNS dan dianalisis menggunakan spektrofotometri dengan λ= 550 nm. Penetapan Total Gula Pereduksi Metode DNS (Miller, 2009) Prinsip metode ini adalah dalam suasana alkali gula pereduksi akan mereduksi asam 3,5-dinitrosalisilat (DNS) membentuk senyawa yang dapat diukur absorbansinya pada panjang gelombang 550 nm. Pereaksi DNS dibuat dengan melarutkan 10.6 g asam 3,5-dinitrosalisilat dan 19.8 g NaOH dalam 1416 mL H20. Setelah itu ditambahkan 306 g Na-K Tartrat, 7.6 g fenol yang dicairkan pada suhu 50°C dan 8.3 g Na-Metasulfit. Larutan ini diaduk agar rata, kemudian 3 mL larutannya dititrasi dengan HCl 0.1 N dengan indikator fenolftalein. Banyaknya titrasi berkisar antara 5-6 mL. Jika kurang dari itu harus ditambahkan 2 g NaOH untuk setiap ml kekurangan HCl 0.1N. Kurva standar dibuat dengan mengukur nilai gula pereduksi pada glukosa dengan selang 0.2-0.5 mg/L, kemudian kadargula pereduksi ditentukan berdasarkan hasil yang diperoleh dengan metode DNS dan diplotkan pada kurva secara linear. Pada penentuan kadargula pereduksi,sebanyak 1 mL sampel dimasukkan ke dalam tabung reaksi, ditambahkan 3 mL pereaksi DNS. Larutan tersebut ditempatkan dalam air mendidih selama 5 menit dan dibiarkan sampai dingin pada suhu ruang. Kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang 550 nm. Perhitungan: Kadar gula reduksi = Absorbansi x 100% Slope
6
Fermentasi dan Penentuan Kadar Etanol (Subekti, 2006) Inokulum S. Cerevisiae dengan perbedaan konsentrasi yang digunakan yaitu 1% dan 2% dipindahkan kedalam 100 ml medium fermentasi yang terdiri dari hasil hidrolisis bagas batang sorgum manis dengan konsentrasi NaOH 8% diperkaya dengan 4% pepton dan 0.5% ekstrak ragi. Kemudian fermentasi dilakukan secara aerob menggunakan incubator shaker 150 rpm selama 6 hari dan dianalisis kadar etanolnya. Kadar etanol ditentukan dengan menggunakan Gas Chromatography (GC) dengan rumus sebagai berikut: Luas peak sampel/contoh Kadar etanol =
100 ml x Konsentrasi Sc x
Luas peak standar
Bobot sampel
HASIL Karakteristik Bagas Batang Sorgum Manis Sebelum dan Sesudah Delignifikasi Tahap awal yang dilakukan terhadap batang sorgum manisyang digunakan sebagai substrat atau sumber karbon dalam produksi bioetanol oleh S. cerevisiae adalah karakterisasi bagas batang sorgum manis meliputi kadar lignin, kadar ADF (acid detergen fiber), kadar selulosa, kadarNDF (netral detergen fiber) dan kadar hemiselulosa sebelum delignifikasi. Hasil yang diperoleh dapat ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1 Kadar lignin, selulosa dan hemiselulosa bagas batang sorgum manis sebelum dan setelah delignifikasi dengan NaOH 4%, 6% dan 8% Sebelum delignifikasi Setelah delignifikasi dengan NaOH (%) 4% 6% 8% 38.89 Kadar lignin 31.31a 25.49b 22.74b 23.45 Kadar selulosa 8.05c 14.53b 18.38a 3.42 Kadar ADF 12.12a 7.46b 4.96c 40.09 Kadar NDF 28a 25.53b 24.37b 36.67 Kadarhemiselulosa 15.88b 18.07a 19.41a Keterangan: Angka-angka yang diikuti huruf yang sama pada baris yang sama tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan’s 5%. Parameter
Tahap selanjutnya bagas batang sorgum manis diberi perlakuan awal dengan NaOCl 1% selanjutnya delignifikasi dengan konsentrasi NaOH 4%, 6% dan 8% selama 4 jam inkubasi. Setelah delignifikasi, kadar selulosa paling tinggi diperoleh sebesar 18.38% (Tabel 1). Berdasarkan hasil delignifikasi dengan NaOH 4%, 6% dan 8%, maka perlakuan delignifikasi dengan NaOH 8% dipilih
7
sebagai perlakuan delignifikasi terbaik, karena menghasilkan kadar selulosa yang optimum. Hasil delignifikasi ini digunakan untuk memisahkan antara lignin dengan selulosa dan hemiselulosa.Selulosa yang diperoleh diharapkan dapat digunakan dengan sebagai sumber karbon setelah melalui tahapan sakarifikasi dengan enzim selulase dan xilanase. Kadar Gula Reduksi Bagas Batang Sorgum Manis Bagas batang sorgum manis yang dipilih sebagai perlakuan delignifikasi terbaik yaitu dengan konsentrasi NaOH 8% diberi 2 perlakuan menggunakan enzim selulase dan xilanase yaitu kombinasi konsentrasi enzim selulase 1% dan enzim xilanase 1% serta kombinasi konsentrasi enzim selulase 2% dan enzim xilanase 2%. Kurva standar dibuat dengan mengukur nilai gula pereduksi pada glukosa dengan selang 0,2- 0,5 mg/L.Kadar gula reduksi (glukosa) dianalisis menggunakan metode DNS bertujuan untuk mengetahui total kandungan gula reduksi (glukosa). Kadar gula reduksi yang didapatkan pada perlakuan 1 sebesar 177%, sedangkan pada perlakuan 2 sebesar 89% (Tabel 2). Tabel 2 Kadar glukosa bagas batang sorgum manis Perlakuan enzim Selulase 1%, xilanase 1% Selulase 2%, xilanase 2%
Kadar glukosa (%) 177 89
Kadar etanol dari bagas batang sorgum manis melalui fermentasi oleh S. cerevisiae Hasil sakarifikasi bagas batang sorgum manisdengan konsentrasi NaOH 8%dapat digunakan sebagai substrat dalam pembuatan bioetanol oleh S. cerevisiae dengankonsentrasi inokulum 1% dan 2%. Berdasarkan kadar etanol yang diperoleh selama 6 hari fermentasi aerob, kadar etanol dengan konsentrasi inokulum 1% sebesar 5.14% sedangkan konsentrasi inokulum 2% sebesar 19.34%(Tabel 3).Kromatogram standar yang digunakan sebagai acuan dalam perhitungan kadar etanol ditunjukkan pada Lampiran 7. Tabel 3 Rata-rata kadar etanol dari bagas batang sorgum manis melalui fermentasi oleh S. cerevisiae Konsentrasi inokulum (%) S. cerevisiae 1% S. cerevisiae 2%
Kadar etanol (%) 5.14 19.34
8
PEMBAHASAN
Karakteristik Bagas Batang Sorgum Manis Sebelum dan Setelah Delignifikasi Karakteristik pada bagas batang sorgum manis bertujuan untuk menentukan komponen-komponen yang terkandung didalamnya (Arifiani, 2012). Komponen bagas batang sorgum manis dapat diketahui melalui analisis serat yang terdiri dari kadar lignin, ADF, selulosa, NDF dan hemiselulosa. Sebelum melalui tahapan selanjutnya, bagas batang sorgum manis dikecilkan ukurannya hingga 80 mesh. Pengecilan ukuran bagas batang sorgum manis hingga 80 mesh yang dilakukan sebelum delignifikasi bertujuan untuk memperluas permukaan saat delignifikasi. Pengecilan ukuran menyebabkan perubahan fisik maupun kimia pada polimer selulosa. Perubahan ini akan menyebabkan perubahan bentuk pola geometrik kristal serta pengurangan derajat polimerisasi (Irawadi, 2010). Serat kasar adalah residu dari bahan makanan atau pertanian setelah diperlakukan dengan asam/alkali mendidih. Serat kasar terdiri dari selulosa, hemiselulosa dan lignin. Berdasarkan Tabel 1 dapat diketahui kandungan serat kasar bagas batang sorgum manis yang diperoleh sebelum delignifikasi secara berturut-turut yaitu kadar lignin sebesar 38.89%, kadar ADF sebesar 3.42%, kadar selulosa sebesar 23.45%, dan kadar NDF sebesar 40.09% dan kadar hemiselulosa sebesar 36.67%. Kadar lignin pada bagas batang sorgum manis sangat tinggi sehingga harus dikurangi untuk memperoleh kadar selulosa dan hemiselulosa yang tinggi. Fungsi larutan H2SO4 yang digunakan pada penentuan kadar lignin yaitu untuk memutus ikatan lignin agar terpisah dalam bentuk padatan. Pemanasan pada kadar lignin berfungsi untuk memutus ikatan hidrogen yang terkandung didalamnya. Penentuan kadar ADF danNDF akan mempengaruhi kadar serat kasar, berdasarkan data karakterisasi sebelum delignifikasi, kadar ADF dan NDF tinggi yaitu berturut-turut 3.42% dan 40.09%.Jika kadar ADF dan kadar NDF tinggi, maka kadar serat kasar akan tinggi dan berlaku sebaliknya. Kadar ADF dan NDF memiliki ikatan lignoselulosa dan akan terpecah pada proses fermentasi (Fardiaz, 2007). Kadar ADF dan NDF merupakan nilai penentu kadar hemiselulosa karena termasuk perhitungan kasar kadar hemiselulosa yaitu pengurangan antara % NDF dengan % ADF (Van Soest, 2003). Kandungan selulosa yang dihasilkan tinggi yaitu 18.38% sehingga bagas batang sorgum manis berpotensi untuk digunakan sebagai sumber karbon untuk fermentasi atau pembuatan bioetanol. Berdasarkan data Tabel 1 tersebut dapat dilihat pula bahwa bagas batang sorgum manis yang telah diperkecil ukurannya tetap mengandung banyak lignin (38.89%). Untuk mengoptimalkan produksi selulase, kandungan lignin harus dikurangi sehingga dilakukan tahap selanjutnya yaitu delignifikasi. Delignifikasi dilakukan dengan tujuan untuk menghilangkan lignin hingga diperoleh hemiselulosa dan selulosa. Hal ini didasarkan karena karakteristik bagas batang sorgum manis sebelum delignifikasi menghasilkan kadar lignin sangat tinggi yaitu 38.89% seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1 sehingga tidak dapat mengoptimalkan produksi selulase. Lignin akan terlarut pada fraksi cairan sedangkan fraksi padatan merupakan hemiselulosa dan selulosa (Gunam et al.,2010). Selulosa mempunyai struktur molekul yang kuat dan berat molekul yang tinggi. Selulosa dapat dijadikan sebagai sumber karbon apabila selulosa telah
9
dihidrolisis oleh enzim xilanase dan selulase menjadi bentuk yang lebih sederhana dengan berat molekul yang lebih rendah (Irawadi, 2010). Pengecilan ukuran bagas batang sorgum manis menjadi 80 mesh dan dilanjutkan dengan proses perlakuan awal dan hidrolisis bertujuan untuk mengkondisikan bahan-bahan lignoselulosa baik dari segi stuktur dan ukuran, selain itu untuk membuka struktur lignoselulosa agar selulosa lebih mudah diakses oleh enzim memecah polimer sakarida menjadi monomer gula (Darwis et al.,2005). Pengecilan ukuran dan delignifikasi menyebabkan terputusnya rantai polimer yang panjang menjadi rantai polimer yang lebih pendek, meningkatkan daerah amorf dengan kata lain (menurunkan derajat kristalinitas) dan memisahkan bagian lignin dari selulosa (Mustafa et al., 2007). Perlakuan awal digunakan dalam penelitian ini adalah dengan NaOCl 1%, karena mengandung ion-ion hipoklorit yang mampu memecah ikatan karbon dan struktur lignin. Perendaman bagas batang sorgum manis dalam NaOCl 1% selama 4 jam pada suhu 28°C akan melarutkan lignin sehingga mampu menurunkan kandungan lignin bahan sebesar 13,68% (Widyani,2002). Berdasarkan hasil uji statistik Duncan 5% (Tabel 2), kadar lignin, kadar selulosa dan hemiselulosa berpengaruh sangat nyata sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Kadar lignin dengan konsentrasi NaOH 8% tidak berbeda nyata dengan konsentrasi NaOH 6% tetapi berbeda nyata dengan konsentrasi 4% berturut-turut sebesar 25.49%, 22.74% dan 31.31%.Pada penelitian ini pengurangan kandungan lignin lebih efektif karena mudah dirusak oleh ion-ion hipoklorit. Kadar selulosa dari ketiga konsentrasi berbeda nyata yaitu berturut-turut sebesar 8.05%, 14.53% dan 18.38%. Kadar hemiselulosa dari ketiga konsentrasi, kadar hemiselulosa dengan konsentrasi NaOH 6% tidak berbeda nyata dengan konsentrasi NaOH 8% berturut-turut sebesar 18.07% dan 19.41%. Jadi kadar selulosa paling tinggi sebesar 18.38% setelah delignifikasi yaitu pada konsentrasi NaOH 8%. Menurut Mulyono (2010), perlakuan delignifikasi dikategorikan terbaik jika kadar lignin pada sampel menurun dan kadar selulosa serta hemiselulosa meningkat. Delignifikasi dilakukan dengan penambahan NaOH4%, 6%dan 8%. Variasi ini dilakukan untuk menentukan kadar selulosa optimum. Selulosa dalam bentuk butiran padatan diperoleh dari penyaringan bagas batang sorgum manis. Selulosa dicuci dengan akuades hingga bersih dari NaOH yang telah bercampur. NaOH disini berfungsi untuk mengekstrak fraksi hemiselulosa sehingga terjadi pemisahan antara fraksi selulosa dengan hemiselulosa. Fungsi lain dari NaOH adalah untuk mengembangkan intrafibril selulosa sehingga meningkatkan luas permukaan spesifik dan larutnya hemiselulosa dalam NaOH Hemiselulosa terlarut dalam NaOH yang terbuang bersama dengan filtrat sehingga kandungan hemiselulosa berkurang (Minarli, 2011). Berdasarkan hasil setelah delignifikasi, perlakuan dengan NaOH 8% dipilih sebagai perlakuan delignifikasi terbaik, hal ini karena menghasilkan kadar selulosa optimum yaitu 18.38% dan dijadikan sebagai substrat karbon untuk tahap fermentasi oleh S. cerevisiae. Kadar Gula Reduksi Bagas Batang Sorgum Manis Sebagian besar karbohidrat, terutama golongan monosakarida dan disakarida seperti glukosa, fruktosa, galaktosa, dan laktosa mempunyai sifat mereduksi.Sifat mereduksi dari karbohidrat disebabkan oleh adanya gugus aldehida atau gugus keton bebas (Kulp, 2005). Penelitan ini menghidrolisis selulosa secara enzimatis, selulase mendegradasi selulosa menghasilkan gula
10
pereduksi glukosa. Fase sakarifikasi berlangsung secara bertahap yang menghasilkan unit-unit glukosa. Efisiensi dan efektivitas proses hidrolisis ini dapat diukur melalui tingkat produksi gula pereduksi. Gula reduksi yang dianalisis yaitu glukosa menggunakan metode DNS dan dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 550 nm karena menghasilkan serapan maksimum dibandingkan pada panjang gelombang dibawah atau diatas 550 nm. Jika dilihat dari kurva standar glukosa menghasilkan persamaan garis yaitu y= 0.002x + 0.004 dengan R2= 0.97% dan slopenya sebesar 0.002. Berdasarkan hasil yang diperoleh, absorban pada sampel yang diberi perlakuan selulase 1% & xilanase 1%menghasilkan kadar glukosa lebih tinggi yaitu sebesar 177% dibanding bagas batang sorgum manis yang diberi perlakuan selulase 2% dan xilanase 2% menghasilkan kadar glukosa sebesar 89% (Tabel 4).Hal ini terjadi karena, semakin sedikit konsentrasi enzim selulase dan xilanase, jumlah karbon pada sampel tersebut semakin utuh dalam arti lain tidak banyak yang hilang dan memudahkan untuk terurai sempurna. Menurut Mandels et al., (2006) selulase merupakan enzim yang sangat penting peranannya dalam proses biokonversi limbah-limbah organik berselulosa menjadi glukosa, makanan ternak dan etanol. Sedangkan xilanase merupakan enzim yang memiliki kemampuan untuk menghidrolisis lignin dan dalam penelitian ini xilanase membantu hidrolisis lignin yang terdapat dalam bagas batang sorgum manis. Enzim selulase dan enzim xilanase yang digunakan dalam penelitian ini (enzim komersial dari produsen Novozyme 188) pH 7.0, 500C (Dhillon et al.,2010). Kadar Etanol dari Bagas Batang Sorgum Manis melalui fermentasi oleh S. cerevisiae Penelitian ini menggunakan tanaman bagas batang sorgum manis untuk menghasilkan bioetanol. Menurut Hambali et al., 2007, bioetanol adalah etanol yang diperoleh dari hasil olahan fermentasi bahan-bahan yang mengandung komponen pati, gula, atau serat selulosa. Pada penelitian ini, digunakan khamir S. cerevisiae. Khamir ini mampu mengubah berbagai substrat gula menjadi bioetanol, tergantung spesies yang digunakan. Secara umum, mikroorganisme ini dapat tumbuh dan memfermentasi gula menjadi etanol secara efisien pada pH 3,56,0 dan suhu 28-350C (Wasito, 2005). Proses fermentasi ini bersifat aerob dengan pH substrat 7. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh beberapa peneliti dalam proses fermentasi, pH substrat dipertahankan pada pH 7 (Okunowo, 2007). Berdasarkan penelitian yang dilakukan, etanol yang dihasilkan dari inokulum S. cerevisiae selama 6 hari fermentasi pada suhu 280C. Lamanya fermentasi merupakan faktor utama yang mempengaruhi hasil fermentasi. Biasanya waktu yang dibutuhkan untuk fermentasi ditentukan pada jenis bahan, jenis ragi dan jenis gula. Pada umumnya diperlukan waktu 4 - 20 hari untuk memperoleh hasil fermentasi yang sempurna (Fessenden dan Fessenden, 2002). Bagas batang sorgum manis memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi dan kadar glukosa yang tinggi sehingga untuk merubah menjadi etanol tidak memerlukan waktu yang lama, jika dilakukan dibawah atau di atas 6 hari kadar etanol yang dihasilkan tidak maksimum. Setiap khamir memiliki suhu pertumbuhan yang optimum yang berbeda-beda, untuk S. cerevisiae suhu optimumnya 19-320C. Kadar etanol yang diperoleh selama 6 hari fermentasi
11
dengan konsentrasi inokulum 1% adalah 5.14% sedangkan konsentrasi inokulum 2% menghasilkan etanol sebesar 19.34% (Tabel 4). Kromatogram standar yang digunakan sebagai acuan dalam perhitungan kadar etanol ditunjukkan pada Lampiran 6. Secara teoritis 100% glukosa dapat dikonversi menjadi sekitar 51% etanol dan 49% menjadi CO2. Menurut Campbel (2003) fermentasi oleh S. cerevisiae adalah proses pengubahan sebagian besar energi dari gula ke dalam bentuk etanol dengan efisiensi pengubahan energi sekitar 97%. Tinggi rendahnya kadar alkohol yang diperoleh sangat dipengaruhi oleh cepat lambatnya pertumbuhan sel ragi yang digunakan dalam fermentasi bahan. Cepat lambatnya pertumbuhan khamir dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya komposisi media yang digunakan sebagai media pengembangbiakan mikroba mulai persiapan sampai fermentasi dapat berjalan optimum ketika pertumbuhan maksimum dan ketersediaan substrat cukup (Corvero et al., 2009). Suhu yang digunakan selama proses fermentasi akan mempengaruhi mikroba yang berperan dalam proses fermentasi. Suhu yang baik untuk fermentasi maksimum adalah 30°C. Makin rendah suhu fermentasi makin banyak alkohol yang dihasilkan, karena pada suhu rendah fermentasi akan lebih kompleks dan kehilangan alkohol yang dibawa gas CO2 akan lebih sedikit, pada suhu yang tinggi akan mematikan mikroba dan menghentikan proses fermentasi (Ratledge, 2011). Kadar etanol tertinggi diperoleh dengan menggunakan konsentrasi enzim selulase 2% dibanding konsentrasi enzim selulase yang 1% (Tabel 4), karena semakin tinggi konsentrasi enzim selulase, semakin lebih mudah untuk menghidrolisis selulosa secara sempurna menjadi gula gula sederhana. Kadar etanol yang dihasilkan menunjukkan, produksi etanol ditentukan oleh banyaknya glukosa yang dikonversi oleh enzim invertase yang dihasilkan oleh inokulum Saccharomyces cerevisiae (Tabel 4). Semakin besar jumlah glukosa yang dikonversi, maka akan semakin besar pula jumlah etanol yang dihasilkan (Samsuri, 2009). Konsentrasi inokulum yang digunakan pada proses fermentasi sangat mempengaruhi efektifitas pembentukan produk sebagaimana hasil yang diperoleh dalam penelitian ini (Tabel 4). Jika konsentrasi inokulum yang digunakan terlalu sedikit maka proses fermentasi berjalan lambat, sedangkan konsentrasi inokulum terlalu banyak akan mempengaruhi persaingan pengambilan nutrisi oleh kamir sehingga sangat berpengaruh pada pertumbuhan kamir dan kadar etanol yang dihasilkan. Semakin tinggi penambahan konsentrasi inokulum belum tentu menghasilkan kadar etanol yang tinggi (Heichel, 2006).
12
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Bagas batang sorgum manis dapat digunakan sebagai penghasil etanol dan sebagai substrat/karbon untuk pembuatan bioetanol oleh S. cerevisiae. Perlakuan delignifikasi optimum pada konsentrasi NaOH 8% menghasilkan kadar selulosa tertinggi yaitu 18.38%. Hasil sakarifikasi dengan enzim selulase dan xilanase dengan konsentrasi selulase 1% dan xilanase 1% menghasilkan kadar gula reduksi tertinggi sebesar 177%. Kadar etanol paling tinggi diperoleh pada konsentrasi inokulum S. cerevisiae 2% yang difermentasi selama 6 hari sebesar 19.34%. Hasil yang didapatkan membuktikan bahwa bagas batang sorgum manis dapat digunakan sebagai alternatif baru bahan bakar nabati pengganti bahan bakar minyak bumi.
Saran Perlu dilakukan optimasi delignifikasi sehingga diperoleh kadarlignin yang semakin rendah dan kadar selulosa yang semakin tinggi.
DAFTAR PUSTAKA Anindyawati dan Trisanti. 2009. Prospek enzim dan limbah lignoselulosa untuk produksi bioetanol. Pusat Penelitian Bioeteknologi LIPI: Bogor. AOAC. 2006. Official Methods Analysis The Association of Official Analytical Chemist. 14 th ed. AOAC, Inc. Arlinton. Virginia. Arifiani A. 2012. Karakterisasi simplisia dan standarisasi ekstrak etanol biji jinten hitam (Nigella sativaL). Skripsi. Program Studi Farmasi FKIK UIN Syarif Hidayatullah Jakarta. Hal: 15(23-26). Balat, Mustafa, Suwardi, Sutono. 2007. Progress in bioethanol processing [internet]. [diacu 2009 Nov 30]. Tersedia pada: http://elsevier.com/locate/pecs/2009/03/30/progress-in-bioethanol-processing. Campbell IM. 2003. Biomass, Catalysts and Liquid Fuel. Pensylvania: Technomic Publishing Co. Inc. Corvero, Jose, Ferri, Jessica. 2009. Enzimatic hydrolysis and fermentation of palm kernel press cake for production of bioethanol[internet].[diacu 2010 Feb 23]. Tersedia pada: http://elsevier.com/locate/emt/2010/02/23/enzimatichydrolysis-and fermentation. Darwis AA, I Sailah, TT Irawadi, Safriani. 2005. Kajian Kondisi Fermentasi Produksi Selulase dari Limbah Kelapa Sawit (Tandan Kosong dan Sabut) oleh Neurospora sitophila. J. Teknol. Ind. Pert.5(3) : 199-207. Dhillon AJK,Gupta S, Khanna. 2010. Enhanced production, purification and characterization of a novel cellulase-poor thermostable, alkali tolerant xylanase frombacillus circulans AB 16. Process Biochemistry. Hal: 35(849-856).
13
Fardiaz S. 2007. Mikrobiologi Pangan I.P.T. Jakarta (ID): Gramedia Pustaka Umum. Fessenden RJ, Fessenden JS. 2002. Kimia organik jilid 2. Jakarta (ID): Erlangga. Gunam IBW, Antara NS, Anggreni AAMD. (2010). Pemanfaatan limbah lignoselulosa sebagai bahan baku pembuatan bioetanol dengan teknik sel terimobilisasi Denpasar: Laporan Penelitian Hibah Strategis Nasional, Universitas Udayana. Hambali et al. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta (ID): Agromedia Pustaka. Heichel, GH. 2006. Agricultural Production and energy resources, Am. Scientist. Hal: 64 (64-72). Herlinda Y. 2011. Pembuatan Bioetanol dari Bagas Sorgum dengan Proses Fermentasi menggunakan Saccharomyes cerevisiae.Skripsi. Universitas Riau. ICRISAT. Sweet sorghum: Food, Feed, Fodder and Fuel Crop. [internet]. [diacu 2007 Agt 12]. Tersedia pada: (ICRISAT.org/html/pdf) Irawadi TT. 2010. Selulase. PAU – Bioteknologi. Bogor: Institut Pertanian Bogor. Kulp K. 2005. Carbohydrates.Academy press, New York. Mandels M, Parrish FW, Reese ET. 2006. Sophorose As An Inducer OfCellulase in Trichoderma viride.Received for Publication Pioneering Research Division, Quartermaster Research and Engeneering Center, Natick, Massachusetts. Miller GL. 2009. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing. Analytical chemistry. Hal: 31 (426-428). Minarli, Ikhsan, Zamzami. 2011. Pengaruh variable konsentrasi basa pada proses delignifikasi terhadap kadar etanol yang dihasilkan dari bagas sorgum manis. Indralaya: Universitas Sriwijaya. Mulyono. 2010. Teknologi Fermentasi. Jakarta (ID): Rajawali Press. Okunowo. 2007. Quantitation of alcohol in wine “African journal of biochemistry. Ratledge C. 2011. Yeast Physiology a Microsynopsis. Bioprocess Engineering. Hal : 6 (195-203). Samsuri M, Gozan M, Prasetya B, Nasikin M.2009. Enzymatic Hydrolysis of Lignocellulosic Bagasse for Bioethanol Production, Journalof Biotechnology Research in Tropical Region. Hal: 2(2). Sirappa. MP. 2003. Prospek pengembangan sorgum di Indonesia sebagai komoditas alternative untuk pakan, pangan dan industry. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Sulawesi Selatan. Makassar. Jurnal litbang pertanian.Hal: 22(4). Sundari, Wibowo, Widjaja. 2010. Dasar-Dasar Teknologi Fermentasi. Pusat antar Universitas Pangan dan Gizi. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta. Van Soest PJ. 2003. Use of Detergent in Analysis of Fibrous Feeds III didalam M.L. Dreher (ed.). The Handbook of Dietary Fiber. New York, USA. Wasito.2005. Proses Pembuatan Etanol.[internet]. [diacu 2014 Okt 17]. Tersedia pada: Http://www.suaramerdeka.co.id. Widyani IGA. 2002. Ekstraksi Xilan dari bagas batang sorgum manis dan Kulit Ari Kedelai. Skripsi.Bogor: Institut Pertanian Bogor. Yandra RE. 2011. Sakarifikasi dan Fermentasi Serentak Reject pulp menjadi bioetanol menggunakan Enzim Selulase, Xylanase dan Pichia stipitis. Skripsi. Universitas Riau.
14
LAMPIRAN
15
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Pengolahan dengan pembuangan nira, pemotongan, pengeringan, penggilingan Karakterisasi
1.Kadar lignin 2.Kadar Selulosa 3.Kadar Hemiseluosa
Batang sorgum manis (Sorghum bicolor)
Bagas batang sorgum manis Perlakuan awal dengan NaOCl 1% Delignifikasi
Perlakuan NaOH 4%, 6% dan 8%
1.Kadar lignin 2.Kadar Selulosa 3.Kadar Hemiselulosa Sakarifikasi
Perlakuan xilanase + selulase konsentrasi 1% dan 2%
Fermentasi Analisis kimia Perlakuan 1.Saccharomyces cerevisiae 1% 2.Saccharomyces cerevisiae 2% Analisis kimia
Kadar etanol dengan kromatografi gas Analisis statistik
Kadar gula pereduksi
16
Lampiran 2 Kadar lignin,kadar ADF, kadar selulosa, kadar NDF dan kadar hemiselulosa sebelum delignifikasi Parameter Kadar lignin Kadar selulosa Kadar ADF Kadar NDF Kadar hemiselulosa Contoh Perhitungan:
Nilai (%) 38.89% 23.45% 3.42% 40.09% 36.67% B–A–C
Kadar lignin (%) =
x 100% Bobot sampel 1.2554 - 0.8418 – 0.0247
=
x 100% 1.0027
= 38.89 % Lampiran 3 Kadar lignin, kadar ADF, kadar selulosa, kadar NDF dan kadar hemiselulosa setelah delignifikasi dengan NaOH 4%, 6% dan 8%selama 4 jam Perlakuan NaOH 4%
Ulangan Kadar lignin 1 34.6281% 2 30.9521% 3 28.3454% NaOH 6% 1 26.4953% 2 25.4743% 3 24.5090% NaOH 8% 1 23.3756% 2 22.8485% 3 21.9866% Contoh perhitungan: (NaOH 4% pada ulangan 1) B–A–C Kadar lignin (%) =
x 100% Bobot contoh
= 2.1718 – 1.4733 – 0.0486 x 100% 1,0056 = 34.6281 %
Standar deviasi 2.5722
0.8046
0.5725
17
Perlakuan NaOH 4%
Ulangan 1 2 3 1 2 3 1 2 3
NaOH 6%
NaOH 8%
Kadar ADF 48.0000% 52.0489% 52.6202% 55.9496% 56.1663% 56.2057% 58.7470% 59.1805% 61.4263%
Perlakuan NaOH 4%
Ulangan Kadar Selulosa 1 6.7770% 2 7.6635% 3 9.7123% NaOH 6% 1 13.7707% 2 14.2632% 3 15.5634% NaOH 8% 1 17.8881% 2 18.2821% 3 18.9716% Contoh perhitungan: (NaOH 6% pada ulangan 1):
Standar deviasi 2.0566
0.1124
1.1743
Standar deviasi 1.2292
0.7562
0.4478
D-C Kadar Selulosa =
x 100% A
= 36.4950 – 36.4251 x 100% 0,5076 = 13.7707%
Perlakuan NaOH 4%
NaOH 6%
NaOH 8%
Ulangan 1 2 3 1 2 3 1 2 3
Kadar NDF 60.0700% 68.3200% 69.5500% 73.2300% 74.5000% 74.8000% 78.0000% 78.6600% 80.9300%
Standar deviasi 4.2091
0.6804
1.0729
18
Perlakuan NaOH 4%
Ulangan Kadar Hemiselulosa 1 14.4346% 2 16.2711% 3 16.9298% NaOH 6% 1 17.2804% 2 18.3337% 3 18.5943% NaOH 8% 1 19.2530% 2 19.4795% 3 19.5037% Contoh perhitungan: ( NaOH 4% pada ulangan 1)
Standar deviasi 1.0558
1.2869
0.1128
Kadar hemiselulosa = % NDF - % ADF = 62.9600% - 48.0000% = 14.4346 % Lampiran 4 Kadar glukosa bagas batang sorgum manis Konsentrasi standar glukosa (ppm) 0 50 75 100 150 200
Absorbansi 0 0.116 0.174 0.224 0.282 0.451
Absorban
Kurva standar glukosa 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
y = 0.002x + 0.004 R² = 0.979
0
50
100
150
Konsentrasi standar glukosa
200
250
19
Perlakuan enzim Selulase 1%, xilanase 1% Selulase 2%, xilanase 2% Perhitungan: Perlakuan 1
Absorban 0.358 0.182
Kadar gkukosa (%) 177 89
Kadar glukosa = Absorbansi – 0.004 x 100% 0.002 = 0.358 – 0.004 x 100% 0.002 = 177 % Perlakuan 2 Kadar glukosa = Absorbansi – 0.004 x 100% 0.002 = 0.182 – 0.004 x 100% 0.002 = 89 %
Lampiran 5 Kadar etanol yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisiae Konsentrasi inokulum (%)
Ulangan
kadar etanol
1 2 1
2.97% 7.31% 16.00%
2
22.68%
S. cerevisiae (1%) S. cerevisiae (2%)
Rata-rata 5.14% 19.34%
Contoh perhitungan: (perlakuan 1) Luas peak sampel/contoh Kadar etanol = (ulangan 1)
100 ml x Konsentrasi Sc x
Luas peak standar
= 135554 x 1% x 100 ml 759876 6 gr = 2.97 %
Bobot sampel
20
Luas peak sampel/contoh Kadar etanol = (ulangan 2)
100 ml x Konsentrasi Sc x
Luas peak standar
Bobot sampel
= 3333674 x 1% x 100 ml 759876 6 gr = 7.31% Rata-rata kadar etanol dari ulangan 1 dan 2 = (2.97%+ 7.31%) 2 = 5.14% Luas peak sampel/contoh Kadar etanol = (ulangan 1)
100% x Konsentrasi Sc x
Luas peak standar
Bobot sampel
= 364846 x 2% x 100ml 759876 6 gr = 16.00 %
Luas peak sampel/contoh Kadar etanol = (ulangan 2)
100 ml x Konsentrasi Sc x
Luas peak standar
= 517090 x 2% x 100 ml 759876 6 gr = 22.68 % Rata-rata kadar etanol dari ulangan 1 dan 2 = (16.00% + 22.68%) 2 = 19.34%
Bobot sampel
21
Lampiran 6 Kromatogram standar yang digunakan sebagai acuan dalam perhitungan kadar etanol
Keterangan: Waktu retensi kadar etanol standaryang dijadikan acuan selama 1.138 detik dengan luas area standar 759876
Lampiran 7 Kromatogram kadar etanol pada perlakuan 1, ulangan ke-1
22
Keterangan: Waktu retensi kadar etanol yang dihasilkan selama 1.193 detik, dengan luas area 135554.
Lampiran 8 Kromatogram kadar etanol perlakuan 1, ulangan ke-2
Keterangan: Waktu retensi kadar etanol perlakuan 1, ulangan ke-2 yang dihasilkan selama 1.163 detik, dengan luas area 333374.
23
Lampiran 9 Kromatogram kadar etanol perlakuan 2, ulangan ke-1
Keterangan: Waktu retensi kadar etanol perlakuan 2, ulangan ke-1 selama 1.145 detik, dengan luas area 364846.
Lampiran 10 Kromatogram kadar etanol perlakuan 2, ulangan ke-2
24
Keterangan: Waktu retensi kadar etanol perlakuan 2, ulangan ke-2 selama 1.188 detik, dengan luas area 517090.
25
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 15 Juni 1993 dari bapak bernama Djafar Abdul Karim dan ibu bernama Ulfah Abud. Penulis merupakan anak pertama dari 4 bersaudara. Pendidikan penulis dimulai dari SDN Keagungan 01 Pagi, Jakarta, kemudian melanjutkan pendidikan ke jenjang Sekolah Menengah Pertama di SMP Negeri 22 Jakarta. Tahun 2010 penulis menyelesaikan pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 25Jakarta dan pada tahun yang sama lolos seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan penulis aktif dalam kegiatan organisasi kampus, diantaranya sebagai anggota C-core Community Research and Educatioan of Biochemistry (CREB’s) periode 2011/2012. Penulis juga pernah aktif dalam beberapa kepanitiaan seperti panitia Biochemistry Champion League 2011, SPIRIT FMIPA 2012, Seminar Kesehatan 2012, Masa Perkenalan Kampus Mahasiswa Biokimia tahun 2012, Bulan Juli - Agustus 2013 penulis melakukan Praktik Lapang di Laboratorium Kimia dan Mikrobiologi, Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pasca Panen (BB Pasca Panen) Bogor dengan judul Delignifikasi bagas batang sorgum manis sebagai bahan baku bioetanol.
