PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIAT MERUPAKAN MERUPAKAN TINDAKAN TINDAKAN TIDAK TIDAK TERPUJI TERPUJI

PRODUKSI ETANOL OLEH Saccharomyces cerevisiae DALAM KONDISI OPTIMUM KONSENTRASI MEDIA 240 BRIX, SUHU 280C DAN pH 4,5

SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) Program Studi Ilmu Farmasi

Oleh : Yuliana Prima Ratna Dewi NIM : 058114022

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008

i


PRODUKSI ETANOL OLEH Saccharomyces cerevisiae DALAM KONDISI OPTIMUM KONSENTRASI MEDIA 240 BRIX, SUHU 280C DAN pH 4,5

SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) Program Studi Ilmu Farmasi

Oleh : Yuliana Prima Ratna Dewi NIM : 058114022

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008

ii


iii


iv


Hanya pada Tuhanlah hatiku tenang, dan padaNyalah segala harapanku. Hanya Dialah pelindung dan penyelamatku, Dialah penyokongku, aku takkan goyah. (Mz. 62:6-7)

Kupersembahkan untuk : Tuhan Yesus yang selalu menemani hari-hariku Ibu dan Bapakku tercinta, Uno Almamaterku Semua orang yang membuat hidupku makin bermakna

v


vi


vii


KATA PENGANTAR Sungguh, syukur kepada Allah yang tak terhingga penulis ungkapkan dari kedalaman hati dengan selesainya penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul “Produksi Etanol Oleh Saccharomyces cerevisiae Dalam Kondisi Optimum Konsentrasi Media 240 Brix, Suhu 280C dan pH 4,5.” Skripsi ini disusun guna memenuhi salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) pada Fakultas Farmasi Sanata Dharma. Penelitian yang dilakukan ini merupakan bagian dari penelitian Payung yang dibiayai Hibah PHK A3 Dikti dengan judul “Mekanisme Produksi Etanol Oleh Saccharomyces cerevisiae Dalam Kondisi Optimum Konsentrasi Media 240 brix, Suhu 280C dan pH 4,5.” Penulis percaya tanpa penyertaan Allah yang terungkap melalui dukungan dan bantuan banyak pribadi secara langsung maupun tidak langsung. Secara khusus menyampaikan ucapan terima kasih yang sedalam-dalamnya kepada : 1. Yesus Kristus yang selalu menemani dan menguatkanku setiap hari. Terima kasih atas berkat-Mu yang selalu cukup untukku. 2. Keluarga besar YB. Widiyanto, Ibu Th. Sri Haryati dan Uno yang dengan berbagai caranya mendukung penyelesaian skripsi ini. Khusus untuk ibu “Ibu, trimakasih atas pelukanmu tiap pagi yang membuat aku semangat.” 3. Rita Suhadi, M.Si., Apt. selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

viii


4. Ignatius Yulius Kristio Budiasmoro, M.Si selaku dosen pembimbing yang dalam padatnya tugas yang diterima senantiasa meluangkan waktu, pendampingan, saran dan kritik. 5. Maria Dwi Budi Jumpowati, S.Si atas berbagai saran, kritik dan masukan selama penelitian dan penyusunan skripsi ini dan senantiasa bertanya “Piye Jeung skripsimu?” 6. Christine Patramurti, M.Si, Apt selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak pendampingan, dukungan, saran, dan kritik. 7. Dhe-yak dan mbak Sari atas doanya yang mendukung penyelesaian skripsi ini. 8. Visensius Dhoni Hermoko yang selalu memberikan kritik, saran, perhatian, dukungan, cinta, dan

kehangatan bagi penulis dalam

menyelesaikan skripsi dan terima kasih atas koreksinya. 9. Teman-teman laboran, Mas Sarwanto, Mas Sigit, Mas Wagiran, Pak Parlan, Mas Bimo “Atas” & Mas Bimo “Bawah” yang selalu membantu selama penelitian. 10. Teman-teman UKKA’05 yang “rame” canda tawanya cukup menghibur baik kita susah maupun senang. I love you all, guys. Sahabat untuk seterusnya. 11. Imel, Ermin, Angel, Yuna, Pipit, Reni terima kasih atas semua bantuan dan dukungan selama penelitian, mulai dari awal sampe akhir. Terima kasih juga atas serangkaian pengalaman yang kiranya berguna untuk membangun diri lebih baik lagi.

ix


12. Arian terima kasih atas dukungan, kritik dan masukan yang berguna untuk penelitian ini. 13. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu per satu.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa penelitian dan penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Sumbangan saran, kritik, pemikiran dan informasi masih sangat penulis harapkan demi sempurnanya skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat demi perkembangan ilmu pengetahuan. Yogyakarta, Februari 2009 Penulis

x


INTISARI Sacharomyces cerevisiae merupakan yeast yang digunakan untuk memproduksi etanol dengan metode fermentasi dalam media molase. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan dan meningkatkan kadar etanol hasil fermentasi dalam kondisi optimum. Fermentasi etanol menggunakan kondisi optimum yaitu pH 4,5, suhu 280C dan konsentrasi molase 240brix. S.cerevisiae yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari PG-PS Madukismo Yogyakarta. Penelitian ini merupakan penelitian non eksperimental deskriptif. Etanol diisolasi dari fermentate menggunakan distilasi fraksional. Etanol dalam kolom fraksinasi mengalami penguapan dan pengembunan berkali-kali sehingga etanol dapat memisah dari air dan didapat kadar etanol yang tinggi. Distilat etanol ditetapkan kadarnya dengan metode kromatografi gas dan kadarnya dihitung menggunakan persamaan kurva baku. Kadar etanol hasil fermentasi S.cerevisiae dalam media optimum adalah 25,745±10,40%v/v. Kata kunci : Saccharomyces cerevisiae, etanol, fermentasi, distilasi fraksional, kromatografi gas.

xi


ABSTRACT Saccharomyces cerevisiae is utilized for ethanolic fermentation using molasses. The goal of this research was producing and increasing ethanol concentration as the result of fermentation in optimum condition. The optimum condition which was used in this research was pH 4,5, temperature of 280C and 240brix sugar concentration. Yeast which was used in this research was from PGPS Madukismo Yogyakarta. This research was a non experimental observation with design description. The ethanol had to isolate used fractional distillation. In the inside of fractional column ethanol evaporate dan condensate many times so that ethanol had high concentration. The distilate determined by gas chromatography and the concentration was analyzed using standar curve equation. Under optimized conditions, S.cerevisiae produced 25,745±10,40%v/v ethanol. Keywords : Saccharomyces cerevisiae, ethanol, fermentation, fractional distillation, gas chromatography.

xii


DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL ............................................................................................ i HALAMAN JUDUL............................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iv HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................. v PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................ vi KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii INTISARI............................................................................................................... xi ABSTRACT.......................................................................................................... xii DAFTAR TABEL................................................................................................ xvi DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xvii DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................... xviii BAB I

PENDAHULUAN ................................................................................... 1

A. Latar Belakang ........................................................................................... 1 1.Permasalahan Penelitian ......................................................................... 2 2.Keaslian Penelitian ................................................................................. 3 3.Manfaat Penelitian .................................................................................. 3 B.Tujuan Penelitian ........................................................................................ 4 BAB II

PENELAAHAN PUSTAKA .................................................................. 5

A. Etanol ......................................................................................................... 5 B. Fermentasi Etanol ..................................................................................... 5 C. Distilasi Fraksional ................................................................................. 12

xiii


D. Kromatografi Gas ................................................................................... 15 1. Gas Pembawa..................................................................................... 15 2. Sistem Injeksi..................................................................................... 16 3. Kolom ................................................................................................ 16 4. Detektor ............................................................................................. 18 5. Analisis kuantitatif ............................................................................ 18 E. Landasan Teori ........................................................................................ 19 F. Hipotesis .................................................................................................. 20 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN.......................................................... 21

A. Jenis dan Rancangan Penelitian .............................................................. 21 B. Definisi Operasional ............................................................................... 21 C. Bahan Penelitian ..................................................................................... 21 D. Alat Penelitian......................................................................................... 22 E. Tata Cara Penelitian ................................................................................ 22 1. Pengumpulan Molase......................................................................... 22 2. Penyiapan stok kultur S. cerevisiae ................................................... 22 3. Produksi Etanol Dengan Fermentasi ................................................. 23 4. Filtrasi Campuran Fermentasi............................................................ 25 5. Distilasi Fraksional ............................................................................ 25 6. Preparasi Sampel ............................................................................... 25 7. Optimasi Metode Kromatografi Gas ................................................. 26 8. Validasi Metode Kromatografi Gas ................................................... 26 9. Penetapan Kadar Etanol ..................................................................... 28

xiv


F. Validasi Metode....................................................................................... 28 G. Analisis Hasil ........................................................................................... 29 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................... 30

A. Sampel .................................................................................................... 30 B. Fermentasi Etanol ................................................................................... 30 C. Distilasi Fraksional ................................................................................ 33 D. Hasil Optimasi Kromatografi Gas ......................................................... 37 E. Hasil Validasi Metode Kromatografi Gas .............................................. 40 F. Penetapan Kadar Etanol.......................................................................... 43 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.............................................................. 45 A. KESIMPULAN ...................................................................................... 45 B. SARAN .................................................................................................. 45 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 46 BIOGRAFI

........................................................................................................ 70

xv


DAFTAR TABEL

Tabel I.

Komponen yang terkandung dalam molase ................................... 8

Tabel II.

Seri larutan baku etanol................................................................. 27

Tabel II.

Kurva baku etanol dengan standar internal n-butanol ................. 40

Tabel III.

Hasil perhitungan akurasi dan presisi .......................................... 41

Tabel IV.

Kadar etanol sampel..................................................................... 43

xvi


DAFTAR GAMBAR

Gambar 1

Struktur etanol................................................................................ 7

Gambar 2

Saccharomyces cerevisiae.............................................................. 8

Gambar 3

Pemecahan disakarida menjadi monosakarida oleh enzim invertase ......................................................................................... 9

Gambar 4

Transpor translokasi gugus glukosa .............................................. 10

Gambar 5

Pembentukan etanol ..................................................................... 11

Gambar 6

Kolom Vigreux ........................................................................... 14

Gambar 7

Kromatografi gas ......................................................................... 15

Gambar 8

Fermentor ................................................................................... 25

Gambar 9

Kurva pertumbuhan S.cerevisiae dalam media 160brix dan pH 4,8.................................................................................................. 31

Gambar 10 Penentuan waktu fermentasi......................................................... 31 Gambar 11 Ikatan hidrogen antara etanol dan air ........................................... 35 Gambar 12 Hasil pengambilan fraksi terhadap kadar etanol .......................... 36 Gambar 13 Kromatogram heksan, etanol dan butanol.................................... 38 Gambar 14 Interaksi etanol dengan polietilen glikol ...................................... 39 Gambar 15 Interaksi butanol dengan polietilen glikol..................................... 39 Gambar 16 Distilasi fraksional ........................................................................ 69

xvii


DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel kadar etanol fermentasi 36 jam............................................ 47 Lampiran 2. Tabel kadar etanol fermentasi 48 jam........................................... 47 Lampiran 3. Tabel kadar etanol fermentasi 60 jam ........................................... 48 Lampiran 4. Tabel kadar etanol fermentasi 72 jam ........................................... 48 Lampiran 5. Kurva lama fermentasi.................................................................. 49 Lampiran 6. Kromatogram kurva baku replikasi I............................................ 49 Lampiran 7. Kromatogram kurva baku replikasi II ......................................... 52 Lampiran 8. Kromatogram kurva baku replikasi III .......................................... 54 Lampiran 9. Kurva baku .................................................................................... 57 Lampiran 10. Kromatogram recovery 0,2%v/v ................................................. 58 Lampiran 11. Kromatogram recovery 2,6%v/v ................................................. 59 Lampiran 12. Kromatogram recovery 5%v/v .................................................... 61 Lampiran 13. Tabel presisi dan recovery........................................................... 62 Lampiran 14. Kromatogram penetapan kadar etanol......................................... 63 Lampiran 15. Tabel penetapan kadar etanol ...................................................... 66

xviii


BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Etanol merupakan salah satu bahan yang banyak digunakan dalam industri minuman, farmasi maupun kosmetik. Di industri biasanya etanol dibuat dengan cara fermentasi menggunakan yeast. Salah satu industri yang memproduksi etanol dengan jalan fermentasi adalah PG-PS Madukismo Yogyakarta. Proses pengolahan etanol menggunakan bahan baku molase yang merupakan hasil samping dari PG-PS Madukismo dan yeast Saccharomyces cerevisiae. Produksi PG-PS Madukismo menghasilkan 70% etanol murni kadar etanol 95% dan 30% etanol teknis dengan kadar etanol kurang dari 95%. Salah satu program dari PG-PS Madukismo adalah peningkatan kadar etanol teknis menjadi etanol dengan kadar 95% sehingga dapat masuk ke industri farmasi, kosmetik, dan lain-lain (Anonim, 1984). Berdasarkan penelitian Nugraheni, Prawidhana, dan Setyaningsih (2008), mengenai fermentasi etanol oleh S.cerevisae dalam media molase diperoleh kondisi optimum untuk fermentasi yaitu konsentrasi molase 240brix, suhu 280C dan pH 4,5. Kondisi optimum merupakan kondisi fermentasi yang menghasilkan kadar etanol optimum. Menurut Alico (1982), konsentrasi etanol dalam media setelah fermentasi berkisar 8-12%v/v dan selanjutnya dimurnikan dengan proses distilasi. Pemisahan

1


2

etanol dengan dilakukan dengan distilasi bertingkat untuk peningkatan kadar etanol. Etanol ditetapkan kadarnya dengan metode kromatografi gas cair karena merupakan senyawa organik yang mudah menguap. Prinsip penetapan kadar dengan kromatografi gas adalah senyawa yang teruapkan dalam gerbang suntik dibawa oleh fase gerak melewati kolom untuk dipisahkan berdasarkan interaksi antara senyawa dengan fase diam kemudian senyawa yang sudah terpisah dibawa menuju detektor. Sinyal elektronik yang dihasilkan detektor dicatat dalam data collection. Kadar suatu senyawa yang diukur dapat diketahui dengan menghitung tinggi atau luas kromatogram (Dean, 1995). Keterangan di atas melatarbelakangi dilakukannya penelitian mengenai produksi etanol oleh S. cerevisiae. Untuk memperoleh etanol dengan kualitas optimum maka fermentasi etanol pada penelitian ini menggunakan kondisi optimum yaitu konsentrasi molase 240brix, suhu 280C dan pH 4,5. 1. Permasalahan Penelitian Permasalahan penelitian ini adalah : 1. Apakah distilasi fraksional menggunakan kolom Vigreux dapat meningkatkan kadar etanol hasil fermentasi dalam kondisi optimum ? 2. Berapakah kadar etanol hasil fermentasi S. cerevisiae dalam kondisi optimum?

2


2. Keaslian Penelitian Sejauh penelusuran yang dilakukan oleh penulis, penelitian mengenai produksi etanol hasil fermentasi oleh Sacharomyces cerevisiae dalam kondisi optimum belum pernah dilakukan di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 3. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah : 1. Manfaat teoritis Hasil penelitian ini diharapkan memberikan informasi mengenai produksi etanol oleh S. cerevisiae dalam kondisi optimum. 2. Manfaat metodologis Mengetahui peningkatan kadar etanol menggunakan distilasi fraksional dengan kolom Vigreux dan kondisi kromatografi gas yang dapat memenuhi persyaratan validasi untuk penetapan kadar etanol hasil fermentasi S. cerevisiae dalam kondisi optimum berdasarkan parameter akurasi, presisi dan linearitasnya. 3. Manfaat praktis Hasil penelitian ini diharapkan menambah informasi tentang peningkatan kualitas produksi etanol.

3


4

B. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah : 1. Mengetahui

peningkatan

kadar

etanol

dengan

distilasi

fraksional

menggunakan kolom Vigreux. 2. Mengetahui kadar etanol hasil fermentasi S. cerevisiae dalam kondisi optimum.


BAB II PENELAAHAN PUSTAKA

A. Etanol Nama lain dari etanol adalah alkohol; absolute etanol; dehydrated etanol; ethyl hidrat; ethyl hidrokside. Rumus kimia C2H6O; berat jenis 46,07; titik didih 78,50C. Pemerian: jernih, mudah menguap, bau khas, rasa panas; dapat terbakar dan memberikan nyala biru tak berasap. Mengabsorpsi air dengan cepat dari udara (Anonim, 2001). Etanol dapat bercampur dalam segala perbandingan dengan air, eter, gliserin, aseton, dan kloroform. Penyimpanannya dalam wadah tertutup rapat terlindung dari cahaya dan dijauhkan dari api (Ansel, 1989).

Gambar 1. Struktur etanol Etanol digunakan sebagian besar untuk minuman beretanol, pelarut di laboratorium dan industri, produk-produk farmesetik (lotion, tonik, cologne), pembersih luka, sintesis organik dan pembuatan perfume (Anonim, 2001).

B. Fermentasi Etanol Menurut Madigan, Martinko, and Parker (1999) fermentasi adalah reaksi keseimbangan oksidasi-reduksi di mana sumber energi tereduksi dan yang lain teroksidasi, dan energi dihasilkan dengan fosforilasi tingkat substrat. Fermentasi

5


6

etanol adalah pemecahan karbohidrat oleh yeast secara anaerobik menjadi etanol dan karbon dioksida (CO2) (Fardiaz, 1992). Menurut Prescott and Dunn (1999) mikrobia yang diharapkan aktif dalam fermentasi mengubah sukrosa menjadi etanol dan karbon dioksida adalah yeast strain

Saccharomyces

cerevisiae.

Yeast

ini

berasal

dari

famili

Saccharomycetaceae, subfamili Saccharomycoideae, genus Saccharomyces dan termasuk dalam spesies Saccharomyces cerevisiae.

1 2

3

Gambar 2. Saccharomyces cerevisiae Keterangan : (1) sel induk;(2)spora;(3)budding (Anonim, 2007 a) Yeast mempunyai sifat selektivitas tinggi untuk membentuk etanol dan sangat tahan terhadap perubahan kondisi pertumbuhan atau gangguan kontaminan. S.

cerevisiae

berbentuk

bulat,

oval,

atau

memanjang,

dan

berbentuk

pseudomiselium. Reproduksi S.cerevisiae berlangsung secara aseksual dan seksual. Reproduksi aseksual dengan cara bertunas menghasilkan askospora berbentuk bulat atau oval, sedangkan reproduksi seksual dengan konjugasi heterogami menghasilkan sel vegetatif diploid (Fardiaz, 1992).


7

S. cerevisiae bersifat fermentatif kuat, 70% dari glukosa di dalam substrat akan diubah menjadi karbondioksida dan etanol, sedangkan sisanya sebanyak 30% tanpa adanya nitrogen akan diubah menjadi produk penyimpanan cadangan. Produk penyimpanan tersebut akan digunakan kembali melalui fermentasi jika glukosa di dalam medium sudah habis (Fardiaz, 1992). Media yang umum digunakan untuk produksi etanol secara fermentasi adalah molase (tetes). Molase merupakan hasil samping dari industri gula yang berupa cairan kental seperti sirup, berwarna coklat gelap atau coklat kemerahan, bersifat asam, dan mempunyai pH 5,5-0,5 yang disebabkan olah adanya asamasam organik bebas (Harahap, 2003). Salah satu mutu molase dikenal dengan istilah brix yang merupakan indikator gravitasi spesifik dan rata-rata jumlah total padatan yang terkandung di dalam molase. Molase mengandung sukrosa, senyawa N, vitamin dan senyawa non gula (Toharisman dan Santosa, 1999). Komponen molase gula tebu adalah sebagai berikut :


8

Tabel 1. Komponen yang terkandung dalam molase (Toharisman dan Santosa, 1999) No 1 2

3

4 5

Kandungan Air Senyawa organik Sukrosa Glukosa Fruktosa Gula reduksi lain Protein kasar Asam amino Senyawa anorganik K2O CuO MgO Na2O Fe2O3 SO3 Cl P2O5 SIO2 tak larut Wax, phospolipid, dan sterol Vitamin (µ/g) Biotin (H) Cholin (B4) Asam folat (B komplek) Niacin (B komplek) Riboflavin (B2) Asam pantothenat (B komplek) Pyridoxine (B6) Thiamine (B1)

Kisaran (%) 17-25 0,10 30-40 4-9 5-12 1-5 2,5-4,5 0,3-0,5

Rata-rata (%) 20 35 7 9 3 4 0,4 4,80 1,20 0,98 0,10 0,12 1,90 1,80 0,60 0,60 0,40 2 8,80 0,35 23 40 2,50 4 0,80

Molase yang akan digunakan untuk media fermentasi harus diencerkan dan ditambah nutrisi lebih dulu karena masih kental dan kadar gulanya terlalu tinggi serta nutrisi yang dibutuhkan yeast belum mencukupi untuk kegiatannya melakukan fermentasi (Harahap, 2003). Menurut Jones et al (1981) kadar glukosa yang terlalu tinggi justru akan menghambat fermentasi karena yeast mengalami stress osmotik.


9

Molase mengandung campuran monosakarida (glukosa dan fruktosa) dan disakarida (sukrosa) yang berfungsi sebagai substrat untuk fementasi. Untuk dapat terjadi fermentasi gula harus masuk ke dalam sel S.cerevisiae. Disakarida tidak dapat penetrasi ke dalam membran karena molekulnya yang besar. Tetapi yeast memiliki enzim invertase yang dapat menghidrolisis disakarida menjadi monosakarida sehingga dapat berpenetrasi ke dalam membran (Byod, 1984).

Gambar 3. Pemecahan disakarida menjadi monosakarida oleh enzim invertase (Anonim, 2007 b) Menurut Nicklin, Graeme-Cook, Paget, dan Killington (1999), glukosa masuk ke dalam sel S.cerevisiae melalui mekanisme transpor translokasi gugus. Translokasi gugus adalah proses transpor di mana molekul yang diangkut ke dalam sel akan mengalami perubahan secara kimia. Perubahan ini melibatkan proses

fosforilasi

dengan

bantuan

phosphoenolpyruvate

(PEP):

glucose

phosphotransferase system. Transpor translokasi gugus gula disajikan sebagai berikut:


10

Gambar 4 . Transpor translokasi gugus glukosa (Kaiser, 1998) Mekanisme translokasi gugus glukosa adalah ketika glukosa melewati membran, fosfat dari PEP segera ditransfer ke glukosa agar menjadi difosforilasi glukosa fosfat. Gula fosfat akan mengion dan tidak dapat keluar lewat membran sel sehingga akan tertimbun di dalam sel. Glukosa fosfat yang masuk segera langsung difosforilasi, akibatnya konsentrasi glukosa tanpa fosfat di dalam sel akan menjadi sangat rendah dan glukosa akan terus menerus masuk ke dalam sel. Jalur biokimia untuk fermentasi glukosa adalah glikolisis (Madigan, dkk, 1999). Menurut Campbell, Reece dan Mitchell (1999), kata glikolisis berarti “menguraikan gula.” Glukosa, gula berkarbon enam diuraikan menjadi dua molekul gula berkarbon tiga kemudian dioksidasi, dan atom sisanya disusun ulang membentuk dua molekul piruvat. Proses glikolisis hingga terbentuknya etanol terjadi di dalam sitoplasma. S.cerevisiae tidak akan mati meskipun etanol


11

dihasilkan di dalam sel karena S.cerevisiae memiliki toleransi tinggi terhadap etanol. Proses glikolisis disajikan dalam gambar di bawah ini:

Gambar 5 . Pembentukan etanol (Anonim, 2005 a) Akhir dari proses glikolisis per satu molekul glukosa dihasilkan dua molekul piruvat, dua molekul ATP dan dua molekul NADH. Piruvat sebagai produk akhir glikolisis melepaskan CO2 dan berubah menjadi asetaldehid. Asetaldehid kemudian direduksi oleh NADH menjadi etanol. Ini meregenerasi pasokan NAD+ yang dibutuhkan untuk glikolisis.


12

Menurut Harahap (2003) proses fermentasi dipengaruhi berbagai faktor yang menentukan efisiensi dan hasil etanol, di antaranya adalah nutrisi (zat gizi), keasaman, dan temperatur. Nutrisi diperlukan yeast untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan. Misalnya sumber karbon terdapat pada karbohidrat; unsur nitrogen diperoleh dengan penambahan pupuk urea, ZA, pepton, dll; unsure fosfat diperoleh dengan penambahan pupuk yang mengandung fosfat yaitu NPK, TSP, dan lain-lain; mineral dan vitamin (Harahap, 2003). Untuk fermentasi yeast memerlukan media suasana asam, yaitu antara pH 4,8– 5,0. Pengaturan pH dilakukan dengan penambahan asam sulfat jika substratnya alkalis atau natrium bikarbonat jika substratnya asam (Harahap, 2003). Pengaturan suhu bertujuan untuk menjaga kehidupan yeast, jika terlalu asam atau basa akan mempengaruhi pertumbuhan dan kerja enzim dalam yeast yang mengubah glukosa menjadi etanol. Menurut Gaur (2006) temperatur optimum untuk fermentasi tergantung dari komposisi media dan jenis strain yang digunakan. Pada waktu fermentasi timbul panas karena yeast melakukan metabolisme. Untuk mencegah agar suhu fermentasi tidak naik, perlu pendinginan supaya suhu dapat tetap dipertahankan pada suhu optimum.

C. Distilasi Fraksional Menurut Harahap (2003) untuk larutan yang terdiri dari komponenkomponen yang berbeda nyata suhu didihnya, distilasi merupakan cara yang


13

paling mudah dioperasikan dan juga merupakan cara pemisahan yang secara thermal adalah efisien. Distilasi

adalah

salah

satu

metode

pemisahan

yang

bertujuan

memisahkan larutan yang volatile dari campuran yang non-volatile atau, pemisahan dua atau lebih larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya (Vogel, 1956). Distilasi fraksional adalah distilasi yang memisahkan campuran yang titik didihnya saling berdekatan, dimana larutan diuapkan dan diembunkan berkali-kali (Oxtoby, Gillis and Nachtrieb, 2001). Distilasi fraksional sederhana menggunakan kolom Vigreux yang memiliki efisiensi cukup daripada kolom distilasi biasa dan kolom ini paling banyak digunakan. Kolom Vigreux terdiri dari glass tube dengan lekukan-lekukan yang mengarah ke dalam kolom sehingga ujung pasangan lekukan hampir bersentuhan satu sama lain. Lekukan-lekukan memiliki kemiringan dengan sudut 450 dan disusun sedemikian rupa hingga membentuk spiral gelas di dalam kolom. Hal ini menyebabkan uap tidak dapat langsung melintasi kolom begitu saja tanpa melewati setidaknya satu lekukan (Vogel, 1956).


2

14

1

Gambar 6. Kolom fraksinasi vigreux (Anonim, 2005 b) Keterangan : (1) lekukan glass tube yang mengarah ke dalam kolom; (2) arah uap menaiki kolom Mekanisme distilasi dalam kolom fraksinasi adalah uap yang naik dalam kolom bertemu dengan uap yang terkondensasi atau cairan yang mengalir ke bawah, karena uap yang naik didinginkan oleh kontak dengan cairan, beberapa fraksi di bawah yang mendidih akan terkondensasi. Oleh karena itu apabila uap menaiki kolom fraksinasi, uap itu menjadi bertambah kaya akan komponen etanol yang lebih mudah menguap, dan cairan yang kembali ke labu alas bulat menjadi lebih kaya akan komponen air yang sukar menguap (Martin, 1995). Dengan distilasi fraksional kadar etanol yang diperoleh bisa lebih tinggi karena etanol dipisahkan dari air dengan penguapan dan pengembunan berkalikali sepanjang kolom fraksinasi.


15

D. Kromatografi Gas Kromatografi gas merupakan salah satu metode analisis yang paling berguna dan banyak dijumpai di laboratorium. Kromatografi gas digunakan secara luas untuk penetapan senyawa organik yaitu untuk memisahkan senyawa organic yang mudah menguap. Banyak senyawa-senyawa yang dapat ditetapkan dengan kromatografi gas tetapi ada batasannya. Senyawa-senyawa tersebut harus mudah menguap dan stabil pada temperature pengujian yaitu 500 sampai 3000 C.

Gambar 7. Kromatografi gas (Anonim, 1999) Komponen-komponen dasar dari kromatografi gas sebagai berikut : 1. Gas Pembawa Gas pembawa yang digunakan harus inert dengan kemurnian yang tinggi. Tujuan utamanya adalah membawa uap analit melewati sistem kromatografi gas tanpa berinteraksi dengan komponen sampel. Gas pembawa yang digunakan harus bebas dari oksigen dan uap air. Gas pembawa yang bebas oksigen dan uap air merupakan syarat penting dalam kromatografi gas baik untuk kolom terpaking dan kapiler. Oksigen dan uap air dapat menyebabkan oksidasi fase cair penyalut kolom sehingga menyebabkan pendeknya

umur

kolom,

hilangnya

retensi

kolom,

kesensitivitasan detektor menangkap elektron (Dean, 1995).

dan

berkurangnya


16

Tekanan aliran gas pembawa bervariasi disesuaikan dengan kondisi kebutuhan analisis. Aliran gas pembawa harus tetap selama operasi dan laju aliran gas sebelum masuk ke dalam kolom bersama uap sampel diatur oleh sebuah pengatur tekanan yang dilengkapi meter penunjuk tekanan (Mulja dan Suharman, 1995). 2. Sistem Injeksi Fungsi dari tempat injeksi adalah sebagai jalan masuk bagi syringe dan sampel ke dalam aliran gas pembawa dan menyediakan panas yang cukup untuk menguapkan sampel (Dean, 1995). Pada tempat injeksi yang terpenting adalah program temperaturnya. Temperatur gerbang suntik umumnya 500 C di atas titik didih komponen yang dianalisis (Skoog et al, 1990). Senyawa yang masuk ke dalam gerbang suntik merupakan senyawa yang mudah diuapkan agar efisiensi kolom baik; injeksi yang lambat atau ukuran sampel yang terlalu besar menyebabkan resolusi yang rendah (Skoog et al, 1990). Volume larutan sampel yang diinjesikan berbeda untuk tiap kolom. Untuk kolom kapiler volumenya 0,01 µl dan kolom terpaking volumenya 1 sampai 20

µl (Mulja dan Suharman, 1995). 3. Kolom Kolom sangat penting dalam kromatografi gas karena proses pemisahan komponen-komponen sampel terjadi di dalam kolom (Mulja dan Suharman, 1995). Kolom dapat terbuat dari logam (stainless steel, tembaga atau alumunium), glass, atau silika (Dean, 1995).


17

Dua jenis kolom yang digunakan pada kromatografi gas adalah kolom kemas dan kolom kapiler. Kolom kemas adalah kolom yang bagian dalamnya diisi senyawa non-volatile dengan berbagai jenis polaritas atau partikel kecil yang berfungsi sebagai fase diam. Sedangkan kolom kapiler adalah kolom yang fase diamnya tersalut tipis di permukaan bagian dalam kolom (Christian, 2004). Kolom mengandung fase diam yang berupa (1) adsorben (KGP) atau (2) cairan yang didistribusikan di seluruh permukaan partikel-partikel kecil atau interior tabung (Dean, 1995). Fase diam dalam kolom dipilih berdasarkan polaritasnya dengan prinsip like dissolve like. Fase diam yang polar akan lebih berinteraksi dengan senyawa polar dan fase diam yang non polar akan lebih berinteraksi dengan senyawa yang non polar (Christian, 2004). Kolom kapiler terbuat dari fused silica yang mengandung fase cair tipis yang tersalut di bagian dalam kolom sehingga disebut wall-coated open-tubular (WCOT). Diameter bagian dalamnya adalah 0,25 sampai 0,32 mm. Permukaan bagian dalam kolom dilapisi dengan fase diam polimer dengan ketebalan 1 sampai 2 µm . Lapisan ini menempel pada permukaan dan cross-linked sehingga tidak bisa diganggu oleh pengulangan injeksi pelarut polar atau pemanasan terus menerus (Dean, 1995). Keuntungan kolom kapiler adalah : a. Resolusi tinggi dengan puncak sempit. b. Waktu analisis singkat. c. Sensitivitas tinggi dengan detektor yang modern.


18

Kekurangan kolom kapiler adalah mudah kelebihan muatan oleh komponen sampel yang terlalu banyak (Christian, 2004). 4. Detektor Detektor pada kromatograf adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah sinyal gas pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal elektronik. Sinyal elektronik detektor kromatograf akan sangat berguna untuk analisis kualitatif dan kuantitatif terhadap komponen-komponen yang terpisah di antara fase diam dan fase gerak. (Mulja dan Suharman, 1995). Flame Ionization Detector (FID) adalah detector yang paling popular karena sensitivitasnya yang tinggi. Detektor ini mempunyai rentang sensitivitas 10-100 pg. Detektor ini tidak sensitif untuk kebanyakan senyawa anorganik termasuk air (Christian, 2004). Prinsip kerja FID adalah perbedaan hambatan listrik pada elektrode yang disebabkan keberadaan ion atau elektron yang berasal dari sampel di dalam nyala plasma. Ion atau elektron yang terbentuk di dalam nyala plasma akan bersifat menurunkan hambatan listrik sehingga terjadi aliran arus listrik pada sirkuit mantel FID. Program temperatur FID diharuskan di atas 1000C untuk mencegah kondensasi uap air yang mengakibatkan

FID berkarat atau menurun

sensitivitasnya (Mulja dan Suharman, 1995). 5. Analisis kuantitatif Analisis kuantitatif secara kromatografi gas menggunakan metode standar internal. Presisi tertinggi untuk analisis kuantitatif menggunakan kromatografi gas diperoleh dengan menggunakan metode standar internal karena


19

ketidakpastian yang disebabkan injeksi sampel, kecepatan aliran gas, dan variasi keadaan kolom dapat diminimalisasi. Dalam prosedur ini, standar internal yang telah diukur dengan seksama dimasukkan ke dalam setiap larutan baku dan sampel, dan rasio luas puncak analit terhadap luas puncak standar internal adalah parameter analisisnya. Puncak standar internal dan puncak komponen-komponen lain dalam sampel harus terpisah dengan baik dan dekat dengan analit sebagai syarat keberhasilan metode ini. Dilaporkan presisi relatif 0,5-1 % bisa diperoleh dengan penggunaan standar internal yang cocok (Skoog et al, 1994).

E. Landasan Teori Etanol yang dihasilkan selama fermentasi oleh S. cerevisiae selalu berada dalam campuran, maka perlu dipisahkan dalam proses pemurnian. Isolasi etanol dari fermentate dilakukan dengan distilasi fraksional. Prinsip distilasi adalah memisahkan campuran senyawa berdasarkan titik didihnya di mana komponenkomponennya secara bertingkat diuapkan dan diembunkan. Isolasi ini dilakukan agar yang terukur saat penetapan kadar sampel hanya etanol saja sehingga hasilnya lebih akurat. Kolom fraksional Vigreux yang digunakan untuk distilasi fraksional memiliki jumlah theoretical plate lebih banyak daripada kolom distilasi biasa. Menurut Pecsok (1968) theoritical plate menunjukkan kemampuan kolom untuk memberikan pemisahan yang efektif karena etanol mengalami penguapan dan pengembunan berkali-kali sehingga dapat meningkatkan kadar etanol.


20

Penetapan kadar dengan metode kromatografi gas dapat dilakukan karena etanol merupakan senyawa yang mudah menguap. Larutan etanol yang diinjeksikan ke dalam gerbang suntik langsung menguap dan masuk ke dalam kolom bersama gas pembawa yang inert. Di dalam kolom terjadi pemisahan komponen-komponen gas berdasarkan interaksi senyawa dengan fase diam. Menurut Christian (2004), fase diam yang bersifat polar akan lebih berinteraksi dengan senyawa yang bersifat polar dan fase diam yang bersifat non polar akan lebih berinteraksi dengan senyawa yang bersifat non polar. Etanol yang bersifat polar akan teretensi di dalam fase diam yang bersifat polar untuk menghasilkan resolusi. Komponen-komponen gas yang telah terpisah dan keluar dari kolom masuk ke detektor dan sinyal yang terdeteksi dicatat pada data collection. Kadar etanol dapat diketahui dengan menghitung luas puncak kromatogram etanol yang tercatat pada data collection.

F. Hipotesis Kadar etanol yang tinggi dapat diperoleh melalui distilasi fraksional menggunakan kolom Vigreux.


BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Jenis dan Rancangan Penelitian Penelitian ini merupakan jenis penelitian penelitian non eksperimental deskriptif, dilaksanakan di Laboratorium Mikrobiologi, Laboratorium Kimia Instrumen dan Laboratorium Analisa Pusat Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

B. Definisi Operasional a. Molase adalah media pertumbuhan dan fermentasi untuk S. cerevisiae yang diperoleh dari PGPS Madukismo Yogyakarta. b. Brix adalah jumlah padatan yang larut (gram) dalam setiap 100 gram larutan. c. Produksi etanol adalah rangkaian proses pengkondisian pertumbuhan dan fermentasi S. cerevisiae dalam kondisi optimum dan isolasi etanol sehingga diperoleh etanol dengan kualitas yang optimum. d. Kondisi optimum adalah kondisi untuk fermentasi dengan suhu optimum 280C, pH optimum 4,5 dan konsentrasi molase optimum 240brix.

C. Bahan Penelitian Kultur

Saccharomyces

cerevisiae

strain

D1

dan

molase

dari

PS.Madukismo, gas hidrogen HP 99,995% (CV.Perkasa), gas oksigen HP 99,995% (CV.Perkasa), gas nitrogen UHP 99,9995% (CV.Perkasa), etanol p.a

21


22

(Merck, Germany), n-butannol p.a (Merck, Germany), hexane p.a (Merck, Germany), aquadest (Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma).

D. Alat Penelitian Labu alas bulat 250 ml (merk Schott Duran Germany), kolom fraksinasi Vigreux panjang 40 cm (merk QUICKFIT England), pendingin Liebig, penyaring Buchner, vakum, seperangkat alat Kromatografi Gas (HP 5890) dengan Flame Ionization Detector, kolom kapiler CP wax 25 CB (25 m, i.d. 0,32 mm), data collection, dan alat-alat gelas yang lazim digunakan untuk penelitian di laboratorium mikrobiologi dan laboratorium kimia analisis.

E. Tata Cara Penelitian 1. Pengumpulan Molase Molase yang digunakan sebagai media fermentasi diperoleh dari PGPS. Madukismo Yogyakarta. Molase dengan satu kali pengambilan diperoleh kadar 85,230brix. Sebelum digunakan molase diencerkan terlebih dulu sesuai dengan kadar yang telah ditentukan. 2. Penyiapan stok kultur S. cerevisiae S. cerevisiae dari PGPS. Madukismo Yogyakarta diisolasi dan ditumbuhkan dalam media padat molase dengan teknik streak hingga terbentuk koloni. Ini sebagai stok kultur S.cerevisiae.


23

3. Produksi Etanol Dengan Fermentasi a. Pembuatan Media Molase 1) Molase 140 brix. 41 ml molase dimasukkan dalam beker gelas 250 ml kemudian ditambahkan aquadest hingga 250 ml. Larutan molase disaring menggunakan kapas, ditempatkan dalam erlenmeyer 250 ml. Kemudian disterilisasi dengan autoklaf selama 15 menit pada suhu 1210C. Ke dalam beker ditambahkan 0,11 g urea dan 0,028 g NPK untuk nutrisi pertumbuhan. 2) Molase 180 brix. 53 ml molase dimasukkan dalam beker gelas 250 ml kemudian ditambahkan aquadest hingga 250 ml. Larutan molase disaring menggunakan kapas, ditempatkan dalam erlenmeyer 250 ml kemudian disterilisasi dengan autoklaf selama 15 menit pada suhu 1210C. Ke dalam beker ditambahkan 0,11 mg urea dan 0,028 g NPK untuk nutrisi pertumbuhan. 3) Molase untuk tahap fermentasi. 164,3 ml molase dengan konsentrasi 240 brix dimasukkan ditambahkan aquadest hingga 500 ml. Larutan molase disaring menggunakan kapas, ditempatkan dalam erlenmeyer 1000 ml. Kemudian disterilisasi dengan autoklaf selama 15 menit pada suhu 1210C. Ke dalam beker ditambahkan 0,22 g urea untuk nutrisi pertumbuhan. b. Tahap Pembibitan 15 ml molase 140 brix dan 15 ml molase 180 brix dicampurkan dalam erlenmeyer 100 ml. pH diatur pada nilai 4,8 dengan menambahkan


24

H2SO4 tetes demi tetes. 3 ose S. cerevisiae diinokulasikan pada campuran molase di microbiology safety cabinet (MSC) kemudian diinkubasikan di shaker inkubator pada suhu 300 C, kecepatan 150 rpm selama 49,5 jam. Replikasi sebanyak 6 kali. c. Fermentasi S. cerevisiae dalam Media Optimum 1) Penentuan waktu fermentasi. Hasil dari tahap pembibitan ditambahkan 60 ml molase untuk tahap fermentasi. pH diatur pada nilai 4,5 dengan menambahkan H2SO4 tetes demi tetes. Larutan dipindahkan ke dalam labu alas bulat kemudian dirangkai menjadi fermentor. Salah satu ujung glas tubing dimasukkan ke labu alas bulat lalu ujung lain dimasukkan ke dalam erlenmeyer 10 ml larutan Ca(OH)2 untuk mengalirkan gas CO2 keluar. Inkubasi di inkubator pada suhu 300C selama 36, 48, 60 dan 72 jam. Larutan disaring dengan corong Buchner kemudian didistilasi sederhana pada suhu ±800C selama 4 jam. Kadar etanol ditetapkan dengan kromatografi gas. Waktu fermentasi ditentukan dari waktu yang memberikan kadar etanol yang paling tinggi. Replikasi sebanyak 6 kali. 2) Tahap fermentasi. Hasil dari tahap pembibitan ditambahkan 60 ml molase untuk tahap fermentasi. pH diatur pada nilai 4,5 dengan menambahkan H2SO4 tetes demi tetes. Larutan dipindahkan ke dalam labu alas bulat kemudian dirangkai menjadi fermentor. Salah satu ujung glas tubing dimasukkan ke labu alas bulat lalu ujung lain dimasukkan ke dalam erlenmeyer 10 ml larutan Ca(OH)2 untuk mengalirkan gas CO2 keluar.


25

Inkubasi di inkubator pada suhu 300C selama 72 jam. Alat fermentasi dirangkai sebagai berikut :

Gambar 8. Fermentor (Jeffers, 2000) 4. Filtrasi Campuran Fermentasi Fermentate kemudian difiltrasi menggunakan filtrasi vakum. Sebelum difiltrasi larutan dikocok dulu kemudian dituangkan sedikit demi sedikit ke corong Buchner yang telah dilapisi membran filter. 5. Distilasi Fraksional Fermentate didistilasi dengan menggunakan kolom fraksional Vigreux berlengan dua dimana bagian atas dipasangi termometer dan bagian sampingnya dihubungkan dengan pendingin Liebig. Suhu pemanasan diatur pada rentang suhu 77-800C. Laju distilasi diatur satu tetes per 2-3 detik. Distilat ditampung pada erlenmeyer. 6. Preparasi Sampel Distilat diambil 500 µl, dimasukkan ke dalam labu ukur 5 ml, ditambahkan 20 µl n-Butanol. Volume 5 ml diperoleh dengan menambahkan hexane. Diambil 1 µl larutan kemudian diinjeksikan ke kromatografi gas untuk ditetapkan kadarnya.


26

7. Optimasi Metode Kromatografi Gas a. Pemilihan kolom dan detektor Kolom yang dipilih adalah CP wax 52 CB yang merupakan kolom polar dan cocok untuk penetapan kadar etanol. Detektor yang dipilih adalah FID karena memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap senyawa-senyawa organik, termasuk etanol. b. Optimasi suhu injektor, kolom dan detektor Suhu pada injektor, kolom dan detektor diatur agar dapat menguapkan larutan baku etanol dan standar internal n-butanol, mempertahankannya pada fase gas dan memberikan pemisahan yang optimal. c. Optimasi kecepatan aliran gas pembawa N2 Kecepatan aliran gas pembawa diatur dengan mengubah tekanan head kolom. Tekanan awal yang diberikan adalah 4 psi dan kemudian diatur sedemikian sehingga terjadi pemisahan yang baik antara etanol dan nbutanol. 8. Validasi Metode Kromatografi Gas a. Pembuatan seri larutan baku etanol Bahan yang digunakan untuk membuat seri larutan baku etanol adalah setanol p.a, n-butanol p.s dan heksan p.a. Disiapkan seri larutan baku dengan konsentrasi berikut menggunakan labu ukur 5 ml.


27

Tabel 2. Seri larutan baku etanol Etanol p.a (µl)

n-butanol p.a (µl)

10

0,02

Konsentrasi etanol (% v/v) 0,2

70

0,02

1,4

130

0,02

2,6

190

0,02

3,8

250

0,02

5

Etanol p.a. dan n-butanol p.a dengan jumlah seperti tertulis di atas dimasukkan ke dalam labu ukur 5 ml. Volume 5 ml dicapai dengan penambahan heksan p.a. b. Pengukuran kurva baku etanol Satu mikroliter (1µl) larutan baku dari masing-masing konsentrasi disuntikkan ke dalam kolom melalui injektor. Dilakukan proses kromatografi, hingga diperoleh luas puncak kromatografi. Luas puncak etanol dan n-butanol dari kromatogram dihitung, kemudian dicari rasio luas puncak etanol/n-butanol. Kurva baku dibuat dengan memplotkan rasio luas puncak etanol/n-butanol vs etanol (% v/v). Persamaan kurva baku dicari dengan regresi linear. c. Penentuan akurasi dan presisi (CV) Larutan etanol yang memiliki 0,2; 2,6; 5 %v/v masing-masing diambil 1 µl diinjeksikan ke kolom lewat injektor. Dilakukan proses kromatografi, hingga diperoleh luas puncak kromatografi. Luas puncak etanol dan nbutanol dari kromatogram dihitung, kemudian dicari rasio luas puncak


28

etanol/n-butanol. Kurva baku dibuat dengan memplotkan rasio luas puncak etanol/n-butanol vs etanol (% v/v). Persamaan kurva baku dicari dengan regresi linear. 9. Penetapan Kadar Etanol 0,5 ml distilat diambil kemudian dimasukkan ke dalam labu ukur 10 ml ditambahkan 0,02 ml standar internal n-butanol. Volume 10,0 ml dicapai dengan penambahan heksan. Larutan sampel masing-masing diambil 1µl dan disuntikkan ke dalam kolom melalui tempat injeksi. Dilakukan proses kromatografi, hingga diperoleh luas puncak kromatografi. Luas puncak etanol dan n-butanol dari kromatogram dihitung, kemudian dicari rasio luas puncak etanol/n-butanol vs etanol (%v/v). Kadar etanol ditentukan menggunakan persamaan kurva baku. F. Validasi Metode Validitas dari metode yang digunakan untuk menetapkan kadar etanol hasil fermentasi S.cerevisiae pada substrat molase dapat ditentukan dengan parameter sebagai berikut : 1. Akurasi Akurasi dihitung berdasarkan persen recovery. x 100% Recovery = Kadar terukur Kadar diketahui 2. Presisi Presisi metode analisis dinyatakan dengan coefisient variation (CV) yang dihitung dengan cara berikut : KV = Simpangan kadar terukur x 100% Rerata kadar terukur


29

Metode ini cukup mudah dan sederhana sehingga agar metode ini dapat dikatakan memiliki presisi yang baik, maka CV yang dihasilkan harus < 2%. Dipilih standar 2% karena semakin kecil standar CV yang digunakan presisi metode yang digunakan semakin baik. 3. Linearitas Linearitas dilihat dari harga r (koefisien korelasi) dari pengukuran seri larutan baku. Suatu metode dikatakan memiliki linearitas baik jika r > 0,999.

G. Analisis Hasil Analisis data bersifat kuantitiatif dan eksploratif deskriptif. Data dideskripsikan dan dijadikan evaluasi bagi pihak mitra, baik evaluasi secara teoritis maupun metodologis.


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Sampel Fermentasi etanol pada penelitian ini menggunakan media molase dan yeast S.cerevisiae. Molase pada penelitian ini diambil sekali pengambilan dari PGPS. Madukismo Yogyakarta sebanyak 10 liter. Satu kali pengambilan bertujuan untuk mewakili populasi molase. Molase tersebut memiliki kadar 85,230 brix saat diambil dari PGPS.Madukismo. Yeast S.cerevisiae yang diharapkan mengubah molase menjadi etanol pada penelitian ini berasal dari pembibitan kultur S.cerevisiae hasil identifikasi (Estelita, 2008).

B. Fermentasi Etanol Molase yang berasal dari PS. Madukismo kadarnya 85,230 brix dan ini masih terlalu pekat oleh karena itu perlu diencerkan lebih dulu untuk mencapai kadar optimum pertumbuhan S.cerevisiae dan fermentasi etanol. Alasan pengenceran kadar molase karena kadar molase yang terlalu tinggi akan menghambat proses fermentasi. Menurut Jones et al (1981), kadar yang tinggi akan menghambat pertumbuhan sel yeast di awal proses fermentasi dan mematikan yeast karena menghambat berbagai enzim yang dihasilkan oleh yeast. Menurut Ongirwalu (2008), pertumbuhan S.cerevisiae yang optimum dilakukan pada kondisi aerob, dengan kadar molase 160brix, pH 4,8. Pertumbuhan dikondisikan pada suhu 300C dalam shaker incubator. Diperoleh pertumbuhan S.cerevisae pada waktu 49,5 jam. Pada waktu 49,5 jam S.cerevisiae berada dalam 30


31

fase stasioner. Pertumbuhan sel S.cerevisiae pada fase ini maksimal sehingga diharapkan etanol yang akan dihasilakan juga optimal. Berikut disajikan kurva pertumbuhan S.cerevisiae :

Gambar 9. Kurva pertumbuhan S.cerevisiae pada media 160brix dan pH 4,8

Menurut Nugraheni, dkk (2008) kondisi optimum untuk fermentasi berada pada pH 4,5, suhu 280C, konsentrasi molase 240brix dan waktu fermentasi selama 72 jam. Alasan fermentasi dilakukan selama 72 jam karena pada waktu tersebut kadar etanol paling tinggi dari waktu-waktu sebelumnya. Berikut disajikan kurva kadar etanol terhadap lama fermentasi:

Kadar alkohol (%v/ v)

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

Lama fermentasi (jam)

Gambar 10. Kurva lama fermentasi

80


32

Pada pH 4,5 tersebut kadar etanol berada pada kadar tertinggi daripada pH yang lain. Pada konsentrasi molase 240brix memiliki kadar etanol tertinggi daripada konsentrasi molase lain. Semakin tinggi kadar molase yang digunakan maka pertumbuhan S.cerevisiae dapat optimal karena kebutuhan nutrisinya terpenuhi. Konsentrasi media semakin pekat tidak selalu akan menguntungkan. Hal ini dikarenakan konsentrasi yang terlalu pekat dapat menghambat pertumbuhan sel S.cerevisiae akibatnya kadar etanol yang akan dihasilkan juga akan sedikit. Pemilihan suhu 280C karena pada suhu tersebut kadar etanol juga berada pada kadar tertinggi dibandingkan suhu lain, berdasar penelitian Nugraheni, dkk (2008). Proses fermentasi dilakukan secara anaerob. Karbon dioksida (CO2) yang dihasilkan selama fermentasi dikeluarkan dari dalam fermentor menuju ke larutan Ca(OH)2. Karbon dioksida di dalam air akan berubah menjadi bikarbonat (HCO3-) dan reaksi ini bersifat reversibel. Berikut pembentukan bikarbonat:

CO2

+ H2O

H2CO3 Asam bikarbonat

HCO3- + H+ ........................... (1) Bikarbonat

Menurut Doelle dan McGregor (1983), bikarbonat yang dihasilkan akan menurunkan kestabilan membran sel S.cerevisiae karena membentuk komplek dengan protein yang bersifat asam kuat dan mungkin mengubah muatan dari fosfolipid yang dapat mempengaruhi fluiditas membran. Kombinasi kedua aksi tersebut dapat membatasi efisiensi penggunaan substrat karena menghalangi masuknya gula ke dalam membran. Oleh karena itulah karbon dioksida harus


33

dikeluarkan dari fermentor agar tidak menghalangi masuknya gula ke sitoplasma sehingga proses fermentasi dapat berjalan baik. Untuk menagkap karbon dioksida yang dihasilkan selama fermentasi berlangsung digunakan larutan Ca(OH)2. Larutan Ca(OH)2 menangkap karbon dioksida yang dihasilkan selama fermentasi dan mengubahnya menjadi endapan kapur. Selain itu larutan Ca(OH)2 dapat mencegah oksigen dari lingkungan luar memasuki fermentor yang dapat mengoksidasi etanol menjadi asam asetat. Syarat utama berlangsungya fermentasi adalah terciptanya kondisi anaerob. 2 C2H5OH +

H2O

2 CH3COOH + 4H2................................. (2) Asam asetat

CO2

+

Ca(OH)2

CaCO3

........................................... (3) Endapan kapur

C. Distilasi Fraksional Menurut Bisson (2001), hasil fermentasi S.cerevisiae terdiri dari banyak komponen yaitu 95% etanol dan karbondioksida, 1% sel baru S.cerevisiae, dan 4% produk-produk hasil akhir yang meliputi piruvat, asetat, asetaldehid, gliserol dan laktat. Etanol dipisahkan dari senyawa lain hasil fermentasi dengan jalan distilasi fraksional. Titik didih etanol adalah 78,30 C, sedangkan senyawa lain selain etanol memiliki titik didih lebih dari 1000C sehingga etanol dapat dipisahkan dari campuran dengan distilasi fraksional. Proses distilasi fraksional pada penelitian ini menggunakan pompa vakum. Menurut hukum Avogadro tekanan berbanding lurus dengan suhu.


34

Semakin rendah tekanan di dalam ruangan maka titik didih larutan akan rendah, begitu pula sebaliknya. Dengan adanya vakum membuat tekanan di dalam sistem distilasi menjadi rendah sehingga suhu di dalam sistem juga turun. Hal ini menyebabkan suhu di bagian atas kolom menjadi rendah sehingga etanol yang lebih volatile dapat melintasinya untuk menuju ke kondensor. Labu alas bulat yang digunakan untuk distilasi terisi 2/3 dari volume fermentate. Hal ini bertujuan memberi ruang bagi uap untuk bergerak menaiki kolom. Suhu yang tertera pada termometer bagian atas adalah suhu penguapan. Suhu pemanasan diatur pada rentang suhu etanol. Suhu yang digunakan tidak berupa satu titik didih karena pada distilat etanol berada dalam campuran bukan dalam senyawa murni. Rentang suhu yang digunakan berdasarkan fraksi mol etanol yang terdapat dalam campuran. Distilasi fraksional menghasilkan distilat campuran etanol dan air dengan komposisi dan titik didih konstan. Menurut Martin (1995) campuran ini disebut azeotrop. Etanol dan air membentuk azeotrop dengan titik normal 78,170C dan komposisi 4% air karena etanol dan air memiliki gugus hidroksil yang membentuk ikatan hidrogen sehingga mengurangi kecenderungan melepaskan diri.


35

Gambar 11. Ikatan hidrogen antara etanol dan air (Anonim, 2003) Pada distilasi fraksional dilakukan pengambilan sejumlah fraksi dari satu perlakuan fermentasi. Fraksi yang diambil adalah fraksi 1, fraksi 2, fraksi 3 dan fraksi 4. Tujuan dari pengambilan sejumlah fraksi adalah untuk mengetahui fraksi mana yang mengandung kadar etanol paling tinggi. Fraksi yang mengandung kadar etanol tertinggi nantinya digunakan sebagai dasar untuk mengisolasi etanol dari fermentate. Pengambilan tiap fraksi ditentukan saat terjadinya kesetimbangan tekanan uap, yaitu saat termometer menunjukkan pengurangan suhu dari 400C menjadi 360C. Panas yang diberikan pertama saat distilasi bertujuan untuk membuka sistem, dimana etanol yang memiliki titik didih lebih rendah daripada air akan menguap lebih dulu, melalui kolom dan terkondensasi di dalam pendingin. Saat laju kondensasi sama dengan laju penguapan di dalam kolom, uap menjadi jenuh dan terbentuk kesetimbangan dinamis tekanan uap. Hasil


36

pengambilan sejumlah fraksi terhadap kadar etanol dalam tiap fraksi disajikan sebagai berikut:

Fraksi 1 Kadar etanol 22.2026%v/v



Fraksi 4 Tidak terdapat peak etanol

Gambar 12. Hasil pengambilan fraksi terhadap kadar etanol Berdasarkan kadar etanol yang diperoleh dari tiap fraksi dapat dikatakan bahwa kadar etanol fraksi pertama (22,2026%v/v) lebih tinggi daripada fraksi lainnya. Hal ini dikarenakan saat pembukaan sistem etanol menguap lebih dulu daripada air yang titik didihnya lebih tinggi. Maka untuk proses selanjutnya dalam penetapan kadar etanol menggunakan fraksi pertama.


37

D. Hasil Optimasi Kromatografi Gas Parameter kromatografi gas yang digunakan dalam penelitian ini adalah : Jenis kolom

: CP Wax 25 CB (25 m, i.d. 0,32 mm)

Jenis fase diam

: Polietilen glikol

Jenis detektor

: FID (Flame Ionozation Detector)

Suhu injektor

: 2200 C

Suhu kolom

: 700 C

Suhu detektor

: 2200 C

Tekanan

: 25 kpa

Teknik injeksi

: fast injek

Range

:1 Titik didih etanol adalah 78,30 C dan titik didih butanol adalah 117-1180

C. Suhu injektor diatur pada suhu 2200C bertujuan agar sampel langsung diuapkan setelah diinjeksikan ke injektor. Suhu kolom diatur pada suhu 700C karena saat optimasi pada suhu tersebut terjadi pemisahan peak antara hexane, etanol dan butanol. Suhu detektor diatur pada suhu 2200C bertujuan menjaga sampel tetap berada dalam bentuk gas. Detektor yang digunakan pada penelitian ini adalah FID. Alasan digunakannya FID karena memiliki sensitivitas untuk senyawa hidrokarbon dengan rentang sensitivitas 10-100 pg. Metode kromatografi yang digunakan bersifat normal phase dengan tujuan agar terjadi interaksi antara sampel dengan fase diam. Kolom yang digunakan adalah CP wax 25 CB dengan fase diam polietilen glikol yang bersifat


38

polar dan sesuai dengan sifat etanol yang polar sehingga terjadi proses pemisahan secara partisi dalam kolom. Kolom ini memberikan resolusi yang baik dan waktu analisis yang cepat. Kecepatan gas N2, hidrogen dan oksigen diperoleh saat optimasi dimana dengan kecepatan yang disebutkan di atas memberikan pemisahan peak antara heksan, etanol dan butanol hingga mencapai baseline.

1

2

3

Gambar 13. Kromatogram heksan, etanol dan butanol. Keterangan: (1)peak heksan; (2) peak etanol; (3) peak butanol Dari kromatogram di atas dapat dilihat bahwa etanol lebih dulu keluar daripada butanol. Padahal dari jenis kolom yang digunakan yaitu CP wax dengan sifat polar seharusnya butanol keluar lebih dulu karena butanol tidak mengalami interaksi dengan fase diam. Hal ini menunjukkan pemisahan sampel di dalam kolom tidak hanya menggunakan mekanisme partisi tetapi juga perbedaan titik didih senyawa. Heksan keluar lebih dulu karena titik didihnya lebih rendah


39

daripada etanol dan butanol. Interaksi etanol dengan fase diam polietilen glikol disajikan sebagai berikut: H

3H C

HO

C H2

C H

O H 2C

C H2

O

H

CH2

H C

C

O

H2

n

H

H

H

3H C

O

C H

O

H

Gambar 14. Interaksi etanol dengan polietilen glikol

HO

C H2

H

H

H

H

H 2C

C H

C H

C H

C H2

O H 2C

O

CH 2

H

O

n

C

H2

H C

O

H

H H

H

H

H

H 2C

C H

C H

C H

O

H

Gambar 15. Interaksi butanol dengan polietilen gikol Keterangan: ............ = ikatan hidrogen Dari hasil perhitungan resolusi diperoleh resolusi antara heksan dan etanol sebesar 6, sedangkan diperoleh resolusi antara etanol dan butanol sebesar 28,75. resolusi merupakan pemisahan nyata antara dua puncak berdekatan. Resolusi yang baik harus ≥ 1,5 karena mencerminkan pemisahan 99,7% (Sastrohamidjojo, 1985). Ini berarti pemisahan antara heksan dengan etanol dan etanol dengan butanol baik karena resolusinya ≥ 1,5. Kondisi alat kromatografi gas dibuat tetap selama penelitian untuk memperkecil adanya kesalahan karena variasi kondisi alat.


40

E. Hasil Validasi Metode Kromatografi Gas 1. Hasil pembuatan kurva baku Kurva baku dibuat untuk menentukan kadar etanol dalam sampel dan menghitung akurasi serta presisi larutan baku etanol. Hasil yang diperoleh disajikan dalam tabel II: Tabel II. Kurva baku etanol dengan standar internal n-butanol

Replikasi I Konsentrasi Rasio luas puncak etanol etanol/luas diketahui puncak (µl/5ml) butanol 0,2 0,257

Replikasi II Konsentrasi Rasio luas puncak etanol etanol/luas diketahui puncak (µl/5ml) butanol 0,2 0,297

Replikasi III Konsentrasi Rasio luas puncak etanol etanol/luas diketahui puncak (µl/5ml) butanol 0,2 0,247

1,4

1,41

1,4

1,415

1,4

1,327

2,6

2,59

2,6

2,491

2,6

2,437

3,8

3,762

3,8

3,4

3,8

3,242

5

5,18

5

5,156

5

5,007

A

-0,0031

A

0,01615

A

-0,0256

B

1,0165

B

0,97525

B

0,9529

r

0,9991

r

0,9933

r

0,9923

Berdasarkan hasil perhitungan tabel di atas dapat dilihat bahwa nilai koefisien korelasi (r) replikasi I (0,9991), replikasi II (0,9933), replikasi III (0,9923) lebih besar daripada r tabel dengan taraf kepercayaan 95% dan df (degree of freedom) 2 yaitu 0,950. Hal ini berarti semua persamaan di atas memiliki


41

linearitas yang baik dan dapat digunakan untuk menghitung kadar etanol hasil fermentasi S.cerevisiae. Persamaan kurva baku yang dipilih untuk menentukan recovery dan kadar etanol adalah persamaan dari replikasi I karena memliki nilai r yang mendekati 1 dan intersep yang paling kecil. Nilai r yang mendekati 1 berarti korelasi antara peningkatan kadar etanol dan rasio luas puncak etanol/butanol adalah yang paling baik dibandingkan dengan replikasi II dan III. Persamaan dari replikasi I adalah y = 1,0165 x – 0,0031. 2. Penentuan akurasi dan presisi Parameter yang digunakan dalam menentukan validitas metode pada penelitian ini adalah recovery dan coefisien variation (CV). Recovery adalah parameter akurasi dan coefisien variation (CV) adalah parameter presisi. Larutan baku etanol dibuat dengan seri kadar 0,2; 2,6; 5 %v/v. Hasil penentuan recovery dan akurasi disajikan dalam tabel berikut: Tabel III. Hasil perhitungan recovery dan koefisien variasi Konsentrasi AUC Konsentrasi terhitung etanol/AUC terukur (%v/v) butanol (%v/v) 0,2 0,22 0,219 0,2 0,21 0,21 0,2 0,214 0,214 2,6 2,549 2,511 2,6 2,574 2,535 2,6 2,572 2,533 5,0 5,145 5,064 5,0 5,261 5,128 5,0 5,213 5,131

Recovery (%) 109,500 105,000 107,000 96,577 97,500 97,423 101,280 102,560 102,620

Rata-rata Recovery (%)

% CV

107,167

2,107

97,167

0,527

102,153

1,741


42

Hasil perhitungan recovery di atas menunjukkan bahwa rata-rata recovery untuk seri kadar 0,2; 2,6%v/v berada di luar rentang recovery yang baik yaitu 98-102%. Nilai recovery untuk seri kadar 5,0%v/v berada dalam rentang recovery 98-102%. Berdasarkan hasil ini ada dua seri kadar yang tidak memenuhi rentang recovery. Dari tabel III diketahui bahwa seri kadar 2,6; 5,0%v/v memiliki CV kurang 2%. Seri kadar 0,2%v/v memiliki CV lebih dari 2%. Menurut Mulja dan Hanwar (2003), presisi yang baik dinyatakan dengan nilai CV kurang dari 2%. Berdasarkan hasil ini ada satu seri kadar yang tidak memenuhi kriteria presisi yang baik yaitu seri kadar 0,2%v/v. Faktor yang menyebabkan hasil recovery dan presisi menyimpang adalah pengukuran luas puncak kromatogram menggunakan data colection yang tidak terstandarisasi.


43

F. Penetapan Kadar Etanol Hasil

pengukuran

kadar

etanol

dengan

menggunakan

metode

kromatografi gas disajikan dalam tabel berikut: Tabel IV. Kadar etanol sampel

Sampel

1 2 3 4 5 6 7

Luas Luas Kromatogram Kromatogram Etanol Butanol

1,145 0,885 0,7 1,868 1,582 2,013 0,697

0,51 0,515 0,399 0,437 0,472 0,593 0,447

Rasio luas puncak etanol/ luas puncak butanol 2,2451 1,7180 1,7544 4,2746 3,3516 3,3946 1,5593

Kadar etanol terukur (%v/v)

Kadar etanol sebenarnya (%v/v)

2,2117 1,6932 1,7289 4,2083 3,3002 3,3425 1,5370 Rata-rata

22,117 16,932 17,289 42,083 33,002 33,425 15,370 25,745

SD %CV

10,40 40,384

Kadar etanol terukur dengan metode kromatografi gas dikalikan dengan faktor pengenceran agar menjadi kadar etanol sebenarnya. Kadar etanol hasil fermentasi S.cerevisiae dalam media optimum berdasarkan data pada tabel IV adalah 25,745±10,397%v/v. Kadar etanol yang diperoleh ini masuk dalam daerah optimum. Kadar etanol memiliki CV lebih dari 2%, yaitu 40,384%. Ini berarti kadar etanol hasil fermentasi S.cerevisiae dalam media optimum tidak memenuhi kriteria presisi yang baik. Selain itu etanol yang dihasilkan masih berbau gula.


44

Faktor yang menyebabkan hasil recovery dan presisi menyimpang adalah kurang panjangnya kolom fraksinasi Vigreux yang digunakan (panjang 40 cm) sehingga pemisahan etanol berlangsung kurang efisien. Semakin panjang kolom fraksinasi jumlah theoretical plate semakin banyak sehingga pemisahan etanol dari air dapat terjadi berulang-ulang dan dapat diperoleh etanol dengan kadar tinggi. Selain itu dalam kolom fraksinasi Vigreux jarak antar lekukan tidak terlalu rapat dan hal ini menyebabkan pemisahan etanol dari campuran tidak optimal.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN 1. Distilasi fraksional dengan kolom Vigreux tidak dapat meningkatkan kadar etanol hasil fermentasi. 2. Kadar etanol hasil fermentasi S.cerevisiae dalam kondisi optimum yaitu 25,745±10,40%v/v.

B. SARAN 1. Perlu dilakukan optimasi panjang kolom fraksinasi Vigreux dan kontrol suhu untuk meningkatkan proses pemisahan dengan distilasi fraksional.

45


DAFTAR PUSTAKA Alico, D.H., 1982, Alcohol Fuels : Polices, Production And Potential, 1-19;37-80, West View Press, Colorado Anonim, 2001, The Merck Index, An Encyclopedia of Chemicals, Drugs & Biologicals, 13th Ed., 670, Merck & Co. Inc, New Jersey ----------, 1999, Gas Chromatography, http://www.sfu.ca/bisc/bisc-429/gcmap.gif ,diakses tanggal 20 Desember 2008 ----------, 2003, Interaction Bonding Ethanol With Water, www.elmhurst.edu/.../images2/162ethanolwater.gif, diakses tanggal 20 Desember 2008 ----------, 2005 a, Glycolyisis, http://porpax.bio.miami.edu/~cmallery/255/255atp /glycolysis_pathway.jpg, diakses tanggal 20 Desember 2008 ---------,

2005 b, Vigreux Column, http://www.prismresearchglass.com/ ProductThumbnails/PRG-2005.jpg diakses tanggal 8 Januari 2009

Anonim, 2007 a, Saccharomyce cerevisiae, http://www.kaeberleinlab.org, diakses tanggal 20 Desember 2008 Anonim, 2007 b, Glucose, http://faculty.clinton.edu/faculty/ donald.johnston/D%20Spring%202007/Lab/Lab/Biochemical%20activiti es%20of%20bacteria/lactose%20to%20glucose.JPG, diakses tanggal 20 Desember 2008 Ansel, H.C., 1989, Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi, Edisi IV, 313, 537,606, Universitas Indonesia, Jakarta Bisson, L., 2001, Alcoholic Fermentation, Local Disk, University of California, California Byod, R.F., 1984, General Microbiology, 287, Times Mirror/Mosby College Publishing, New York Campbell, N.A., Reece, J.B., dan Mitchell, L.G., 1999, Biologi, jilid I, 163-175, Penerbit Erlangga, Jakarta Christian, G.D., 2004, Analytical Chemistry, 6th Ed., 579-562, John Wiley & Sons Inc, New York Dean, J.A., 1995, Analytical Chemistry Handbook, 4.20, 4.21, McGraw-Hill, New York Doelle, H. W., and Anthony McGregor, 1983, The Effect of High Ethanol and C02 Concentrations on the Ultrastructure of Zymomonas mobilis, European J Appl Microbiol Biotechnol 17:44-48, Springer-Verlag Fardiaz, S., 1992, Mikrobiologi Pangan, 57,254,Gramedia Pustaka Utama, Jakarta Gaur, K., 2006, Process Optimazation For The Production of Ethanol Via Fermentation, Deemed University, Patiala, http://dspace.tiet.ac.in:8080/

46


47

dspace/bitstream/123456789/124/1/M3040010.pdf, diakses tanggal 20 Agustus 2008 Harahap, H., 2003, Karya Ilmiah Produksi Etanol, http://usu.ac.id/digitallibrary , diakses tanggal 1 Agustus 2008

2,6,

Jones, R. P., N. Pamment, and P. F. Greenfield, 1981, Alcohol Fermentation By Yeasts: The Effect Of Environmental And Other Variables, Process Biochem, 16:42-49 Jeffers, J., 2000, Preparing Ethanol by Fermentation, Chemical Education Resources, Pennsylvania Kaiser,

G.E., 1998, Group Translocation, student.ccbcmd.edu/ .../images/u1fig7e.jpg, diakses tanggal 20 Desember 2008

Martin, 1995, Farmasi Fisik, Jilid I, 307, Penerbit UI, Jakarta Madigan, M.T., Martinko, J.M., and Parker, J., Brock Biology of Microorganism, 9th Edition, 118, Prentice Hall, New Jersey. Mulja, HM., Suharman, 1995, Analisis Instrumental, 150, 161-170, 179, Airlangga University Press, Surabaya Nicklin, J.K., Graeme-Cook, T. Paget, R.A Killington, 1999, Instant Notes in Microbiology, 99, Bios Scientific, Oxford Nugraheni, A.P., 2008, Optimasi pH dan Konsentrasi Molase Terhadap Produksi Alkohol Hasil Fermentasi Pada Suhu 30o C Oleh Saccharomyces cerevisiae, Skripsi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta Ongirwalu, B. M. I., 2008, Kurva Pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae dari PS Madukismo Yogyakarta dalam Proses Fermentasi Alkohol, Skripsi, Universitas Sanata Dharma, Yogayakarta Oxtoby, David W., H.P. Gillis, Norman H Nachtrieb, 2001, Prinsip-Prinsip Kimia Modern, Jilid I, 176-178, Penerbit Erlangga, Jakarta Pecsok, 1968, Modern Methods of Chemical Analysis, 23-24, John Wiley & Sons.Inc., Canada Perry, 1999, Perry’s Chemical Engineers Handbook, McGraw-Hill Book Company Inc., New York Prawidhana, T.Y.S., 2008, Optimasi pH dan Konsentrasi Molase Terhadap Produksi Alkohol Hasil Fermentasi Pada Suhu 35o C Oleh Saccharomyces cerevisiae, Skripsi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta Prescott, S.C. and Dunn, C.G., 1999, Industrial Microbiology, McGraw-Hill Book Company Inc., New York Sastrohamidjojo, H., 1985, Kromatografi, 67-68, penerbit Liberty, Yogyakarta


48

Scott, R.P.W., 2003, Gas ChromatograpHy, Chrom-EdBook Series, http://www.library4science.com/eula.html, diakses tanggal 17 September 2008 Setyaningsih. E., 2008, Optimasi pH dan Konsentrasi Molase Terhadap Produksi Alkohol Hasil Fermentasi Pada Suhu 28o C Oleh Saccharomyces cerevisiae, Skripsi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta Skoog, D.A., 1985, Principle of Instrumental Analysis, 3rd Edition, 747-751 Saunder College Publishing, Japan Skoog, D.A., West, D. M., and Holler, F. J., 1994, Analytical Chemistry An Introduction, 6th Edition, 510-512, Saunders College Publishing, Philadhelpia Toharisman, A., dan Santosa, H., 1999, Mutu Bahan Baku Dan Preparasi Medium Fermentasi Pelatihan Teknologi Alkohol, 95-98, Pusat Penelitian Perkebunan Indonesia, Pasuruan Vogel, A.I., 1956, A Text-Book Of Practical Organic Chemistry Including Qualitative Organic Analysis, 3rd edition, 5, 91, Longmans Green and CO, London


LAMPIRAN Lampiran 1. tabel kadar etanol fermentasi 36 jam Vol.di stilat (ml)

AUC etanol

AUC butanol

1

Vol.sete lah disaring (ml) 86

8,8

0,546

2

84

8,5

3

85

4

Kadar

0,296

AUC etanol/ AUC butanol 1,8446

18,1771

0,588

0,306

1,9216

18,9346

7,9

0,551

0,288

1,9132

18,8569

85

7,8

0,31

0,176

1,7614

17,3586

5

85

8,2

0,637

0,338

1,8846

18,5706

6

85

8,4

0,543

0,286

1,8986

18,7083

Repli kasi

Ratarata kadar

18,4346 ± 0,5909

Lampiran 2. tabel kadar etanol fermentasi 48 jam Vol.di stilat (ml)

AUC etanol

AUC butanol

1


8,8

0,694

2

84

8,7

3

85

4

kadar

0,187


36,5401

0,846

0,194

4,3608

42,9306

8,6

0,722

0,2

3,6100

35,5445

87

8,7

0,99

0,218

4,5413

44,7063

5

86

8,0

0,894

0,25

3,5760

35,2100

6

86

8,6

0,776

0,212

3,6604

36,0403

repli kasi

49

Ratarata kadar

38,4953 ± 4,1857


50


AUC etanol

AUC butanol

1


9,1

0,965

2

85

8,8

3

85

4

kadar

0,225


42,2233

0,778

0,187

3,9492

38,8815

9,4

0,947

0,23

4,1174

40,5362

84

9,4

0,89

0,215

4,1395

40,7536

5

86

9,0

0,793

0,19

4,1737

41,0900

6

85

8,5

0,645

0,164

3,9329

38,7211

repli kasi

Ratarata kadar

40,3676 ± 1,3463


AUC etanol

AUC butanol

1


9,2

0,931

2

85

8,8

3

86

4

Kadar

0,225


40,7368

1.023

0.239

4,2803

42,1387

8,9

1.013

0,216

4,6898

46,1672

87

9,4

0.85

0.189

4,4974

44,2745

5

86

9,1

0.943

0,212

4,4481

43,7895

6

86

9

1,004

0.245

4,0980

40,3453

Repli kasi

Ratarata kadar

42,9087 ± 2,2423


Lampiran 5. Kurva lama fermentasi

Kadar alkohol (%v/ v)

50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

Lama fermentasi (jam)

Lampiran 6. kromatogram kurva baku replikasi I 1. Kadar 0,2%v/v

80

51


2. Kadar 1,4%v/v

3. Kadar 2,6%v/v

52


4. Kadar 3,8%v/v

5. Kadar 5%v/v

53


Lampiran 7. kromatogram kurva baku replikasi II 1. Kadar 0,2%v/v

2. Kadar 1,4%v/v

54


3. Kadar 2,6%v/v

4. Kadar 3,8%v/v

55


5. Kadar 5%v/v

Lampiran 8. kromatogram kurva baku replikasi III 1. Kadar 0,2%v/v

56


2. Kadar 1,4%v/v

3. Kadar 2,6%v/v

57


4. Kadar 3,8%v/v

5. Kadar 5%v/v

58


59

Lampiran 9. Kurva baku Replikasi I Konsentrasi Rasio luas puncak etanol etanol/luas teoritis puncak (µl/5ml) butanol 0,2 0,257

Replikasi II Konsentrasi Rasio luas puncak etanol etanol/luas teoritis puncak (µl/5ml) butanol 0,2 0,297

Replikasi III Konsentrasi Rasio luas puncak etanol etanol/luas teoritis puncak (µl/5ml) butanol 0,2 0,247

1,4

1,41

1,4

1,415

1,4

1,327

2,6

2,59

2,6

2,491

2,6

2,437

3,8

3,762

3,8

3,4

3,8

3,242

5

5,18

5

5,156

5

5,007

A

-0,0031

A

0,01615

A

-0,0256

B

1,0165

B

0,97525

B

0,9529

r

0,9991

r

0,9933

r

0,9923

Persamaan replikasi I

y = 1,0165 x- 0,0031

Persamaan replikasi II

y = 0,97525 x + 0,01615

Persamaan replikasi III y = 0,9529 x -0,0256


Lampiran 10. kromatogram recovery 0,2%v/v 1. Replikasi 1

2. Replikasi 2

60


3. Replikasi 3

Lampiran 11. Kromatogram recovery 2,6%v/v 1. Replikasi 1

61


2. Replikasi 2

3. Replikasi 3

62


Lampiran 12. kromatogram recovery 5%v/v 1. Replikasi 1

2. Replikasi 2

63


3. Replikasi 3

Lampiran 13. Tabel recovery dan koefisien variasi Konsentrasi AUC Konsentrasi terhitung etanol/AUC terukur (%v/v) butanol (%v/v) 0,2 0,22 0,219 0,2 0,21 0,21 0,2 0,214 0,214 2,6 2,549 2,511 2,6 2,574 2,535 2,6 2,572 2,533 5,0 5,145 5,064 5,0 5,261 5,128 5,0 5,213 5,131

Recovery (%) 109,500 105,000 107,000 96,577 97,500 97,423 101,280 102,560 102,620

Rata-rata Recovery (%)

% CV

107,167

2,107

97,167

0,527

102,153

1,741

64


Lampiran 14. Kromatogram penetapan kadar etanol 1. Replikasi 1

2. Replikasi 2

65


3. Replikasi 3

4. Replikasi 4

66


5. Replikasi 5

6. Replikasi 6

67


68

7. Replikasi 7

Lampiran 15. Tabel penetapan kadar etanol Sampel

1 2 3 4 5 6 7

Luas Luas Kromatogram Kromatogram Butanol Etanol

1,145 0,885 0,7 1,868 1,582 2,013 0,697

0,51 0,515 0,399 0,437 0,472 0,593 0,447

Rasio luas puncak etanol/ luas puncak butanol 2,2451 1,7180 1,7544 4,2746 3,3516 3,3946 1,5593

Kadar Kadar etanol etanol terukur sebenarnya (%v/v) (%v/v) 2,2117 1,6932 1,7289 4,2083 3,3002 3,3425 1,5370 Ratarata SD %CV

22,117 16,932 17,289 42,083 33,002 33,425 15,370 25,745 10,40 40,384


Gambar 16. Distilasi fraksional

Gambar distilasi fraksional

69


70

BIOGRAFI PENULIS

Penulis bernama lengkap Yuliana Prima Ratna Dewi dilahirkan di Yogyakarta 17 Desember 1986, anak pertama dari dua bersaudara. Riwayat pendidikan penulis yaitu : pada tahun 1991-1992 penulis sekolah di Taman Kanak-kanak Pangudi Luhur Yogyakarta. Tahun 1992-1993 pindah sekolah di Taman Kanakkanak Maria Assumpta Klaten. Tahun 1993-1999 penulis melanjutkan sekolah di SD Maria Assumpta Klaten. Pada tahun 1999-2002 penulis sekolah di SMP Negeri I Klaten. Tahun 2002-2005 bersekolah di SMA Negeri I Klaten. Pada tahun 2005 melanjutkan kuliah di Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma. Selama aktif sebagai mahasiswa penulis pernah ikut kepanitiaan Dies Natalis Fakultas Farmasi (tahun 2006 dan 2007), dan panitia Pharmacy Performance tahun 2006.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents