Sintesis Alkohol Dari Limbah Nasi Rumah Makan Melalui Proses Hidrolisis Dan Fermentasi
Nona Sukandi, Astin Lukum, Suleman Duengo Jurusan Pendidikan Kimia Fakultas MIPA, Universitas Negeri Gorontalo Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan alkohol dari limbah nasi rumah makan secara hidrolisis dan fermentasi dengan penambahan ragi (25 gram, 50 gram, 75 gram) dan lama fermentasi (3, 5, dan 7 hari). Hasil penelitian diperoleh pada penambahan ragi 25 gram diperoleh kadar alkohol yang paling tinggi pada hari ke-5 yakni 5,37%, sedangkan pada penambahan ragi 50 gram kadar alkohol yang dihasilkan pada hari ke-5 yakni 8,60% dan penambahan ragi 75 gram pada hari ke-5 alkohol yang dihasilkan yaitu sebanyak 13,96%. Pada fermentasi ini menggunakan nasi limbah rumah makan dengan kadar glukosa 19,10%. Kata Kunci: Alkohol, limbah nasi, hidrolisis, fermentasi Nasi adalah beras (serelia) yang
temukan di restoran, rumah makan – rumah
telah direbus atau ditanak. Pada umumnya,
makan,
warna nasi adalah putih bila beras beras
pencemaran lingkungan dengan adanya
yang digunakan adalah berwarna putih.
bau yang sangat menyengat. Pemanfaatan
Nasi bisa dikatakan makanan pokok bagi
limbah nasi
masyarat Indonesia, karena hampir semua
sebagian hanya sebatas dikeringkan untuk
wilayah di Indonesia adalah mengonsumsi
makanan
nasi sebagai makanan pokoknya. Nasi
cemilan. Padahal, limbah nasi rumah
banyak mengandung karbohidrat dan air,
makan dapat diolah menjadi alkohol karena
sehingga manfaat nasi putih menjadi
kandungan karbohidratnya yang tinggi.
sumber tenaga utama yang cepat karena
Dalam
mudah diserap tubuh. Menurut Santoso
dihidrolisis
(2011),
menghasilkan
Indonesia
adalah
negara
sehingga
rumah makan sekarang ini
ternak
nasi
menimbulkan
atau
terdapat secara jenis
diolah
pati
sebagai
yang
sempurna
jika akan
monosakarida dan
pengekspor beras terbesar di dunia. Sekitar
memungkinkan untuk dapat dimanfaatkan
14% padi yang beredar di pasaran dunia
sebagai bahan dasar pembuatan alkohol
berasal dari negara kita. Surplus beras ini
yang merupakan salah satu cara alternative
menyebabkan sering didapati nasi terbuang
limbah nasi rumah makan dengan proses
sia-sia tanpa adanya upaya-upaya untuk
hidrolisis dan fermentasi.
memanfaatkannya. Hal ini sering kita
yang
Dilihat dari kandungan karbohidrat
pangan yang mempunya nilai ekonomis
cukup
yang menghasilkan produk-produk yang
(Poedjiadi. tekandung
banyak 2005),
dalam
yakni
maka nasi
40,6 pati
dapat
%
yang diubah
menjadi alkohol melalui proses biologi dan kimia. Proses hidrolisis dan fermentasi pati dapat dilihat melalui persamaan berikut. Hidrolisis Pati
limbah. Limbah ini dapat mengakibatkan keasaman
dapat
mengurangi
masalah pencemaran lingkungan. Menurut (Muda: 2006) nasi adalah beras yang sudah dimasak (sudah ditanak). Sedangkan
pendapat
lain
mengatakan
kadang serealia lain) yang telah direbus
Alkohol
Nasi yang berbau dianggap sebagai
meningkatkan
serta
bahwa Nasi adalah beras (atau kadang-
Fermentasi
Gula
bermanfaat
tanah
atau ditanak (Wifitri: 2011). Menurut
(Mulyono:
2006)
bahwa
dan
hidrolisis adalah reaksi yang terjadi antara
menimbulkan bau busuk. Meningkatkan
suatu senyawa dan air dengan membentuk
sifat keasaman tanah karena dalam nasi
reaksi kesetimbangan; selain bereaksi air
terdapat karbohidrat yang dapat mengalami
juga berperan sebagai medium reaksi
proses fermentasi berubah menjadi alkohol
sedangkan
dan karbondioksida. Kemudian alkohol
senyawa
inipun dapat mengalami oksidasi menjadi
organik. Sedangkan menurut (Dyah dan
asam asetat. Reaksinya reaksi dalam proses
Wasir: 2011) bahwa hidrolisis adalah
fermentasi menurut (Page: 1997) sebagai
reaksi kimia antara air dengan suatu zat
berikut: C6H12O6
ragi
2C2H5OH +2C2O
mikroba
CH3COOH+ H2O
Sedangkan bau busuk yang timbul diakibatkan
anorganik
dapat
maupun
berupa senyawa
lain yang menghasilkan satu zat baru atau lebih dan juga dekomposisi suatu larutan dengan
C2H5OH + O2
senyawanya
oleh
terjadinya
rumah makan oleh mikroba pengurai. Oleh karena itu, pemanfaatan limbah nasi rumah makan seperti pada pembuatan alkohol merupakan teknologi pengolahan bahan
air.
Proses
ini
melibatkan pengionan molekul air ataupun peruraian senyawa yang lain.
proses
penguraian protein dalam limbah nasi
menggunakan
Fermentasi produksi
energi
merupakan sel
dalam
proses keadaan
anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi
adalah
salah
satu
bentuk
respirasi anaerobik. Akan tetapi, terdapat definisi
yang
lebih
jelas
yang
mendefinisikan
fermentasi
sebagai
respirasi
lingkungan
anaerobik
dalam
dengan tanpa akseptor electron eksternal (Eddy
2003
Sedangkan
dalam
Ikmawati
2011).
menurut
(Mulyono:
2006)
bahwa, fermentasi adalah proses kimia yang
berlangsung
oleh
adanya
mikroorganisme yang mengkatalis reaksi. Dan menurut (Pradani dkk: 2009) bahwa fermentasi adalah suatu proses terjadinya perubahan struktur kimia dari bahan-bahan organik dengan memanfaatkan aktivitas agen-agen biologis terutama enzim sebagai biokatalis.
dengan variasi penambahan ragi dan waktu fermentasi yang berbeda. METODE
Penelitian ini merupakan penelitian laboratorium
yang
dilaksanakan
di
Laboratorium Jurusan Pendidikan Kimia dan
Laboratorium
Biologi
Jurusan
FMIPA
Pendidikan
Universitas
Negeri
Gorontalo. Cara kerja Analisa kadar pati: a pembuatan larutan glukosa standar dan, Larutan glukosa
standar
dibuat
dengan
cara
melarutkan 2 gr glukosa anhidrid dengan
Pada fermentasi yang normal akan
aquadest sampai 1000 mL (Rikana: 2009)
menjadi
b standarisasi larutan fehling, Larutan
alkohol. Mikroba yang digunakan untuk
fehling A dan fehling B sebanyak 5 ml
fermentasi dapat berasal dari makanan
diambil
tersebut. Tetapi cara tersebut biasanya
volume
berlangsung agak lambat dan banyak
ditambahkan 15 ml larutan glukosa standar
menanggung resiko pertumbuhan mikroba
dari buret. Campuran dididihkan selama
yang tidak dikehendaki lebih cepat. Maka
beberapa menit, dalam keadaan mendidih
untuk
penetesan
terjadi
konversi
karbohidrat
mempercepat
perkembangbiakan
dengan
menggunakan
kemudian
larutan
dicampur
glukosa
pipet dan
dilanjutkan
biasanya ditambahkan mikroba dari luar
sampai warna biru hilang. Catat volume
dalam bentuk kultur murni ataupun starter
titran. Setelah itu campuran ditambahkan
(bahan yang telah mengalami fermentasi).
2-3 tetes indikator metilen biru sampai terbentuk warna merah bata. Volume
Penelitian
ini
bertujuan
untuk
mengetahui berapa lama waktu fermentasi
glukosa standar yang dibutuhkan dicatat (Rikana: 2009).
dan kadar alkohol yang dihasilkan, dan mengetahui kadar alkohol dari
Penentuan kadar pati pada limbah
limbah nasi rumah makan yang diperoleh
nasi rumah makan : 10 gr sampel ditambah
untuk
Hidrolisis: Sebanyak 200 gr nasi
dengan 100 ml katalis HCl 0,1 N dan dipanaskan dalam labu leher tiga selama 1 jam
pada
suhu
o
100 C,
yang dihaluskan dengan blender, kemudian
kemudian
didinginkan dan disaring, lalu dinetralkan dengan NaOH. Sebanyak 5 ml, diencerkan sampai 100 ml. setelah itu diambil
ditambahkan sebanyak 1000 ml air dan larutan HCl 0,1 N tetes demi tetes hingga pH 2,3. Campuran tersebut hidrolisis
sebanyak 5 ml, campuran dimasukkan dalam labu Erlenmeyer yang berisi larutan fehling A dan fehling B (masing-masing 5 ml) dan 5 ml larutan glukosa standar.
selama 1 jam pada suhu 100oC, setelah itu sampel
didinginkan
dan
disaring
(Ikmawati: 2011) Perlakuan dilakukan
Campuran dipanaskan sampai mendidih dan penetesan glukosa dilanjutkan sampai warna
biru
hilang
(B).
Setelah
itu
sebanyak 3 kali dengan jumlah sampel yang sama.
campuran ditambah 2-3 tetes indikator metilen biru dititrasi sampai warna merah
HASIL DAN PEMBAHASAN
bata, kebutuhan glukosa standar dicatat Fermentasi
(M). (Ikmawati: 2011)
Kadar glukosa =
X 100
Catatan: Kadar pati = 90% kadar glukosa
merupakan
(pernafasan)
tanpa
menandakan
adanya
respirasi
udara,
yang
gelembung
yang
berada pada permukaan larutan fermentasi dikarenakan adanya bantuan bakteri yang dihasilkan pada ragi yang digunakan.
Keterangan: F=
Kebutuhan
Gelembung itu akan terus meningkat sesuai glukosa
standar
pada
standarisasi larutan fehling M= Kebutuhan glukosa standar pada
fase perkembangan khamir didalamnya, yang membantu menguraikan gula menjadi alkohol. (Ikmawati. 2011)
penentuan glukosa dan pati B= Kebutuhan
glukosa standar pada
sampel
Hal ini mengacu pada pengertian fermentasi dalam bahasa latin “Ferverve” yang
N= Massa jenis glukosa standar W= Berat glukosa standar keseluruhan
berarti
bergelembung.
Penggelembungan
ini
diamati
pada
peragian
buah-buahan
yang
disebabkan
ekstrak
keluarnya
gelembung-
gelembung
karbon
dioksida.
Reaksi
75). Pada saat fermentasi toples tetap pada
anaerob dari gula yang terkandung di
suhu ± 30oC dan dalam keadaan tertutup
dalam
agar tidak terjadi aerasi selama kurun
bahan-bahan
yang
diragikan.
(Kholis. 2008 dalam Wawan. 2010)
waktu yang telah ditentukan. Hal ini
Proses fermentasi dapat diamati secara langsung untuk memastikan apakah dapat berlangsung dengan baik atau tidak dengan adanya
gelembung
gas
pada
wadah
fermentasi. Sebelum proses fermentasi, terlebih dahulu sampel ditimbang sebanyak 200 gram, kemudian dilakukan proses hidrolisis
selama
60
menit
dengan
penambahan HCl 0,1 N sebagai katalis dan
dilakukan agar proses berjalan anaerob dan mencegah terjadinya kontaminasi oleh bakteri yang tidak diinginkan. Setelah mencapai waktu yang telah ditentukan maka akan terbentuk cairan di atas permukaan,
kemudian
cairan
tersebut
diambil dan dimasukkan ke dalam gelas ukur serta siap dianalisa menggunakan alkohol meter.
pada suhu 100oC.. Proses hidrolisi ini
Tabel 2. Kadar alkohol yang dihasilkan
bertujuan untuk mengubah polisakarida
dengan
(pati) menjadi monosakarida (glukosa).
fermentasi yang berbeda.
Kemudian didinginkan, diatur pH 4,5 dengan penambahan NaOH 0,1 N dan
No
ditambahkan (NH4)2SO4 sebanyak 15 gr
penambahan
ragi
dan
waktu
Penambahan Waktu Kadar ragi fermentasi alkohol (gram)
(hari)
(%)
3
3,22
5
5,37
7
4,30
3
5,37
5
8,60
bakteri yang tidak diperlukan dalam proses
7
7,52
fermentasi nanti.
3
7,52
5
13,96
7
10,75
pada sampel tersebut, penambahan nutrisi bertujuan
untuk
mikroorganisme
pada
berlangsung.
menyuplai saat
Selanjutnya
1
25
fermentasi sampel
di
seterilisasi mengunakan autoclav pada suhu 120oC guna membunuh bakteri-
Setelah didinginkan
selesai dan
diautoklav, dimasukkan
sampel kedalam
toples fermentasi. Ragi ditaburkan dengan variasi yang telah ditentukan (25, 50, dan
2
3
50
75
Berdasarkan
tabel
2
menunjukan
oleh mikroba masih sedikit. Sedangkan pada
diperoleh kadar alkohol paling tinggi pada
dihasilkan semakin meningkat yakni 5,37
hari ke-5 yakni 5,37%. Sedangkan pada
%.
penambahan ragi 50 gram kadar alkohol
mengalami fasa eksponensial dan inilah
yang tinggi diperoleh pada hari ke-5 yakni
akhir
8,60%.
ragi
sehingga alkohol yang dihasilkan lebih
sebanyak 75 gram kadar alkohol yang
banyak dari sebelumnya. Lain halnya
dihasilkan juga tinggi pada hari ke-5 yakni
dengan pada hari ke-7 kadar alkohol yang
13,96%. Hal ini bisa dilihat kadar alkohol
dihasilkan menurun, ini disebabkan karena
yang
dengan
mikroba mencapai pada fasa stasioner. Hal
bertambahnya jumlah ragi. Untuk lebih
ini terjadi karena ukuran sel pada fase ini
jelasnya dapat dilihat pada gambar 7
menjadi lebih kecil karena sel tetap
Kadar Alkohol (%)
bahwa penambahan ragi sebesar 25 gram
Dan
untuk
dihasilkan
penambahan
seiring
15
Ragi 25 gram
10
Ragi 50 gram
5 0 3
5
Ragi 75 gram
7
hari
Hal
ke-5
ini
proses
kadar
terjadi
alkohol
karena
pertumbuhan
yang
mikroba
dipercepat,
membelah meskipun zat-zat nutrisi sudah habis. Karena kekurangan zat nutrisi, sel kemungkinan mempunyai komposisi yang berbeda dengan sel yang tumbuh pada fase logaritmik. Pada fase ini sel-sel lebih tahan terhadap keadaan ekstrim seperti panas,
Gambar 7. Grafik kadar alkohol yang
dingin, radiasi, dan bahan-bahan kimia.
dihasilkan dari penambahan ragi dan Pada penambahan ragi 50 gram sama
waktu fermentasi
halnya dengan penambahan ragi 25 gram Berdasarkan gambar 7, menunjukan
yakni mengalami beberapa fasa. Dimana
bahwa penambahan ragi 25 gram, pada hari
kadar alkohol yang dihasilkan pada hari
ke-3 kadar alkohol yang di hasilkan sedikit
ke-3 mendapatkan kadar alkohol yang
yakni 3,22 %. Hal ini disebabkan karena
rendah yakni 5,37 %. Hari ke-5 semakin
mikroba masih dalam tahap penyesuaian,
meningkat yakni 8,60 % dan menurun pada
karena jika nutrient yang tersedia dan
hari ke-7 yakni 10,75 %.
kondisi lingkungan yang baru berbeda dengan sebelumnya, diperlukan waktu penyesuaian
untuk
mensintesa
enzim-
enzim, sehingga alkohol yang dihasikan
Pada diperoleh
penambahan kadar
ragi
alkohol
75
gram
semakin
meningkat dengan adanya penambahan
ragi dan seiring berjalannya waktu. Dan
yakni voleme pertumbuhan tetap atau
kadar alkohol yang di hasilkan pada hari
jumlah sel yang tumbuh sama dengan
ke-3 yakni 7,52 %. Hari ke-5 sebanyak
jumlah sel yang mati.
13,97 %. Sedangkan pada hari ke-7 kadar alkoholnya sebesar 10,75 %. Hal ini dilihat
SIMPULAN
yang
Berdasarkan hasil penelitian yang telah
ditambahkan maka semakin banyak jumlah
dilakukan dapat disimpulkan kadar alkohol
ragi dalam cairan fermentasi yang akan
tertinggi diperoleh pada perbandingan 75
mempercepat perombakan gula menjadi
gram dengan waktu fermentasi 5 hari yakni
alkohol.
13,96%. Kadar alkohol yang dihasilkan
bahwa
Semakin
banyak
Sehingga
ragi
semakin
tingginya
konsentrasi ragi yang diberikan maka
dari
semakin banyak pertumbuhan sel khamar
limbah nasi rumah makan dengan variasi
yang akan mengkonversi glukosa menjadi
penambahan ragi 25 gram pada hari ke-3,5
alkohol. Pada penambahan ragi 75 gram ini
dan ke-7 menghasilkan kadar alkohol
tidak diketahui fasa pertumbuhan stasioner
sebesar 3,22%, 5,37% dan 4,30%, untuk
yakni volume pertumbuhan tetap.
penambahan ragi 50 gram pada hari ke-3,5
Kadar
alkohol
fermentasi
yang
dihasilkan
pada penelitian
ini
dari hanya
berkisar 13,97 % saja, sehingga untuk memperoleh jenis alkohol yang berkadar tinggi diperlukan proses lain yaitu proses destilasi. Hasil penelitian menunjukan bahwa kadar alkohol yang dihasilkan pada hari ke-5 semakin banyak. Hal ini diakibatkan
proses
hidrolisis
dan
fermentasi
dan ke-7 menghasilkan kadar alkohol sebesar
5,37%,
8,60%
dan
7,52%,
sedangkan untuk penambahan ragi 75 gram pada hari ke-3,5, dan ke-7 menghasilkan menghasilkan
kadar
alkohol
sebesar
7,52%, 13,96% dan 10,75%. Berdasarkan
kesimpulan
yang
telah
diuraikan penulis dapat memberikan saran sebagai berikut:
karena pada hari ke-5 mikroba mengalami
Dari penelitian yang dilakukan, pembuatan
fase log atau ekponensial yakni fase
alkohol dari limbah nasi rumah makan
pembelahan
dengan cara fermentasi merupakan salah
dengan
cepat,
sehingga
mikroba bisa menghasilkan alkohol yang
sati
alternatif
yang
baik
dalam
maksimal. Sedangkan pada hari ke-7,
pemanfaatan. Pada penelitian selanjutnya
mikroba sudah mengalami fase stasioner
agar memilih konsentrasi ragi dan waktu
fermentasi yang baik agar menghasilkan
Cara Fermentasi. Gorontalo:
kadar
UNG Fessenden dan Fessenden. 1991. Dasar-
DAFTAR RUJUKAN Anshori,
Rahma.
dasar kimia. Jakarta: Bani
1984.
Pengantar
Rupa Aksara
Teknologi Fermentasi. Malang: Fessenden dan Fessenden. 1997. Kimia
PT Arcan
organik. Jakarta: Erlangga Anwar, dkk. 1996. Pengantar Praktikum Kimia
Organik.
Yogyakarta:
FMIPA Universitas Gaja Mada.
Hamdiyanti, yanti. 2006. Petumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme,(http://file.upi
Anonim.
2008.
Arti
kata
basi.
(http://artikata.com/arti-320821basi.html, diakses 14 februari 2013) Anonim.
2007.
nd.Biologi/196611031991012 Yanti.Hamdiyati/Pertumbuhan pada mikroorganisme II.pdf,
Apa
itu
bioetanol.
http://www.nusantara-agroindustri.com, diakses 25 maret 2015 Bakary, Wifitri. 2011. Nasi Basi Beras Ketang
.edu/Direktori/FPMIPA/Jur.Pe
Sebagai
Dodol.
(http://wifitribakry. blogspot.com/2011/10/penelitia n-ilmiah-remaja-nasi-basi.html, diakses 14 februari 2013) Djawahir, Beddu. 2002. Kimia Organik Dasar. Makasar: UNHAS Fatmawati, Elvina. 2004. Pemanfaatan Kulit Pisang Kapok Untuk Pembuatan Alkohol Dengan
diakses 14 februari 2013) Ikmawati. 20011. Variasi Pertumbuhan Ragi
Pembuatan
Dari
Kulit
Ubi
Bioetanol (Monnihot
Esculenta) Secara Fermentasi. Gorontalo. UNG Khairani, Rini. 2007. Tanaman Jagung Sebagai
Bahan
Bio-fuel
(http://www.macklintmipunpad.net/biofuel/jagung/pati.p df, diakses 15 maret 2012) Mursyidin, D. 2007. Ubi Kayu dan Bahan Bakar Terbarukan.
(http://www.banjarmasin.net/pedoman%ba
Rama, Prihandana. Dkk 2007. Bioetanol
han%bakar%berbarukan diakses 30 maret
Uby Kayu Bahan Bakar Masa
2012)
Depan.
Mulyono. 2006. Kamus Kimia. Bandung:
Muda, A.K Ahmad. 2006. Kamus Lengkap Indonesia.
Jakarta:
Reality Publisher.
Glukoamilase
Dari
Aspergillus Oryzae Dengan Ubi Jalar Dan Ubi Kayu Sebagai Substrat.
program
studi
kimia
UNSOED. Purwokerto. Diakses tanggal 26 april 2012
Cair Isolat Pati Ketela Pohon Sebagai
Media
Pengganti
Air
Pembuatan
Fermentasi Tajin
Sayur
Pada Asin.
Universitas Diponegoro, diakses 14 februari 2013 S.
David.
1994.
Dasar-dasar
Biokimia Edisi kedua. Jakarta: Erlangga Poedjiadi,
Ana.
Singkong
Fermentasi Ragi
Secara
Menggunakan
Tape.
oethanol
http://eprints.
Heppy_R.pdf,
diakses 12 juni 2013 Sudarmadji. S, Haryono. B., dan Suhardi, 1989. Mikrobiologi Pangan. Pangan
dan
Gizi.
Yogyakarta: Universitas Gaja Mada. Suhartono. 1989. Enzim dan Bioteknologi, Institut
Pradani, dkk. 2009. Pemanfaatan Fraksi
Page
Dari
PAU
Skripsi Fakultas Sains dan teknik jurusan MIPA
Pustaka.
undip.ac.id/3674/1/makalah_bi
Nurdianti, F. 2007. Evaluasi Aktivitas Enzim
Agromedia
Rikana,happy. 2009. Pembuatan Bioetanol
Bumi Aksara.
Bahasa
Jakarta:
Pertanian
Bogor,
Bogor. Santoso. Agus Dwi. 2011. Bioful Untuk Kelanjutan Hidup Manusia. (http://geosmanda.blogspot.com/2 011/03/biofuel-untuk-kelanjutanhidup-manusia.html,
Diakses
tanggal 5 maret 2012) Tri retno, dkk. 2011. Jurnal Penelitian Pembuatan Bioetanol Dari Kulit
2007.
Dasar-Dasar
Biokimia. Bandung: UI-Press
Pisang. Jurusan Teknik Kimia FTI
UPN
Veteran
(Yogyakarta.http://repository.upn
:
yk.ac.id/352/1/pembuatanbioetan
Tahir, Wawan. 2010. Analisis Kadar
ol-dari-kulit-pisang.pdf. Diakses
Etanol Hasil Proses Fermentasi
tanggal 23 Desember 2012)
Pada
Air
Perasan
Hias.Gorontalo: UNG.
Tebu
