HIDROLISIS TONGKOL JAGUNG OLEH BAKTERI

H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
HIDROLISIS TONGKOL JAGUNG OLEH BAKTERI SELULOLITIK
UNTUK PRODUKSI BIOETANOL DALAM
KULTUR CAMPURAN
Oleh :
M. EDY SHOFIYANTO
F34104118
2008
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
HIDROLISIS TONGKOL JAGUNG OLEH BAKTERI SELULOLITIK
UNTUK PRODUKSI BIOETANOL DALAM
KULTUR CAMPURAN
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
M. EDY SHOFIYANTO
F34104118
2008
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
HIDROLISIS TONGKOL JAGUNG OLEH BAKTERI SELULOLITIK
UNTUK PRODUKSI BIOETANOL DALAM
KULTUR CAMPURAN
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor
Oleh :
M. EDY SHOFIYANTO
F34104118
Dilahirkan di Tegal, 19 Januari 1986
Tanggal lulus : 12 September 2008
Disetujui,
Bogor, 17 September 2008
Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, MSi
Dosen Pembimbing I
Dr. Anja Meryandini, MS
Dosen Pembimbing II
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini menyatakan dengan sebenarbenarnya bahwa skripsi dengan judul “Hidrolisis Tongkol Jagung oleh Bakteri
Selulolitik untuk Produksi Bioetanol dalam Kultur Campuran” adalah hasil
karya saya sendiri dengan arahan dosen pembimbing akademik, kecuali yang
dengan jelas ditunjukan rujukannya.
Bogor, September 2008
M. Edy Shofiyanto
F34104118
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tegal, Jawa Tengah pada tanggal 19 Januari 1986
dari ayah yang bernama M. Taufik dan ibu yang bernama Sri Mundjayani. Penulis
merupakan anak kedua dari lima bersaudara. Riwayat pendidikan penulis dimulai
pada tahun 1990 di Taman Kanak-kanak Aisyiah. Pada tahun 1991 sampai 1997
penulis mengikuti pendidikan di Sekolah Dasar Negeri Keraton 2 Tegal,
kemudian melanjutkan ke Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) Negeri 6
Tegal sampai tahun 2000. Pada tahun 2000 sampai tahun 2003 penulis mengikuti
pendidikan di Sekolah Lanjutan Tingkat Atas (SLTA) Negeri 2 Tegal.
Tahun 2004 penulis melanjutkan pendidikannya pada Departemen
Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian
Bogor melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Penulis
melakukan praktek lapang di PT. PG Rajawali Unit 2 (Unit Produksi Spirtus dan
Alkohol), Cirebon, Jawa Barat. Penulis mengakhiri masa studi di IPB setelah
menyelesaikan skripsi yang berjudul “Hidrolisis Tongkol Jagung oleh Bakteri
Selulolitik untuk Produksi Bioetanol dengan Kultur Campuran”.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, Puji Syukur penulis haturkan ke hadirat Allah SWT yang
telah memberikan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
penyusunan skripsi yang berjudul “Hidrolisis Tongol Jagung oleh Bakteri
Selulolitik untuk Produksi Bioetanol dalam Kultur Tercampur” ini dengan
baik. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor.
Penulis sepenuhnya menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidak akan
selesai tanpa adanya bimbingan dan dukungan yang penuh ketulusan baik secara
moril maupun materil dari semua pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini
penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada pihak-pihak yang turut
membantu dalam penyusunan skripsi ini.
Penghargaan dan ucapan terimakasih penulis haturkan kepada :
1. Ibu Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, MSi selaku dosen pembimbing I dan Dr.
Anja Meryandini, MS selaku dosen pembimbing II atas bimbingan dan
saran-saran yang diberikan selama penulis menyelesaikan skripsi.
2. Ibu Dr. Ir. Ani Suryani, DEA selaku dosen penguji atas kritik dan saran
yang diberikan kepada penulis.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan di berbagai sisi baik dari
penyajian isi maupun penulisan dan penyusunan skripsi ini. Oleh sebab itu saran
dan kritik akan menjadi masukan yang terbaik untuk lebih membangun,
memperbaiki dan menyempurnakannya untuk saat ini maupun masa mendatang.
Semoga segala sesuatu yang tertuang dalam skripsi ini akan bermanfaat bagi yang
memerlukannya. Amien.
Bogor, September 2008
Penulis
i
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ....................................................................................
i
DAFTAR ISI .................................................................................................. ii
DAFTAR TABEL ........................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... vi
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... vii
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG ..........................................................................
1
B. TUJUAN ..............................................................................................
2
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. JAGUNG ..............................................................................................
3
B. SELULOSA ..........................................................................................
5
C. DELIGNIFIKASI ..................................................................................
7
D. HIDROLISIS BAKTERI SELULOLITIK .............................................
9
E. FERMENTASI ETANOL ...................................................................... 11
III. METODOLOGI
A. BAHAN DAN ALAT ........................................................................... 14
B. METODE PENELITIAN ...................................................................... 15
1.Tahapan Penelitian............................................................................... 15
a. Perlakuan Pendahuluan................................................................... 15
b. Hidrolisis Bakteri selulolitik ........................................................... 16
c. Prosedur Penelitian ......................................................................... 16
2. Prosedur Penelitian ............................................................................. 17
3. Rancangan Percobaan ......................................................................... 18
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. KARAKTERISASI SUBSTRAT........................................................... 20
1. Karakteristik Tongkol Jagung ............................................................. 20
2. Perlakuan Pendahuluan ...................................................................... 21
B. SAKARIFIKASI BAKTERI ................................................................. 28
ii
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
C. FERMENTASI ETANOL ..................................................................... 33
1. Laju Pembentukan CO2 ....................................................................... 35
2. Karakteristik Produk ........................................................................... 36
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN .................................................................................... 39
B. SARAN ................................................................................................ 39
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 40
LAMPIRAN ................................................................................................... 44
iii
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Karakteristik dan komposisi tongkol jagung ......................................
5
Tabel 2. Karakteristik enzim selulase dari isolat bakteri lokal........................... 10
Tabel 3. Perbandingan hidrolisa selulosa secara kimiawi dan enzimatis ........... 11
Tabel 4. Perbandingan hasil analisa proksimat tongkol jagung ......................... 20
Tabel 5. Komposisi kimia tongkol jagung dan hasil delignifikasi tongkol
jagung ............................................................................................... 21
Tabel 6. Komposisi kimia tongkol jagung hasil delignifikasi dan hasil ekstraksi
selulosa .............................................................................................. 22
Tabel 7. Komposisi kimia alfa selulosa dan fraksi selulosa............................... 25
Tabel 8. Aktivitas enzim isolat C4-4 pada berbagai substrat............................. 31
Tabel 9. Hasil kuantifikasi mikroba.................................................................. 38
Tabel 10. Analisa jumlah etanol dan total asam................................................ 38
iv
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Tanaman jagung ........................................................................... 3
Gambar 2. Pohon industri jagung .................................................................. 4
Gambar 3. Struktur selulosa .......................................................................... 6
Gambar 4. Model struktur lignin ................................................................... 8
Gambar 5. Mekanisme pemotongan rantai selulosa ........................................ 9
Gambar 6. Diagram alir tahapan penelitian.................................................... 15
Gambar 7. Reaktor proses fermentasi etanol.................................................. 19
Gambar 8. Struktur (a) tongkol jagung, (b) hasil delignifikasi, (c) fraksi
selulosa, (d) selulosa amorf perbesaran 400x ............................. 24
Gambar 9. Neraca masa proses persiapan substrat ......................................... 27
Gambar 10. Perbandingan hubungan waktu dengan jumlah gula hasil
hidrolisa pada berbagai substrat; (a) hasil delignifikasi, (b)
fraksi selulosa, (c) alpha selulosa................................................ 29
Gambar 11. Hasil Mikroskop (a) struktur selulosa tongkol jagung, (b)
Struktur selulosa yang telah terhidrolisis enzim, (c) struktur
selulosa dengan cahaya polarisasi, (d) struktur selulosa
hidrolisis enzim dengan cahaya polarisasi perbesaran 400x ........ 32
v
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
c u-tr a c k
N
y
bu
to
k
lic
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Diagram alir proses persiapan substrat.......................................... 43
Lampiran 2. Analisis kimia tongkol jagung ..................................................... 44
Lampiran 3. Prosedur analisis parameter fermentasi......................................... 49
Lampiran 4. Prosedur analisa aktivitas FP-ase.................................................. 51
Lampiran 5. Prosedur analisa aktivitas CMC-ase ............................................. 52
Lampiran 6. Prosedur kandungan protein terlarut dalam filtrat ......................... 53
Lampiran 7. Diagram alir proses penelitian ...................................................... 55
Lampiran 8. Data analisa total gula hidrolisis fraksi selulosa oleh
berbagai isolat bakteri.................................................................. 56
Lampiran 9. Analisa total gula hidrolisis hasil delignifikasi oleh
berbagai isolat bakteri.................................................................. 57
Lampiran 10. Analisa total gula hidrolisis alpha selulosa oleh berbagai
isolat bakteri............................................................................... 58
Lampiran 11. Kromatogram etanol hasil fermentasi ......................................... 59
Lampiran 12. Analisa jumlah mikroba ............................................................. 62
vi
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Jagung adalah salah satu produk pertanian yang banyak dihasilkan di
negara Indonesia. Pada tahun 2007 produksi jagung nasional mencapai
13.287.527 ton dan diperkirakan meningkat menjadi 14.854.050 ton pada
tahun 2008 (Anonima, 2008). Menurut Irawadi (1990) buah jagung terdiri dari
30% limbah yang berupa tongkol jagung. Jika dikonversikan dengan jumlah
produksi jagung pada tahun 2008, maka negara Indonesia berpotensi
menghasilkan tongkol jagung sebanyak 4.456.215 ton. Jumlah limbah tersebut
dapat dikatakan sangat banyak dan akan menjadi sangat potensial jika dapat
dimanfaatkan secara tepat.
Pemanfaatan jagung saat ini sangat beraneka ragam. Salah satunya adalah
produksi xilan dari tongkol jagung. Saat proses produksi xilan, bahan yang
diekstrak dari tongkol jangung berupa hemiselulosa. Residu yang berupa
selulosa umumnya belum dimanfaatkan secara optimal.
Selulosa merupakan bahan yang kaya akan karbon. Karbon yang
terkandung dalam selulosa dapat dimanfaatkan dalam proses fermentasi
mikroba. Dalam hal ini, selulosa dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan
etanol dengan fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae. Sebelum
difermentasi, selulosa tersebut harus disakarifikasi terlebih dahulu menjadi
gula-gula sederhana (glukosa dan fruktosa). Hidrolisis dapat dilakukan dengan
penambahan asam atau secara enzimatis. Berdasarkan penelitian Subekti
(2006), substrat yang dihidrolisis dengan enzim akan menghasilkan etanol
yang lebih banyak daripada substrat yang dihidrolisa dengan asam.
Enzim selulase dapat dihasilkan dari mikroorganisme. Beberapa mikro
organisme yang dapat menghasilkan selulase antara lain kapang dan bakteri.
Menurut Alam et al. (2004), bakteri mempunyai tingkat pertumbuhan yang
lebih cepat sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan enzim
selulase akan lebih pendek. Penggunaan bakteri penghasil enzim selulase
dalam fermentasi dapat menjadi alternatif pada proses hidrolisis. Pemanfaatan
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
1
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
bakteri dalam hidrolisis selulosa dilakukan dengan tujuan menghemat
penggunaan enzim atau asam sebagai bahan untuk hirolisa.
Fermentasi etanol menggunakan Saccharomyces cerevisiae dilakukan
dengan metode pencampuran kultur (mixed culture). Substrat yang berupa
selulosa akan dihidrolisa terlebih dahulu menggunakan bakteri. Pada waktu
dimana kandungan gula optimal maka penanaman khamir dilakukan. Hal
tersebut dilakukan untuk mengoptimalkan produksi etanol karena masingmasing mikroorganisme akan bekerja secara sinergis.
Proses produksi etanol menggunakan metode pencampuran kultur
mikroba sangat memungkinkan untuk dilakukan terutama setelah proses
sakarifikasi. Proses sakarifikasi merupakan bagian yang sangat penting dalam
produksi etanol. Oleh karena itu, perlu dilakukan kajian sehingga akan
diperoleh hasil sakarifikasi dan etanol yang optimal.
B. TUJUAN
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Memilih substrat hasil perlakuan pendahuluan tongkol jagung, seperti
delignifikasi, ekstraksi selulosa, dan pembuatan alfa selulosa dalam proses
sakarifikasi oleh bakteri selulolitik.
2. Mengetahui pengaruh menggunakan kultur tercampur secara berurutan
antara bakteri selulolitik dengan Sacharomyces cerevisiae terhadap proses
produksi bioetanol.
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
2
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. JAGUNG
Tanaman jagung (Zea mays L.) termasuk ke dalam famili rumputrumputan (graminae). Tanaman ini di negara Indonesia sudah dikenal sejak
400 tahun lalu, yang pertama kali dibawa oleh bangsa Portugis dan Spanyol.
Jagung merupakan tanaman penting kedua setelah padi yang sebagian besar
ditanam di Pulau Jawa, terutama di Jawa Timur.
Klasifikasi tanaman jagung (Zea mays L.)
Divisi
: Spermatophyta
Sub Divisi
: Angiospermae
Kelas
: Monocotyledonae
Bangsa
: Graminales
Suku
: Graminae
Marga
: Zea
Jenis
: Zea mays L.
Gambar 1. Tanaman jagung
Tanaman jagung merupakan tanaman berumpun, tegak, tinggi ± 1,5 m.
Batang bulat masif, tidak bercabang, pangkal batang berakar, berwarna kuning
atau jingga. Daun tunggal, berpelepah, bulat panjang, ujung runcing, tepi rata,
panjang 35-100 cm, lebar 3-12 cm, berwarna hijau. Bunga tanaman jagung
majemuk, berumah satu, bunga jantan dan betina berbentuk bulir, bunga
terletak diujung batang dan di ketiak daun, benang sari ungu, bakal buah
berbentuk bulat telur, berwarna putih, buah berbentuk tongkol dengan panjang
8-20 cm, hijau kekuningan (Anonimb, 2008).
Jagung mempunyai potensi besar untuk dikembangkan menjadi beragam
macam produk. Produk turunan potensial yang bisa dihasilkan dari komoditas
jagung disajikan pada Gambar 2.
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
3
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Pakan
Daun
Kompos
Pakan
Kulit
Kompos
Industri Rokok
Pakan
Grit
Kompos
Pakan
Tepung
Jagung
Buah
Jagung Pipilan
Pangan
Bahan Baku Industri
Pakan
Pati
Pangan
Bahan Baku Industri
Lembaga
Kulit ari
Tongkol
Minyak
Bahan Baku Industri
Pakan
Pulp
Kompos
Bahan Bakar
Rambut
Batang
Kompos
Pakan
Pulp
Kompos
Bahan Bakar
Gambar 2. Pohon industri jagung (Anonim, 2005)
Garrote et al., (2002), menyatakan bahwa limbah buah jagung yaitu
tongkol jagung, dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku industri dengan proses
biomass refening berdasarkan sparasi fraksi-fraksi kimianya.
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
4
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Menurut Koswara (1991), tongkol jagung adalah tempat pembentukan
lembaga dan gudang penyimpanan makanan untuk pertumbuhan biji. Jagung
mengandung kurang lebih 30 % tongkol jagung sedangkan sisanya adalah
kulit dan biji.
Menurut Irawadi (1990) limbah pertanian (termasuk tongkol jagung),
mengandung selulosa (40-60%), hemiselulosa (20-30%) dan lignin (15-30%).
Komposisi kimia tersebut membuat tongkol jagung dapat digunakan sebagai
sumber energi, bahan pakan ternak dan sebagai sumber karbon bagi
pertumbuhan mikroorganisme. Karakteristik dan komposisi tongkol jagung
dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Karakteristik dan komposisi tongkol jagung
Kandungan
(%)
Jumlah Nutrisi
(%)
Air
9,4
Protein, N x 6,25
2,5
Selulosa
41
Lemak, ester, dll
0,5
Hemiselulosa
36
Serat kasar
32
Xilan
30
Abu
1,5
Lignin
6
Ekstrak nitrogen bebas
53,5
Pektin
3
Neutral detergen fiber
83
Pati
0,014 Total nutrien dapat dicerna
42
Sumber : Johnson (1991)
B. SELULOSA
Selulosa adalah polimer glukosa yang membentuk rantai linier dan
dihubungkan oleh ikatan
-1,4-glikosidik. Struktur linier ini menyebabkan
selulosa bersifat kristalin dan tidak mudah larut. Selulosa tidak mudah
didegradasi secara kimia maupun mekanis. Di alam, biasanya selulosa
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
5
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
berasosiasi dengan polisakarida lain seperti hemiselulosa atau lignin
membentuk kerangka utama dinding sel tumbuhan (Holtzapple, 1993).
Kebanyakan selulosa berasosiasi dengan lignin sehingga sering disebut
sebagai lignoselulosa. Selulosa, hemiselulosa, dan lignin dihasilkan dari proses
fotosintesis. Pada saat yang sama, komponen-komponen utama penyusun
tanaman
ini
diuraikan
oleh
aktivitas
mikroorganisme.
Beberapa
mikroorganisme mampu menghidrolisis selulosa untuk digunakan sebagai
sumber energi, seperti bakteri dan kapang (Enari, 1983).
Rantai selulosa terdiri dari satuan glukosa anhidrida yang saling berkaitan
melalui atom karbon pertama dan keempat. Ikatan yang terjadi adalah ikatan 1,4-glikosidik. Selulosa merupakan jenis polisakarida yang paling melimpah
pada hampir setiap struktur tanaman. Kandungan selulosa pada kayu rata-rata
48-50% sedangkan pada bagas berkisar antara 50-55%
dan pada kapas
mencapai 85-90%. Molekul selulosa merupakan mikrofibril dari glukosa yang
terikat satu dengan lainya membentuk rantai polimer yang sangat panjang.
Hidrolisis sempurna selulosa akan menghasilkan monomer selulosa yaitu
glukosa, dan hidrolisis tak sempurna akan menghasilkan disakarida dari
selulosa yang disebut selobiosa. Secara singkat struktur selulosa dapat terlihat
pada Gambar 3.
Gambar 3. Struktur selulosa (Anonimc, 2008)
Selulosa adalah homopolisakarida dengan glukosa sebagai monomernya
dan juga merupakan molekul organik yang terdapat pada tumbuhan, sedangkan
hemiselulosa merupakan heteropolimer kompleks yang memiliki kandungan
utama xilosa dan juga sejumlah arabinosa, manosa, glukosa dan galaktosa
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
6
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
(Burchadt dan Ingram, 1992). Fengel dan Wegener (1995) menyebutkan bahwa
selain arabinosa, manosa
dan glukosa, beberapa hemiselulosa
juga
mengandung galaktosa dan senyawa tambahan yaitu asam uranoat. Lignin
merupakan bahan organik bukan karbohidrat yang berbentuk amorf dan
tersusun atas satuan-satuan fenol (Chang et al., 1981).
Selulosa dapat dikonversi menjadi produk-produk bernilai ekonomi yang
lebih tinggi seperti glukosa, etanol dan pakan ternak dengan jalan
menghidrolisis selulosa dengan bantuan selulase sebagai biokatalisator atau
dengan hidrolisis secara asam/basa (Ariestaningtyas, 1991)
Ada tiga jenis selulosa yaitu
selulosa,
selulosa dan
selulosa adalah bagian yang tidak larut dalam alkali,
selulosa.
dan
selulosa adalah bagian
yang larut dalam dalam alkali, dan kemudian dapat mengendap jika
ditambahkan asam, sedangkan selulosa adalah bagian yang larut dalam alkali
dan tetap larut jika ditambahkan asam (Fengel dan Wegner, 1995). Selama
ekstraksi hemiselulosa ada yang larut terutama dan selulosa.
C. DELIGNIFIKASI
Selain polisakarida salah satu komponen dalam kayu dan biomassa adalah
lignin yang jumlahnya pada kayu 25-30%, pada bagas berkisar 20-30%.
Lignin merupakan jaringan polimer fenolik yang berfungsi merekatkan serat
selulosa sehingga menjadi sangat kuat. Kekuatan ikatan lignin merupakan salah
satu penghalang pada proses pulping kimia dan proses pemutihan pada
pembuatan kertas yang pada akhirnya diterapkan metode bleaching untuk
menghilangkan lignin tanpa mengurangi serat selusosa secara signifikan. Pada
proses konversi biomassa menjadi etanol dengan proses hidrolisis dan
fermentasi kekuatan ikatan lignin juga menjadi penghalang dalam proses
hidrolisisnya. Secara umum struktur lignin yang cukup kompleks dapat dilihat
pada Gambar 4.
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
7
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Gugus Fenol
Cincin aromatik (fenyl)
Ikatan -4 ether
Gugus Alkohol
Rantai methoxyl
Struktur Dibenzodioxocin
Gambar 4. Model struktur lignin (Brunow, 2001)
Lignin adalah polimer tiga dimensi yang terdiri dari unit fenil propana
yang diikat dengan ikatan eter (C-O-C) dan ikatan karbon (C-C). Lignin
bersifat tahan terhadap hidrolisis karena adanya ikatan arilalkil dan ikatan eter
(Judoamidjojo et al., 1989), serta tidak larut dalam air, dalam larutan asam dan
larutan hidrokarbon (Krik dan Othmer 1952).
Proses delignifikasi merupakan perlakuan pendahuluan terhadap bahan
baku sehingga mempermudah pelepasan hemiselulosa. Proses ini berfungsi
untuk membersihkan lignin. Berbagai perlakuan pendahuluan atau delignifikasi
dapat dilakukan seperti perlakuan secara fisik (penggilingan, pemanasan
dengan uap, radiasi atau pemanasan dengan udara kering) dan secara kimia
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
8
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
(pelarut, larutan pengembang, gas SO2) (Frida, 1998). Menurut Foody et al.,
(1999) menyatakan bahwa perlakuan pendahuluan dapat dilakukan dengan
mengkombinasikan antara perlakuan fisik dan kimia. Perlakuan fisik seperti
penggilingan, tekanan, pengepresan dan sebagainya sedangkan kimia seperti
penggunaan panas, pelarut dan asam.
Hidrolisis bahan lignoselulosik dapat dilakukan dengan asam atau enzim.
Perlakuan awal terhadap substrat lignoselulosik diperlukan agar substrat mudah
bereaksi dengan asam atau enzim. Perlakuan awal yang efisien harus dapat
membebaskan struktur kristal selulosa dengan memperluas daerah amorf serta
membebaskan dari lapisan lignin.
D. SAKARIFIKASI BAKTERI SELULOLITIK
Sakarifikasi pada selulosa dapat dilakukan dengan bantuan biokatalisator
yang berupa enzim selulase atau dengan hidrolisis secara asam atau basa. Pada
hidrolisis selulosa dengan bantuan biokatalisator, enzim selulase dapat
ditambahkan secara langsung pada selulosa atau dapat juga dengan
penambahan bakteri selulolitik.
Enzim selulase merupakan sistem enzim yang terdiri atas endo-1,4- glukanase, ekso-1,4- -glukanase, dan -D-glukanase memotong ikatan rantai
dalam selulosa menghasilkan molekul selulosa yang lebih pendek, ekso-1,4- glukanase memotong ujung rantai selulosa menghasilkan molekul selobiosa,
sedangkan -D-glukanase memotong molekul selobiosa menjadi dua molekul
glukosa gambar mekanisme pemotongan dapat dilihat pada Gambar 5.
Rantai selulosa
Selulosa rantai pendek
Selobiosa
Glukosa
Gambar 5. Mekanisme pemotongan rantai selulosa (Kim, 1995).
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
9
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Mikroorganisme selulolitik dari kelompok bakteri memiliki tingkat
pertumbuhan yang cepat sehingga waktu yang dibutuhkan untuk produksi
enzim menjadi lebih pendek. Selain itu, tingkat variasi genetik kelompok
bakteri sangat beragam sehingga memungkinkan dilakukan rekayasa genetika
untuk optimasi produksi maupun aktivitas enzim selulasenya (Alam et al.,
2004).
Bakteri penghasil enzim selulase mempunyai karakteristik yang berbedabeda. Sebelumnya telah dilakukan penelitian terhadap isolat lokal yang
mempunyai aktivitas selulolitik tinggi. Pada isolat tersebut diberikan kode
C11-1, C4-4 dan C5-1. Isolat tersebut berasal dari pengomposan kulit pisang
dari daerah yang berbeda-beda. Bakteri tersebut tergolong Gram positif yang
tumbuh pada CMC (Carboxymethylcellulose) pada suhu 50 oC. Karakteristik
enzim selulase dapat dilihat pada Tabel 2.
Table 2. Karakteristik enzim selulase dari isolat bakteri lokal
Parameter
Isolat Bakteri
C4-4
C5-1
C11-1
Suhu optimum (oC)
70
90
70
pH optimum
5.0
3.5
8.0
Aktivitas pada
tongkol
jagung(nkat)
81
80
128
Kecamatan
Panyingkiran,
Kab. Karawang
Kecamatan
Cikalong Kulon,
Kab. Cianjur
Kecamatan
Asal Biakan
Panyingkiran,
Kab. Karawang
Sumber: Maranatha (2008)
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
10
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Tabel 3. Perbandingan hidrolisis selulosa secara kimiawi dan enzimatis
Hidrolisis Asam
Hidrolisis Enzim
Asam adalah katalis yang tidak khusus
menghidrolisis selulosa saja tetapi
juga sekaligus mendelignifikasinya
sebagai perlakuan awal.
Enzim
selulase
adalah
makromolekul
yang
khusus
menghidrolisa
selulosa
saja,
sehingga diperlukan perlakuan
awal pada substrat sebelum
dihidrolisa.
Dapat menguraikan hemiselulosa Menghasilkan sirup glukosa yang
membentuk senyawa penghambat jernih dan siap difermentasi
seperti furfural.
membentuk etanol
Kondisi reaksi yang cukup berat (120 Kondisi reaksi yang ringan (50 oC,
o
C, diatas tekanan atmosfir dan pH tekanan atmosfer dan pH 4,8).
dibawah 1,0), sehingga perlu biaya
perawatan alat hidrolisa untuk daya
tahan panas dan korosifnya.
Laju hidrolisa tinggi
Laju hidrolisa lebih rendah
Hasil glukosa secara keseluruhan Hasil glukosa tinggi tergantung
rendah karena adanya penguraian
pada sistem dan perlakuan
awalnya
Biaya bahan kimia (asam) yang tinggi, Biaya untuk produksi enzim
sehingga perlu daur ulang penggunaan tinggi, sehingga perlu daur ulang
penggunaan enzim
asam.
Sumber : Kosaric et al., (1983)
E. FERMENTASI ETANOL
Fermentasi adalah suatu proses perubahan kimia pada substrat organik,
baik karbohidrat, protein lemak atau lainnya, melalui kegiatan katalis biokimia
yang dikenal sebagai enzim dan dihasilkan oleh mikroba spesifik (Prescott dan
Dunn, 1981).
Khamir yang sering digunakan pada proses fermentasi etanol secara
industri adalah Saccharomyces cerevisiae, S. uvarium, Schizosaccharomyces
sp., dan Kluyveromyces sp. Lackhe (2002) menyatakan bahwa sejumlah besar
bakteri juga mampu membentuk etanol sebagai produk utama, misalnya
Clostridium dan Bacillus (B. macerans).
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
11
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Khamir mampu mengkonsumsi berbagai substrat gula, tergantung spesies
yang digunakan. Secara umum, mikroorganisme ini dapat tumbuh dan
memfermentasi gula menjadi etanol secara efisien pada pH 3,5-6,0 dan suhu
28-35 oC. Walaupun laju awal produksi etanol meningkat pada suhu lebih
tinggi, produktifitas keseluruhan menurun karena efek penghambatan etanol
meningkat (Ratledge, 1991). Menurut Paturau (1969), fermentasi etanol
memakan waktu 30-72 jam. Frazier dan Westhoff (1978) menambahkan bahwa
suhu optimum untuk fermentasi antara 25-30 oC dan kadar gula antara 10-18%.
Jika konsentrasi gula terlalu tinggi, aktivitas khamir dapat terhambat dan waktu
fermentasi menjadi lebih lama serta tidak semua gula dapat difermentasi.
Saccharomyces cerevisiae adalah salah satu spesies khamir yang memiliki
daya konversi gula menjadi etanol sangat tinggi. Mikroba ini biasanya dikenal
dengan baker’s yeast dan metabolismenya telah dipelajari dengan baik. Produk
metabolit utama adalah etanol, CO2 dan air, sedangkan beberapa produk lain
dihasilkan dalam jumlah sedikit. Khamir ini bersifat fakultatif anaerobik.
Saccharomyces cerevisiae memerlukan suhu 30 oC dan pH 4,0 - 4,5 agar dapat
tumbuh dengan baik. Selama proses fermentasi akan timbul panas. Bila tidak
dilakukan pendinginan, suhu akan terus meningkat sehubungan proses
fermentasi terhambat (Oura, 1983).
Disamping kondisi lingkungan seperti suhu dan pH, kebutuhan nutrien
dan kofaktor juga memegang peranan penting bagi kehidupan khamir.
Sejumlah kecil oksigen harus disediakan pada proses fermentasi oleh khamir
karena oksigen merupakan komponen yang diperlukan dalam biosintesis
beberapa asam lemak tidak jenuh. Biasanya diberikan tekanan oksigen 0,050,10 mmHg. Lebih besar dari nilai tersebut, konversi akan cenderung kearah
pertumbuhan sel (Kosaric et al.,1983).
Kebutuhan relatif nutrien sebanding dengan komponen utama sel khamir,
yaitu mencakup karbon, oksigen, nitrogen dan hidrogen. Pada jumlah lebih
rendah, fosfor, sulfur, potasium, dan magnesium juga harus tersedia untuk
sintesis komponen-komponen minor. Beberapa mineral (Mn, Co, Cu dan Zn)
dan faktor pertumbuhan organik (asam amino, asam nukleat, dan vitamin)
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
12
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
diperlukan dalam jumlah kecil. Substrat yang digunakan untuk memproduksi
etanol dalam jumlah besar biasanya mengandung nutrien yang diperlukan
untuk pertumbuhan khamir. Dalam beberapa hal, mungkin diperlukan
tambahan nutrien dan biasanya ditambahkan dalam bentuk komponen tunggal
seperti garam amonium dan potasium fosfat atau dari sumber murah seperti
corn steep liquor (Kosaric et al., 1983).
Pada permulaan proses fermentasi khamir memerlukan oksigen untuk
pertumbuhannya, oleh karena itu perlu diberikan oksigen. Sesudah terjadi
akumulasi CO2 dan reaksi berubah menjadi anaerob, alkohol akan menghalangi
fermentasi lebih lanjut setelah tercapai konsentrasi antara 13-15 % volume.
Konsentrasi alkohol akan menghambat fermentasi tergantung pada suhu dan
jenis khamir yang digunakan (Prescott dan Dunn, 1981)
Pada kondisi anaerobik, khamir memetabolisme glukosa menjadi etanol
sebagian besar melalui jalur Embden Meyerhof Parnas. Setiap mol glukosa
terfermentasi menghasilkan dua mol etanol, CO2 dan ATP. Oleh karena itu,
secara teoritis setiap glukosa memberikan 0,51 g etanol. Pada kenyataannya
etanol biasanya tidak melebihi 90-95% dari hasil teoritis. Hal ini dikarenakan
sebagian nutrisi digunakan untuk sintesa biomassa dan memelihara reaksi.
Reaksi samping juga dapat terjadi, yaitu terbentuknya gliserol dan suksinat
yang dapat mengkonsumsi 4-5% substrat (Oura, 1983).
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
13
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. BAHAN DAN ALAT
1. Bahan
a. Bahan Baku
Bahan Baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah tongkol
jagung manis varietas Golden yang diperoleh dari daerah Leuwikopo.
Mikroorganisme yang digunakan adalah Saccharomyces cerevisiae yang
diperoleh dari Laboratorium Bioindustri Departemen Teknologi Industri
Pertanian IPB dan bakteri selulolitik isolat lokal yang diambil dari
Laboratorium Bioteknologi Hewan dan Biomedis, Pusat Penelitian
Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi IPB.
b. Bahan Kimia
1. Bahan kimia untuk perlakuan pendahuluan: NaOH 15%, NaOCl 1%,
dan H2SO4 45%.
2. Bahan kimia /nutrien untuk pertumbuhan : PDA, PDB, pepton,
pupuk NPK dan ZA.
3. Bahan kimia untuk analisa : H2SO4 pekat, fenol 5%, NaOH 0,1N,
Indikator fenolftalein, larutan DNS dan sebagainya.
2. Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :
erlenmeyer 300 ml dan 500 ml, leher angsa, shaker (inkubator goyang),
gelas piala 2000 ml, gelas ukur, mikroskop, spektrofotometer, kromatografi
gas (merek Hitachi 263-50).
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
14
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
B. METODE PENELITIAN
1. Tahapan Penelitian
Penelitian dilakukan dalam beberapa tahapan yang disajikan pada
Gambar 5.
Mulai
Perlakuan Pendahuluan
Hidrolisis Menggunakan Bakteri Selulolitik
Produksi Etanol menggunakan khamir
Saccharomyces cerevisiae
Selesai
Gambar 6. Diagram alir tahapan penelitian
A. Perlakuan Pendahuluan
1. Karakterisasi Tongkol Jagung
Pada tahap ini, bahan yang berupa tongkol jagung dikeringkan
menggunakan oven pada suhu 50 oC. Hasil pengeringan dikecilkan
ukurannya menggunakan Hammer mill hingga +40 mesh. Pada proses ini
uji yang dilakukan adalah uji proksimat, yaitu uji kadar air, abu, lemak,
protein, serat kasar, dan karbohidrat (by difference).
2. Persiapan Substrat
Persiapan substrat dilakukan melalui tiga prose, yaitu substrat hasil
delignifikasi (S1), substrat fraksi selulosa (S2), dan substrat alfa
selulosa(S3). Proses pertama adalah delignifikasi. Delignifikasi
dilakukan dengan tujuan untuk menghilangkan lignin hingga diperoleh
hemiselulosa dan selulosa. Menurut Anggraini (2003) delignifikasi
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
15
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
dilakukan dengan merendam serbuk tongkol jagung dalam larutan
NaOCl 1% selama 5 jam pada suhu 28 oC. Lignin akan terlarut pada
fraksi cairan sedangkan fraksi padatan merupakan hemiselulosa dan
selulosa.
Proses ekstraksi selulosa dilakukan dengan merendam bahan hasil
dari proses delignifikasi ke dalam NaOH 15% selama 24 jam pada suhu
28 oC (Anggraini, 2003). Hemiselulosa yang terkandung pada bahan
akan terlarut pada larutan tersebut. Fraksi padatan merupakan selulosa
tongkol jagung. Pemisahan dilakukan menggunakan kain saring dengan
dibilas berulang kali hingga pH 8.
Alpha selulosa dibuat dengan merendam selulosa tongkol jagung
pada H2SO4 65% selama 4 jam pada suhu 25 oC (Xiang et al., 2003).
Larutan dipisahkan menggunakan gelas penyaring dan dibilas beberapa
kali menggunakan akuades. Proses persiapan substrat dapat dilihat pada
Lampiran 1.
3. Karakterisasi Substrat
Pada tahap ini bahan hasil persiapan substrat dikarakterisasi
komposisi seratnya yang meliputi kandungan selulosa, hemiselulosa
dan lignin. Prosedur uji dapat dilihat pada Lampiran 2.
B. Hidrolisis Bakteri Selulolitik
Tahap keempat adalah dilakukan hidrolisa pada substrat (S1, S2,
dan S3). Pada tahap ini dilakukan pengamatan terhadap aktivitas bakteri
selulolitik isolat C4-4, C5-1, C11-1, dan Cmix (kultur yang merupakan
pencampuran dari ketiganya). Pengamatan tersebut didasarkan pada
terbentuknya produk yang berupa gula total. Adapun prosedur
karakterisasi total gula dapat dilihat pada Lampiran 3. Aktivitas dan
aktivitas spesifik enzim dari bakteri selulolitik ditentukan pada Lampiran
4, 5, dan 6.
C. Produksi Etanol
Tahap terakhir adalah produksi etanol. Pada produksi etanol
menggunakan metode pencampuran mikroba (mixed Culture) antara
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
16
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
bakteri selulolitik yang dalam hal ini sebagai penghidrolisa selulosa dan
Saccharomyces cerevisiae sebagai agen pengkonversi. Penentuan waktu
inokulasi Saccharomyces
cerevisiae
dilakukan pada
fase
akhir
eksponensial dan awal fase stasioner bakteri dan substrat terpilih.
Pengamatan dilakukan dengan menghitung etanol yang diproduksi dan
produk samping yang berupa kandungan total asam (Lampiran 3).
2. Prosedur Penelitian
Prosedur penelitian yang pertama adalah dengan mengubah tongkol
jagung secara fisik dengan pengeringan dan penggilingan hingga 40 mesh.
Proses berikutnya yaitu penghilangan lignin (delignifikasi) menggunakan
NaOCl 1% selama 5 jam pada suhu 280C kemudian mengekstrak selulosa
dengan ekstraksi menggunakan NaOH 15% selama 24 jam, pada suhu 280C
kemudian dicuci menggunakan air akuades. Fraksi selulosa yang diperoleh
direndam menggunakan H2SO4 65% selama 4 jam dan dinetralkan dengan
dicuci menggunakan akuades. Hasilnya berupa alfa selulosa yang mempunyai
struktur amorf. Semua substrat dihidrolisis dengan menanamkan bakteri
selulolitik (C4-4, C11-1, C5-1 dan Cmix). Sebelum digunakan bakteri
selulolitik disegarkan terlebih dahulu dalam media CMC 1% agar miring.
Proses hidrolisis dilakukan pada suhu 30oC, pH 4,8-5 selama 48 jam.
Proses berikutnya adalah fermentasi gula menjadi etanol. Proses
fermentasi didasarkan pada penelitian yang dilakukan oleh Rinaldy (1987).
Penyegaran kultur dilakukan dengan menumbuhkannya pada media PDA
(Potato Dextrose Agar). Khamir Saccharomyces cerevisiae diinokulasikan
secara aseptis dengan ose, tabung reaksi ditutup dengan sumbat kapas dan
dimasukkan dalam inkubator selama 2 hari pada 30 0C sebelum diinokulasikan
pada media cair PDB (Potato Dextrose Broth).
Sebelum diinokulasikan, terlebih dahulu dilakukan penyiapan inokulum
(starter) dengan media cair PDB (Potato Dextrose Broth). Sebanyak 10 ml
media cair disterilkan terlebih dahulu, kemudian + 3 ose hasil biakan khamir
diinokulasikan secara aseptis dan ditumbuhkan secara aerobik selama 24 jam
menggunakan inkubator goyang 120 rpm pada 30 0C atau suhu kamar.
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
17
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Substrat fermentasi hasil hidrolisa sebelum diinokulasikan khamir
ditambahkan pupuk NPK dan ZA masing-masing sebanyak 0,04% dan 0,15%,
kemudian ditambahkan starter sebanyak 10% dari volume substrat
ditambahkan fermentasi berlangsung pada sistem tertutup dan tidak dilakukan
aerasi. Labu ditutup dengan sumbat dan leher angsa yang dihubungkan
dengan saluran pada gelas ukur dalam air untuk mengukur laju gas CO2 yang
dihasilkan dari proses fermentasi (Gambar 7). Proses fermentasi dilakukan
pada inkubator goyang pada suhu ruang. Hasil fermentasi kemudian dianalisa
dengan terlebih dahulu dipasteurisasi pada suhu 650C untuk menginaktifkan
mikroorganisme. Secara keseluruhan diagram proses penelitian ini disajikan
pada Lampiran 7.
3. Rancangan Percobaan
Pada penelitian ini percobaan dirancang sebagai berikut :
S = Jenis Substrat
S1 = Substrat Tongkol Jagung Terdelignifikasi
S2 = Substrat Fraksi Selulsoa
S3 = Substrat Alfa Selulosa
M = Isolat Bakteri Selulolitik
M1 = Isolat C4-4
M2 = Isolat C5-1
M3 = Isolat C11-1
M4 = Isolat campuran ketiga kultur (C4-4, C5-1, dan C11-1)
Pengamatan dilakukan terhadap analisa total gula yang terbentuk yang
terdapat pada Lampiran 2. Pada tahap ini akan diperoleh isolat yang unggul
untuk dikarakterisasi aktivitas enzimnya (CMC-ase, FP-ase dan Xilanase) dan
diamati kurva pertumbuhannya sebelum ditanamkan khamir.
Penanaman khamir dilakukan pada dua waktu yang berbeda. Pertama pada
fase akhir eksponensial (P1) dan pada awal fase stasioner (P2) dari
pertumbuhan bakteri. Pengamatan dilakukan terhadap etanol yang terbentuk
dan produk samping yang berupa kandungan total asam.
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
18
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Gas CO2
H2SO4 pekat
Sumbat Karet
Kultur broth
Gambar 7. Reaktor proses fermentasi etanol
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
19
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. KARAKTERISASI SUBSTRAT
1. Karakteristik Tongkol Jagung
Bahan baku yang berupa tongkol jagung mempunyai karakteristik
proksimat tertentu yang meliputi kadar air, abu, lemak, protein, serat
kasar dan karbohidrat (by difference). Selain itu analisa kandungan serat
yang meliputi analisa kandungan lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Hasil
analisa proksimat tongkol jagung dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Perbandingan hasil analisa proksimat tongkol jagung
Varietas Hawaii
Varietas Golden
(% B.B)*
(% B.B)
Air
7,04
10,01
Abu
1,67
1,5
Lemak
4,68
3,07
Protein
1,82
1,81
Kadar Serat kasar
40,65
39,5
Karbohidrat (by Difference)
44,14
55,89
Komponen
Keterangan :
* = Subekti(2006)
% B.B = Persentase berdasarkan berat basah
Data berdasarkan Tabel 4 menunjukkan hasil bahwa setiap jenis
tongkol jagung mempunyai komposisi yang berbeda. Pada analisa
proksimat tongkol jagung varietas Hawaii yang dilakukan oleh Subekti
(2006) yang menyatakan bahwa kadar abu 1,67%, kadar lemak 5,03% dan
kadar serat 43,73% sedangkan pada penelitian ini hasil menunjukkan
kadar abu 1,5%, kadar lemak 3,07% dan kadar serat kasar 39,5%.
Perbedaan tersebut dikarenakan komposisi kimia tongkol jagung akan
dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti perbedaan varietas, tempat
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
20
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
tumbuh, kelembaban dan cuaca saat pemanenan. Kandungan tersebut
merupakan bahan yang terbentuk hasil fotosintesis tumbuhan yang
terakumulasi yang juga dipengeruhi faktor-faktor tersebut.
2. Perlakuan Pendahuluan
Proses perlakuan bahan awal dilakukan melalui beberapa tahapan
proses antara lain adalah proses delignifikasi, proses ekstraksi selulosa
dan proses pembuatan alpha selulosa. Proses tersebut dilakukan dengan
tujuan untuk menyederhanakan bahan sehingga dengan mudah dapat di
hidrolisis
menggunakan enzim selulase oleh bakteri. Selain itu,
perlakuan bahan awal dilakukan dengan tujuan untuk menghilangkan
bahan-bahan yang menghambat pada proses hidrolisis seperti lignin.
Menurut Irawadi (1990), pemecahan molekul selulosa dihambat oleh
tingginya derajat polimerisasi dan kristalisasi molekul selulosa serta
kandungan lignin yang membungkus molekul selulosa. Hidrolisis selulosa
sulit terjadi selama derajat polimerisasi, kristalinitas dan kandungan lignin
belum
berkurang.
Pada
kondisi
yang
demikian
produktivitas
mikroorganisme dalam menghasilkan selulase akan rendah.
Kandungan selulosa, hemiselulosa dan lignin dalam tongkol jagung
akan berbeda baik sebelum ataupun sesudah delignifikasi. Hasil tersebut
dapat dilihat pada pada Tabel 5.
Tabel 5. Komposisi kimia tongkol jagung dan hasil delignifikasi tongkol
jagung
Sebelum Delignifikasi
Setelah Delignifikasi
Komponen
(% B.K)
(% B.K)
Selulosa
37,44
68,44
Hemiselulosa
39,81
32,73
Lignin
12,57
11,25
% B.K = Persentase berdasarkan berat kering
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
21
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Berdasarkan Tabel 5, kadar lignin sebelum delignifikasi 12,57%
sedangkan kadar lignin setelah delignifikasi 11,25%. Data tersebut
menunjukkan bahwa kadar lignin tidak dapat dihilangkan secaara
keseluruhan. Penurunan sebesar 1,32% tidak jauh berbeda dengan
penelitian yang dilakukan oleh Subekti (2006) yaitu sebesar 1%. Lignin
akan larut dalam larutan NaOCl sehingga yang tersisa adalah selulosa dan
hemiselulosa yang berupa padatan. Delignifikasi dilakukan untuk
meningkatkan efisiensi kerja enzim dalam menghidrolisis selulosa.
Proses lain untuk persiapan bahan adalah ekstraksi selulosa. Pada
proses delignifikasi residu yang berupa padatan merupakan selulosa dan
hemiselulosa.
Pada
proses ini penambahan
NaOH 15% untuk
menghilangkan hemiselulosa sehingga bahan yang tersisa adalah selulosa.
Penurunan kadar hemiselulosa dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Komposisi kimia tongkol jagung hasil delignifikasi dan hasil
ekstraksi selulosa
Hasil Delignifikasi
Hasil Ekstraksi Selulosa
Komponen
(% B.K)
(% B.K)
Selulosa
21,73
77,08
Hemiselulosa
39,81
11,98
Lignin
11,25
7,52
Berdasarkan Tabel 6, terdapat perbedaan yang signifikan antara
kadar selulosa hasil delignifikasi dan setelah ekstraksi selulosa. Kadar
selulosa pada hasil proses delignifikasi adalah 21,73% sedangkan hasil
ekstraksi selulosa sebesar 77%. Pada proses ekstraksi selulosa
perendaman tongkol jagung hasil delignifikasi pada NaOH menyebabkan
larutnya hemiselulosa. Hal tersebut juga ditandai dengan menurunnyau
kadar hemiselulosa dari 39% menjadi 11,98%. Kenaikan kadar selulosa
hingga 77,08% disebabkan karena meningkatkan luas permukaan spesifik
dan larutnya hemiselulosa dalam NaOH. Pada penelitian Resita (2006),
perendaman dengan NaOH akan mengembangkan intrafibril selulosa
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
22
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
yang
menyebabkan
meningkatkan
luas
permukaan
spesifiknya.
Konsentrasi NaOH sebesar 15% digunakan karena pada konsentrasi
tersebut NaOH dapat melepas hemiselulosa lebih tinggi dibandingkan
dengan konsentrasi 10% dan 20% (Anggraini, 2003). Selulosa yang
berupa padatan dipisahkan menggunakan kain saring. Selain penurunan
kadar hemiselulosa kadar lignin juga akan menurun karena NaOH dapat
melarutkan lignin. Berdasarkan Murdiatmo (1985), NaOH dapat
melarutkan hemiselulosa dan struktur kristalin (lignin) dari serbuk
tongkol jagung.
Selulosa yang diperoleh tersebut akan disederhanakan dengan
merendam pada H2SO4. Berdasarkan Xiang (2006), perendaman selulosa
dengan H2SO4 65% akan menyebabkan struktur selulosa menjadi amorf.
Namun pada saat penelitian perendaman pada H2SO4 menyebabkan
selulosa terbakar, sehingga dilakukan penurunan kadar hingga 45%.
Penurunan
kadar
dilakukan
secara
bertahap
dengan
parameter
penampakan fisik yang ditimbulkan. Pada saat perendaman pada kadar
50% dan 55% penampakan yang timbul hitam. Hal tersebut diperkirakan
masih terjadi reaksi pembakaran oleh H2SO4 pada selulosa tongkol jagung
karena konsentrasi yang terlalu tinggi. Perbedaan tongkol jagung setelah
proses dapat telihat pada gambar hasil mikroskop pada Gambar 8.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
23
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 8. Struktur (a) Tongkol jagung, (b) Hasil delignifikasi, (c)
Selulosa, (d) Selulosa amorf menggunakan mikroskop
cahaya perbesaran 400x
Pada Gambar 8 terlihat perbedaan yang cukup nampak jika
dibandingkan antara tongkol jagung sebelum delignifikasi, setelah
delignifikasi, fraksi selulosa dan alfa selulosa. Gambar 8 (a) adalah
gambar struktur tongkol jagung sebelum delignifikasi namun telah
dilakukan pengecilan ukuran. Menurut Lynd (2002), delignifikasi dapat
dilakukan dengan pengecilan ukuran, namun hal tersebut tidak dapat
merubah
struktur
molekul
tongkol
jagung
secara
keseluruhan.
Berdasarkan Resita (2006), pengecilan ukuran dan delignifikasi
menyebabkan rantai polimer putus yang panjang menjadi rantai polimer
yang lebih pendek. Selain itu, pengecilan ukuran dapat meningkatkan
daerah amorf, dengan kata lain menurunkan derajat kristalinitas dan
memisahkan sebagian lignin dari selulosa. Pada Gambar 8 (a), struktur
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
24
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
serat tongkol jagung sebelum delignifikasi nampak bentuknya yang masih
utuh walaupun telah dilakukan pengecilan ukuran. Struktur tersebut masih
terdiri dari lignin, selulosa dan hemiselulosa. Lignin merupakan bahan
yang berfungsi sebagai bahan pengisi dinding sel dan berasosiasi dengan
selulosa dan hemiselulosa (Ingram dan Doran, 1995).
Gambar 8 (b) merupakan gambar tongkol jagung yang telah
dihilangkan
ligninnya
(delignifikasi).
Pada
proses
delignifikasi
pengikatan lignin yang menyebabkan strukturnya mengerut. Pada tahap
ini digunakan perlarut yang berupa NaOCl 1% selama 5 jam pada suhu
28 oC (Widyani, 2002). Natrium hipoklorit merupakan salah satu pelarut
yang mengandung ion-ion hipoklorit yang mampu memecah ikatan
karbon.
Gambar 8 (c), merupakan struktur selulosa yang telah dilakukan
penghilangan hemiselulosanya. Pada gambar terlihat serat-serat sejajar
dan seragam yang merupakan serat selulosa. Hemiselulosa akan larut
kedalam NaOH pada saat perendaman. Gambar 8 (d), merupakan struktur
selulosa amorf (alfa selulosa) yang telah dilakukan perendaman dalam
H2SO4. Serat yang terlihat pada gambar merupakan serat selulosa yang
telah mengalami penggoyangan struktur sehingga sudah terlihat amorf.
Asam yang ditambahkan akan memotong rantai panjang pada selulosa
menjadi lebih pendek (Xiang, 2006). Jumlah komposisi alfa selulosa
dibandingkan dengan fraksi selulosa dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Komposisi kimia alfa selulosa dan fraksi selulosa
Fraksi Selulosa
Alfa Selulosa
(%)
(%)
Selulosa
77,08
68,44
Hemiselulosa
11,96
6,22
Komposisi
Dari Tabel 7 dapat diketahui bahwa kandungan selulosa dan
hemiselulosa pada fraksi selulosa sebesar 77,08% dan 11,96% lebih tinggi
dari kandungan selulosa dan hemiselulosa
pada alfa selulosa yaitu
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
25
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
sebesar 68,44% dan 6,22%. Hal tersebut dimungkinkan terjadi karena
pada saat perendama H2SO4 45% selulosa dan hemiselulosa mengalami
hidrolisis menjadi gula-gula sederhana. Asam adalah katalis non spesifik
yang akan memotong rantai selulosa secara acak menjadi bentuk yang
lebih sederhana (Tsao et al., 1978).
Neraca massa pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 9.
Berdasarkan neraca massa pada Gambar 9 dapat dihitung bahwa fraksi
selulosa yang diperoleh dari tongkol jagung sebesar 37,59%. Jumlah
sebesar ini sesuai dengan perhitungan yang dilakukan melalui uji
kuantitas selulosa yang diperoleh yaitu 37,44%. Nilai tersebut juga sesuai
dengan pernyataan Irawadi (1990) yang menyatakan bahwa tongkol
jagung terdiri dari 40% selulosa.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
26
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Bubuk Tongkol Jagung 40
mesh (1000 g)
Perendaman dalam NaOCl 1% Sebanyak 8 l (8932 g)
Selama 5 jam pada suhu 28 oC
Air (15.000 g)
Air + lignin
(23.491,62 g)
Pencucian dan penyeringan
Pengeringan pada suhu 50 oC selama 48 jam
Bubuk tongkol jagung hasil
delignifikasi kering (901 g)
Perendaman dalam NaOH 15% 4 l (4.246,64 g)
selama 24 jam pada suhu 28oC
Air (9.000 g)
Pencucian dan penyaringan
Air + lignin+hemiselulosa
(10.486,92 g)
Pengeringan pada suhu 50 oC selama 48 jam
Bubuk fraksi selulosa tongkol
jagung (375,91 g,)
Perendaman dalam H2SO4 45% 1l ( 1108,7 g)
selama 5 jam pada suhu 28oC
Air (7.000 g)
Pencucian dan Pengendapan
Pengeringan pada suhu 50 oC selama 48 jam
Bubuk alfa selulosa tongkol
jagung 174 g
Gambar 9. Neraca masa proses persiapan substrat
Air + selulosa amorf
(8.086,92 g)
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
27
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
B. SAKARIFIKASI
SELULOLITIK
TONGKOL
JAGUNG
OLEH
Hidrolisis selulosa dapat dilakukan dalam beberapa cara
BAKTERI
antara lain
hidrolisis secara enzimatik dan asam. Hidrolisis secara enzimatik dilakukan
dengan menambahkan enzim selulase yang akan mendegradasi rantai pada
selulosa menjadi selulosa yang lebih pendek sedangkan hidrolisis asam
dilakukan dengan menambahkan asam pada konsentrasi tertentu untuk
memecah ikatan glikosidik secara acak. Dalam penelitian yang dilakukan
oleh Subekti (2006), hidrolisis enzim lebih banyak menghasilkan gula
dibanding dengan hidrolisis asam. Hal ini karena enzim selulase yang
dihasilkan oleh mikroba merupakan enzim kompleks sehingga tongkol jagung
dapat dihidrolisis secara sempurna. Berdasarkan Kim (1995), enzim selulase
merupakan sistem enzim yang terdiri atas endo-1,4- -glukanase, ekso-1,4- glukanase, dan -D-glukanase. Ikatan pada selulosa yang dipotong antara lain
endo-1,4- -glukanase memotong selulosa rantai panjang menjadi selulosa
rantai pendek, ekso-1,4- -glukanase memotong ujung rantai selulosa
menghasilkan molekul selobiosa, sedangkan
-D-glukanase memotong
molekul selobiosa menjadi dua molekul glukosa. Mekanisme pemotongan
dapat dilihat pada Gambar 5.
Setiap bakteri selulolitik menghasilkan kompleks enzim selulase yang
berbeda beda, tergantung dari gen yang dimiliki dan sumber karbon yang
digunakan (White, 1995). Pada penelitian ini semua isolat bakteri
dipropagasikan menggunakan media CMC dengan beberapa nutrisi tambahan
seperti, glukosa dan ekstrak khamir. Aktivitas bakteri selulolitik mulai terjadi
saat glukosa pada medium telah habis sehingga bakteri akan memanfaatkan
sumber karbon selulosa dengan mensintesis enzim selulase.
Pada tahap ini digunakan empat jenis galur bakteri selulolitik, yaitu isolat
C11-1, C4-4, C5-3 dan Cmix yang merupakan pencampuran ketiga jenis
isolat yaitu C11-1, C4-4 dan C5-3. Semua isolat tersebut merupakan isolat
lokal murni hasil isolasi dari kulit buah pisang yang busuk dengan
karakteristik seperti pada Tabel 2. Hasil hidrolisis dilihat pada Gambar 10 dan
data di Lampiran 8 sampai dengan 10 .
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
28
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
.
(a)
(b)
(c)
Gambar 10. Perbandingan hubungan waktu dengan jumlah gula hasil
hidrolisa pada berbagai substrat; (a) hasil delignifikasi, (b)
fraksi selulosa, (c) alpha selulosa.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
29
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Dari Gambar 10 ditunjukkan bahwa semua bakteri dapat tumbuh dalam
berbagai tongkol jagung yang telah mengalami perlakuan seperti delignifikasi
ekstraksi fraksi selulosa dan alfa selulosa. Gambar 10 (a) menunjukkan grafik
proses sakarifikasi yang dilakukan pada substrat tongkol jagung yang telah
mengalami delignifikasi. Pada proses ini grafik menunjukkan aktivitas yang
tidak stabil dengan
kecenderungan meningkat. Pada grafik terjadinya
fluktuasi (naik turun) dikarenakan aktifitas bakteri dalam media yang juga
memanfaatkan substrat untuk pertumbuhan sel. Selain itu, ketidakstabilan
pada saat hidrolisis menunjukkan bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik.
Hal tersebut dimungkinkan karena kandungan lignin yang masih tinggi
(11,25%). Lignin yang terdapat pada tongkol jangung dapat menghalangi atau
memperlambat akses enzim dalam memecah polisakarida pada proses
hidrolisis sehingga dapat menurunkan kinerja enzim pada proses sakarifikasi
(Sun, 2002)
Gambar 11 (c), merupakan grafik aktivitas sakarifikasi yang dilakukan
pada substrat alfa selulosa yang menunjukkan grafik yang juga tidak stabil
namun cenderung tetap walaupun kadar gula yang telah dihitung berada pada
kadar yang cukup tinggi dibandingkan substrat yang lain. Hal tersebut
dimungkinkan sangat sedikit terjadi aktivitas mikroba karena terbentuknya
HMF (hidroksi Metil Furfural) sebagai senyawa inhibitor pertumbuhan.
Larutan asam yang digunakan dalam perendaman akan memotongan rantai
selulosa menjadi selulosa rantai pendek selain itu juga dapat menghasilkan
hidroksi metil furfural. Taherzadeh (1999) dan Ulbricht et al. (1984)
menyatakan bahwa selama hidrolisis menggunakan asam selain menghasilkan
gula juga menghasilkan 5-Hidroksimetil furfural (HMF) yang merupakan
komponen inhibitor pada pertumbuhan mikroba sehingga konversi selulosa
menjadi gula tidak banyak terjadi.
Pada Gambar 11 (b) sakarifikasi dilakukan pada bahan fraksi selulosa.
Grafik tersebut menggambarkan aktifitas bakteri yang terlihat teratur. Grafik
yang menunjukkan kandungan total gula pada bahan mengalami fase lag pada
jam ke-20 dan mulai stasioner pada saat jam ke 32. Berdasarkan penelitian
yang telah dilakukan oleh Maranatha (2008), puncak aktifitas enzim terjadi
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
30
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
antara hari pertama dan hari kedua. Penelitian ini dapat menunjukkan dengan
lebih spesifik. Pada fase tersebut kandungan total gula yang dihasilkan berada
pada titik maksimum. Menurut Martia et al. (2002), pada fase stasioner
kecepatan pembelahan sel sama dengan kecepatan kematian sel dan lisis sel
sehingga aktivitasnya menurun.
Aktivitas hidrolisis terlihat paling tinggi pada isolat C4-4. Hal tersebut
dapat dilihat dari posisi grafik yang selalu berada diatas grafik-grafik yang
lain. Bakteri dengan isolat C4-4 mampu menghidrolisis substrat-substrat
kompleks pada fraksi selulosa tongkol jagung yang dimungkinkan masih
mengandung hemiselulosa dan sedikit lignin. Aktivitas enzim bakteri
selulolitik pada berbagai substrat dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Aktivitas enzim isolat C4-4 pada berbagai substrat
Aktivitas
Bahan
(nkat/ml) x 10
Aktivitas Spesifik
-3
(nkat/mg) x10-3
CMC (funix)
35,2
106,67
Kertas Saring
39,5
119,70
57,9
81,0
175,45
245,45
Xilan
*
Tongkol Jagung
Sumber : *=Maranatha (2008)
Aktivitas enzim pada berbagai substrat tersebut menunjukkan bahwa
enzim yang diproduksi oleh bakteri dapat digunakan untuk menghidrolisis
substrat kompleks tongkol jagung. Berdasarkan hasil penelitian yang
dilakukan oleh Maranatha (2008), besarnya aktifitas isolat C11-1, C5-1 dan
C4-4 masing-masing adalah
128 nkat/ml, 80 nkat/ml dan 81 nkat/ml.
Berdasarkan data tersebut aktivitas yang tertinggi adalah isolat C11-1 akan
tetapi pada penelitian kali ini yang terpilih adalah C4-4 hal tersebut
dimungkinkan karena kemampuan tiap isolat untuk menghasilkan enzim yang
kompleks dan kemampuan isolat
bertahan pada substrat yang kompleks
berbeda. Isolat C4-4 dapat mengidrolisa substrat lebih baik dari isolat C11-1.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
31
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 11. Hasil Mikroskop (a) struktur selulosa tongkol jagung, (b) struktur
selulosa yang telah terhidrolisis enzim, (c) struktur selulosa dengan
cahaya polarisasi, (d) struktur selulosa hidrolisis enzim dengan cahaya
terpolarisasi, perbesaran 400x
Pada Gambar 11 merupakan merupakan perbandingan antara struktur
selulosa dengan struktur selulosa yang telah terhidrolisis enzim. Pada Gambar
11 (a), nampak struktur selulosa yang masih tersusun lurus dengan gambar
cahaya terpolarisasi pada Gambar 11 (c). Pada penampakan selulosa dengan
cahaya terpolarisasi terdapat warna hijau kebiruan merupakan struktur kristalin
yang masih terdapat pada selulosa seperti lignin. Lignin adalah polimer tiga
dimensi yang terdiri atas unit fenil propana yang diikat dengan ikatan eter (CO-C) dan ikatan karbon (C-C). Lignin bersifat tahan terhadap hidrolisis karena
adanya ikatan arilalkil dan ikatan eter (Judoamidjojo et al., 1989), serta tidak
larut dalam air, dalam larutan asam dan larutan hidrokarbon (Kirk dan Othmer
1952).
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
32
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Pada Gambar 11 (b) terlihat aktifitas enzim yang menyerang selulosa
dengan memotong ikatan pada selulosa menjadi rantai yang lebih pendek.
Proses tersebut berlanjut dengan peranan enzim-enzim spesifik lain yang
dikeluarkan mikroba untuk menyederhanakan bentuk selulosa hingga menjadi
molekul glukosa. Berdasarkan Enari (1983), mekanisme hidrolisis secara
enzimatis pertama adalah pemotongan rantai selulosa menjadi selulosa rantai
pendek oleh enzim endo-glukanase, kemudian oleh enzim ekso-glukanase
disederhanakan lagi menjadi selobiosa. Tahap akhir adalah penyederhanaan
selobiosa oleh enzim beta-glukosidase menjadi glukosa. Pada Gambar 11 (d)
dengan cahaya terpolarisasi nampak struktur selulosa yang amorf yang dapat
dengan mudah ditembus oleh cahaya dibandingkan fraksi selulosa pada awal
fermentasi.
C. FERMENTASI ETANOL DENGAN KULTUR CAMPURAN
Etanol merupakan salah satu produk fermentasi dengan substrat utama
gula. Etanol dapat diproduksi dari pati atau selulosa dengan hidrolisis
sehingga menghasilkan gula-gula sederhana yang kemudian dikonversi
menjadi etanol oleh mikroba. Salah satu mikroorganisme yang dapat
digunakan sebagai agen pengkonversi adalah khamir. Menurut Ratladge
(1991), khamir dari jenis Sacharomyces cerevisiae adalah mikroorganisme
yang paling banyak digunakan dalam fermentasi heksosa (glukosa dan
manosa). Sacharomyces cerevisiae dapat memproduksi etanol dari glukosa
dan manosa jika konsentrasi gulanya tinggi dan pada kondisi anaerob.
Metabolisme glukosa menjadi piruvat melalui jalur Embden Meyerhof
Parnas kemudian pada kondisi anaerob piruvat akan dikonversi menjadi
etanol. Pada jalur Embden Meyerhof Parnas terjadi reaksi-reaksi fosforilasi
dan defosforilasi dengan ATP dan ADP sebagai donor dan akseptor fosfat.
Selain itu, pada jalur reaksi tersebut juga terjadi reaksi pemecahan C 6 menjadi
2 molekul C3 yang terfosforilasi, reaksi oksidasi reduksi.
Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa-6-P dan fruktosa-6-P
dengan ATP sebagai donor fosfat. Fruktosa-6-P kemudian menjadi fruktosa
1,6-di-fosfat dengan ATP sebagai donor fosfat. Fruktosa-1,6-difosfat
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
33
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
kemudian dipecah menjadi 2 molekul C3 yang terfosforilasi yaitu dehidroksi
aseton fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat. Dehidroksi aseton fosfat selanjutnya
teroksidasi menjadi gliserolfosfat kemudian menjadi gliserol yang merupakan
metabolit sekunder. Gliseraldehida-3-fosfat tereduksi menjadi asam 1,3-difosfogliserat kemudian mengalami defosforilasi menjadi 3-P-asam gliserat
dengan melepaskan fosfat dengan aseptor fosfat ADP membentuk ATP. 3-pasam gliserat selanjutnya membentuk 1-P-asam gliserat kemudian menjadi
asam fosfoenol piruvat dengan melepaskan H2 O. Asam fosfoenol piruvat
kemudian akan terdefosforilasi menjadi asam piruvat dengan menghasilkan
ATP. Asam piruvat akan membentuk asetaldehid dan CO2 melalui reaksi
dekarboksilasi dan membentuk etanol melalui reaksi oksidasi. Etanol
merupakan metabolit sekunder yang diproduksi pada fase stasioner.
Beberapa hal yang menjadi parameter indikator pembentukan etanol antara
lain laju pembentukan CO2 dan pengukuran kadar etanol akhir. Pengukuran
CO2 dilakukan untuk mengetahui laju fermentasi yang terjadi.
Dalam penelitian ini perlakuan yang dilakukan adalah pembedaan waktu
inokulasi khamir pada media. Perlakuan dilakukan dengan tujuan untuk
mengetahui efektifitas inokulasi khamir. Perlakuan dilakukan dengan cara
pembedaan waktu inokulasi khamir yaitu pada jam ke-20 dan jam ke-32.
Pembedaan tersebut dimaksudkan untuk penentuan efektifitas dalam waktu
produksi etanol sesuai dengan grafik pertumbuhannya yang dapat dilihat pada
Gambar 12.
P1
P2
Gambar 12. Kurva pertumbuhan bakteri selulolitik isolat C4-4
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
34
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Pada Gambar 12 dapat terlihat pada jam ke-20 mikroba berada
pada fase akhir eksponensial. Pada waktu itu pertumbuhan masimal
dengan akivitas mikroba yang maksimal pula. Saat jam ke-32
pertumbuhan mikroba mengalami fase awal stasioner, dimana aktivitas
bakteri selulolitik mulai menurun atau tetap. Pada penelitian juga
dilakukan penambahan nutrien lain seperti nitrogen dan fosfor yang
diperoleh dengan menambahkan pupuk NPK dan ZA.
1. Laju Pembentukan CO2
Hasil
pengukuran
laju
pembentukan
CO2
selama
fermentasi
menggunakan substrat selulosa tongkol jagung pada waktu penanaman
khamir jam ke-20 dan jam ke-32 dapat dilihat pada Gambar 13
Gambar 13. Grafik laju rata-rata pembentukan CO2 selama fermentasi
pada perlakuan waktu penanaman khamir
Karbondioksida merupakan salah satu produk yang dihasilkan saat
terjadi fermentasi. Bahan dasar yang merupakan monosakarida oleh
khamir diubah menjadi alkohol dan karbondioksida (CO2). Secara umum
persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:
C6H12O6 khamir (S. cerevisiae)
(Glukosa)
2 C2H5OH + 2 CO2 H= -31,2 kkal
(etanol)
(gas karbondioksida)
Berdasarkan Gambar 13 dapat dilihat bahwa pada saat fermentasi
terjadi kenaikan dan penurunan pembentukan CO2. Kenaikan dan
penurunan pembentukan CO2 tersebut sebagai indikasi terjadinya fluktuasi
pada laju fermentasi. Pada penelitian, penanaman khamir tidak didahului
dengan pasteurissasi atau sterilisasi bakteri setelah hidrolisis karena
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
35
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
diasumsikan kinerja bakteri dalam menghidrolisis selulosa akan sinergis
dengan kinerja khamir dalam menghasilkan etanol. Hal tersebut yang
menjadi dasar bahwa fluktuasi laju pembentukan CO2 merupakan akibat
aktivitas bakteri yang masih ada.
Laju pembentukan CO2 terbesar terjadi pada jam ke-6 pada
penanaman jam ke-32. Berdasarkan Taherzadeh (1999), laju fermentasi
optimum terjadi antara 4 – 6 jam. Pada jam tersebut inokulasi khamir
sebanyak 10% dan kandungan gula tertinggi saat sakarifikasi menjadikan
aktivitas Saccharomyces cerevisiae paling tinggi. Berbeda dengan
perlakuan dengan inokulasi khamir pada jam ke-20, inokulasi dilakukan
saat aktivitas bakteri berada pada kondisi yang optimal atau pada fase
eksponensial. Fase tersebut merupakan fase kinerja bakteri untuk
menghasilkan enzim maksimal sehingga kemungkinan glukosa yang
terbentuk sama-sama dimanfaatkan oleh khamir. Sesuai dengan yang di
sebutkan oleh Maranatha (2008), aktivitas bakteri selulolitik untuk isolat
galur C11-1, C5-1, dan C4-4 maksimal pada pengamatan hari kedua.
Laju fermentasi semakin melemah setelah jam ke-6 namun masih
terjadi kenaikan pembentukan karbondioksida. Pada saat fermentasi
dimungkinkan terjadi penghambatan-penghambatan baik yang dilakukan
oleh bakteri ataupun oleh khamir karena bahan yang dibutuh oleh khamir
ataupun oleh bakteri sama, yaitu glukosa. Bakteri memanfaatkan glukosa
untuk pertumbuhan selnya begitupula dengan khamir. Disisi lain,
penghambatan tersebut dapat dimanfaatkan karena bakteri selulolitik akan
menghasilkan enzim selulase dengan kondisi glukosa yang sangat minim
sedangkan hasilnya dapat dimanfaatkan khamir untuk fermentasi
menghasilkan etanol.
2.
Karakteristik Produk
Kadar etanol yang dihasilkan dalam penelitian ini pada perlakuan
inokulasi khamir jam ke-20 dan jam ke-32 berturut-turut adalah 0,39 g/l
dan 0,47 g/l (dapat dilihat pada Tabel 10). Jumlah tersebut masih sangat
kecil. Rendahnya hasil pada tiap perlakuan dimungkinkan karena faktor
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
36
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
ketersediaan gula setelah sakarifikasi yang sangat kecil. Selulosa yang
merupakan substrat pada saat sakarifikasi belum terurai sempurna menjadi
gula sederhana. Dari pengamatan secara visual, selulosa masih berupa
endapan lunak yang diduga telah terputus rantai-rantainya menjadi
selulosa amorf. Hal tersebut dibuktikan dengan hasil mikoskopik pada
Gambar 11. Gambar 11 perlakuan pertama (P1) inokulasi khamir yang
dilakukan pada jam ke-20 bakteri masih berada pada fase eksponensial
dengan kandungan gula yang lebih rendah. Berbeda dengan kondisi pada
perlakuan dengan inokulasi khamir pada jam ke-32 (P2), pada saat itu
bakteri sudah mengalami fase stasioner dimana aktivitas bakteri stabil dan
produk yang dihasilkan maksimal sehingga khamir dapat memproduksi
etanol yang sedikit lebih banyak. Berdasarkan data pengamatan terhadap
jumlah mikroba yang dapat dilihat pada Lampiran 10, diperkirakan terjadi
penghambatan pertumbuhan khamir yang terjadi pada saat fermentasi.
Data menunjukkan jumlah khamir awal sebesar 41 x 10 7 koloni per ml
sedangkan pada akhir fermentasi 58 x 106 koloni per ml untuk
P1(inokulasi jam ke20) dan 51 x 10 6 koloni per ml untuk P2 (inokulasi jam
ke-32). Jumlah tersebut menunjukkan pertumbuhan yang tidak baik pada
khamir atau terjadinya penghambatan. Hal yang dimungkinkan menjadi
penyebab terhambatnya pertumbuhan khamir adalah ketersediaan substrat
untuk khamir berupa gula sederhana yang sangat sedikit. Namun, disisi
lain pertumbuhan bakteri cenderung baik karena bakteri dapat hidup
dengan substrat yang berupa selulosa rantai pendek. Data pertumbuhan
bakteri tercatat 23 x 108 koloni per ml pada awal penanaman. Pada akhir
penanaman jumlah bakteri terhitung meningkat menjadi 25 x 109 koloni
per ml untuk P1 dan 20 x 10 9 koloni per ml. Penghambatan pada khamir
yang berfungsi sebagai agen pengkonversi gula menjadi etanol
menyebabkan produksi etanol menjadi rendah. Hasil kuantifikasi bakteri
dan khamir dapat dilihat pada Tabel 9.
Selain etanol, produk lain yang juga dihasilkan adalah
asam.
Berdasarkan pengujian kadar total asam pada inokulasi khamir jam ke-20
dan ke-32 masing-masing adalah 1,2 % dan 1,28 %. Terdapatnya asam
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
37
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Tabel 9. Hasil kuantifikasi mikroba
Jumlah bakteri
Jumlah khamir
(koloni/ml)
(koloni/ml)
Waktu
Awal fermentasi
Jam Ke 20 (P1)
23 x 108
41 x 107
Akhir fermentasi
25 x 109
51 x 106
Awal fermentasi
Jam Ke-32 (P2)
23 x 108
41 x 107
9
Akhir fermentasi
20 x 10
6
58 x 10
selama fermentasi dikarenakan pada saat fementasi etanol, konversi gula
akan melalui jalur Embeden Meyerhouf-Parnas dimana gula akan diubah
menjadi etanol melalui produk-produk seperti asam piruvat, aseteldehid.
Selain itu juga terbentuk asam-asam organik seperti asam laktat, asam
asetat dan gliserol yang merupakan hasil samping dari fermentasi etanol.
Hasil analisa total asam dapat dilihat pada Tabel 10.
Tabel 10. Analisa jumlah etanol dan total asam
Etanol (g/ml)
Total Asam (%)
Jam Ke 20 (P1)
Ulangan 1
0,39
1,2
Ulangan 2
0,31
1,16
Ulangan 1
0,47
1,28
Ulangan 2
0,31
1,2
Jam Ke-32 (P2)
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
38
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Tongkol jagung dapat dimanfaatkan menjadi sumber karbon dalam
bentuk gula sederhana untuk fermentasi etanol. Perlakuan pendahuluan pada
substrat tongkol jagung, seperti delignifikasi, ekstraksi selulosa, dan
pembuatan alfa selulosa sangat penting dilakukan dalam proses hidrolisis.
Namun aktivitas hidrolitik bakteri selulolitik terbaik pada substrat fraksi
selulosa dengan menghasilkan kandungan gula 3,50 g/l oleh isolat bakteri
C4-4.
Proses produksi etanol dapat dilakukan dengan kultur campuran bakteri
dan khamir. Proses produksi etanol dengan perlakuan inokulasi khamir pada
jam ke-20 menghasilkan produk sebesar 0,39 g/l dan pada inokulasi jam ke32 0,47 g/l. Berdasarkan pengujian kadar total asam yang merupakan produk
samping, pada inokulasi khamir jam ke-20 dan ke-32 masing-masing adalah
1,2 % dan 1,28 %. Produksi etanol dengan kultur campuran menyebabkan
pertumbuhan khamir tertekan karena substrat masih berupa selulosa amorf
rantai panjang yang tidak larut air sehingga sulit digunakan untuk tumbuh dan
produksi etanol.
B. SARAN
Perlu dilakukan optimalisasi proses hidrolisis seperti konsentrasi jumlah
substrat dan suhu agar proses hidrolisis dengan bakteri selulolitik optimal.
Selain itu perlu dilakukan kajian mengenai pengeruh konsentrasi jumlah
mikroba pada saat penanaman khamir.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
39
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Daftar Pustaka
Alam, M. Z., Manchulur M. A., Anwar M. N. 2004. Isolation Purification,
Characterization of Cellulolytic Enzyme Produced by The Isolate
Streptomyces omiyaensis. Pakist J Biol Sci 7(10):1647-1653.
Anggraini, F. 2003. Kajian Ekstraksi dan Hidrolisis Xilan dari Tongkol Jagung
(Zea mays L.). Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, Bogor.
Anonima. 2008. http://www.iptek.apjii.or.id/artikel/ttg_tanaman_obat/depkes/
buku 1/1-295 .pdf. 28 juli 2006
Anonim b. 2008. Prospek dan Arah Pengembangan Agribisnis Jagung.
http://www.litbang_deptan.go.id/spesial/
komoditas/
files/0104JAGUNG.pdf
AOAC. 1984. Official Methods Analysis The Association of Official Analytical
Chemist. 14 th ed. AOAC, Inc. Arlinton. Virginia.
Apriyantono,A., D. Fardiaz, N. L. Puspitasari, Sedarnawati, dan S. Budiyanto.
1989. Petunjuk Laboratorium Analisis Pangan. Penerbit Institut Pertanian
Bogor. Bogor.
Ariestaningtyas, Y.1991. Pemamfaaatan Tongkol Jagung untuk Produksi Enzim
Selulase oleh Trichoderma viride. Skripsi. Fateta IPB. Bogor.
Bradford, M. M. 1976. A rapid and sensitive for the quantitation of microgram
quantitites of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal.
Biochem. 72 : 248-254.
Brunow, G., Karhunen, P., Lundquist, K., Olson, S. dan Stomberg, R. (1995).
Investigation of Lignin Models of the Biphenyl Type by X-Ray
Crystallography dan NMR Spectroscopy, J. Chem. Crystallogr. 25, 1-10.
Burchadat, G dan L.O. Ingaram. 1992. Conversion of Xylan to Ethanol by
Ethanologic Strain of Escherisia Coli and Clebsiella Ocytoca. Appl. And
Environ Microbiol. 58: 1128-1133.
Casey, J. P. 1952. Pulp and Paper. Chemistry and Chemical Technology.
Interscience Publiser. London.
Chang, M.M., T. C. Chon dan G.T. Tsao. 1981. Structure Pretreatment and
Hydrolysis Cellulose. Adv. Biochem. Eng. 20: 14-25.
Enari, T.M. 1983. Microbial Cellulase. Di dalam W. M. Fogarty (ed). Microbial
Enzyme and Biotechnology Applied Science Publisher. New York
Fengel, D. dan D. Wegner. 1995. Kimia Kayu, Reaksi Ultrastruktur: Terjemahan
S. Hardjono. UGM Press. Yogyakarta.
Foody, B.J., S. Tohan dan J.D. Bernstein.1999. Pretreatmen Process for
Conversion of Cellulose to Fuel Ethanol. U.S. pat. No..6.090.595.
Fraizer, W.C. dan D.C. Westhoff. 1978. Food Microbiology 4 th (ed). McGrawHill Book. Publishing. Co. Ltd. New York.
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
40
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Frida, T. 1989. Pengaruh Cara Delignifikasi Terhadap Sakarifikasi Limbah
Ligniselulolitik. Skripsi. Fateta IPB. Bogor.
Garotte, G, H. Domingguez dan J. C Parajo. 2002. Auto Hydrolysis of Corncob:
Study of Non-Isothermal Operation for Xylooligosaccharide Production.
J. of Food Eng. 52:211-218
Holtzapple M.T. 1993. Cellulose. In: Encyclopedia of Food Science., Food
Technology and Nutrition, 2: 2731-2738. Academic Press. London.
Ingram, L. O. Dan Doran, J. B. . 1995. Conveersion of Selulosic Material to
Ethanol. FEMS Microbiology Reviews. 16 (2-3), 235-241.
Irawadi, T.T. 1990. Selulase. PAU-Biotek. Institut Pertanian Bogor, Bogor
Johnson, L.A. 1991. Corn: Production, Processing and Utilization. Didalam K.J.
Lorentz and K. Kulp (ed). Handbook of Cereal Science and Technology.
Marcell Dekker, Inc., New York
Judoamidjojo, R.M, E.G. Said, L. Hartoto. 1989. Biokonversi. Depdikbud. Dirjen
Pendidikan Tinggi. Pusat Antar Universitas Bioteknologi, IPB, Bogor.
Kim, H. 1995. Characterization and Substrate Specivicity of an Endo-Betha-1,4D-Glukanase (Avicelase I) from An Extracelluler Multienzyme Complex
of Bacillus Circulans. Appl Environ Microbiol 61: 959-965.
Krik, R.E. dan D.F. Othmer. 1952. Encyclopedia of Chemical Technology. Vo.8.
p : 327-338. The Interscience Encyclopedia. Inc, New York.
Kosaric, H., A. Wieczorec, G, P. Cosentino, R. J. Magee dan J. E. Presonil. 1983.
Ethanol Fermentation. Didalam H. Dellweg (ed). Biotechnology Volume
III. Verlag Cheme, Weinheim.
Lachke, A. 2002. Biofuel from D-Xylose The Second Most Abundant Sugar.
Biochemical Science of Chemical Laboratory. India.
Lynd, L.R., P.J. Weimer, W.H. van Zyl, and I.S. Pretorius. 2002. Microbial
Cellulase Utilization: Fundamentals and Biotechnology. Microbiol. and
Mol. Biol. Rev. 66(3): 506-577.
Maranatha, B. 2008. Aktivitas Ensim Selulase Isolat Asal Indonesia pada
Berbagai Substrat Limbah Pertanian. FMIPA IPB.
Murdiayatmo, U. 1985. Perlakuan dengan Natrium Hidroksida (NaOH) dan
Konversinya Menjadi Gula Reduksi oleh Enzim Selulase. Bull. BPPPG.
108 :1-8
Oura, E. 1983. Reaction Product of Yeast Fermentation. Didalam H. Dellweg
(ed). Biotechnology Volume III. Academic Press, New York.
Paturau, J. M. 1969. By Product of The Cane Sugar Industry: An Introduction to
their Industrial Utilization. Elsevier Scientific Publ. Co., Amsterdam.
Prescott, S. C. dan C.G. Dunn.1981. Industrial Microbiology. MCGraw-Hill
BookCo.Ltd., New York.
Ratledge, C. 1991. Yeast Physiology - a Micro-synopsis. Bioprocess Engineering.
6:195-203.
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
41
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
y
bu
bu
y
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
to
k
lic
.c
Resita, T.D. 2006. Produksi Selooligosakarida dari Tongkol Jagung. Skripsi.
Fateta IPB. Bogor.
Subekti, H. 2006. Produksi Bioetanol dari Tongkol Jagung menggunakan
Hidrolisis Asam dan Hidrolisis Enzim. Skripsi. Fateta IPB. Bogor.
Sun, Y. dan Cheng, J. 2002. Hydrolysis of lignocellulosic material for ethanol
production: areview. Biores. Technol. 83:1-11.
Taherzadeh, M.J. 1999. Ethanol from Lignocellulose: Physiological Effects of
Inhibitors and Fermentation Strategies. Ph.D. Tesis. Universitas
Chalmers, Goteborg, Swedia.
Tsao, G.T., M. Ladisch, T. A. Hsu, B. Dale, C. Ladisch dan T. Chou.1978.
Fermentation Substrates From Cellulosic Material. Di dalam D. Perlman
(ed). Annual Report on Fermentation Processes Volume 2. Academic
Press, New York.
Van Soest, P.J. 1963. Use of Detergent in Analysis of Fibrous Feeds III. Di dalam
M.L. Dreher (ed.). The Handbook of Dietary Fiber. New York, USA.
Widyani, I. G. A. 2002. Ekstraksi Xilan dari Tongkol Jagung dan Kulit Ari
Kedelai. Skripsi. Departemen Teknologi Industri Pertanian, Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor.White, D. 1995. The
Physiology and Biochemistry of Prokaryotes. New York: Oxford
University Pres.
Xiang, Q., Y.Y. Lee, P.O. Pettersson, and R.W. Torget. 2003. Heterogenous
Aspects of Acid Hydrolysis of -cellulose.
App. Biochem. And
Biotechnol. 105:505-514.
.d o
m
o
o
c u-tr a c k
C
w
w
w
.d o
m
C
lic
k
to
42
w
w
w
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 1. Diagram alir proses persiapan substrat
Tepung Tongkol Jagung
+ 40 mesh
Delignifikasi menggunakan
NaOCl 1%, 5 jam, 280C
Pencucian dan pengeringan
Hasil Delignifikasi (S1)
Ekstraksi menggunakan
NaOH 15%, 24 jam, 28 0C
Pencucian dan pengeringan
Fraksi Selulosa (S2)
Hidrolisis Alfa selulosa menggunakan
H2SO4 45%, 4 jam
Alfa Selulosa (S3)
Hemiselulosa
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
43
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 2. Analisis kimia tongkol jagung
1. Kadar Air (Apriyantono et al., 1989)
Cawan kosong dioven selama 15 menit kemudian didinginkan dalam
desikator dan ditimbang sebanyak 5 g sampel ditimbang kemudian
dimasukkan dalam cawan. Sampel dalam cawan dioven selama 2 jam pada
suhu 105 °C. Setelah itu cawan dimasukkan ke desikator dan ditimbang.
Pengovenan dilakukan berulang-ulang untuk mendapatkan berat konstan.
Cawan kosong dikeringkan dalam oven 15 menit
Didinginkan dalam desikator, ditimbang
5 g sampel ditimbang
Dimasukkan dalam cawan
Dikeringkan dalam oven 105 °C, 2 jam
Dimasukkan dalam desikator
Ditimbang sampai konstan
W1 –W2
Ka =
x 100 %
W1
Keterangan :
Ka = Kadar Air (Berat Basah)
W1 = Berat sampel sebelum dikeringkan (g)
W2 = Berat sampel setelah dikeringkan (g)
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
44
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
2. Kadar Protein (AOAC, 1984)
Sampel sebanyak 0,1 g dimasukkan ke dalam labu kjedhal dengan
CuSO4 dan Na2SO4 katalisator masing-masing 1 g serta H2SO4.
Labu
kjedhal yang berisi sampel dipanaskan selama 1-1,5 jam sampai cairan
jernih kemudian didinginkan. Isi labu dipipet dan dimasukkan dalam labu
destilasi. Setelah itu ditambah 15 ml NaOH 50 % kemudian dibilas dengan
aquades.
Labu Erlenmeyer berisi HCl 0,02 N 25 ml ditambah 2-4 tetes
indikator (campuran metal merah 0,02% dalam alkohol dan metal biru 0,02
dalam alkohol dengan perbandingan 2:1) diletakkan di bawah kondensor
dengan ujungnya terendam dalam labu larutan HCl. Destilasi (hingga 25 ml
destilat dalam labu erlenmeyer). Titrasi dengan NaOH 0,02 N (sampai
warna hijau jadi ungu)
(ml NaOH–ml blanko) x N NaOH x 16,25 x 14
% Total N =
x 100 %
mg sampel
%Protein = % total N x faktor konversi
3. Kadar Abu (AOAC, 1984)
Contoh sebanyak 3-5 g dimasukkan ke dalam cawan porselin yang
telah diketahui bobotnya, kemudian diabukan dalam furnace pada suhu
6000C selama kurang lebih 4 jam atau sampai diperoleh abu berwarna putih.
Setelah itu cawan didinginkan dalam desikator sampai suhu ruang dan
ditimbang.
Bobot abu
Kadar Abu =
x 100%
Bobot Contoh
4. Kadar Lemak (Metode Ekstraksi Soxhlet) (AOAC, 1984)
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
45
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Sebanyak ± 5 g sampel yang telah ditepungkan dibungkus dengan
kertas saring, dimasukkan ke dalam labu Soxhlet, lalu ditambahkan heksan
secukupnya dan direfluks selama 5-6 jam. Kemudian, labu lemak yang
berisi lemak hasil ekstraksi dan pelarut dipanaskan pada oven dengan suhu
1050C. setelah itu didinginkan dalam desikator dan ditimbang beratnya.
Berat lemak (g)
Kadar lemak =
x 100%
Berat sampel (g)
5. Kadar Serat Kasar (AOAC, 1984)
Contoh sebanyak 5 g dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer 500 ml
kemudian ditambahkan 100 ml H2SO4 0,325 N dan dididihkan selama
kurang lebih 30 menit. Ditambahkan lagi 50 ml NaOH 1,25 N dan
dididihkan selama 30 menit. Dalam keadaan panas disaring dengan kertas
Whatman No.40 setelah diketahui bobot keringnya. Kertas saring yang
digunakan dicuci berturut-turut dengan air panas, 25 ml H2SO4 dan etanol
95%. Kemudian dikeringkan di dalam oven bersuhu 100-1100C sampai
bobotnya konstan. Kertas saring didinginkan dalam desikator dan ditimbang.
Bobot endapan kering
Kadar serat kasar (%) =
x 100%
Bobot contoh
6. Kadar Lignin (AOAC, 1984)
Sampel sebanyak 1 g ditimbang dalam labu erlenmeyer 250 ml
kemudian ditambahkan H2SO4 20 ml. Selanjutnya didiamkan selama 2 jam
dan dikocok perlahan-lahan. Sampel kemudian ditambahkan aquades
sebanyak 250 ml, dipanaskan dalam waterbath pada suhu 100 0C selama 3
jam. Selanjutnya dilakukan penyaringan dengan menggunakan kertas saring
yang telah diketahui bobotnya (A). Erlenmeyer dan corong dibilas dengan
aquades sebanyak 3 kali. Kertas saring beserta residu diovenkan pada suhu
1050C selama 1-2 jam atau pada suhu 500C selama 24 jam. Kertas saring
didinginkan dan ditimbang bobotnya (B). Kertas saring dengan residu
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
46
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
diabukan dengan muffle furnace pada suhu 6000C selama 3-4 jam.
Kemudian didinginkan dan ditimbang (C).
B –A –C
Kadar lignin (%) =
x 100%
Bobot contoh
Keterangan:
B = bobot kertas saring dan residu setelah dioven (g)
A = bobot kertas saring (g)
C = bobot abu (g)
7. Kadar NDF ( Van Soest, 1963)
Sampel sebanyak A g, dimasukkan ke dalam gelas piala berukuran
500 ml serta ditambahkan dengan larutan NDS. Larutan NDS terdiri dari
bahan kimia sebagai berikut : aquades 1 l; Natrium sulfat 30 g; EDTA
18,81 g; Natrium Borat 10 H2O 6,81 g; di-Na-HPO4 anhidrat 4,5 g dan 2etoksi etanol murni 10 ml. Selanjutnya menimbang filter glass G-3 (B).
Sampel yang telah ditambahkan larutan NDS disaring dengan bantuan
pompa vakum, dibilas dengan air panas dan aseton. Hasil penyaringan
tersebut dikeringkan dalam oven 105°C, setelah itu dimasukkan dalam
esikator selama satu jam, kemudian dilakukan penimbangan terakhir (C).
C-B
% NDF =
x 100%
A
Keterangan :
A = bobot sampel (g)
B = bobot filter glass (g)
C = bobot filter glass dan sampel setelah dioven
8. Kadar ADF dan Hemiselulosa ( Van Soest, 1963)
Sampel sebanyak A g, dimasukkan ke dalam gelas piala serta
ditambahkan dengan 50 ml larutan ADS. Larutan ADS terdiri dari : H2SO4;
CTAB (cethyle trimethyl ammonium bromide). Sampel yang telah
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
47
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
ditambahkan larutan tersebut dipanaskan selama satu jam di atas penangas
listrik. Penyaringan dilakukan dengan bantuan pompa vacum dengan juga
menggunakan filter glass yang ditimbang (B). Pencucian dilakukan dengan
aseton dan air panas.
Dilakukan pengeringan dan memasukkan hasil penyaringan tersebut ke
dalam oven. Setelah itu dimasukkan lagi ke dalam desikator untuk
melakukan pendinginan dan ditimbang (C).
C-B
% ADF =
x 100%
A
Keterangan :
A = bobot sampel (g)
B = bobot filter glass (g)
C = bobot filter glass dan sampel setelah dioven
Kadar Hemiselulosa = % NDF - % ADF
9. Kadar Selulosa
Residu ADF (C) yang berada di dalam filter glass diletakkan di atas
nampan yang berisi air setinggi kira-kira 1 cm. Kemudian ditambahkan
H2SO4 setinggi ¾ bagian filter glass dan dibiarkan selama 3 jam sambil
diaduk-aduk. Penyaringan dilakukan dengan bantuan pompa vacum dengan
juga menggunakan filter glass. Pencucian dilakukan dengan aseton dan air
panas. Dilakukan pengeringan dan memasukkan hasil penyaringan tersebut
ke dalam oven. Setelah itu dimasukkan lagi ke dalam desikator untuk
melakukan pendinginan dan ditimbang (D).
D-C
% Selulosa =
x 100%
A
Keterangan :
A = bobot sampel (g)
D = bobot filter glass dan residu ADF setelah dioven (g)
C = bobot filter glass dan residu ADF awal (g)
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
48
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 3. Prosedur analisis parameter fermentasi
1. Penentuan Total Gula , Metode Phenol H2SO4
Sebelum melakukan pengujian sampel maka perlu diketahui kurva
standar fenol yang digunakan. Pembuatan kurva standar fenol adalah sebagai
berikut :
2 ml larutan glukosa standar yang mengandung 0, 10, 20, 30, 40, dan 60 µg
masing-masing dimasukkan kedalam tabung reaksi, ditambahkan 1 ml larutan
fenol 5% dan dikocok. Kemudian 5 ml asam sulfat pekat ditambahkan dengan
cepat. Biarkan selama 10 menit, kocok lalu tempatkan pada penanggas air
selama 15 menit. Absorbansinya diukur pada 490 nm. Pengujian sampel sama
dengan pembuatan kurva standar fenol hanya 2 ml larutan glukosa diganti
dengan 2 ml sampel.
2. Total Biomassa
Pengukiran biomassa dilakukan dengan penyaringan menggunakan
metode TPC (Total Plate Count). Cairan yang diduga mengandung
mikroorganisme diencerkan kemudian diambil 1 ml untuk ditanamkan kedalam
media agar.
3. Total Asam
Total asam ditentukan dengan cara titrasi dan dinyatakan dalam persen
asam laktat (Rinaldy, 1987).Sebanyak 1 ml cairan dipipet kedalam erlenmeyer
50 ml, ditambahkan 9 ml air suling, kemudian dipanaskan untuk
menghilangkan CO2 yang ada. Dititrasi dengan NaOH 0,1 N dengan
indikatorfenolftalein.
ml titer x normalitas
Total Asam =
x9
ml contoh
4. Kadar Etanol
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
49
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Pengukuran kadar etanol sampel dilakuakan menggunakan GC (Gas
Chomatrography). Penentuan dilakukan dengan membandingkan waktu
retensi sampel dengan waktu retensi standar etanol. Standar etanol yang
diinjeksikan dengan konsentrasi 1% (v/v). Kadar etanol yang terdapat dalam
sampel dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Luas Area Sampel
Kadar Etanol =
x [standar]
Luas Area Standar
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
50
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 4. Prosedur analisa aktivitas FP-ase
1. Pembuatan Pereaksi
a. Buffer sitrat
Larutan 0,05 M Na-sitrat dicampur dengan larutan 0,05 M asam
sitrat dengan perbandingan 27 : 23, maka akan diperoleh larutan buffer
sitrat dengan pH 4,8 pada konsentrasi 0,05 M.
b. Peraksi DNS
10,6 g DNS dan 19,8 g NaOH dilarutkan dalam 1416 ml air,
kemudian ditambahkan 306 g garam Rochele (Na-K tartarat) dan 7,6 ml
fenol serta 8,3 g metabisulfit.
2. Pengujian aktivitas FP-ase
Pengujian
aktivitas
enzim
filter
paperase
(FP-ase)
dapat
mencerminkan aktivitas umum selulase, karena substrat untuk pengujiannya
digunakan serat yang masih bersifat kristal sehingga melibatkan aktivitas C1
yang berperan sebagai pengaktif selulosa kristal menjadi selulosa reaktif
(Reese et al., 1950).
Substrat yang digunakan untuk pengujian ini adalah kertas saring
Whatman No. 1 sedangkan pereaksinya
adalah DNS. Sebagai standar
digunakan larutan glukosa. Bagan alir pengujiannya adalah sebagai berikut :
1 ml filtrat
1 ml buffer
enzim
sitrat pH 4,8
kertas saring
Whatman no. 1
Inkubasi pada suhu 50ºC
Selama 60 menit
Ditambah 3 ml pereaksi
DNS
Ditempatkan dalam air
mendidih selama 5 menit
Dibaca absorbansi pada
panjang gelombang 550 nm
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
51
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 5. Prosedur analisa aktivitas CMC-ase
1. Pembuatan Pereaksi
a. Larutan CMC 1 %
CMC sebanyak 10 g dilarutkan dalam 800 ml air panas sambil
dikocok secara kontinyu, selanjutnya diambil 100 ml buffer sirat 0,05 M
pH 4,8, 10 ml merthiolat 1 % dan ditepatkan volumenya sampai 1 l.
Larutan ini disimpan dalam lemari pendingin dan dipanaskan (500C)
sebelum digunakan.
b. Pereaksi DNS
Prosedur pembuatan pereaksi DNS sama dengan Lampiran 4.
2. Pengujian aktivitas CMC-ase
Pengujian aktivitas enzim carboxy methyl cellulase (CMC-ase) dapat
mencerminkan aktivitas enzim endoglukanase yang menyerang selulosa yang
telah diregangkan struktur seratnya ataupun selulosa yang telah disubtitusi.
Substrat yang digunakan untuk pengujian ini adalah larutan CMC 1%
sedangkan pereaksinya adalah DNS (dinitro salicylic acid). Sebagai standar
digunakan larutan glukosa. Bagan alir pengujiannya adalah sebagai berikut :
0,5 ml filtrat enzim
0,5 ml larutan CMC 1%
Inkubasi pada suhu 50ºC
Selama 30 menit
Ditambah 3 ml pereaksi
DNS
Ditempatkan dalam air
mendidih selama 5 menit
Dibaca absorbansi pada
panjang gelombang 550 nm
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
52
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 6. Prosedur Kandungan Protein Terlarut Dalam Filtrat
1. Persiapan Pereaksi Bradford
Sebanyak 25 mg Coomasie Brilliant Blue G-250 dilarutkan ke dalam
12,5 ml etanol 95%, kemudian ditambah 25 ml asam fosfat 85%. Selanjutnya
larutan diencerkan dengan air bebas ion sehingga menjadi 250 ml dan disaring
menggunakan kertas saring.
2. Pembuatan Kurva Standar Protein BSA (Bovine Serum Albumin)
Sebagai standar digunakan BSA fraksi V yang dibuat dengan
melarutkan 50 mg BSA dalam 25 ml akuades. Reaksi dibiarkan tanpa
dikocok, setelah larut semua kemudian diencerkan dengan akuades sampai
50 ml. Setelah itu dibuat larutan standar protein dengan konsentrasi sebagai
berikut :
No
Tabung
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Volume
Standar
(ml)
0,5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Volume
Akuades
(ml)
9,5
9
8
7
6
5
4
3
2
1
[Protein]
(mg/ml)
0,05
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
3. Pengukuran Kadar Protein Terlarut dalam Filtrat (Bradford, 1976)
Masing-masing larutan protein sebanyak 0,1 ml dimasukkan ke dalam
tabung reaksi, sedangkan sebagai blankonya, dimasukkan 0,1 ml akuades ke
dalam tabung reaksi. Selanjutnya ditambahkan 5 ml pereaksi Bradford dan
dikocok selama 2 menit. Selain itu larutan diukur absorbansinya dengan
spektrofotometer pada panjang gelombang 595 nm.
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
53
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 7. Diagram Alir Proses Penelitian
Kultur bakteri selulolitik
pada agar miring CMC
Sigma 1%
Substrat S1, S2, dan S3
Hidrolisis menggunakan Bakteri selulolitik
(C4-4, C5-1, C11-1 dan Cmix)
Penentuan waktu penanaman khamir
Penambahan Nutrien/pupuk 0,04 g NPK
dan 0,15 g ZA pada 100 ml substrat
Pengaturan pH 4,8
Inikolasi dengan starter
(10% Volume Substrat)
Fermentasi
(Kondisi anaerobik, suhu kamar)
Pasteurisasi 650C, 5 menit
Analisa Produk
Kultur bakteri selulolitik
pada buffer CMC Sigma 1%
(b/v)
Kultur khamir pada
PDA, Inkuasi 48 jam,
aerobik, suhu kamar
Inikulasi pada PDB,
24 jam, aerobik, suhu
kamar
Starter
Saccharomyces sereviceae
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
54
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
.d o
m
w
o
.c
C
m
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
55
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 8. Data analisa total gula hidrolisis fraksi selulosa oleh berbagai
isolat bakteri
Ulangan 1
jam ke
0
4
8
14
20
32
44
68
92
116
140
164
c11-1
1,76
1,89
1,43
2,01
2,01
1,54
1,97
1,87
1,42
1,33
2,66
1,36
c5-1
1,52
1,56
1,21
1,74
1,92
1,69
1,97
1,93
2,32
1,03
1,03
2,57
Ulangan 2
Jam ke C11-1
C5-1
0
1,48
4
1,14
8
1,18
14
1,15
20
1,14
32
1,87
44
1,98
68
2,17
92
1,89
116
1,77
140
1,98
164
1,78
c4-4
1,10
1,19
1,26
1,39
1,89
1,59
1,64
1,67
1,53
0,91
1,54
3,16
1,47
1,63
1,27
1,27
1,11
2,03
2,13
2,00
1,97
1,85
1,81
1,87
cMix
0,92
1,05
1,10
1,44
1,58
1,59
1,59
1,61
0,84
2,27
1,18
3,14
C4-4
Cmix
1,60
1,73
1,63
1,64
1,31
1,33
1,21
1,24
1,24
1,12
1,89
1,60
2,05
2,06
2,23
2,06
2,26
2,17
1,96
1,87
1,85
1,79
2,00
1,68
Ulangan 3
Jam ke C11-1
C5-1
C4-4
Cmix
0
0,85
1,71
1,58
1,78
4
1,40
1,78
1,55
1,93
8
1,35
1,69
1,51
1,84
14
1,38
1,80
1,59
1,75
20
1,81
1,94
1,81
1,73
32
2,68
3,20
3,50
3,55
44
2,63
3,19
3,47
3,38
68
2,57
2,97
3,39
3,27
92
2,46
3,07
3,43
3,24
116
2,43
2,97
3,34
3,00
140
2,50
3,02
3,08
2,96
164
2,44
3,12
2,93
3,36
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
55
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 9. Analisa total gula hidrolisis hasil delignifikasi oleh berbagai
isolat bakteri
Ulangan 1
jam ke
0
4
8
14
20
32
44
68
92
116
140
164
C11-1
1,07
1,07
1,22
1,17
1,08
1,23
1,18
1,03
1,00
0,98
1,42
1,17
C5-1
1,02
1,06
1,22
1,00
1,14
1,20
1,09
1,12
1,08
1,04
0,98
1,35
C4-4
1,23
1,25
1,27
1,28
0,96
1,03
1,06
1,16
1,37
1,40
1,88
2,00
CMix
1,13
1,24
1,25
1,09
1,03
1,30
1,09
1,01
0,82
1,01
1,39
1,28
Ulangan 2
Jam ke
0
4
8
14
20
32
44
68
92
116
140
164
C11-1
C5-1
1,64
1,74
1,52
1,27
1,44
1,16
1,64
1,36
1,58
1,68
1,48
1,24
C4-4
1,59
1,82
1,86
1,55
1,56
1,33
1,64
1,36
1,42
1,41
1,33
1,41
1,78
1,85
1,47
1,36
1,17
1,85
1,59
1,46
1,46
1,53
1,52
1,87
Cmix
1,90
1,89
1,86
1,71
1,45
1,42
1,55
1,61
1,42
1,65
1,72
1,70
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
56
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 10. Analisa total gula hidrolisis alpha selulosa oleh berbagai isolat
bakteri
Ulangan 1
jam ke
0
4
8
14
20
32
44
68
92
116
140
164
C11-1
2,85
2,37
2,44
2,43
2,61
2,57
2,33
2,88
2,70
2,60
2,41
2,28
C5-1
2,23
2,43
2,43
2,33
2,57
2,41
2,47
2,33
2,51
2,49
2,76
2,67
C4-4
2,80
2,62
2,49
2,30
2,47
2,45
2,23
2,34
2,55
2,45
2,87
2,52
Cmix
2,37
2,30
2,44
2,43
2,37
2,30
2,17
2,21
2,33
2,40
2,95
2,26
Ulangan 2
Jam ke C11-1
0
2,43
4
2,63
8
2,63
14
2,60
20
2,59
32
2,66
44
2,61
68
2,69
92
2,67
116
2,66
140
2,74
164
2,60
C5-1
2,72
2,68
2,67
2,60
2,66
2,60
2,59
2,62
2,65
2,62
2,63
2,73
C4-4
2,61
2,61
2,71
2,55
2,52
2,47
2,57
2,52
2,54
2,59
2,60
2,75
Cmix
2,62
2,57
2,63
2,59
2,70
2,62
2,52
2,33
2,68
2,67
2,71
2,42
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
57
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 11. Kromatogram etanol hasil fermentasi
A. Standar
B. Perlakuan waktu inokulasi jam ke-20
Ulangan 1
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
58
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Ulangan 2
C. Perlakuan waktu inokulasi jam ke-32
Ulangan1
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
59
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Ulangan 2
Spesifikasi jenis kromatografi yang dipakai :
Merek
: Hitachi 263-50
Detektor
: Fid Kolom OV-17, 250oC
Suhu Injek
: 100 oC
Suhu kolom
: 200 oC
Volume Inject
: 2 µl
Konsentrasi Standar : 1%
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
60
c u-tr a c k
.c
H
F-XC A N GE
H
F-XC A N GE
N
N
O
W
!
PD
O
W
!
PD
c u-tr a c k
y
bu
to
k
lic
Lampiran 12. Hasil analisa jumlah mikroba
Waktu
Jumlah bakteri
Jumlah khamir
(koloni/ml)
(koloni/ml)
Jam Ke 20 (P1)
Awal fermentasi Ulangan 1
18 x 108
46 x 107
Awal fermentasi Ulangan 2
28 x 108
36 x 107
Rata-rata
23 x 108
41 x 107
Akhir fermentasi Ulangan 1
28 x 109
60 x 106
Akhir fermentasi Ulangan 2
22 x 109
42 x 106
Rata-rata
25 x 109
51 x 106
Jam Ke-32 (P2)
Awal fermentasi Ulangan 1
18 x 108
46 x 107
Awal fermentasi Ulangan 2
28 x 108
36 x 107
Rata-rata
23 x 108
41 x 107
Akhir fermentasi Ulangan 1
23 x 109
52 x 106
Akhir fermentasi Ulangan 2
17 x 109
64 x 106
Rata-rata
9
20 x 10
6
58 x 10
.d o
o
.c
m
C
m
w
o
.d o
w
w
w
w
w
C
lic
k
to
bu
y
61
c u-tr a c k
.c