DELIGNIFIKASI BATANG RUMPUT GAJAH DENGAN NaOH dan...
Transcript of DELIGNIFIKASI BATANG RUMPUT GAJAH DENGAN NaOH dan...
DELIGNIFIKASI BATANG RUMPUT GAJAH
DENGAN NaOH dan KAPANG Phanerochaete chrysosporium
YANG DIIRADIASI SINAR GAMMA UNTUK
MENINGKATKAN PRODUKSI BIOETANOL
SKRIPSI
YUKE PUSPITA
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2018 M/1439 H
DELIGNIFIKASI BATANG RUMPUT GAJAH
DENGAN NaOH dan KAPANG Phanerochaete chrysosporium
YANG DIIRADIASI SINAR GAMMA UNTUK
MENINGKATKAN PRODUKSI BIOETANOL
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Oleh:
YUKE PUSPITA
1113096000040
PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF H IDAYATULLAH JAKARTA
2018 M/1439 H
ABSTRAK
YUKE PUSPITA. Delignifikasi Batang Rumput Gajah dengan NaOH dan
Kapang Phanerochaete Chrysosporium yang Diiradiasi Sinar Gamma Untuk
Meningkatkan Produksi Bioetanol. Dibimbing oleh TRI RETNO D. L dan SITI
NURBAYTI.
Biomassa lignoselulosa yang terdapat pada batang rumput gajah yang
mengandung selulosa tinggi harus dilakukan proses pemisahan selulosa,
hemiselulosa dan lignin agar dapat dimanfaatkan sebagai salah satu bahan
produksi etanol. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas perlakuan
kimia dan inokulan kapang Phanerochaete chrysosporium yang diradiasi gamma
terhadap peningkatan produksi bioetanol pada fermentasi padat substrat batang
rumput gajah. Penelitian ini dilakukan perlakuan awal substrat batang rumput
gajah dengan menambahkan larutan akuades (1:5) (A) dan NaOH (2, 4, 6, 8, 10%)
(1:5) (B) serta iradiasi gamma pada kapang Phanerochaete chrysosporium.
Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, tahap pertama optimasi waktu di dalam
medium SSF (Solid State Fermentation) substrat batang rumput gajah selama 8
hari dengan penambahan kapang Phanerochaete chrysosporium yang diiradisi
sinar gamma (0, 500, 1.000, 1.500, dan 2.000 Gy). Tahap kedua menentukan
kadar etanol yang difermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae selama 2 hari
untuk menentukan dosis optimum iradiasi gamma terhadap kadar etanol yang
dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa substrat batang rumput gajah
dengan perlakuan awal NaOH 4% mampu menghasilkan kadar lignin terendah
sebesar 6,40%. Dosis iradiasi gamma 1.000 Gy pada kapang Phanerochaete
chrysosporium dengan perlakuan awal NaOH 4% mampu meningkatkan efisiensi
delignifikasi sebesar 82,03%, hasil delignifikasi optimum pada hari ke-8 memiliki
pH 7,16 kadar air 75,09%, kadar glukosa 13,74 mg/g dan menghasilkan aktivitas
enzim LiP tertinggi sebesar 9.656 U/mg. Dosis optimum iradiasi gamma pada
kapang Phanerochaete chrysosporium yang mampu menghasilkan kadar etanol
tertinggi sebesar 10,85% yaitu pada dosis 1.000 Gy.
Kata kunci : bioetanol, delignifikasi, iradiasi gamma, Phanerochaete
chrysosporium.
ABSTRACT
YUKE PUSPITA. Delignification Elephant Grass (Pennisetum purpureum) Stem
with NaOH and Gamma Irradiated Phanerochaete Chrysosporium for Increase
Production of Bioethanol. Guided by TRI RETNO D. L and SITI NURBAYTI.
Lignocellulosic biomass such as elephant grass should be processed to
separate cellulose, hemicellulose and lignin so that it can be utilized. This study
aims to determine the effectiveness of chemical pretreatment and Phanerochaete
chrysosporium inoculant, gamma irradiation on increasing the production of
bioethanol in solid fermentation of elephant grass rod substrate. In this study,
pretreatment of elephant stem grass substrate by adding aqueous solution (1:5) (A)
and NaOH (2, 4, 6, 8, 10%) (1:5) (B) and gamma irradiation on Phanerochaete
chrysosporium. This study was conducted in two stages, the first phase of
optimization time in SSF medium for 8 days with the addition of Phanerochaete
chrysosporium gamma irradiation (0, 500, 1.000, 1.500, and 2.000 Gy). The
second stage determines the ethanol content fermented with Saccharomyces. sp
for 2 days and determines the optimum dose of gamma irradiation on the resulting
ethanol content. The results showed that elephant stem grass substrate with 4%
NaOH pretreatment able to decrease lignin level by 6,40%. Gamma irradiation
dose of 1.000 Gy on paddy straw substrate with 4% NaOH pretreatment can
increase delignification efficiency by 82,03%, optimum delignification result on
day 8 has pH 7,16 moisture content 75,09%, glucose level 13,74 mg/g and yield
highest LiP enzyme activity equal to 9.656 U/mg. The optimum dosage of gamma
irradiation on Phanerochaete chrysosporium mold is capable of producing the
highest ethanol content of 10,85% at 1.000 Gy dose.
Keywords: bioethanol, delignification, gamma irradiation, Phanerochaete
chrysosporium, pretreatment.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Esa, karena
berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Delignifikasi Batang Rumput Gajah dengan NaOH dan Kapang
Phanerochaete Chrysosporium yang Diiradiasi Sinar Gamma Untuk
Meningkatkan Produksi Bioetanol”. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya
penelitian ini tak lepas dari bantuan dan peranan banyak pihak. Pada kesempatan
ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Dra. Tri Retno Diah Larasati, M.Si selaku Pembimbing I yang telah
memberikan pengarahan serta bimbingannya sehingga banyak membantu
penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Dr. Siti Nurbayti selaku Pembimbing II yang telah memberikan pengarahan
serta bimbingannya sehingga banyak membantu penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini.
3. Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia Fakultas
Sains dan Teknologi sekaligus Penguji I yang telah banyak memberikan
saran serta masukan yang bermanfaat.
4. Dr. Sandra Hermanto, M.Si sebagai Penguji II yang telah memberikan saran
serta masukan yang bermanfaat.
5. Dr. Agus Salim, M.Si selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN
Syarif Hidayatulllah Jakarta.
ix
6. Nana Mulyana, S.T selaku pembimbing teknis yang telah membantu dan
memberikan banyak masukan serta solusi dalam penelitian ini.
7. Ibu, Bapak, Kakak dan adik tercinta atas segala doa, pengorbanan, nasihat
dan motivasinya kepada penulis.
8. Mas Arif, Pak Wardi, Pak Edi, yang telah membantu pelaksanaan
penelitian.
9. Segenap dosen Program Studi Kimia atas ilmu pengetahuan dan
pengalaman hidup yang dengan ikhlas diajarkan dan diberikan kepada
penulis.
10. Ayun, Yulia dan teman-teman angkatan 2013 yang selalu memberikan
dukungan dan motivasi kepada penulis.
Penulis berharap penelitian ini dapat bermanfaat bagi penulis dan umumnya
bagi kemajuan ilmu dan teknologi.
Jakarta, Mei 2018
Penulis
x
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... x
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................... 5
1.3 Hipotesis ........................................................................................................ 6
1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 6
1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................................... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 7
2.1 Rumput Gajah ................................................................................................ 7
2.2 Lignoselulosa ................................................................................................. 8
2.2.1 Selulosa .............................................................................................. 9
2.2.2 Hemiselulosa .................................................................................... 10
2.2.3 Lignin ............................................................................................... 11
2.3 Phanerochaete chrysosporium .................................................................... 12
2.4 Enzim Pendegradasi Lignin ......................................................................... 13
2.5 Enzim Selulase ............................................................................................. 15
2.6 Saccharomyces cerevisiae ........................................................................... 17
2.6 Iradiasi Sinar Gamma .................................................................................. 18
2.7 Fermentasi.................................................................................................... 20
2.8 Spektrofotometer UV-Vis ............................................................................ 21
2.9 Kromatografi Gas ........................................................................................ 23
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 25
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................................... 25
3.2 Alat dan Bahan ............................................................................................ 25
3.2.1 Alat ................................................................................................... 25
3.2.2 Bahan ............................................................................................... 25
xi
3.3 Rancangan Percobaan .................................................................................. 26
3.4 Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 27
3.5 Prosedur Kerja ............................................................................................. 28
3.5.1 Preparasi Substrat ............................................................................ 28
3.5.2 Preparasi Kultur Kapang P. chrysosporium Yang Diradiasi Sinar
Gamma ............................................................................................. 28
3.5.3 Delignifikasi melalui fermentasi padat ............................................ 29
3.5.4 Penanaman S. cerevisiae pada Media Cair YPD ............................. 29
3.5.5 Fermentasi S. cerevisiae ................................................................... 30
3.6 Parameter Penelitian .................................................................................... 30
3.6.1 Kadar Air ......................................................................................... 30
3.6.2 Penentuan pH ................................................................................... 31
3.6.3 Penentuan Kadar Glukosa ................................................................ 31
3.6.4 Kadar Lignin .................................................................................... 32
3.6.5 Pengukuran Aktivitas Enzim Selulase ............................................. 32
3.6.6 Penentuan Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP) .................... 33
3.6.7 Analisis Kadar Etanol dengan GC ................................................... 34
3.7 Analisa Data ................................................................................................. 35
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 36
4.1 Optimasi Perlakuan Awal NaOH pada Substrat Batang Rumput Gajah .... 36
4.2 Optimasi Dosis Iradiasi Gamma Kapang P. Chrysosporium....................... 40
4.2.1 Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP) ..................................... 40
4.2.2 Efisiensi Degradasi Lignin .............................................................. 42
4.3 Hidrolisis Batang Rumput Gajah .................................................................... 46
4.3.1 Nilai pH ........................................................................................... 46
4.3.2 Kadar Air ........................................................................................ 48
4.3.3 Aktivitas Enzim Selulase ................................................................ 49
4.3.6 Kadar Glukosa ................................................................................ 51
4.4 Fermentasi padat pada Subtrat Batang Rumput Gajah dengan
Saccharomices cerevisea ............................................................................. 54
4.4.1 Nilai pH ........................................................................................... 54
4.4.2 Konversi Gula ................................................................................. 55
xii
4.4.3 Kadar Etanol .................................................................................... 57
BAB IV PENUTUP ............................................................................................. 59
5.1 Simpulan ...................................................................................................... 59
5.2 Saran ............................................................................................................ 59
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 60
LAMPIRAN ......................................................................................................... 70
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap kadar lignin ................. 37
Tabel 2. Aktivitas LiP substrat batang rumput gajah terhadap waktu
inkubasi pada berbagai perlakuan (U/mL) ........................................... 40
Tabel 3. Efisiensi degradasi lignin substrat A (Akuades) ................................... 43
Tabel 4. Efisiensi degradasi lignin substrat B (NaOH 4%) ................................. 43
Tabel 5. Perubahan nilai pH substrat batang rumput gajah ................................. 46
Tabel 6. Perubahan kadar air substrat batang rumput gajah terhadap waktu
inkubasi pada berbagai perlakuan (%).................................................. 48
Tabel 7. Aktivitas enzim selulase pada substrat batang rumput gajah
terhadap waktu inkubasi berbagai perlakuan (U/g) .............................. 50
Tabel 8. Kadar glukosa substrat batang rumput gajah terhadap waktu
inkubasi berbagai perlakuan (mg/g) ..................................................... 51
Tabel 9. Perubahan nilai pH selama proses fermentasi ...................................... 54
Tabel 10. Konversi gula pereduksi pada substrat A (Akuades) ........................... 55
Tabel 11. Konversi gula pereduksi pada substrat B (NaOH 4%) ........................ 55
Tabel 12. Kadar etanol substrat batang rumput gajah fermentasi
S. Cerevisiae dengan berbagai dosis radiasi ......................................... 57
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Penyusun dinding sel tanaman .......................................................... 8
Gambar 2. Struktur selulosa ................................................................................. 9
Gambar 3. Struktur hemiselulosa ....................................................................... 10
Gambar 4. Struktur tiga prekursor lignin ........................................................... 11
Gambar 5. Struktur lignin ................................................................................... 11
Gambar 6. Kapang P. chrysosporium .................................................................. 12
Gambar 7. Mekanisme biodegradasi lignin ........................................................ 14
Gambar 8. Mekanisme hidrolisis selulosa oleh enzim selulase ......................... 16
Gambar 9. Hidrolisis enzim selulase pada substrat CMC dan reaksi DNS ........ 17
Gambar 10. Jalur fermentasi glukosa oleh S. cerevisiae ..................................... 21
Gambar 11. Komponen spektrofotometer UV-Vis ............................................. 22
Gambar 12. Reaksi pemutusan ikatan lignoselulosa dengan NaOH ................... 39
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Proses Pretreatment NaOH ........................................................... 70
Lampiran 2. Proses biodelignifikasi Solid State Fermentation (SSF) batang
rumput gajah .................................................................................. 70
Lampiran 3. Proses Fermentasi dengan Saccharomyces.sp pada substrat batang
rumput gajah .................................................................................. 72
Lampiran 4. Contoh perhitungan........................................................................ 73
Lampiran 5. Data uji statistik IBM SPSS 22.0 ................................................... 83
Lampiran 6. Data GC ......................................................................................... 92
Lampiran 7. Dokumentasi penelitian ................................................................. 92
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Krisis energi terjadi karena mulai menipisnya cadangan bahan bakar fosil.
Bahan bakar fosil merupakan energi utama yang tidak dapat terbarukan dan setiap
tahunnya konsumsi bahan bakar mengalami peningkatan. Salah satu upaya untuk
mengatasi hal tersebut yaitu mencari energi alternatif. Pemerintah mengeluarkan
Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk
mendorong pengembangan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan
bakar minyak sehingga pada tahun 2025 pemenuhan kebutuhan energi di
Indonesia diharapkan 17%-nya berasal dari energi baru terbarukan.
Salah satu energi alternatif adalah etanol, khususnya bioetanol berbasis
lignoselulosa. Penggunaan bahan biomassa berlignoselulosa digunakan untuk
produksi bioetanol harus menjadi perhatian utama untuk produksi bioetanol di
masa yang akan datang (Scordia et al., 2014). Allah menciptakan semua yang ada
di bumi ini untuk dimanfaatkan dengan baik seperti bahan lignoselulosa, karena
setiap yang diciptakan-Nya terdapat manfaat dan tidaklah sia–sia sesuai dengan
firman Allah yang berbunyi:
Artinya : “Dan Dia telah menundukkan untukmu apa yang di langit dan apa yang
di bumi semuanya, (sebagai rahmat) daripada-Nya. Sesungguhnya pada yang
demikian itu benar-benar terdapat tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang
berfikir’’ (Al Jatsiah: 13 ).
2
Menurut ayat di atas Allah SWT telah menciptakan apa yang ada di langit
dan di bumi semuanya untuk dimanfaatkan oleh umat manusia dengan sebaik
mungkin. Manusia dengan kekuatan akal pikirannya dapat menggunakan dan
memanfaatkannya untuk kepentingan mereka dalam melaksanakan tugas sebagai
khalifah Allah di muka bumi. Manusia dengan akal fikirannya wajib berusaha
mencari faedah dan kegunaan ciptaan Allah bagi mereka.
Indonesia mempunyai iklim yang mempermudah tumbuhnya rumput gajah,
sehingga ketersediaan rumput gajah dapat secara kontinyu melimpah. Rumput
gajah merupakan salah satu tanaman yang kurang dimanfaatkan, hanya digunakan
sebagai makanan ternak, terkadang rumput gajah juga dianggap sebagai tanaman
pengganggu, padahal rumput gajah mempunyai kadar selulosa tinggi (40,85%)
yang dapat digunakan sebagai salah satu bahan penghasil etanol (Sari, 2009).
Pemanfaatan batang rumput gajah sebagai sumber produksi etanol berpotensi
sebagai salah satu sumber energi melalui proses konversi, yang akan memisahkan
lignin dan selulosa, agar secara keseluruhan selulosa dapat dikonversi menjadi
etanol. (Osvaldo et al., 2012).
Proses konversi seringkali terhambat karena kandungan lignin yang tinggi
pada bahan lignoselulosa (Wan dan Li, 2012). Oleh karna itu, perlu dilakukan
teknik tertentu untuk mendegradasi lignin dari batang rumput gajah yang akan
dijadikan bietanol. Lignin dapat didegradasi secara kimiawi yaitu dengan
penambahan bahan-bahan seperti NaOH, H2SO4, dan senyawa alkali (Sudiyani et
al,. 2010). Proses delignifikasi menggunakan NaOH lebih efektif dalam
solubilisasi (kelarutan) lignin dibandingkan dengan asam (Tomas et al,. 2011).
Beberapa penelitian sudah dilakukan tentang keunggulan NaOH sebagai metode
3
perlakuan awal bahan berlignoselulosa. Sudiyani et al. (2010) melaporkan bahwa
perlakuan awal NaOH 1N pada tandan kosong kelapa sawit lebih mampu
menghilangkan lignin dibandingkan asam, dengan tingkat kehilangan lignin yang
optimal adalah 45,8%. Nlewem dan Thrash (2010) membandingkan beberapa
perlakuan awal terhadap switchgrass, yaitu dengan 0,5-10% NaOH, pada suhu 80-
90 °C selama 1 jam; dengan asam sulfat 0,5-6%, 121 °C selama 1 jam; dan
dengan air panas 100 °C selama 1 jam yang menyimpulkan bahwa konsentrasi
gula lebih tinggi diperoleh pada perlakuan awal NaOH 0,5% dibandingkan
dengan lainnya. Asgher et al. (2013) juga telah melaporkan bahwa perlakuan
NaOH 4% selama 30 menit pada suhu 121 °C pada ampas tebu menghasilkan
delignifikasi sebesar 48,7%.
Penelitian diatas dinilai kurang efisien dalam mengurangi kandungan lignin
karena hanya sebagian lignin yang dapat didegradasi, agar lignin dapat
didegradasi secara keseluruhan, salah satu caranya adalah dengan memanfaatkan
kapang ligninolitik. Kapang Phanerochaete chrysosporium ini dapat
memproduksi enzim ligninase dan selulase yang tinggi (Howard et al., 2003),
yang merupakan jamur pelapuk putih yang dikenal kemampuannya dalam
mendegradasi lignin dan selulosa yang lebih tinggi dibanding kapang selulotik
seperti Trichoderma sp (Hattaka, 2001).
Penggunaan iradiasi gamma mampu meningkatkan aktivitas lignoselulotik
pada berbagai jenis kapang. Seperti penelitian yang dilakukan Larasati et al.
(2016) yang menjelaskan bahwa kapang P. chrysosporium yang diiradiasi dengan
dosis 600 Gy memberikan aktivitas enzim LiP optimal sebesar 30 U/mL dengan
kemampuan degradasi lignin pada jerami padi sebesar 42%. Mulyana et al. (2015)
4
menjelaskan bahwa Aspergilus niger yang dipapari sinar gamma dosis 500 Gy
memiliki aktivitas selulase yang lebih tinggi 3,9 kali dibandingkan Aspergilus
niger tanpa radiasi.
Radiasi gamma mampu menstimulasikan pertahanan diri kapang. Hal ini
disebabkan karena radiasi dapat menimbulkan radikal bebas, di mana radikal
bebas memicu terjadinya stres oksidatif. Sebagai akibat dari stres oksidatif yang
ditimbulakan, sel akan mengembangkan mekanisme proteksi diri untuk melawan
efek oksigen reaktif dengan menghasilkan enzim yang lebih banyak (Sreedhar et
al., 2013), dengan menghasilkan enzim yang lebih banyak pada P. chrysosporium
yang diiradiasi gamma diharapkan mampu menurunkan kadar lignin lebih banyak
sehingga kandungan selulosa yang terdapat pada substrat dapat dimanfaatkan
secara keseluruhan untuk dikonversi menjadi etanol.
Produksi enzim secara umum dapat dihasilkan melalui proses fermentasi.
Metode yang sering dipakai adalah Submerged Fermentation (SmF) atau
fermentasi media cair. Tetapi biaya yang mahal serta rendahnya enzim yang
dihasilkan menjadi masalah utama dalam aplikasinya (Kang et al., 2004). Metode
fermentasi lain yang dapat dijadikan alternatif adalah Solid State Fermentation
(SSF) atau fermentasi fase padat. SSF sebuah metode yang potensial untuk
memproduksi enzim lebih banyak dengan biaya yang murah serta pengaturan
operasi yang lebih sederhana (Shinghania, 2009).
Rusaknya struktur lignin akan mempermudah terurainya struktur selulosa
menjadi glukosa yang dapat difermentasi lebih lanjut menjadi etanol (Shofiyanto,
2008). Fermentasi pada produksi bioetanol dimaksudkan untuk mengubah glukosa
menjadi etanol dengan menggunakan khamir. Khamir yang digunakan adalah
5
Saccharomyces cereviseae. Khamir jenis ini merupakan spesies khamir yang
memiliki daya konversi gula menjadi etanol sangat tinggi dan mempunyai
toleransi tinggi terhadap etanol hingga konsentrasi 180 g/L (Jonsson et al., 2013).
Novia et al. (2015) telah melakukan produksi etanol dengan khamir S. cereviseae
dengan substrat daun nanas yang diberi perlakuan awal 0,8 N NaOH
menghasilkan glukosa dengan kadar 3,64 %, dan dengan waktu fermentasi selama
3 hari menghasilkan kadar etanol sebesar 3,21 %.
Sejauh ini, perlakuan delignifikasi untuk meningkatkan kadar etanol masih
jarang dilakukan, sehingga pada penelitian ini akan diproduksi enzim LiP yang
dihasilkan melalui batang rumput gajah menggunakan kapang P. chrysosporium
yang dipapari sinar gamma. Enzim yang dihasilkan akan digunakan untuk
hidrolisis enzimatik batang rumput gajah untuk memproduksi glukosa. Hasil
hidrolisis kemudian difermentasi padat dengan S. cerevisiae untuk meningkatkan
produksi bioetanol. Parameter yang dianalisis meliputi kadar air, kadar lignin,
kadar glukosa, aktivitas enzim selulase, aktivitas lignin peroksidase, dan etanol.
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi NaOH pada proses delignifikasi
batang rumput gajah terhadap kadar lignin yang dihasilkan?
2. Bagaimana pengaruh iradiasi gamma pada kapang P. chrysosporium
terhadap aktivitas LiP yang dihasilkan?
3. Bagaimana pengaruh kapang P. chrysosporium yang diiradiasi dengan dosis
optimal mampu meningkatkan kadar etanol yang dihasilkan melalui proses
fermentasi dengan S. cerevisiae?
6
1.3 Hipotesis
1. Variasi konsentrasi NaOH pada proses delignifikasi batang rumput gajah
dapat menurunkan kadar lignin yang dihasilkan.
2. Kapang P. chrysosporium yang diberi perlakuan sinar gamma dapat
menghasilkan aktivitas LiP tertinggi.
3. Kapang P. chrysosporium yang diradiasi dengan dosis optimal berpengaruh
dalam menghasilkan etanol yang lebih banyak melalui proses fermentasi
dengan khamir S. cerevisiae.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Mengetahui pengaruh variasi konsentrasi NaOH pada proses delignifikasi
batang rumput gajah terhadap kadar lignin yang dihasilkan.
2. Mengetahui pengaruh iradiasi gamma terhadap kapang P. chrysosporium
dalam menghasilkan aktivitas LiP tertingggi
4. Meningkatkan produksi etanol pada substrat batang rumput gajah dengan
perlakuan awal NaOH pada fermentasi menggunakan khamir S. cerevisiae.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi dan memanfaatkan
batang rumput gajah yang belum dimanfaatkan secara maksimal untuk
menghasilkan etanol dengan kadar yang lebih tinggi.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Rumput Gajah
Rumput gajah (Pennisetum purpureum) berasal dari Afrika dan terdapat di
Indonesia sejak tahun 1926 merupakan salah satu rumput yang tersebar secara
luas (Surono et al., 2006). Rumput gajah dapat tumbuh pada dataran rendah dan di
pegunungan. Toleransi terhadap tanah yang cukup luas asalkan tidak mengalami
genangan air. Responsif terhadap pemupukan nitrogen dan membutuhkan
pemeliharaan yang cermat. Pemberian pupuk kandang dapat memperbaiki
perkembangan akarnya (Sari, 2011).
Rumput gajah merupakan salah satu tanaman yang kurang dimanfaatkan.
Terkadang rumput gajah juga dianggap sebagai tanaman pengganggu. Tetapi
rumput gajah mempunyai kadar selulosa yang dapat digunakan sebagai salah satu
bahan penghasil etanol, komposisi rumput gajah adalah 48,05% selulosa, 4,86%
glukosa dan 13% lignin (Sari, 2011).
Rumput gajah mempunyai klasifikasi sebagai berikut (USDA, 2015):
Kelas : Liliopsida-Monocotyledons
Ordo : Cyperales
Famili : Gramineae–Grass Familly
Genus : Pennisetum Rich. ex Pers.-fountaingrass
Spesies : Pennisetum purpereum Schumach
Rumput gajah disebut juga Elephant grass, Uganda Grass, Napier grass, dan
dalam bahasa latinnya adalah Pennisetum purpereum. Rumput gajah termasuk
keluarga rumput-rumputan (graminae) yang telah dikenal manfaatnya sebagai
pakan ternak (Sari, 2011).
8
2.2 Lignoselulosa
Lignoselulosa merupakan komponen utama pada tanaman berkayu dan
rumput-rumputan. Lignoselulosa terdiri dari selulosa (35-50%), hemiselulosa (20-
35%) dan lignin (10-25%). Komponen ini merupakan sumber utama untuk
menghasilkan produk bernilai seperti gula dari hasil fermentasi, bahan kimia,
bahan bakar cair, sumber karbon dan energi. Lignoselulosa juga dikenal sabagai
bahan baku yang menguntungkan tidak hanya karena ketersediaannya yang
melimpah tapi juga karena tingginya energi potensial yang dimiliki oleh bahan
lignoselulosa. Bahan lignoselulosa bisa diperoleh dari berbagai sumber, misalnya
tangkai kayu, jerami padi, daun, rumput dan sebagainya (MacLellan, 2010).
Gambar 1. Penyusun dinding sel tanaman (Lee et al., 2014)
Struktur lignoselulosa terdiri dari mikrofibril-mikrofibril selulosa yang
membentuk kluster-kluster. Mikrofibril mempunyai struktur dan orientasi yang
berbeda pada setiap lapisan dinding sel (Perez et al., 2002). Mikrofibril dikelilingi
oleh hemiselulosa dan lignin, bagian antara dua dinding disebut lamela lengan
yang diisi oleh hemiselulosa dan lignin (Gambar 1). Hemiselulosa dihubungkan
oleh ikatan kovalen dengan lignin. Selulosa secara alami terproteksi dari degradasi
dengan adanya hemiselulosa dan lignin.
9
2.2.1 Selulosa
Selulosa merupakan salah satu bentuk karbohidrat yang termasuk
polisakarida arsitektural, yang memberikan kekuatan pada kayu dan dahan bagi
tumbuhan. Polisakarida adalah senyawa yang mengandung banyak satuan
monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glukosida. Hidrolisis lengkap
akan mengubah suatu polisakarida menjadi monosakarida. Selulosa merupakan
senyawa organik yang melimpah di alam. Diperkirakan sekitar 1011 ton selulosa
dibiosintesis setiap tahun, dan selulosa mencakup sekitar 50% dari karbon bebas
di bumi (Fessenden dan Fessenden, 1982).
Selulosa terdiri atas rantai panjang unit-unit glukosa yang terikat dengan
ikatan 1-4ß-glukosida. Struktur kimia selulosa terdiri dari unsur C, O, H yang
membentuk rumus molekul (C6H10O5)n, n merupakan derajat polimerisasi yang
jumlahnya antara 1.200-10.000 dan panjang molekulnya lebih kurang 5.000 nm.
Struktur molekul dari selulosa dapat dilihat pada Gambar 2. Rantai panjang
selulosa terhubung secara bersama melalui ikatan hidrogen dan gaya Van der
Walls (Perez et al., 2002). Molekul selulosa merupakan mikrofibril dari glukosa
yang terikat satu dengan lainnya membentuk rantai polimer yang sangat panjang.
Adanya lignin serta hemiselulosa di sekeliling selulosa merupakan hambatan
utama untuk menghidrolisis selulosa (Sjostrom, 1995).
Gambar 2. Struktur selulosa (Habibi et al., 2010)
10
2.2.2 Hemiselulosa
Hemiselulosa adalah polisakarida pada dinding sel tanaman yang larut
dalam alkali dan menyatu dengan selulosa. Hemiselulosa terdiri atas D-glukosa,
D-galaktosa, D-manosa, D-xylosa, dan L-arabinosa yang terbentuk bersamaan
dalam kombinasi dan ikatan glikosidik yang bermacam–macam (Mc Donald et
al., 2002). Struktur molekul dari hemiselulosa dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Struktur hemiselulosa (Meevootisom et al., 2014)
Rantai hemiselulosa lebih pendek dibanding selulosa, karena hemiselulosa
memiliki derajat polimerisasi yang lebih rendah dan molekul hemiselulosa terdiri
dari 300 unit gula. Hemiselulosa merupakan salah satu senyawa pada dinding sel
tanaman dengan jumlah 30% dari berat kering tanaman (Wenjuan, 2010).
Hemiselulosa dapat tersusun oleh gula dengan rumus C5H10O5 disebut pentosan
atau gula dengan rumus C6H12O6 disebut heksosan. Zat-zat ini terdapat sebagai
bahan bangunan dinding-dinding sel dan juga sebagai bahan cadangan.
(Dumanauw, 2001).
11
2.2.3 Lignin
Lignin adalah suatu polimer yang terdiri dari unit- unit fenil propana dengan
sedikit ikatan yang dapat dihidrolisis. Lignin melindungi selulosa dan bersifat
tahan terhadap hidrolisis. Struktur senyawa lignin kompleks dan bersifat kaku,
maka secara alamiah lignin sukar didekomposisi dan hanya sedikit
mikroorganisme yang mampu mendegradasinya (Artiningsih, 2006). Penyusun
lignin ditunjukan pada Gambar 4 dan struktur lignin ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 4. Struktur tiga prekursor lignin (Fengel dan Wagener, 1989)
Gambar 5. Struktur lignin (Stewart et al., 2009)
12
2.3 Phanerochaete chrysosporium
Kapang P. chrysosporium (Gambar 6) merupakan kapang kelas
Basidiomycetes yang menyerang holoselulosa, namun pilihan utamanya adalah
lignin. Klasifikasi kapang ini sebagai berikut (Alexopoulus et al., 1996):
Kingdom : Kapang
Filum : Basidiomyceta
Kelas : Basidiomycetes
Ordo : Aphylophorales
Famili : Certiciaceae
Genus : Sporotrichum (Phanerochaete)
Spesies : Phanerochaete sp.
Gambar 6. Kapang P. chrysosporium (Mikrobe, 2008)
P. chrysosporium merupakan mikroorganisme bersel banyak, kapang ini
menggunakan senyawa organik seperti substrat dan bereproduksi secara aseksual
dengan spora. Kebutuhan metabolisme mereka sama seperti bakteri, namun
membutuhkan lebih sedikit nitrogen serta dapat tumbuh dan berkembang biak
pada pH rendah (Dyah dan Adi, 2010). P. chrysosporium memiliki miselia yang
bercabang sehingga memungkinkan untuk terdistribusi ke dalam substrat untuk
mendegradasi lignin (Reddy, 2001).
13
2.4 Enzim Pendegradasi Lignin
Enzim pendegradasi lignin terdiri dari lakase, lignin peroksidase (LiP) dan
mangan peroksidase (MnP). Ketiganya merupakan multi enzim ekstraseluler yang
berperan dalam proses depolimerisasi lignin (Widyastuti, 2007). LiP merupakan
katalis utama dalam proses ligninolisis oleh kapang karena mampu memecah unit
non fenolik yang menyusun sekitar 90 persen struktur lignin (Srebotnik et al,.
1994). LiP dan MnP mempunyai mekanisme yang berbeda dalam proses
ligninolisis (Broda et al., 1996).
Prinsip kerja LiP yaitu mengkatalis oksidasi satu elektron cincin aromatik
substrat donor dan menghasilkan radikal kation aril, yang kemudian mengalami
berbagai reaksi postenzymatic, LiP mengkatalis oksidasi senyawa lignin non
fenolik serupa dengan perubahan veratril alkohol menjadi veratril aldehid yang
diaktivasi oleh H2O2. Pemotongan ikatan pada posisi Cα-Cβ merupakan jalur
utama perombakan lignin oleh berbagai kapang pelapuk putih (Hattaka, 1994).
Enzim ekstraseluler lainnya yang terlibat dalam degradasi lignin adalah
oksidasi penghasil H2O2 dan dihidrogenase penghubung miselium yang
mengurangi senyawa turunan lignin. Enzim pembentuk termasuk Aryl-alcohol
Oksidase (AAO) yang terdapat dalam Pleurotus eryngii dan kapang lainya, dan
glyoxal oxidase (GLOX) dalam P. crysosphorium. Aryl-alcohol dehidrogenase
(AAD) dan quinon reduktase (QR) juga terlibat dalam degradasi lignin.
14
Gambar 7. Mekanisme biodegradasi lignin (Martinez et al., 2005)
Biodegradasi lignin pada Gambar 7, LiP yang dihasilkan mampu
mengoksidasi polimer lignin dengan menghasilkan radikal aromatis (a), kemudian
berkembang dengan reaksi non-enzimatis, termasuk pemutusan C4-ether (b),
pemutusan cincin aromatis (c), pemutusan Cα-Cβ (d), dan demetoksilasi (e).
senyawa aldehid aromatis terbentuk karena pemutusan Cα-Cβ pada lignin atau
sintesis de novo (f, g), merupakan substrat untuk menghasilkan H2O2 oleh AAO
dalam reaksi redoks siklik yang juga melibatkan AAD. Radikal fenoksi dari
pemutusan C4-ether (b) dapat membentuk lignin lagi (h), jika tidak direduksi oleh
oksidase menjadi senyawa fenol (i), oleh AAO.
15
Senyawa fenol yang terbentuk dioksidasi kembali oleh peroksidase atau
lakase (j). radikal fenoksi juga dapat menyebabkan pemutusan Cα-Cβ (k)
menghasilkan p-quinon. Quinon dari g atau k memiliki kontribusi untuk aktivitas
oksigen dalam reaksi redoks siklik yang melibatkan QR, peroksidase dan lakase
(l, m), hasil dari reduksi ion besi (III) yang terdapat dalam kayu dengan salah satu
dari radikal kation superoksida atau radikal semiquinon, dan reoksidasinya
bersamaan dengan reduksi H2O2 menjadi radikal bebas hidroksil (OH.) (o).
Bentuk terakhir pemutusan oksidator sangat kuat yang dapat memulai degradasi
lignin (p) pada tahap awal pelapukan kayu saat ukuran kecil pori-pori dalam
dinding sel utuh menghalangi penetrasi enzim ligninolitik. Kemudian degradasi
lignin mengikuti rute seperti yang dijelaskan diatas. Pada tahap akhir, produk
sederhana degradasi lignin masuk dalam hifa kapang dan bergabung dalam rute
katabolis intraseluler (Martinez et al., 2005).
2.5 Enzim Selulase
Selulase merupakan enzim yang memutuskan ikatan β-1,4-glukosida dalam
selulosa, selodekstrin, selobiosa serta turunan selulosa lainnya (Sekarsari, 2003).
Enzim selulase memecah ikatan β (1,4) pada selulosa menjadi unit gula yang lebih
kecil dan akhirnya membentuk molekul glukosa (Verma et al., 2012). Enzim
selulase terdiri dari endoglukanase, selobiohidrolase dan ß glukosidase (Ahamed
dan Vermette 2008). Selulase terdiri dari tiga komponen enzim yaitu:
1. Endo-1,4-β-D-glukanase (endoselulase, karboksi metil selulase atau CMCase)
mengurai polimer selulosa secara acak pada ikatan internal α-1,4-glikosida
untuk menghasilkan oligodekstrin dengan panjang rantai yang bervariasi.
16
2. Ekso-1,4-β-D-glukanase (selobiohidrolase) mengurai selulosa dari ujung
pereduksi dan non pereduksi untuk menghasilkan glukosa.
3. β–glukosidase (selobiase) mengurai selobiosa untuk menghasilkan glukosa
(Miyamoto, 1997).
Mekanisme hidrolisis selulosa oleh enzim selulase dapat dilihat pada gambar
berikut :
Gambar 8. Mekanisme hidrolisis selulosa oleh enzim selulase (Milyanto,1997)
Aktivitas enzim selulase ditentukan dengan menggunakan metode DNS dan
CMC sebagai substratnya. Larutan DNS berfungsi untuk memberikan warna pada
saat enzim dan substrat telah bereaksi. Larutan DNS dengan komponen utamanya
asam 3,5-dinitrosalisilat yang berwarna kuning akan mengalami reduksi menjadi
asam 3-amin-5-nitrosalisilat. Reaksi reduksi pada gugus nitro dikarenakan adanya
gula pereduksi yang merupakan hasil hidrolisis substrat oleh enzim selulase
(Miller, 1959).
17
Gambar 9. Hidrolisis enzim selulase pada substrat CMC dan reaksi DNS (Lynd
et al., 2002)
Penggunaan substrat CMC sebagai media dalam penelitian ini dimasksud
untuk mengukur aktivitas enzim endoglukanase, di mana enzim ini merupakan
enzim yang berperan dalam proses awal pemecahan selulosa murni berbentuk
amorf. Enzim ini berkerja pada rantai dalam CMC menghasilkan oligosakarida
atau rantai selulosa yang lebih pendek (Lynd et al., 2002).
2.6 Saccharomyces cerevisiae
Khamir adalah salah satu mikroorganisme yang termasuk dalam golongan
kapang yang dibedakan bentuknya dari kapang karena bersifat uniseluler.
Reproduksi vegetatif khamir terutama dengan cara pertunasan. Khamir
mempunyai ukuran sel yang lebih besar, dan dinding sel yang lebih kuat daripada
bakteri, serta tidak melakukan fotosintesis dan pertumbuhan yang lebih cepat
dibandingkan ganggang atau alga (Judoamidjojo, 1992).
18
Khamir yang dapat mengkonversi gula menjadi etanol yang sangat tinggi
adalah S. cerevisiae. Khamir ini menghasilkan enzim zimase dan invertase. Fungsi
enzim invertase adalah untuk memecah sukrosa ataupun polisakarida (pati) yang
belum terhidrolisis untuk diubah menjadi monosakarida (glukosa). Enzim zimase
selanjutnya mengubah monosakarida menjadi etanol dengan proses fermentasi
(Judoamidjojo, 1992). S. cerevisiae merupakan mikroba fakultatif aerob yang
dapat menggunakan baik sistem aerob maupun anaerob untuk memperoleh energi
dari proses pemecahan glukosa S. cerevisiae memiliki toleransi yang tinggi
terhadap etanol serta dapat tumbuh optimum pada kondisi lingkungan dengan pH
optimum 4-5, suhu 28–30 ºC (Elevri dan Putra, 2006). Sel berbentuk silindris,
dengan ukuran sel sebesar 5-20 mikron, dan biasanya 5–10 kali lebih besar dari
ukuran bakteri. Khamir ini bersifat non-patogenik dan non-toksik sehingga
banyak digunakan dalam berbagai proses fermentasi seperti pembuatan roti dan
alkohol (Buckle et al., 1987).
2.6 Iradiasi Sinar Gamma
Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam
bentuk panas, partikel, atau gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber
energy. Radiasi energi tinggi adalah bentuk-bentuk energi yang melepaskan
tenaga dalam jumlah yang besar juga disebut sebagai radiasi ionisasi (BATAN,
2008). Terdapat beberapa tipe radiasi secara garis besar Sinar X, Sinar alfa (α),
Sinar beta (β) dan Sinar Gamma (γ). Sinar beta hanya dapat menembus kertas
tipis, dan tidak dapat menembus tubuh manusia, sehingga pengaruhnya dapat
19
diabaikan, demikian pula dengan sinar alfa, yang hanya dapat menembus
beberapa milimeter udara (Wardhana, 2006).
Sinar gamma (γ) adalah radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh
radioaktivitas atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron.
Sinar gamma memiliki panjang gelombang yang paling kecil dan energi terbesar
dibandingkan spektrum gelombang elektromagentik yang lain (sekitar 10.000 kali
lebih besar dibandingkan dengan energi gelombang pada spektrum sinar tampak).
sinar gamma merupakan reaksi nuklir eksotermis yang akan menghasilkan
partikel inti yang lebih ringan (sering disebut produk fisi) (Astriani, 2015).
Paparan radiasi pada organisme dapat memberikan dua efek, yaitu efek
langsung dan efek tidak langsung, efek langsung terjadi akibat adanya tumbukan
dari energi radiasi atau elektron dalam mikroba yang menyebabkan terputusnya
ikatan rantai DNA dan mempengaruhi kemampuan sel untuk bereproduksi dan
bertahan. Efek tidak langsung terjadi apabila radiasi mengenai molekul air yang
merupakan komponen utama dalam sel sehingga terjadi proses radiolisis pada
molekul air dan terbentuk radikal bebas (Putri et al., 2015).
Akibat paparan Iradiasi gamma terhadap sel akan menimbulkan
pembentukan radikal bebas dengan cepat, radikal bebas tersebut dapat menggangu
struktur dan fungsi dari komponen sel, sehingga memicu terjadinya stres oksidatif.
Stres oksidatif merupakan ketidakseimbangan antara radikal bebas yang terbentuk
dengan antioksidan dalam sel, sebagai akibat dari stres yang ditimbulkan. Sel
tersebut akan mengembangkan mekanisme proteksi untuk melawan efek oksigen
reaktif dengan menghasilkan enzim yang lebih banyak, oleh karena itu akan
meningkatkan aktivitas enzimatis (Sreedhar et al., 2013).
20
Pengaruh radiasi terhadap spesimen biologis bergantung pada total energi
yang diabsorpsi dan jenis radiasi pengion. Jumlah unit energi yang diserap
persatuan massa akibat radiasi dinyatakan dalam rad (radiation absorbtion dose)
atau Gray/Gy (Bueche et al., 1994). Berdasarkan sistem internasional, satuan
untuk dosis serap ini adalah Gray (Gy). Satuan Gy didefinisikan sebagai dosis
radiasi yang diserap dalam satu joule (J) per kilogram (kg). Jadi, 1 Gy=1 J/kg.
Gray berlaku untuk semua jenis bahan yang dikenai oleh radiasi (Cember dan
Johnson, 2009).
2.7 Fermentasi
Fermentasi adalah proses oksidasi yang meliputi perombakan media organik
pada mikroorganisme anaerob atau fakultatif anaerob dengan menggunakan
senyawa organik sebagai akseptor elektron terakhir. Fermentasi karbohidrat oleh
khamir merupakan proses penghasil etanol dan karbondioksida secara anaerob
(Sudarmadji et al., 1989).
Prinsip dasar fermentasi adalah mengaktifkan kegiatan mikroba tertentu
untuk tujuan mengubah sifat bahan, agar dapat dihasilkan sesuatu yang
bermanfaat (Sudarmadji et al., 1989). Fermentasi glukosa oleh S. cerevisiae
menghasilkan produk utama etanol dengan produk samping berupa gliserol, 2,3-
butanadiol, dan asam asetat yang jumlahnya lebih kecil dari etanol. Etanol
didapatkan melalui jalur glikolisis glukosa menjadi gliseraldehid-3-fosfat dengan
menghasilkan 1 NAD+ (Brigham dan Macedo, 2014). Gambar di bawah ini
menunjukkan proses fermentasi glukosa oleh S. cerevisiae:
21
Gambar 10. Jalur fermentasi glukosa oleh S. cerevisiae (Brigham dan Macedo,
2014)
2.8 Spektrofotometer UV-Vis
Prinsip kerja spektrofotometer adalah bila cahaya (monokromatik maupun
campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk akan
dipantulkan, sebagian diserap, dan sisanya diteruskan. Nilai yang keluar dari
cahaya yang diteruskan dinyatakan dalam nilai absorbansi dan berbanding lurus
dengan konsentrasi sampel. Spektrofotometer UV-Vis tersusun atas sumber
spektrum yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel
atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan
blanko ataupun pembanding (Khopkar, 2003). Skema spektrofotometer UV-Vis
dapat dilihat pada Gambar 8.
22
Gambar 11. Komponen spektrofotometer UV-Vis (Schmid, 2001).
Komponen-komponen pokok dari spektrofotometer meliputi:
1. Sumber tenaga radiasi yang stabil, sumber yang biasa digunakan adalah
lampu wolfram.
2. Monokromator untuk memperoleh sumber sinar yang monokromatis.
3. Sel absorbsi, pada pengukuran di daerah visible menggunakan kuvet kaca
atau kuvet kaca corex, tetapi untuk pengukuran pada UV menggunakan sel
kuarsa karena gelas tidak tembus cahaya pada daerah ini.
4. Detektor radiasi yang dihubungkan dengan sistem meter atau pencatat.
Peranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada
berbagai panjang gelombang (Khopkar, 1990).
Spektrofotometer UV-Vis adalah metoda analisis yang digunakan pada penurunan
intensitas cahaya yang diserap oleh suatu media (Day dan Underwood, 1986).
Spektrofotometer UV-Vis bermanfaat untuk penentuan aktivitas enzim
ekstraseluler yang dapat menyerap radiasi pada daerah ultraviolet 310 nm dengan
penentuan absorbansi dari larutan sampel yang diukur dalam proses delignifikasi
menggunakan kapang pelapuk putih.
23
2.9 Kromatografi Gas
Kromatografi gas adalah metode analisis, di mana sample terpisahkan secara
fisik menjadi bentuk molekul-molekul lebih kecil (hasil pemisahan dapat dilihat
berupa kromotogram). Kegunaan umum dari kromatografi gas adalah untuk
pemisahan dinamis dan identifikasi semua jenis senyawa organik yang mudah
menguap dan juga untuk melakukan analisis kualitatif dan kuantitatif senyawa
dalam suatu campuran (Gandjar, 2007).
Bagian dasar yang ada di kromatografi gas:
1. Gas Pembawa
Gas pembawa tujuan utamanya yaitu membawa sampel (solute) menuju
kolom dan tidak berpengaruh pada selektifitas. Syarat gas pembawa yaitu
murni dan tidak reaktif, gas pembawa keadaan murni agar tidak
berpengaruh pada detektor dan disimpan dalam tangki bertekanan tinggi.
2. Sistem Injeksi Sampel
Komponen utama selanjutnya adalah ruang suntik atau inlet. Fungsinya
adalah untuk menghantarkan sampel ke aliran gas pembawa menuju kolom.
3. Kolom
Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena di dalamnya
terdapat fase diam, sehingga merupakan komponen yang sentral. Kolom
yang berfungsi sebagai pemisah mengandung fase diam yang bias berupa
adsorben (kromatografi gas, padat) atau cairan.
4. Fase Diam
Fase diam yang dipilih berdasarkan polaritas dari sampel yang akan
diujikan, dengan prinsip “ like dissolve like ”.
24
5. Detektor
Detektor merupakan perangkat yang berada di ujung kolom tempat
keluarnya fase gerak yang membawa sampel yang telah di pisahkan menjadi
komponennya. Detektor harus mempunyai karakteristik sebagai berikut
sensitivitas yang tinggi, stabil, waktu respon terhadap senyawa yang cepat,
respon yang baik pada semua komponen organik, dan kemudahan
penggunaan (Day dan Underwood, 1986). Flame-ionization detector (FID)
adalah detektor yang paling popular dikarenakan memiliki sesitivitas yang
tinggi 0.02 coloumb per gram dari hidrokarbon (Dean, 1995). Detektor ini
tidak sensitif terhadap kebanyakan bahan anorganik dan termasuk air,
sehingga pelarut dapat diinjeksikan dan tidak mengganggu hasil
kromatogram (Christian, 2004).
6. Pengaturan Suhu
Kromatografi gas didasarkan pada dua sifat senyawa yang dipisahkannya
yakni kelarutan senyawa dan titik didih senyawa.
7. Analisis kuantitatif
Analisis kuantitatif secara kromatografi gas menggunakan metode standar
internal karena terdapat ketidakpastian yang disebabkan injeksi sampel,
kecepatan aliran gas, dan variasi keadaan kolom dapat diminimalisasi.
Dalam prosedur ini, standar internal yang telah diukur dengan seksama
dimasukkan ke dalam setiap larutan baku dan sampel, dan rasio luas puncak
analit terhadap luas puncak standar internal adalah parameter analisisnya.
Puncak standar internal dan puncak lainnya harus terpisah dengan baik
sebagai syarat keberhasilan metode ini (Skoog et al., 1994).
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan dari bulan Mei hingga Desember 2017 di
Laboratorium Bidang Lingkungan dan Industri. Badan Tenaga Nuklir Nasional,
Jalan Lebak Bulus Raya, Pasar Jumat, Jakarta Selatan.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah gamma chamber 4000 A
dengan laju dosis 2,1 kGy/jam, spektrofotometer UV–VIS (Hitachi), Gas
Chromatography (Shimadzu), inkubator (Blue M, Adams Air Bath, Heraeus),
autoklaf (Wiseclave), oven (Memmert), pH meter (Pcstestr 35), magnetic stirrer
(Wisestir MHD 20), tanur, laminar air flow (LK 180), sentrifuge (Hitachi Himac
CR 21G II), timbangan analitik (Acculab), desikator (Sanplatec), hot plate,
micropipette, microtube, cawan petri, cawan porselein, alumunium foil dan
peralatan gelas lainnya.
3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan diantaranya batang rumput gajah yang diperoleh dari
lahan pembibitan unggul di PAIR-BATAN, strain P. chrysosporium koleksi
PAIR-BATAN, Potatoes Dextrose Broth (PDB), Potatoes Dextrose Agar (PDA),
dinitrosalisilat (DNS), Yeast Peptone Dextrose (YPD), asam sulfat (H2SO4) 72% ,
26
larutan fisiologis (NaCl), natrium hidroksida (NaOH), dikalium hidrogen fosfat
(K2HPO4), kalium dihidrogen fosfat (KH2PO4), magnesium sulfat (MgSO4).
3.3 Rancangan Percobaan
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan Rancangan Acak
Lengkap (RAL) faktorial dengan 2 faktor dan 2 ulangan. Rancangan ini disebut
rancangan acak lengkap, karna pengacakan perlakuan dilakukan pada seluruh unit
percobaan untuk melihat perbedaan atau pengaruh antar perlakuan. Faktor
pertama optimasi waktu medium SSF (Solid State Fermentation) substrat batang
rumput gajah selama 8 hari dengan penambahan P. chrysosporium yang diiradisi
sinar gamma (0, 500, 1.000, 1.500, dan 2.000 Gy). Faktor kedua menentukan
kadar etanol yang difermentasi dengan Saccharomyces. sp selama 2 hari dengan
menentukan dosis optimum iradiasi gamma terhadap kadar etanol yang
dihasilkan.
27
3.4 Diagram Alir Penelitian
Dicacah dengan choper mekanis dan
dihaluskan dengan cutting mill.
Dilakukan perlakuan awal dengan
akuades (1:5) (A) kontrol, larutan NaOH 2,
4, 6, 8, 10% (1:5) (B) dikeringkan dalam
oven pada 105 ºC selama 150 menit.
Iradiasi gamma dengan variasi
dosis 0 (kontrol), 500, 1.000,
1.500, dan 2.000 Gy
Dilakukan analisis kadar lignin
Optimasi fermentasi kapang P. chrysosporium
dengan metode SSF selama 8 hari
Evaluasi hari ke 4
(Analisis kadar air, pH, kadar
glukosa, aktivitas enzim selulase
dan aktivitas lignin peroksidase)
Analisis pH, kadar glukosa,
dan kadar etanol.
Fermentasi dengan Saccaromycess. sp
selama 2 Hari
Pengolahan Data
Evaluasi hari ke 8
(Analisis kadar air, pH, kadar
glukosa, aktivitas enzim selulase
dan aktivitas lignin peroksidase)
Batang Rumput Gajah
Kapang P. chrysosporium
28
3.5 Prosedur Kerja
3.5.1 Preparasi Substrat (Mulyana et al., 2015)
Batang rumput gajah dipotong-potong dengan mesin pencacah (choper).
Kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 60-70 ºC selama 48 jam.
Selanjutnya, dihaluskan dengan mesin penepung (cutting mill). Substrat tersebut
diberi pelakuan dengan NaOH. Substrat ditambahkan masing-masing dengan
NaOH (0, 2, 4, 6, 8, dan 10%) dengan perbandingan 1:5. Masing-masing
campuran bahan tersebut diaduk secara merata dan dibiarkan selama 1-2 jam
kemudian dilakukan pencucian sebanyak 2-3 kali dengan air mengalir kemudian
disaring dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60-70 ºC sampai diperoleh berat
yang konstan kemudian dilanjutkan dengan analisis kadar lignin. Penurunan kadar
lignin yang tertinggi diinokulasi dengan kapang P. chrysosporium yang diiradiasi
gamma dosis 0 (kontrol), 500, 1.000, 1.500 dan 2.000 Gy
3.5.2 Preparasi Kultur Kapang P. chrysosporium Yang Diradiasi Sinar
Gamma (Mulyana et al., 2015)
Kultur kapang P. chrysosporium yang telah dipapari sinar gamma pada
dosis 0 (kontrol), 500, 1.000, 1.500 dan 2.000 Gy dipindah tanam ke permukaan
PDA dalam cawan petri yang berdiameter 12 cm dan diinkubasi selama 4 hari.
Sekitar 0,5x0,5 cm kultur kapang tersebut dipindahkan ke dalam 30 mL medium
PDB dan diinkubasi dalam shaker pada 100 rpm dan suhu ruang sekitar 28-32 ºC
selama 4 hari sehingga diperoleh kultur cair (starter) dengan kerapatan sekitar 107
propagul/mL.
29
3.5.3 Delignifikasi melalui fermentasi padat (Kheiralla et al., 2013)
Batang rumput gajah yang kadar lignin terendah ditimbang sebanyak 3 gram
disterilkan dengan autoklaf pada suhu 121 °C selama 15 menit lalu didinginkan.
Kemudian, substrat ditambahkan 6 mL larutan nutrisi yang sudah disterilkan yang
setiap liternya mengandung 13,25 g PDB, 0,5 g K2HPO4, 0,5 g KH2PO4 dan 0,1 g
MgSO4.7H2O. Setelah dilakukan penambahan larutan nutrisi, pada starter kapang
P. chrysosporium yang telah diiradiasi diinokulasikan masing-masing sebanyak
250 µL. Kemudian, diinkubasi pada suhu ruang sekitar 28-32 ºC selama 8 hari
(dianalisis pada hari ke 4 dan ke 8), dilakukan pemisahan dengan sentrifugasi dan
dilanjutkan analisis. Parameter yang dianalisis terdiri dari kadar air, pH, kadar
glukosa, aktivitas enzim selulase dan aktivitas lignin peroksidase. Kadar glukosa
yang tertinggi akan dilanjutkan proses fermentasi untuk menghasilkan bietanol.
3.5.4 Penanaman S. cerevisiae pada Media Cair YPD (Bari et al., 2013)
Komposisi media cair untuk S. cerevisiae adalah yeast extract 10 g/L;
pepton 20 g/L; dan glukosa 20 g/L. Medium dibuat dengan cara menimbang 1,5
gram yeast extract; 3 gram pepton, 3 gram glukosa dan dilarutkan dengan akuades
sampai 150 mL dan diatur derajat keasamannya dengan buffer sitrat pada kondisi
pH 5,5. Media tersebut disterilisasi menggunakan autoklaf pada temperatur 121
oC selama 20 menit. Ujung ose digoreskan pada biakan S. cerevisiae dalam agar
miring YPD berumur 72 jam dan dicelupkan pada medium cair steril pH 5,5,
kemudian diinkubasikan pada suhu 30 oC dan diagitasi dengan rotary shaker pada
150 rpm selama 24 jam.
30
3.5.5 Fermentasi S. cerevisiae (Mulyana et al., 2015)
Substrat batang rumput gajah hasil yang memiliki kadar glukosa tertinggi
ditimbang 2 gram dan ditambahkan 4 mL larutan nutrisi yang sudah disterilkan
dengan autoklaf dan setiap liternya mengandung YPD (yeast extract 10 g/L;
pepton 20 g/L; dan glukosa 20 g/L). Setelah penambahan larutan nutrisi, starter
khamir S. cerevisiae diinokulasikan sebanyak 500 µL. Kemudian diinkubasi pada
suhu ruang 28-32 ºC selama 2 hari, dilakukan pemisahan dengan sentrifugasi dan
dilanjutkan analisis. Variabel pengamatan analisis terdiri dari pH, kadar glukosa,
dan kadar etanol.
3.6 Parameter Penelitian
3.6.1 Kadar Air (AOAC, 2005)
Cawan porselen yang sudah bersih kemudian dikeringkan dalam oven pada
suhu 105 oC selama 1 hari. Kemudian didinginkan didesikator selama 30 menit
lalu ditimbang (a). Sampel seberat 1 gram ditimbang kedalam cawan (b). Cawan
yang berisi sampel dimasukkan kedalam oven dengan suhu 105 oC selama 1 hari.
Cawan kemudian dimasukkan kembali ke dalam desikator dan dibiarkan selama
30 menit kemudian ditimbang hingga memperoleh bobot yang tetap (c).
Perhitungan kadar air dapat dilakukan menggunakan rumus:
Keterangan:
a = berat cawan kosong (gram)
b = berat cawan yang diisi dengan sampel (gram)
c = berat cawan yang sudah dikeringkan (gram)
31
3.6.2 Penentuan pH (Alidadi et al., 2007)
Sebanyak 1 gram sampel dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer berukuran
100 mL, kemudian ditambahkan 20 mL akuades dan dikocok menggunakan
shaker pada 100 rpm selama 30 menit. Endapan dipisahkan dengan kertas saring
dan supernatan ditampung dalam labu erlenmeyer 50 mL, kemudian dilakukan
pengukuran pH sampel dengan pH meter digital.
3.6.3 Penentuan Kadar Glukosa (Miller, 1959)
Kadar glukosa ditentukan dengan menggunakan metode DNS. Sebanyak 1
gram sampel ditambahkan 10 mL akuades dan di shaker pada 100 rpm selama 1
jam. Lalu, sebanyak 1 mL supernatan dimasukkan kedalam microtube dan
disentrifugasi pada 8.000-12.000 rpm selama 10 menit. Supernatan murni diambil
sebanyak 500 µL dan ditambahkan larutan DNS 500 µL. Kemudian ditutup
dengan alumunium foil dan dipanaskan pada 100 ºC selama 5 menit sampai
terbentuk warna coklat kemerahan dan ditambahkan 2 mL akuades. Kadar glukosa
diukur menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm. Kadar
glukosa dapat diketahui dengan rumus:
Keterangan:
Fp = faktor pengenceran
Abs = absorbansi sampel
A = slope kurva standar glukosa
DM = bobot bahan kering
32
3.6.4 Kadar Lignin (Ayeni et al., 2015)
Dimasukan 0,4 g sampel ke dalam erlenmeyer ukuran 250 mL. Kemudian
ditambahkan 5 mL larutan 72% H2SO4 dikocok secara hati-hati dengan interval
waktu 30 menit selama 2 jam. Ditambahkan 140 mL akuades kemudian
dipanaskan dalam autoclave pada 121 oC selama 3x15 menit dan didinginkan.
Hidrolisat dipisahkan dengan filter vakum dalam cawan masir kemudian endapan
dikeringkan dalam oven pada 105 o
C selama 24 jam. Endapan dipanaskan dalam
tanur pada 575-650 oC selama 5 jam.
3.6.5 Pengukuran Aktivitas Enzim Selulase (Miller, 1972)
Proses ekstraksi enzim selulase dilakukan dengan mencampurkan 2 gram
substrat batang rumput gajah dengan 10 mL larutan buffer sitrat dan
dihomogenkan selama 15 menit. Selanjutnya dilakukan proses sentrifugasi dengan
mengambil 1 mL supernatan yang dihasilkan sebagai ekstrak enzim kasar ke
dalam mikrotube dan disentrifugasi dengan kecepatan 12.000 rpm selama 5 menit.
Sebanyak 250 μL ekstrak enzim tersebut ditambah dengan 250 μL buffer sitrat
dan 250 μL carboxymethylcellulose (CMC) 1%. Masing-masing diinkubasi
selama 30 menit pada suhu 50 oC. Campuran substrat dan enzim yang telah
diinkubasi diambil sebanyak 250 μL dan ditambah dengan 250 μL DNS.
Kemudian dipanaskan sampai mendidih dan terjadi perubahan warna menjadi
kecoklatan. Larutan kemudian ditambah 2 mL akuades dan dilakukan pengukuran
aktifitas enzim menggunakan spektrofotometer UV-VIS dengan panjang
33
gelombang 540 nm. Penentuan aktivitas enzim selulase dapat dihitung
menggunakan rumus sebagai berikut:
Keterangan:
Fp = faktor pengenceran
Abs = absorbansi sampel
a = slope kurva standar glukosa
DM = bobot bahan kering
0,37 = standart internasional (1 unit enzim mampu menghasilkan 0,37 gram
glukosa)
3.6.6 Penentuan Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP) (Bonnen et al.,
1994)
Ke dalam tabung reaksi 20 mL, dimasukan: 0,4 ml veratril alkohol 8 mM,
0,8 mL buffer asetat 50 mM pH 3, 1,8 mL akuades, 0,2 mL H2O2 5 mM, 0,8 mL
enzim (supernatan hasil fermentasi/kultur kapang) (volume total = 4 mL).
Tabung/cuvet dikocok perlahan agar semua bahan tercampur. Reaksi aktivitas
enzim dilakukan pada suhu 30 ºC. Kemudian Absorbansi diukur pada waktu 0 dan
10 menit pada panjang gelombang (λ) 310 nm. Perhitungan :
Keterangan:
∆OD : Selisih absorbansi pada 10 dan 0 menit,
Vtotal : 4 mL
Venzim : 0,2 mL
maks : Absorpsivitas molar veratril alkohol 9.300/M.cm,
d : Tebal bagian dalam kuvet (cm)
t : Waktu reaksi aktivitas enzim (menit)
34
3.6.7 Analisis Kadar Etanol dengan GC (Mangunwidjaja, 1994)
Analisis kadar etanol dapat dilakukan menggunakan GC yang dilengkapi
dengan detektor flame ionization (FID) dan software yang terintegrasi dengan
komputer. Suhu detektor FID diatur 270 oC dan suhu injection port diatur 195
oC.
Nitrogen digunakan sebagai gas pembawa dan digunakan dengan flow rate 3
oC/menit. Kolom kapiler yang digunakan adalah kolom kuarsa (SGE ID-BP20),
30 m, dan diameter 0,25 mm. Suhu oven diatur sebesar 60 oC pada saat awal,
diitingkatkan hingga 80 oC dan diprogram 10
oC/menit dan ditahan selama lima
menit. Kurva standar dapat dibuat dengan berbagai variasi yaitu 2.000 ppm, 4.000
ppm, 6.000 ppm dan 8.000 ppm. Untuk mengetahui konsentrasi etanol dalam
sampel dilakukan analisis terhadap sampel hasil fermentasi. Sampel diambil
sebanyak 2 mL kemudian ditampung dalam microtube. Sampel tersebut
disentrifugasi dengan kecepatan 12.000 rpm pada suhu 4 0C selama 2x15 menit.
untuk memisahkan cairan dan padatannya. Filtrat diambil dan disaring dengan
syringe filter dan dimasukan ke dalam autosample vial GC untuk keperluan
analisis.
Analisis kadar Etanol dapat diketahui dengan rumus:
…………….........………(8)
Keterangan :
Fp = faktor pengenceran
L.p = Luas puncak
a = slope kurva standar etanol
DM = bobot bahan kering
35
3.7 Analisa Data
Data hasil penelitian ini dianalisis menggunakan analysis of variance
(ANOVA) pada SPSS versi 20.0 dengan batas kepercayaan sebesar 95% (α=0,05)
dan uji lanjut Duncan. Pengujian hipotesis didasarkan pada ketetapan H0 dan H1.
H0 : Kapang P. chrysosporium yang diiradiasi gamma tidak berpengaruh
nyata terhadap pembentukan etanol yang dihasilkan.
H1 : Kapang P. chrysosporiumyang diiradiasi gamma berpengaruh nyata
terhadap pembentukan etanol yang dihasilkan.
Penarikan kesimpulan berdasarkan nilai signifikansi, yaitu :
Jika p < 0,05 maka H1 diterima dan Ho ditolak
Jika p > 0,05 maka H1 ditolak dan Ho diterima
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Optimasi Perlakuan Awal NaOH pada Substrat Batang Rumput Gajah
Substrat batang rumput gajah merupakan bahan lignoselulosa yang dapat
dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, dalam bahan
lignoselulosa, lignin dapat menghambat proses biokonversi lignoselulosa menjadi
etanol karena lignin melindungi selulosa sehingga selulosa sulit untuk dihidrolisis
menjadi glukosa dan mengakibatkan aktifitas enzim yang terdapat di dalam ragi
terhambat (Wiratmaja et al., 2011).
Tahap pertama dalam biokonversi bahan lignoselulosa menjadi bioethanol
adalah pengurangan ukuran dan perlakuan awal. Tujuan dari semua teknologi
perlakuan awal untuk mengurangi atau menghilangkan berbagai bahan/senyawa
yang dapat menghambat laju hidrolisis dan meningkatkan produksi bioetanol dari
gula sederhana yang berasal dari selulosa dan hemiselulosa (Balat et al., 2008).
Sebelum dilakukan perlakuan awal dengan NaOH, substrat rumput gajah
dipreparasi terlebih dahulu dengan perlakuan mekanik dan kimia.
Perlakuan mekanik dengan mengeringkan dan mencacah substrat,
selanjutnya dihaluskan dengan menggunakan cutting mill, hal ini bertujuan untuk
memperkecil ukuran partikel sehingga luas permukaanya meningkat (Utomo dan
Soejono, 1987). Luas permukaan yang lebih besar akan mempermudah aktivitas
mikroorganisme perombak sehingga proses dekomposisi menjadi lebih cepat
(Djuarnani et al., 2008). Perlakuan selanjutnya perlakuan awal dengan kimia
substrat dengan menggunakan NaOH 0 (kontrol), 2, 4, 6, 8 dan 10% perbandingan
1:5 selama 1 jam. Perlakuan awal dengan NaOH dapat menghilangkan kandungan
37
lignin yang mengikat selulosa pada batang rumput gajah. Tujuan perlakuan awal
untuk memecah struktur lignin, memecah kristal selulosa, meningkatkan porositas
bahan, memecah hemiselulosa dan depolimerisasi hemiselulosa. Perlakuan awal
juga efektif untuk meningkatkan kinerja dari enzim saat hidrolisis (Sun dan
Cheng, 2002).
Tabel 1. Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap kadar lignin
Konsentrasi
NaOH (%)
Kadar Lignin (%)
0 12,03c
2 9,39b
4 6,40a
6 6,43a
8 6,49a
10 6,45a
Keterangan: Superscipt huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukan berbeda nyata
(p<0,05 ); Superscipt huruf yang sama pada baris yang sama menunjukan tidak berbeda
nyata (p>0,05).
Tabel 1 menunjukkan bahwa kadar lignin semakin rendah dengan
meningkatnya konsentrasi NaOH. Hal ini terjadi karena semakin besar konsentrasi
NaOH, semakin banyak molekul NaOH yang merusak struktur lignin sehingga
pengurangan kadar lignin semakin besar (Mardina et al,. 2013). Berdasarkan
Tabel 1 dapat dilihat bahwa penurunan optimum kadar lignin berada pada
konsentrasi 4-10% dengan menghasilkan kadar lignin yang hampir sama sebesar
6,40%. Hasil analisis Duncan juga menunjukkan bahwa perlakuan awal dengan
NaOH 4-10% tidak beda nyata terhadap kadar lignin yang dihasilkan, sedangkan
konsentrasi 0-4% berbeda nyata terhadap kadar lignin yang dihasilkan (Lampiran
5).
Kandungan lignin sampel dengan konsentrasi NaOH 0% (kontrol) sebesar
12,03%. Untuk kandungan lignin terendah terdapat pada sampel dengan
konsentrasi NaOH 4% yaitu sebesar 6,40% dengan mengalami penurunan kadar
38
lignin sebesar 46,82% dari kontrol. Sedangkan kandungan lignin tertinggi terdapat
pada sampel dengan konsentrasi NaOH 2% yaitu sebesar 9,39% yang mengalami
penurunan kadar lignin hanya sebesar 22% dari kontrol.
Hasil penelitian yang telah dilakukan tidak jauh berbeda dengan hasil yang
telah dilakukan oleh Sahare et al. (2012) yang menggunakan NaOH 4% untuk
merusak struktur lignin pada tongkol jagung dan menghasilkan persentase
pengurangan lignin sebesar 50%. Begitu juga dengan Zheng et al. (2009) yang
telah melakukan penelitian dengan menggunakan NaOH untuk merusak lignin
pada cattail dan menghasilkan persentase pengurangan lignin maksimum sebesar
32,85% pada suhu ruangan untuk waktu proses 24 jam dengan konsentrasi NaOH
4%. Sudiyani et al. (2010) juga melaporkan bahwa perlakuan awal NaOH 1N
pada TKKS lebih mampu menghilangkan lignin dibandingkan asam, dengan
tingkat kehilangan lignin yang optimal adalah 45,8%.
Larutnya lignin disebabkan ion OH- dari NaOH akan memutuskan ikatan-
ikatan dari struktur dasar lignin membentuk natrium fenolat. Garam fenolat ini
mudah larut (Dashtban et al., 2009). Pernyataan tersebut didukung oleh Rosdiana
et al. (2013), yang menyatakan bahwa lignin dalam larutan NaOH akan
membentuk garam fenolat yang larut dalam air, apabila garam fenolat terbentuk
maka ikatan antara selulosa dengan lignin akan lepas sehingga diperoleh selulosa
dalam keadaan bebas lignin. Begitu juga menurut Nlewem dan Thrash (2010),
penggunaan basa pada bahan lignoselulosa dapat meningkatkan solubilisasi
(kelarutan) dari lignin, pembengkakan selulosa dan mengakibatkan lignin larut
serta terpisah dari selulosa. Berikut reaksi pemutusan lignoselulosa oleh larutan
NaOH, seperti terlihat pada Gambar 11.
39
Gambar 12. Reaksi pemutusan ikatan lignoselulosa dengan NaOH (Stewart et
al., 2009)
Lignin yang terlarut ditandai dengan warna hitam pada larutan yang disebut
lindi hitam. Hasil yang diperoleh yaitu berkurangnya berat sampel dan terjadinya
perubahan fisik serta berubahnya warna substrat batang rumput gajah. Hal ini
dapat diduga bahwa kandungan lignin yang terdapat pada substrat batang rumput
gajah telah hilang dan lepas sehingga didapat sampel selulosa yang akan
digunakan untuk proses fermentasi.
40
4.2 Optimasi Dosis Iradiasi Gamma Kapang P. Chrysosporium
4.2.1 Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP)
Adanya perlakuan yang berbeda pada sampel membuat hasil enzim LiP juga
berbeda, aktivitas enzim LiP dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Aktivitas LiP substrat batang rumput gajah terhadap waktu inkubasi
pada berbagai perlakuan (U/mL)
Dosis Radiasi
(Gy)
Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 Gy 2.624±0,08bc
3.936±0,26c 1.026±0,00
a 1.551±0,00
a
500 Gy 3.936±0,00a 5.248±0,00
a 5.518±0,00
a 7.180±0,00
b
1.000 Gy 6.560±0,09a 7.232±0,08
a 7.605±0,09
a 9.656±0,00
ab
1.500 Gy 5.248±0,10a 4.608±1,01
a 8.241±2,04
b 8.949±1,11
b
2.000 Gy 3.264±0,04a 4.576±0,06
a 3.466±0,09
a 5.376±0,09
a
Keterangan: Superscipt huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukan berbeda nyata
(p<0,05 ); Superscipt huruf yang sama pada baris yang sama menunjukan tidak berbeda
nyata (p>0,05).
Berdasarkan Tabel 2 kapang P. chrysosporium 1.000 Gy menghasilkan
aktivitas enzim LiP tertinggi dengan fermentasi selama 8 hari pada substrat batang
rumput gajah yang diberi perlakuan awal NaOH 4%, dengan menghasilkan
aktivitas enzim LiP sebesar 9.656 U/mL dengan mengalami kenaikan sebesar
72,83% dari kontrol. Aktivitas enzim LiP yang terdapat pada kontrol sebesar
2.624 U/mL. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan sinar gamma berpengaruh
terhadap aktivitas LiP yang dihasilkan selama proses fermentasi.
Hari ke-8, aktivitas enzim LiP pada substrat batang rumput gajah dengan
kapang P. chrysosporium yang diradiasi dan tanpa iradiasi mengalami
peningkatan. Hal ini dikarenakan kapang akan memasuki fase pertumbuhan
logaritma atau eksponensial. Fase ini merupakan fase pertumbuhan kapang akan
seimbang, sehingga aktivitas enzim LiP yang dihasilkan untuk mendegradasi
lignin juga akan cenderung meningkat dan konstan (Sreedhar et al., 2013). Hal ini
juga sejalan dengan penelitian Mimity (2016), yang menyataakan bahwa aktivitas
41
enzim LiP kapang P. chrysosporium iradiasi 600 Gy pada substrat TKKS
mengalami peningkatan di hari ke-7 dan pada hari ke-14 aktivitas LiP terjadinya
penurunan.
Penurunan LiP pada dosis 1.500 dan 2.000 Gy diduga karena radikal H2O2
di dalam sel tidak dapat dapat ditolelir sehingga menyebabkan kematian sel dan
efek penghambatan bagi pertumbuhan (Sreedhar et al., 2013). Menurut Robertson
et al. (2012) pertumbuhan kapang berkorelasi langsung dengan dosis radiasi
gamma yaitu dosis gamma yang lebih tinggi menyebabkan penurunan
pertumbuhan kapang, sedangkan dosis rendah gamma bertindak sebagai agen
stimulasi untuk pertumbuhan kapang.
Peningkatan aktivitas LiP disebabkan juga oleh penambahan substrat batang
batang rumput gajah. Ketika hifa melekat pada dinding sel substrat lignoselulosa,
hifa kapang akan merespon adanya nutrisi dari substrat dengan menstimulasi
kapang mensekresikan enzim ligninase (Zheng dan Obbard 2002). Menurut
penelitian sebelumnya pertumbuhan dan produksi enzim LiP oleh kapang P.
chrysosporium ITB dalam serbuk gergaji lebih besar karena banyak mengandung
sumber karbon (Susanti et al., 2016).
Penelitian oleh Larasati et al. (2016) juga menyatakan P. chrysosporium
dosis 600 Gy menghasilkan aktivitas enzim LiP sebesar 30 U/mL dengan
mengalami peningkatan sebesar 47% dari kontrol yang tanpa radiasi. Hasil ini
membuktikan bahwa proses radiasi dapat meningkatkan aktivitas LiP dan
tergantung pada dosis batas maksimum kapang dalam mentolerir pengion, seperti
dalam penelitian ini dosis radiasi optimum pada P. chrysosporium yaitu pada
dosis 1.000 Gy dan batas toleransi kapang terhadap radiasi gamma terlihat dari
42
penurunan aktivitas LiP pada dosis 1.500 dan 2.000 Gy. Peningkatan aktivitas
enzim LiP pada dosis 1.000 Gy dikarenakan ketahanan kapang terhadap
konsentrasi radikal yang tinggi. Hal ini disebabkan ketika kapang diradiasi sinar
gamma akan bereaksi dengan molekul air, sehingga terjadi proses ionisasi
mengubah H2O di dalam sel menghasilkan radikal superoksida (O-2
), dan radikal
hidroksida (OH-) membentuk hidrogen peroksida (H2O2) yang merusak DNA dan
bersifat mutagenik (Sreedhar et al., 2013).
Jika di dalam sel radikal bebas terbentuk dalam jumlah yang mampu
ditolelir oleh kapang maka akan menyebabkan terjadinya gangguan homoestatis
sel dan stimulasi untuk mempertahankan hidup. Efek dari radikal tersebut
membuat sel kehilangan molekul air dan segera memproduksi reactive oxygen
species (ROS) sebagai respon terhadap stres oksidatif, sehingga sel menghasilkan
enzim yang lebih banyak untuk mempertahankan diri melawan efek oksigen
reaktif tersebut (Sreedhar et al., 2013). Hal ini mengindikasikan bahwa sinar
gamma menyebabkan mutasi pada sel pengatur produksi enzim sehingga terjadi
perubahan pada produksi enzim tersebut di mana pada kapang yang diradiasi lebih
banyak produksinya daripada kapang yang tidak diradiasi (Djajanegara et al.,
2007).
4.2.2 Efisiensi Degradasi Lignin
Lignin merupakan komponen dinding sel tanaman yang mengalami
perkembangan setelah tanaman mengalami proses pendewasaan. Lignin biasanya
terakumulasi selama proses degradasi lignoselulosa. Hasil degradasi lignin pada
penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3 dan 4.
43
Tabel 3. Efisiensi degradasi lignin substrat A (Akuades)
Uraian Ulangan Dosis Radiasi (Gy)
0 500 1.000 1.500 2.000
Kadar lignin awal, % 1 12,03 12,03 12,03 12,03 12,03
Kadar lignin akhir, % 1 9,27 8,12 5,62 5,95 9,94
2 9,56 7,82 5,57 5,96 10,09
Efisiensi delignifikasi,% 1 22,89 32,46 53,31 50,57 17,38
2 20,52 34,97 53,67 50,44 16,14
Rerata 21,70 33,71 53,49 50,50 16,76
Tabel 4. Efisiensi degradasi lignin substrat B (NaOH 4%)
Uraian Ulangan Dosis Radiasi (Gy)
0 5.00 1.000 1.500 2.000
Kadar lignin awal, % 1 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40
Kadar lignin akhir, % 1 4,60 3,61 1,22 2,29 4,85
2 4,51 3,75 1,10 2,81 4,43
Efisiensi delignifikasi,% 1 28,13 43,75 81,25 64,22 25,00
2 29,69 41,41 82,81 56,25 31,25
Rerata 28,91 42,58 82,03 60,23 28,13
Efektivitas degradasi lignin hasil fermentasi oleh kapang P. chrysosporium
terdapat pada perlakuan dosis iradiasi 1.000 Gy pada substrat yang diberi
perlakuan NaOH 4% dengan waktu inkubasi 8 hari (Tabel 4). Persentase efisiensi
delignifikasi 73,55% lebih baik dibandingkan dengan kapang tanpa iradiasi.
Kandungan lignin substrat batang rumput gajah sebelum difermentasi dan
diradiasi yaitu sebesar 12,03% (Tabel 3). Hal ini sesuai dengan Lestari (2012)
yang menyatakan bahwa kandungan lignin batang rumput gajah sekitar 10-30%.
Penurunan kandungan lignin pada sampel substrat batang rumput gajah
dengan diberi perlakuan awal NaOH 4% setelah fermentasi dan diradiasi berkisar
antara 28-82% (Tabel 4). Penurunan kandungan lignin terendah terdapat pada
sampel substrat A (2.000 Gy) yaitu sebesar 16,76% dan tertinggi terdapat pada
sampel substrat B (1.000 Gy) yaitu sebesar 82,03%. Iradiasi gamma merupakan
teknik yang efektif untuk pretreatment biomassa dan saat proses iradiasi
digabungkan dengan yang lain (kimiawi, fisik) ada peningkatan efisiensi seluruh
44
proses yang dapat menghasilkan hasil yang sama menggunakan dosis yang lebih
rendah (Gunam et al., 2010). Penurunan kadar lignin adalah salah satu dari
langkah paling penting dalam proses konversi bahan baku bioetanol dan juga
untuk tujuan lain (Kim et al., 2015).
Senyawa fenolik dari reaksi depolimerisasi lignin sebagian besar berasal
dari pembelahan ikatan antara tiga unit fenilpropana, yaitu syringylpropane (3,5-
diametoksi-4-hidroksifenilpropana) (S), guaiacylpropane (4-hidroksi-3-metoksi-
fenilpropana) (G), dan 4-hydroxyphenylpropane (H) kelompok (Monteil-Rivera et
al., 2013; Toledano et al., 2014). Degradasi lignin yang tertinggi terjadi pada fase
miselium, di mana koniferil alkohol yang merupakan salah satu monomer utama
penyusun lignin didehidrogenasi oleh enzim lakase atau peroksidase. Perubahan
kandungan lignin pada substrat terjadi karena perombakan struktur lignin menjadi
komponen yang lebih sederhana, degradasi lignin diakibatkan karena terjadinya
pertumbuhan pada kapang P. chrysosporium yang memproduksi enzim LiP yang
dapat mendegradasi lignin (Higuchi, 1993).
Penurunan kadar lignin diduga oleh peningkatan ketersediaan nutrien hasil
perombakan komponen lignoselulosa. Degradasi lignin merupakan reaksi spontan
upaya memenuhi kebutuhan nutrien untuk pertumbuhan. Hasil perombakan
komponen lignoselulosa ini akan dimanfaatkan oleh kapang untuk pertumbuhan
yang berarti akan menekan proses degradasi lignin dan aktivitas degradasi akan
terjadi kembali jika ketersediaan nutrien dalam media berkurang. Degradasi lignin
akan membuka akses untuk perombakan selulosa dan hemiselulosa (Zheng et al.,
2009).
45
Depolimerisasi dan demineralisasi lignin oleh kapang menjadi CO2 dan air
menyebabkan penurunan kandungan lignin pada substrat. P. chrysosporium
mempunyai kemampuan untuk mendegradasi lignoselulosa secara selektif yaitu
mendegradasi lignin lebih dahulu diikuti dengan perombakan hemiselulosa dan
selulosa (Tuomela et al., 2000). Pada penelitian sebelumnya menyatakan bahwa
degradasi lignin tongkol kapas yang difermentasi dengan P. chrysosporium
mengalami efesiensi degradasi lignin sebesar 21% setelah difermentasi selama 4-
10 hari (Shi et al., 2009).
Penelitian Fadilah et al. (2008) dengan kapang P. chrysosporium mampu
mendegradasi lignin mencapai 81,4% pada inkubasi selama 30 hari dengan
substrat batang jagung. Begitu juga pada penelitian Larasati et al. (2016) efisiensi
degradasi lignin tertinggi dengan kapang P. chrysosporium iradiasi gamma 600
Gy yang terdapat pada sampel serbuk kayu jati pretreatment menggunakan H2SO4
1 % yaitu sebesar 25.65% selama 21 hari. Dilihat dari penelitian-penelitian
sebelumnya adanya perbedaan waktu fermentasi dan semakin lama waktu
fermentasi yang dilakukan maka semakin tinggi pula kemampuan dalam
mendegradasi lignin. Penilitian ini jauh lebih tinggi dalam mendegradasi lignin
hal ini disebabkan karena adanya pengaruh radiasi pada kapang P. chrysosporium
sehingga menghasilkan enzim LiP yang banyak.
46
4.3 Hidrolisis Batang Rumput Gajah
4.3.1 Nilai pH
pH merupakan satu diantara beberapa faktor penting yang mampu
mempengaruhi pertumbuhan kapang dan proses fermentasi. Perubahan nilai pH
selama fermentasi dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Perubahan nilai pH substrat batang rumput gajah
Keterangan: Superscipt huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukan berbeda nyata
(p<0,05 ); Superscipt huruf yang sama pada baris yang sama menunjukan tidak berbeda
nyata (p>0,05).
Berdasarkan Tabel 5 nilai pH yang dihasilkan selama proses fermentasi
berkisar antara 6-7, hal ini menandakan semua perlakuan mengalami proses
degradasi atau menunjukkan adanya metabolisme kapang P. Chrysosporium
selama proses fermentasi. Menurut Denny (2009) pertumbuhan yang optimum
kapang P. chrysosporium yaitu pada pH 4-7. pH optimum akan mempengaruhi
pertumbuhan kapang di mana pertumbuhan biomassa kapang dapat meningkat.
pH juga merupakan faktor yang mempengaruhi kerja enzim.
Kondisi pH yang optimum akan membantu enzim untuk mengkatalis suatu
reaksi dengan baik. Enzim tidak dapat bekerja pada pH yang terlalu rendah atau
yang terlalu tinggi karena akan mengakibatkan enzim terdenaturasi sehingga sisi
aktif enzim terganggu (Safaria et al., 2013). Saat pH optimum, struktur dan sisi
aktif enzim berada pada keadaan yang paling sesuai untuk berikatan dengan
Dosis Radiasi
(Gy)
Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 6,58±0,11a 7,32±0,01
b 6,72±0,01
a 7,53±0,01
c
500 6,68±0,11a 7,27±0,02
b 6,82±0,02
a 7,56±0,01
c
1.000 6,91±0,08a 7,35±0,01
c 7,16±0,02
b 7,63±0,01
d
1.500 6,75±0,07a 7,38±0,01
b 7,05±0,21
a 7,59±0,01
b
2.000 7,14±0,085a 7,42±0,01
c 7,26±0,02
b 7,70±0,02
d
47
substrat dan proses katalisis. Semakin jauh dari pH optimum maka struktur dan
sisi aktif enzim semakin tidak sesuai karena terjadi perubahan akibat pelipatan
pada struktur enzim akibat perubahan ionisasi pada asam aminonya (Safaria et
al., 2013). Perubahan pH dapat mempengaruhi pembentukan hasil samping
fermentasi. Nilai pH pertumbuhan berhubungan dengan pembentukan asam
piruvat, pada pH tinggi maka lag phase akan lebih singkat dan aktivitas
fermentasi akan meningkat (Yumas dan Rosniati, 2014).
Kondisi peningkatan pH medium dapat disebabkan oleh 2 kemungkinan,
pertama karena degradasi lignin menghasilkan berbagai senyawa fenolik yang
memiliki gugus –OH. Keberadaan gugus tersebut dapat meningkatkan nilai pH
pada masa akhir inkubasi, yang kedua yaitu terjadinya jumlah sel yang lisis.
Menurut Judoamidjojo et al. (1992) sel yang lisis tersebut terdeaminasi dan
menyebabkan peningkatan pH. Kenaikan pH disebabkan oleh dilepaskannya
amonia sebagai hasil metabolisme ammonium sulfat dan adanya proses
deaminasi substrat protein dalam medium (Rahayuningsih, 2003).
Nilai pH pada penelitian ini tidak jauh berbeda dengan nilai pH pada
penelitian Larasati et al. (2016) yang menyatakan pertumbuhan P. chrysosporium
yang diradiasi gamma 0 dan 600 Gy terhadap proses fermentasi serbuk kayu jati
putih selama 21 hari berada pada kisaran pH 5,5-7,5. Begitu juga pada penelitian
Aeni (2018) yang menyatakan bahwa terjadinya peningkatan pH pada hari ke-8
pada kapang P. chrysosporium yang diradiasi gamma (0 dan 1.000 Gy) terhadap
proses fermentasi dengan substrat jerami di mana pH awal 6,09 setelah
difermentasi 8 hari terjadinya kenaikan pH sebesar 7,59.
48
4.3.2 Kadar Air
Kadar air substrat batang rumput gajah selama proses fermentasi cenderung
mengalami peningkatan dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Perubahan kadar air substrat batang rumput gajah terhadap waktu
inkubasi pada berbagai perlakuan (%)
Keterangan: Superscipt huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukan berbeda nyata
(p<0,05 ); Superscipt huruf yang sama pada baris yang sama menunjukan tidak berbeda
nyata (p>0,05).
Tabel 6 menunjukan kadar air sampel pada hari ke-4 fermentasi berkisar
pada 71-75% sedangkan pada hari ke-8 mengalami kenaikan berkisar pada 73-
76% (Lampiran 3). Kenaikan kadar air selama proses fermentasi disebabkan oleh
hasil metabolisme kapang P. chrysosporium pada substrat batang rumput gajah.
Pada proses fermentasi, kadar air berfungsi untuk proses transport nutrien dan
produk-produk metabolit melalui membran sel (Hilakore, 2008).
Peningkatan kadar air yang terjadi selama proses fermentasi disebabkan
karena semakin lama waktu fermentasi, aktivitas kapang P. chrysosporium juga
semakin meningkat. Hal ini terjadi karena pada proses fermentasi terjadi
perombakan karbohidrat menjadi gula-gula sederhana yang kemudian diubah
menjadi energi dengan hasil sampingan berupa metabolit, alkohol, asam,
karbondioksida (CO2) dan air (H2O) sehingga akan meningkatkan kadar air pada
bahan kering, dengan kata lain, kadar air yang tinggi disebabkan karena semakin
Dosis
Radiasi (Gy)
Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 72,45±0,57a 73,67±0,004
a 75,22±0,74
a 76,39±3,39
a
500 72,06±0,93ab
71,64±0,91a 74,96±1,05
a 73,33±1,31
ab
1.000 74,81±2,68a 72,30±0,48
a 76,12±0,89
a 75,09±0,87
a
1.500 71,36±3,24a 73,21±0,09
a 75,47±0,65
a 75,38±3,44
a
2.000 71,75±0,06a 72,31±0,39
a 75,59±1,04
b 74,96±0,63
b
49
lama proses fermentasi maka perubahan glukosa menjadi CO2 dan H2O semakin
tinggi (Winarno et al., 1980).
Sebagian besar air yang terbentuk akan tertinggal dalam produk dan
sebagian lagi akan keluar dari produk. Air yang tertinggal dalam produk inilah
yang akan menyebabkan kadar air menjadi tinggi dan bahan kering menjadi
rendah (Winarno et al., 1980). Pengurangan kadar air yang terjadi juga dapat
disebabkan oleh pemanfaatan air tersebut oleh kapang untuk proses
metabolisme dalam tubuhnya. Kapang dapat tumbuh dengan baik pada
kelembaban kurang lebih 80%, dan pada kondisi lingkungan yang hipotonik
cairan dari lingkungan akan masuk ke dalam sel kapang. Keadaan yang kering
dapat menyebabkan proses pengeringan protoplasma yang berakibat berhentinya
metabolisme (Waluyo, 2004).
Kadar air yang dihasilkan pada penelitian ini tidak jauh berbeda dengan
kadar air pada penelitian Larasati et al. (2016) yang menyatakan bahwa kadar air
substrat kayu jati putih selama fermentasi dengan kapang P. chrysosporium yang
diradiasi gamma 0 dan 600 Gy cenderung mengalami peningkatan sampai pada hari
ke-21 di mana kadar air berkisar pada 70-81%.
4.3.3 Aktivitas Enzim Selulase
Enzim selulase dari substrat batang rumput gajah diekstrak menggunakan
larutan buffer natrium sitrat pH 5,5. Penggunaan Buffer sitrat dapat
mempertahankan kondisi enzim agar tidak terjadi perubahan pH dan tidak
mengalami inaktivasi (Zusfahir dan Santi, 2008). Aktivitas enzim selulase selama
proses fermentasi dapat dilihat pada Tabel 7.
50
Tabel 7. Aktivitas enzim selulase pada substrat batang rumput gajah terhadap
waktu inkubasi berbagai perlakuan (U/g)
Keterangan: Superscipt huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukan berbeda nyata
(p<0,05 ); Superscipt huruf yang sama pada baris yang sama menunjukan tidak berbeda
nyata (p>0,05).
Berdasarkan Tabel 7 setelah dilakukan fermentasi yang memiliki nilai
aktivitas enzim selulase tertinggi terdapat pada sampel substrat batang rumput
gajah yang diberi perlakuan NaOH 4% dengan lama fermentasi 8 hari pada dosis
1.000 Gy yang menghasilkan aktivitas enzim selulase sebesar 2,83 U/g, dengan
mengalami kenaikan sebesar 29% dibanding dengan kapang P. chrysosporium
tanpa radiasi (0 Gy) dengan substrat yang sama. Terjadinya peningkatan aktivitas
enzim selulase menunjukan bahwa kapang P. chrysosporium telah melakukan
degradasi pada fraksi selulosa yang terdapat pada substrat untuk menghasilkan
glukosa yang dipergunakan untuk metabolisme sel (Arnata, 2009).
Selama proses fermentasi SSF, hifa dari kapang berinteraksi dan menembus
permukaan substrat dengan mengekresikan enzim (Bhargav et al., 2008). Dengan
membandingkan tabel kadar air (Tabel 6) dan tabel aktivitas enzim selulase (Tabel
7), terlihat bahwa lebih tingginya kadar air yang diperoleh pada substrat batang
rumput gajah yang diberi perlakuan NaOH dengan lama fermentasi 8 hari selaras
dengan besarnya aktivitas enzim selulase yang terjadi. Hal tersebut sesuai dengan
pendapat Sukandar (2002), semakin tinggi kadar air maka aktivitas enzim selulase
Dosis Radiasi
(Gy)
Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 1,03±0,00a 1,26±0,09
a 1,66±0,00
b 2,01±0,19
c
500 1,08±0,08a 1,45±0,00
a 1,77±0,00
b 2,14±0,00
c
1.000 1,51±0,00b 2,29±0,00
c 2,78±0.19
d 2,83±0,09
c
1.500 1,49±0,08a 2,36±0,00
c 2,45±0,18
c 2,45±0,36
d
2.000 1,34±0,00a 2,29±0,00
c 2,33±0,00
c 2,53±0,00
d
51
akan semakin meningkat. Kadar air yang tinggi akan meningkatkan proses
pertumbuhan dan metabolisme kapang P. chrysosporium untuk menghasilkan
enzim selulase.
Hidrolisis selulosa oleh enzim selulase terdiri dari beberapa tahap. Pada
tahap pertama enzim endoglukanase menyerang daerah amorf dari selulosa secara
acak dan membentuk makin banyak ujung-ujung pereduksi yang memudahkan
enzim eksoglukanase. Pada tahap kedua enzim eksoglukanase menghidrolisis
daerah kristal dari selulosa dengan membebaskan dua unit glukosa. Kerjasama
kedua enzim ini menghasilkan unit-unit sakarida yang lebih kecil. Tahapan
selanjutnnya adalah unit-unit sakarida yang lebih kecil dihidrolisis oleh β-
glukosidase menghasilkan glukosa (Nugraha, 2006).
4.3.6 Kadar Glukosa
Analisis glukosa hasil fermentasi pada substrat batang rumput gajah dengan
kapang P. chrysosporium yang diradiasi gamma dilakukan dengan menghitung
kadar gula reduksi menggunakan metode DNS. Besarnya kadar glukosa substrat
batang rumput gajah selama proses fermentasi dapat dilihat pada Tabel 8.
Tabel 8. Kadar glukosa substrat batang rumput gajah terhadap waktu inkubasi
berbagai perlakuan (mg/g)
Dosis
Radiasi (Gy)
Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 3,73±0,00a 4,55±0,00
a 10,36±0,98
c 12,32±1,02
d
500 3,98±0,43a 5,43±0,00
a 10,93±0,00
c 12,19±0,00
d
1.000 4,75±0,00a 6,49±0,44
b 12,54±0,51
d 13,74±1,00
d
1.500 5,08±0,42a 5,43±0,45
a 11,51±0,49
c 13,21±0,98
d
2.000 5,15±0,43a 5,25±1,31
a 7,89±0,00
b 12,30±0,00
d
Keterangan: Superscipt huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukan berbeda nyata
(p<0,05 ); Superscipt huruf yang sama pada baris yang sama menunjukan tidak berbeda
nyata (p>0,05).
52
Berdasarkan Tabel 8 kadar glukosa mengalami peningkatan pada hari ke-8
baik yang diberi perlakuan awal NaOH 4% maupun tanpa perlakuan. Sampel yang
memiliki kadar glukosa tertinggi yaitu pada P. chrysosporium yang diradiasi
gamma 1.000 Gy pada hari ke 8 dengan perlakuan awal NaOH 4% dengan kadar
glukosa sebesar 13,74 mg/g dengan mengalami kenaikan sebesar 72,85% dari
kontrol. Sedangkan yang terendah terdapat pada kapang P. chrysosporium tanpa
radiasi gamma (0 Gy) pada hari ke 4 tanpa perlakuan awal NaOH 4% dengan
kadar glukosa sebesar 3,73 mg/g.
Hasil analisis Duncan juga menunjukkan sampel di hari ke 4 berbeda nyata
dengan hari ke 8. Hal ini dikarenakan adanya perlakuan awal berupa penambahan
NaOH dan radiasi gamma pada sampel yang mampu merombak struktur lignin
menjadi komponen yang lebih sederhana (Larasati et al., 2016). Sehingga dapat
meningkatkan kadar gula reduksi. Adanya peningkatan gula yang terjadi
membuktikan bahwa kapang memiliki kemampuan yang lebih baik untuk
mendegradasi selulosa sehingga terjadi pemecahan selulosa menjadi gula-gula
sederhana (Salsabila et al., 2014).
Peningkatan kadar glukosa yang terjadi karena adanya aktivitas enzim
selulase sinergis antara endoglukanase (CMCase), eksoselulase, β-glukosidase.
Endoglukanase menghidrolisis ikatan 1,4 secara acak dan bekerja bagian amorf
dari serat selulosa. Selanjutnya eksoselulase menghidrolisis ujung rantai selulosa
dan menghasilkan selobiosa. Di mana selebiosa ini dihidrolisis oleh β-glukosidase
menjadi glukosa (Naufala et al, 2015). Kenaikan kadar glukosa pada penilitian ini
sesuai dengan teori di mana ketika aktivitas enzim selulase meningkat maka
terjadi juga peningkatan pada kadar glukosa. Glukosa akan terbentuk dari hasil
53
gula reduksi pada proses hidrolisis enzimatik substrat batang rumput gajah dengan
katalis enzim selulase (Pandey et al., 1994).
Kadar glukosa yang dihasilkan pada penelitian ini memiliki kadar yang
lebih tinggi dari penelitian yang dikakukan oleh Saparianti et al. (2012) di mana
kadar glukosa teritnggi hasil hidrolisis ampas tebu oleh Trichoderma viride
sebesar 13,44 mg/g, tetapi kadar glukosa yang dihasilkan pada penelitian ini lebih
rendah dibandingkan penelitian yang dilakukan Safaria et al. (2013), yang
melakukan hidrolisis campuran enzim selulase dan A.niger dan T.reesei dengan
menghasilkan kadar glukosa paling tinggi yaitu sebesar 22,3 mg/g.
Penelitian yang dilakukan dan penelitian sebelumnya adanya perbedaan
perlakuan, sehingga kadar glukosa yang dihasilkan dalam penelitian ini berbeda
dari penelitian sebelumnya, seperti penggunaan kapang yang berbeda dan
penambahan enzim selulase sehingga menghasilkan kadar glukosa yang lebih
tinggi. Glukosa hasil hidrolisis tersebut dapat dikonversi menjadi etanol. Kadar
glukosa dalam substrat mempengaruhi kadar etanol yang dihasilkan. Besarnya
kadar glukosa akan menghasilkan kadar etanol yang besar pula, tetapi kadar
glukosa yang terlalu tinggi akan menghambat aktifitas kapang (Jannah, 2010).
Subtrat yang akan dikonversi menjadi etanol yaitu subtrat yang memiliki kadar
glukosa tertinggi yaitu substrat yang diberi perlakuan awal NaOH 4% dengan
masa waktu fermentasi 8 hari.
54
4.4 Fermentasi padat pada Subtrat Batang Rumput Gajah dengan
Saccharomices cerevisea
4.4.1 Nilai pH
Perubahan nilai pH yang terjadi selama proses fermentasi pada media
fermentasi awal dan akhir dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9. Perubahan nilai pH selama proses fermentasi
Keterangan: Superscipt huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukan berbeda nyata
(p<0,05 ); Superscipt huruf yang sama pada baris yang sama menunjukan tidak berbeda
nyata (p>0,05).
Berdasarkan Tabel 9 penurunan pH terbesar terjadi pada fermentasi substrat
B yaitu substrat yang diberi perlakuan awal dengan NaOH 4% dari pH 6 turun
menjadi pH 5 pH ini masih dianggap pH optimal, di mana kondisi pertumbuhan S.
cereviseae pada pH 3,5-6,5 dan pada kondisi basa S. cereviseae tidak dapat
tumbuh (Roukas, 1994). Semakin asamnya pH media menunjukan terjadinya
proses fermentasi dengan terbentuknya etanol dan gas CO2. Pada fermentasi ini
pH awal yang digunakan yaitu pH 6 dan pada suhu kamar 27 0C. Diharapkan
dengan kondisi fermentasi ini kadar etanol yang diperoleh tinggi.
Selama waktu fermentasi terjadinya penurunan pH, hal ini disebabkan
karena proses fermentasi akan mengalami proses biosintesis piruvat yang
menghasilkan produk asam, seperti asam butirat, asam asetat, aseton, asetildehid
dan alkohol. Yuniarsih (2009) juga mengatakan bahwa hasil dari proses
fermentasi secara anaerob adalah asam piruvat yang kemudian akan dirubah
menjadi asam asetat, etanol dan CO2. Nilai pH merupakan salah satu faktor
Perlakuan Dosis Radiasi (Gy)
0 500 1.000 1.500 2.000
Awal Aquades 6,20±0,01a 6,15±0,02
a 6,16±0,02
bc 6,05±0,21
b 6,26±0,01
c
Akhir Aquades 5,40±0,07b 5,60±0,08
a 5,20±0,01
ab 5,43±0,06
ab 5,52±0,06
a
Awal NaOH 6,53±0,01d 6,56±0,07
d 6,30±0,01
de 6,59±0,01
de 6,70±0,02
e
Akhir NaOH 5,10±0,05b 5,14±0,10
a 5,05±0,05
ab 5,30±0,11
ab 5,20±0,00
a
55
penting yang perlu diperhatikan pada saat proses fermentasi. pH mempengaruhi
pertumbuhan S. cereviseae, oleh karena itu pada awal fermentasi substrat yang
akan digunakan terlebih dahulu diuji pH nya.
4.4.2 Konversi Gula
Konversi gula pereduksi menjadi etanol dapat dilihat pada Tabel 10 dan 11.
Tabel 10. Konversi gula pereduksi pada substrat A (Akuades)
Tabel 11. Konversi gula pereduksi pada substrat B (NaOH 4%)
Uraian Ulangan Dosis Radiasi (Gy)
0 500 1.000 1.500 2.000
Kadar glukosa awal (%) 1 12,32 12,19 13,74 13,21 12,30
Kadar glukosa akhir (%) 1 6,16 6,77 6,70 8,61 8,10
2 8,52 8,22 7,50 7,75 7,15
Penurunan kadar glukosa,
(%)
1 50,02 44,46 49,10 34,82 34,15
2 30,80 32,57 45,47 41,33 41,87
Rerata 40,41 38,51 47,28 38,07 38,01
Penurunan kadar gula pereduksi dari ke-2 tabel di atas menunjukkan
pereduksi pada subtrat B lebih tinggi jika dibandingkan dengan penurunan kadar
gula pereduksi pada subtrat A. Penurunan kadar gula reduksi dapat disebabkan
karena kandungan gula digunakan oleh khamir S. cerevisiae sebagai sumber
karbon (Azizah, 2012). Kandungan gula tersebut kemudian akan dikonversi
menjadi bioetanol oleh khamir S. cerevisiae. Konversi gula reduksi yang tertinggi
terjadi pada substrat B dengan perlakuan kapang P. chrysosporium yang diradiasi
Uraian Ulangan Dosis Radiasi (Gy)
0 500 1.000 1.500 2.000
Kadar glukosa awal (%) 1 10,36 10,93 12,54 11,51 7,89
Kadar glukosa akhir (%) 1 7,19 8,61 9,56 10,34 6,34
2 9,59 9,12 10,52 10,46 7,31
Penurunan kadar glukosa
(%)
1 30,60 21,22 23,76 10,17 19,62
2 7,46 16,59 16,10 9,12 7,26
Rerata 19,03 18,90 19,93 9,65 13,44
56
gamma pada dosis 1.000 Gy yaitu sebesar 47,28% dengan mengalami kenaikan
60% dari kontrol.
Berdasarkan Tabel 10 dan 11 dapat diketahui bahwa secara umum terjadi
penurunan kadar gula reduksi antara substrat A dan B selama proses fermentasi
dengan berbagai variasi dosis pada kapang P. chrysosporium yang diradiasi
gamma. Tingginya penurunan kadar gula reduksi secara langsung berpengaruh
pada tingginya kadar etanol yang dihasilkan. Fermentasi substrat B (1.000 Gy)
mengalami penurunan yang paling besar dari 13,74% menjadi 6,70%. Data ini
menunjukkan bahwa dosis 1.000 Gy yang mengandung kapang P. chrysosporium
diradiasi gamma merupakan medium yang paling sesuai bagi S. cerevisiae.
Semakin banyak gula reduksi yang dimanfaatkan oleh khamir S. cerevisiae
maka makin tinggi pula kadar etanol yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan
pendapat Winarti (1996), yang menyatakan bahwa semakin banyak gula yang
dapat dipecah oleh sel khamir menjadi bioetanol maka semakin tinggi pula
kosentrasi bioetanol yang dihasilkan. Pada variasi dosis substrat A, penurunan
kadar gula reduksinya paling sedikit yakni dari 9-19%. Hal ini mungkin
disebabkan karena pada medium substrat A merupakan substrat yang difermentasi
tanpa perlakuan awal NaOH sehingga masih banyak kandungan lignin yang masih
tersisa disubstrat tersebut dan tidak terhidrolisis secara sempurna. Menurut Imman
et al. (2014). Gula pereduksi yang terbentuk itu karena terhidrolisisnya
hemiselulosa dan selulosa yang terlarut menjadi monomer gula.
57
4.4.3 Kadar Etanol
Hasil analisa kadar etanol yang diperoleh ditunjukkan pada Tabel 12.
Tabel 12. Kadar etanol substrat batang rumput gajah fermentasi S. Cerevisiae
dengan berbagai dosis radiasi
Uraian Dosis Radiasi (Gy)
0 500 1.000 1.500 2.000
Substrat A 6,29a 7,12
ab 9,00
def 8,52
cd 7,54
bc
Substrat B 8,92de
9,34def
10,85g 9,74
ef 10,02
fg
Keterangan: Superscipt huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukan berbeda nyata
(p<0,05 ); Superscipt huruf yang sama pada baris yang sama menunjukan tidak berbeda
nyata (p>0,05).
Berdasarkan Tabel 12 kadar etanol tertinggi terdapat pada substrat diberi
perlakuan awal NaOH 4% dengan dosis radisi 1.000 Gy menghasilkan kadar
etanol tertinggi sebesar 10,85% dengan mengalami peningkatan kadar etanol
sebesar 72,53% dari kontrol dengan konversi gula sebesar 47,28%. Sedangkan
kadar etanol terkecil terdapat pada substrat batang rumput gajah dengan dosis
radisi 0 Gy tanpa perlakuan penambahan NaOH dengan menghasilkan kadar
etanol sebesar 6,29%.
Hasil uji statistik Duncan juga menyatakan beda nyata pada substrat diberi
perlakuan awal NaOH 4% dengan subtrat tanpa diberi perlakuan awal. Hal ini
sebanding dengan hasil konversi gula pereduksi yang tertinggi pada dosis 1.000
Gy. Hal ini juga menunjukan gula pada substrat diberi perlakuan awal NaOH 4%
dengan dosis radisi 1.000 Gy dikonversi sempurna menjadi etanol, yang ditunjang
dengan lebih rendahnya pH pada substrat yang diberi perlakuan awal NaOH 4%
dibandingkan dengan pH pada substrat tanpa diberi perlakuan awal. Tetapi setelah
mencapai dosis yang optimal dalam proses pembentukan etanol S. cerevisiae
hanya menggunakan sisa gula untuk pertumbuhannya, yang terlihat dengan
penurunan kadar gula pereduksi sampai pada dosis yang lebih tinggi selama
58
proses fermentasi. Peningkatan kadar etanol juga ditunjukkan pada saat gula
pereduksi sudah cukup sebagai sumber karbon bagi yeast, maka yeast akan
bekerja untuk merubah gula-gula menjadi etanol pada dosis tertentu selama proses
fermentasi. Sedangkan kadar gula pereduksi cenderung menurun disebabkan gula
yang terdapat dalam medium digunakan sebagai sumber karbon bagi sel ragi
untuk mensintesis energi melalui proses fermentasi etanol.
Berkurangnya kadar etanol disebabkan karena etanol telah dikonversi
menjadi senyawa lain, seperti ester sehingga menurunkan kadarnya (Sari et al.,
2008). Lamanya waktu fermentasi menyebabkan oksigen yang terdapat dalam
fermentor mengalami reaksi lanjut membentuk asam asetat dan air seiring dengan
waktu fermentasi yang semakin lama (Sari, 2011). Lama fermentasi yang paling
optimal untuk proses pembuatan bioetanol dengan yeast S. cerevisiae adalah 3
hari. Jika fermentasi dilakukan lebih dari 3 hari, justru kadar etanolnya dapat
berkurang (Sari et al., 2008).
Berdasarkan penelitian sebelumnya Novia et al. (2015) telah melakukan
produksi etanol dari daun nanas dengan konsentrasi 0,8 N NaOH menghasilkan
kadar glukosa 3,64%, selama 3 hari fermentasi menghasilkan kadar etanol 3,21%.
Selain itu penelitian Asip et al. (2016) mengatakan bahwa kadar etanol tertinggi
dipengaruhi oleh kadar glukosa dari proses hidrolisa sehingga kadar etanol
tertinggi terdapat pada substrat sabut kelapa dengan hidrolisa yang melalui proses
pretreatment NaOH 5% yaitu sebesar 5,31%. Kadar etanol yang dihasilkan dari
penilitian ini lebih tinggi kadarnya dari penelitian sebelumnya hal ini karena
adanya perlakuan iradiasi gamma pada kapang yang mampu menghasilkan gula
pereduksi jauh lebih tinggi dari lainnya.
BAB V
PENUTUP
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
1. Substrat batang rumput gajah dengan perlakuan awal NaOH 4% mampu
menurunkan kadar lignin sebesar 46,82%.
2. Hidrolisi kapang P. chrysosporium dengan radiasi gamma 1.000 Gy pada
substrat batang rumput gajah yang diberi perlakuan awal NaOH 4% mampu
menghasilkan aktivitas enzim LiP tertinggi sebesar 9.656 U/mg.
3. Hasil fermentasi padat (SSF) dengan khamir S. cerevisiae yang diberi
perlakuan awal NaOH 4% dengan dosis 1.000 Gy pada P. chrysosporium
mampu meningkatkan kadar etanol tertinggi sebesar 10,85% selama 2 hari.
5.2 Saran
Pada penelitian selanjutnya, perlu dilakukan radiasi pada subtstrat batang
rumput gajah agar lebih meningkatkan kadar etanol yang dihasilkan dan perlunya
optimasi waktu melalui proses fermentasi pada khamir S. cerevisiae.
DAFTAR PUSTAKA
Aeni, U.A. 2018. Perlakuan Sinar Gamma pada Substrat Jerami Padi dan Kapang
Phanerochaete chrysosporium untuk Meningkatkan Efisiensi Delignifikasi
melalui Fermentasi Padat. Skripsi. Fakultas Sains dan Teknologi. UIN
Jakarta.
Ahmed, A.P. dan Vernette. 2008. Culture-based strategies to enhance cellulose
enzyme production from Trichoderma resei RUT-C30 in bioreactor culture
conditions. Biochemical Engineering Journal. 40: 399-407.
Alexopoulos, C.J., Mims, C.W., dan Blackwell, M. 1996. Introductory Mycology
4th
. Canada. John Wiley.
Alidadi, H., Parvaresh, A.R., Shahmansouri, M.R. 2007. Combine Compost and
Composting Process in the Treatment and Bioconversion of Sludge,
Pakistan. Journal of Biological Science. 10(21):3944-3947.
Arnata, I.W., Dwi, S., Richana, N. 2009. Bioprocess Technology to Produce
Bioethanol from Cassava by Co-Culture Trichoderma viride, Aspergillus
niger, Saccharomyces cerevisiae. Prossiding. International Conferece on
Biotechnology for Sustainable Future.
Artiningsih, T. 2006. Aktivitas Ligninolitik Jenis Ganoderma pada Berbagai
Sumber Karbon. Biodiversitas. 7:307-311.
Asgher, M., Asad, M.J., Imran, M., Gulfraz, Watoo, F.H., Hadri, S.H., dan
Mehboob, N. 2013. Production of Lignin Peroxidase by Ganoderma
Leucidum Using Solid State Fermentation. African Journal of
Biotechnology. 10(48):9880–9887.
Asip, F., Yoga, P.W., dan Reza, T.W. 2016. Pengaruh Basa Terhadap Penurunan
Lignin dan Konsentrasi Hcl Pada Hidrolisis Sabut Kelapa Untuk
Memproduksi Bioetanol. Journal of Teknik Kimia. 1(22):102-110.
Association of Official Analytical Chemists (AOAC). 2005. Official Methods of
Analysis. Benjamin Franklin Station, Washington.
Astriani, T. 2015. Penggunaan Iradiasi Gamma untuk Meningkatkan Aktivitas
Enzim Kitinase T. harzianum. Skripsi. Fakultas Sains dan Teknologi. UIN
Syarif Hidayatullah Jakarta.
Ayeni, A.O., Adeeyo, O.A., Oresegun, O.M., dan Oladimeji, T.E. 2015.
Compositional Analysis of Lignoselullosic Materials, Evaluation of an
Economicaly Viable Method Suitable for Woody and Non–woody
Biomass. American Journal of Engineering and Research. 4(4):14–19.
61
Azizah, N. 2012. Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Kadar Alkohol, pH, dan
Produksi Gas Pada Proses Fermentasi Bioetanol dari Whey dengan
Substitusi Kulit Nanas. Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan. 1(2): 72-77.
Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN). 2008. Dasar Proteksi Radiasi dan
Lingkungan. Pusdiklat. Jakarta.
Balat, M., Balat, H., dan Oz, C. 2008. Progress in Bioethanol Processing Progress
in Energy and Combustion. Jurn Science. 34:551–573.
Bari, I.D., Canio, P.D., Cuna, D., Liuzzi, F., Capece, A., Romano, P. 2013.
Bioethanol production from mixed sugars by Scheffersomyces stipitis free
and immobilized cells, and co-cultures with Saccharomyces cerevisiae.
Jurn Biotechnology. 30:591-597.
Bhargav, S.P., Panda, M., Ali, S.J. 2008. Solid State Fermentation: An Overview.
Chem Biochem Eng Q. 22:49–70.
Bonnen, A.M., Anton, L.H. dan Orth, A.B. 1994. Lignin-degrading enzymes of
the commercial button mushroom, Agaricus bisporus. J Appl Environ
Microbiol. 60:960-965.
Brigham, C.J., dan Macedo, N. 2014. From Beverages to Biofuels: The Journeys
of Ethanol-Producing Microorganisms. International Journal of
Biotechnology for Wellness Industries. 3:79-87.
Broda P., Birch, P.R. Brooks dan Sims. 1996. Lignocellulose degradation by
Phanerochaete chrysosporium: gene families and gene expression for a
complex process. Molecul. Microbiol.19(5):923-932.
Buckle, K.A., Edwards, G.H., Fleet, dan Wotton, M. 1987. Ilmu Pangan.
Terjemahan H Purnomo dan Adiono. UI–Press. Jakarta.
Bueche, F., dan Wallach, D.L. 1994. Technical Physics.4 th ed, John Willey dan
Sons, Inc. New York. 558-569.
Cember, H., dan Johnson, T.E. 2009. Introduction to Health Physics. New York:
The McGraw-Hill Companies, Inc.
Christian, G.D. 2014. Analytical Chemistr. Sixth Edition, Jhon Wiley and Sons.
Dashtban, M., Schraft, H., dan Qin, W. 2009. Fungal Bioconversion of
Lignocellulosic Residue: Opportunities and Perspectives. Int. J. Biol. Sci.
578-595.
Day, R.A., dan Underwood, A.L. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta.
Erlangga.
62
Day, R.A., dan Underwood, A.L. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi Keenam.
Jakarta. Erlangga.
Dean, J.A. 1995. Analytical Chemistry Handbook, Mc Graw-Hill, Inc. United
States of America.
Denny. 2009. Rancang Bangun Alat Ukur Kecepatan dan Arah Arus Laut Dengan
Kontrol Mikrokontroler ATMEGA 8535. Skripsi. Fakultas Teknologi
Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.
Djajanegara, I., Wahyudi, P., Tjokrokusumo, D., Widyastuti, N., Harsoyo. 2007.
Pengaruh Mutasi dengan Radiasi Sinar Gamma (Co60) Terhadap
Produktivitas Jamur Tiram Abu-Abu (pleurotus sajur-caju). Berk Penel
Hayati. 13:(57–61).
Djuarnani, N., Kristian dan Budi. 2008. Cara Cepat Membuat Kompos. Jakarta.
Agro Media Pustaka.
Dumanauw, J.F. 2001. Mengenal Kayu. Jakarta. Gramedia.
Dyah, S. dan Adi, S.E. 2010. Optimalisasi Konsentrasi Phanerochaete
chrysosporium pada Biosorpsi Ion Logam Pb dalam Limbah Cair
Elektroplatting. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan. Fakultas Teknik
Industry, UPN Jawa Timur, 2(2):1-8.
Elevri, S., dan Putra R.P. 2006. Produksi Etanol Menggunakan Saccharomyces
cerevisiae yang Diamobilisasi dengan Agar Batang. Jurnal Akta Kimindo.
1(2):105114.
Fadilah, D., Sperisa, K.A., Enny dan Arif, J. 2008. Biodelignifikasi Batang
Jagung dengan Jamur Pelapuk Putih Phanerochaete crysosporium. Journal
of Ekuilibrium. 7(1):7-11.
Fengel, D., dan Wegener, G. 1989. Wood; Chemistry, Ultrastucture dan
Reactions. De Gruyter Berlin. 132-174.
Fessenden, R.J., and Fessenden, J.S. 1998. Dasar-Dasar Kimia Organik. Jakarta.
Binarupa Aksara
Gandjar, G.I. 2007. Kimia Farmasi Analisis. Yogyakarta. Pustaka Pelajar.
Gunam, I.B.W., Ketut, B., Imade, Y.S.G. 2010. Pengaruh Perlakuan Delignifikasi
dengan Larutan NaOH dan Konsentrasi Substrat Jerami Padi Terhadap
Produksi Enzim Selulase dari Aspergillus Niger NRL A-11, 264. Jurnal
Biology. 14(1):55-61.
63
Habibi, Y., Lucian, A., Lucia dan Orlando, J.R. 2010. Cellulose Nanocrystals:
Chemistry, Self-Assembly and Applications. Chemical Reviews. 110(6):
3479-3600.
Hattaka, A. 2001. Lignin Modifying enzymes from selected white rot kapang
production and role in lignin degradation. FEMS Microbiol. 13:125-135.
Hatakka A. 1994. Lignin-modifying enzymes from selected white-rot fungi:
production and role in lignin degradation. FEMS Microbiol. Rev. 13: 125-
135.
Higuchi, T. 1993. Lignin Structure and Morphological Distribution in Plan Cell
Walls. Chemistry and Potential Applications. 1:2-17.
Hilakore, M.A. 2008. Peningkatan Kualitas Nutrisi Putak Melalui Fermentasi
Campuran Trichoderma Reesei dan Aspergillus Niger Sebagai Pakan
Ternak Ruminansia. Tesis. Fakultas Pertanian, Institute Pertanian Bogor.
Bogor.
Howard, R.L., Abotsi, E., Van, R.J., dan Howard, S. 2003. Lignocelluose
Biotechnolog: Issues of Bioconversion and Enzyme Production. Journal of
Biotechnology. 2:602-619.
Imman, S., Arnthong, J., Burapatana, V., Champreda, V., dan Laosiripojana, N.
2014. Effects of Acid and Alkali Promoters on Compressed Liquid Hot
Water Preteatment of Rice Straw. Bioresource Technology. 171:29-36.
Jannah, A.M. 2010. Proses Fermentasi Hidrolisat Jerami Padi untuk
Menghasilkan Bioetanol. Jurnal Teknik Kimia. 371:19-27.
Judoamidjojo, M. 1992. Teknologi Fermentasi. Jakarta. Rajawali Pers.
Jonsson, L.L., Ylitalo, G.M., Myers, M.S., Anulacion, B.F., Buzitis, J., dan
Collier, T.K. 2013. Aluminums Melter-derived Polycyclic Aromatic
Hydrocarbon Sand Fatfish Health in The Kitimat Marine Ecosystem. Br.
Columbia Can. Sci. Total Environ. 512:227–239.
Kang, S.W., Park, Y.S., Lee, J.S., Hong, S.I., dan Kim, S.W. 2004. Production of
Cellulaces and Hemicellulaces by Aspergillus niger, KK2 from
Lignocellulosic Biomass. Bioresources Tehcnol. 91:153-156.
Kheiralla, H.Z., Said, M.B.E., Saad, M.A.M., Douaa, H.A.A. 2013. Optimization
of Cultural Conditions for Lignin Peroxidase Production Phanerochaete
chrysosporium and Pleurotus Ostreatus. Academia Journal of
Biotechnology. 2315–7747.
Khopkar, S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta. UI Press.
64
Khopkar, S.M. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta. UI Press.
Kim, J.Y., Na, C.S., Kim, D.S., Kim, J.B., dan Seo, Y.W. 2015. Efek dari Iradiasi
Sinar Gamma Kronis Pada Lignoselulosa dari Branchypodium distachyon.
Selulosa. 22:2419-2430.
Larasati, T.R.D., Mulyana, N., Nurhasni dan Hasanah, U. 2016. Pengaruh Radiasi
Gamma terhadap Kemampuan Degradasi Lignin Phanerochaete
chrysosporium dan Ganoderma lucidum. Jurnal Sains dan Teknologi
Nuklir Indonesia. 17(1):21-36.
Lee, H.V., Hamid, S.B.A., dan Zain, S. 2014. Conversion of Lignoselulosic
Biomass to Nanocellulose: Strukture and Chemical Process. The scientific
World Journal. 20:321-340.
Lestari, W.I. 2012. Pengambilan Lignin dari Batang Rumput Gajah dengan Proses
Ekstraksi. Tesis. Fakultas Teknik Kimia, UPN Jatim. Jatim.
Lynd, L.R., Weimer, W.H. Zyl, W.H., dan Pretorius. 2002. Microbial Cellulose
Utilization: Fundamentals and Biotechnology. Microbiol. Mol. Biol. Rev.
66(3):506-577.
MacLellan, J. 2010. Strategis of Enhance Enzymatic Hydrplysis of Cellulose in
Lignocellulosic Biomass. Basic Biotechnology, 6:31-35
Mangunwidjaja, D. 1994. Teknologi Bioproses. Jakarta: Penebar Swadaya
Mardina, P., Prathama, H.A., Hayati, D.M. 2013. Pengaruh Waktu Hidrolisis dan
Konsentrasi Katalisator Asam Sulfat Terhadap Sintesis Furfural dari Jerami
Padi. Jurnal Konversi. 3(2):1-8.
Mc. Donald, P., Edward, J.F.D., Greenhalg dan Morgan. 2002. Animal Nutrition,
6 th
edition. Longman Scientific Technical Co. Pumbished in The United
States with John Willey and Sons Inc. New York.
Meevooitism, V., Suthep, W., dan Duangnate, I.N.A. 2014. Research and Phytase
and Non-Starch Polysaccharide Hydrolase Enzymes. Mahidol University.
Microbe, W. 2008. Struktur Mikroskopis Miselia Phanerochaete chrysosporium
Hasil Scanning Electron Micrograph (SEM).
https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/File:040504062021.jpg 20
Desember 2017 (14.10).
Miller, G.L. 1959. Use of Dinitrosalycylic Acid Reagen for Determination of
Reducing Sugar. Anal. Chem. 31:426.
Miller, J. 1972. Experiments in Molecular Genetics. New York: Cold Spring
Harbor Laboratory.
65
Milyanto, K. 1997. Renewable Biological Systems For Alternative Sustainable
Energy Production. FAO-Food and Agriculture Organization of the United
Nations.
Mimity, A. 2016. Kualitas Nutrisi dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Hasil Fermentasi Padat dengan Fungi Phanarochaete chrysosporium yang
dipapar Sinar Gamma. Skripsi. Fakultas Sains dan Teknologi. UIN Jakarta.
Monteil-Rivera, F., Phuong, M.Y.M., Halasz, J., dan Hawari, J. 2013. Isolation
and Characterization of Herbaceous Lignins for Applications In
Biomaterials. Industrial Crops And Products. Green Chemistry. 16(4):1897-
1903.
Mulyana, N., Tri, R.D.L., Nurhasni dan Meliana, N. 2015. Peningkatan Aktivitas
Enzim Selulase dan Produksi Glukosa Melalui Fermentasi Substrat Jerami
Padi dengan Fungi Aspergillus niger yang Dipapari Sinar Gamma. Jurnal
Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi. 11(1):13-25.
Nlewem, K.C., dan Thrash, J.M.E. 2010. Comparison of Different Pretreatment
Methods Based On Residual Lignin Effect. Bioresource Technology. 101:
5426–5430.
Naufala, Wilda, A., dan Ellina, S.P. 2015. Hidrolisis Eceng Gondok dan Sekam
Padi untuk Menghasilkan Gula Reduksi sebagai Tahap Awal Produksi
Bioetanol. Jurnal Teknik ITS. 4(2):109-114.
Novia, Khairunnisa dan Gigih, T.P. 2015. Pengaruh Konsentrasi NaOH Saat
Pretreatment dan Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Etanol dari Daun
Nanas. Jurnal Teknik Kimia. 3(21):16-26.
Nugraha, R. 2006. Produksi Enzim Selulase oleh Penicillium nalgiovense SS240
pada Substrat Tandan Sawit. Skripsi. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Osvaldo, Z.S., Panca, P.S., Faizal, M. 2012. Pengaruh Konsentrasi Asam dan Waktu
Pada Hidrolisis dan Fermentasi Pembuatan Bioetanol dari Alang–Alang. Jurnal
Teknik Kimia. 18(2):11-18.
Pandey, A., Selvakumar, P., dan Ashakumary, L. 1994. Glucoamylase production
by Aspergillus niger on ricebran is improved by adding nitrogen source.
World J Microbila Biotechnol 10:348–349.
Perez, J., Munoz, J., Dorado, T., Rubia dan Martinez, J. 2002. Biodegradation and
Biological Treatments of Cellulose, Hemicellulose and Lignin: an overview,
Int. Microbiol. 5:53-63.
Putri, F.N.A., Agustin, K.W., dan Harsojo. 2015. Aplikasi Teknologi Iradiasi
Gamma dan Penyimpanan Beku Sebagai Upaya Penurunan Bakteri Patogen
66
pada Seafood: Kajian Pustaka. Jurnal Pangan dan Agroindustri. 3(2):345-
352.
Rahayuningsih, M. 2003. Toksisitas dan Aktivitas Dipterosidal Bioinsektisida
Bacillus thuringiensis israelensis Tipe Liar dan Mutan pada Berbagai
Formulasi Media dan Kondisi Kultivasi. Disertasi. Institut Pertanian Bogor.
Bogor.
Reddy, C.A., dan Mathew, Z. 2001. Bioremediation Potential of White Rot fungi.
In: Gadd GM (ed) fungi in Bioremediation. Cambridge Univ Press:
Cambridge.
Robertson, K.L., Mostaghim, A., Cuomo, C.A., Soto C.M., Lebedev, N, Bailey,
R. F., Wang, Z. 2012. Adaptation of the Black Yeast Wangiella dermatitidis
to ionizing radiation :Molecular and cellular mechanisms. Pios One
Rosdiana, N.S., Sarjono, P.R., dan Mulyani, N.S. 2013. Aktivitas Fusarium
oxysporim dalam Menghidrolisis Eceng Gondok dengan Variasi
Temperatur. Chem Expo. 1(1):220-225.
Roukas, T. 1994. Continuous Ethanol Productions From Carob Pod Extract By
Immobilized Saccharomycess Cerevisiae In A Packed Bed Reactor.
Journal Chemistry Technology Biotechnol. 59:387-393.
Safaria, S., Idiawati, N., dan Zaharah, T.A. 2013. Efektivitas Campuran Enzim
Selulase dari Aspergillus niger dan Tricoderma reesei dalam menghidrolisis
Substrat Sabut Kelapa. JKK. 2(1): 46–51.
Sahare, P., Singh, R., Laxman, R.S., Rao, M. 2012. Effect of Alkali Pretreatment
on the Structural Properties and Enzymatic Hydrolysis of Corn Cob. Appl.
Biochem. Bioetechnol. 168:1806-1819.
Salsabila, U., Mardiana, D., dan Indahyanti, E. 2014. Kinetika Reaksi Fermentasi
Glukosa Hasil Hidrolisis Pati Biji Durian Menjadi Etanol. Kimia Student
Journal. 2(1):345-352.
Saparianti, E., Dewanti, T., dan Dhoni, S.K. 2013. Efektivitas Campuran Enzim
Selulase Menjadi Glukosa Cair oleh Kapang T.viride. Jurn Tek-Pert.
5(1):1-10.
Sari, I.M., Noverita dan Yulneriwarni. 2008. Pemanfaatan Jerami Padi dan Alang-
Alang dalam Fermentasi Etanol Menggunakan Kapang Trichoderma Viride
dan Khamir Saccaromyces cerevisia. Vis Vitalis. 5(2):55-62.
Sari, N.K. 2009. Produksi Bioetanol dari Rumput Gajah Secara Kimia. Jurnal
Teknik Kimia. 4(1):265-273.
67
Sari, P.S. 2011. Sakarifikasi dan Ko-Fermentasi Serentak (SKSF) untuk Produksi
Bioetanol dari Limbah Padat Industri Pulp dan Paper. Skripsi Sarjana.
Fakultas Teknik, Universitas Riau. Pekanbaru.
Schmid, F. 2001. Biological Macromolecules: UV-Visible Spectrophotometry.
Encyclopedia of Life Sciences. Nature Publishing Grup.
Scordia, D., Testa, G, dan Cosentino, S.L. 2014. Perennial grasses as
lignocellulosic feedstock for second-generation bioethanol production in
Mediterannean environment. Italian Journal of Agronomy. 9(581):84-92.
Sekarsari, I.D. 2003. Seleksi Isola Bakeri Rumen (Anaerob) Penghasil
Karboksimetil Selulase. Bogor: Institut Pertanian Bogor.
Shi, J., Sharma, R., Shivappa, R. 2009. Microbial Pretreatment of Cotton Stalk by
Cultivitation of P. crysphorium. Bioreour Technol. 100:4388-6564
Shofiyanto, M.E. 2008. Hidrolisis Tongkol Jagung oleh Bakteri Selulolitik untuk
produksi Bioetanol dalam Kultur Campuran. Skripsi. Institut Pertanian
Bogor. Bogor.
Shinghania. 2009. Cellulolytic Enzymes. Biotechnology for Agro-Industrial
Residues Utilization. 20:371-381.
Sjostrom, E. 1995. Wood Chemistry. Second Edition. Terjemahan
Sastrohamidjojo. Kimia Kayu dan Dasar-dasar Kimia. Gajah Mada
University Press. Yogyakarta.
Skoog, D.A., West, D.M, dan Holler, F.J. 1994 Analytical Chemistry An
Introduction. Sixth Edition, Saunders College Publishing. USA.
Srebotnik, E., Jensen dan Hammel. 1994. Fungal Degradation Of Recalcitrant
Nonphenolic Lignin Structure Without Lignin Peroxidase. Proc Natl Acad
Sci. 91:12794-12797
Sreedhar, M., Chaturvedi, A.M., Aparna, D., Pavan, K., Singhal R.K dan Babu
P.V. 2013. Influence of γ-radiation Stres on Scavenging Enzyme Activity
and Cell Ultra Structure In Groundnut (Arachis hypogaea L.). Applied
Science Research. 4(2):35-44.
Stewart, J.J., Akiyama, T., Chapple, C., Ralph, J., dan Mansfield, S.D. 2009. The
Effect On Lignin Structure Of Overexpression Of Ferulate 5-Hydroxylase
In Hybrid Poplar. Plant Physiol, 150:621-635
Sudarmadji, S., Haryono, B., dan Suhardi. 1989. Prosedur Analisa untuk Bahan
Makanan dan Pertanian. Liberty. Yogyakarta.
68
Sudiyani, Y., Heru, R., dan Alawiyah, S. 2010. Pemanfaatan Biomassa Limbah
Lignoselulosa Untuk Bioetanol Sebagai Sumber Energi Baru Terbarukan.
Ecolab. 4(1):1-54.
Sukandar, U. 2002. Proses Metabolisme. Bandung: Institut Teknologi Bandung.
Sun, Y. dan Cheng, J. 2002. Hydrolysis of Lignocellulosic Materials for Ethanol
Production: A Review. Bioresource Technology. 83:1-11.
Surono, M. Soejono dan Budhi, S.P.S. 2006. Kehilangan Bahan Kering dan Bahan
Organik Silase Rumput Gajah pada Umur Potong dan Level Aditif yang
Berbeda. Jurnal Pengembangan Peternakan Tropis. 1(31):62-67.
Susanti, E., Ardyati., Suharjono dan Aulaniam. 2016. Optimizing of Lignin
Peroxidase Production by The Suspected Novel Strain of Phanerochaete
chrysosporium ITB Isolate. International Journal of ChemTech Research,
9(11), 24-33.
Tomas, P.E., Alvira, P., Ballesteros, M., Negro, M.J. 2011. Pretreatment
Technologies for Lignocellulose-to-Bioethanol Conversion. Di dalam
Pandey A (ed.), Biofuels: Alternative Feedstocks and Conversion
Processes, pp: 149-176.
Toledano, A., Serrano, L., Pineda, A., Romero, A.A., Luque, R dan Labidi, J.
2014. Depolymerisation Microwave dibantu dari organosolv lignin melalui
ringan hidrogen bebas hidrogenolisis: skrining Catalyst, Terapan Katalisis
B-Lingkungan 145: 43-55.
Tuomela, M., Vikman, M., Hatakka, A., dan Itavaara M. 2000. Biodegradation of
lignin in a compost environment. Bioresource technology. 72:169-183.
United States Department of Agriculture (USDA). 2015. Pennisetum purpureum
classifications. https://plants.usda.gov/core/profile?symbol=PEPU2 20
Desember 2017 (14.10).
Utomo, R.S dan Soejono. 1987. Singkronisasi Degradasi Energy dan Protein
Dalam Rumen Pada Ransum Basal Jerami Padi Untuk Meningkatkan
Kecernaan Nutrient Sapi Potong. Laporan Penelitian. Lembaga Penelitian
Gajah Mada. Yogyakarta.
Verma, V., Alpika, V. dan Akhilesh, K. 2012. Isolation Dan Production Of
Cellulose Enzyme From Bacteria Isolated From Agricultural Fields In
District Hardoi, Uttar Pradesh, India. Adv Appl Sci Res. 3(1):171-174.
Waluyo, L. 2004. Mikrobiologi. Bogor : CV Rajawali.
Wan, C., dan Li, Y. 2012. Fungal pretreatment of lignocellulosic biomass. Journal
of Biotechnol Adv. 30(6):1447-1457.
69
Wardhana, A.W. 2006. Proteksi radiasi dan aplikasinya. Yogyakarta: Andi
Yogyakarta.
Wenjuan, Q. 2010. High Consistency Enzimatic Hydrolysis Of
Lignocellulose. The Faculty Of Graduate Studies. The University Of
British Colombia .140.
Widyastuti. 2007. Jamur Ganoderma philippii dan Rigidoporus lignosus. Fakultas
Kehutanan. Universitas Gajah Mada.
Winarno, F.G., Fardiaz, S. dan Fardiaz, D. 1980. Pengantar Teknologi Pangan.
Jakarta: PT Gramedia.
Winarti, S. 1996. Pengaruh Lama Fermentasi dan Kadar Substrat Terhadap
Produksi Etanol Pada Fermentasi Onggok Oleh S. cerevisie. Fakultas
MIPA. Universitas Brawijaya Malang.
Wiratmaja, I.G., Kusuma, I.G.B.J., Winaya, I.N.S. 2011. Pembuatan Etanol
Generasi Kedua dengan Memanfaatkan Limbah Rumput Laut Eucheuma
Cottoni Sebagai Bahan Baku. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin. 5(1):75-84.
Yumas, M., dan Rosniati. 2014. Pengaruh Konsentrasi Starter dan Lama
Fermentasi Pulp Kakao Terhadap Konsentrasi Etanol. Biopropal Industri,
5(1) 13-22.
Yuniarsih, F.N. 2009. Pembuatan Bioetanol dari Dekstrin dan Sirup Glukosa Sagu
Menggunakan Sacchromyceas Cerevesae var. Ellipsoideus. Skripsi.
Fakultas Teknologi Pertanian Bogor. Bogor.
Zheng, G., Yu, M., Chen, Y., Huang, D., Zhang, J., Huang, H., Jiang R., dan Yu
Z. 2009. Efects of Inoculation with P.crysphorium at Various Time Points
on Enzyme Activities During Agricultural Waste Composting. Bioresource
Technology. 101: 222-227.
Zheng, Z., dan Obbard, J.P. 2002. Oxidation of polycyclic aromatic hydrocarbons
(PAH) by the white rot fungus, Phanerochaete chrysosporium. Enzyme
Microb. Technol, 31, 3–9.
Zusfahir dan Santi, N.H. 2008. Pemanfaatan Batang Ubi Kayu sebagai Sumber
Enzim Peroksidase untuk Penurunan Kadar Fenol. Seminar Nasional
Aplikasi Sains dan Teknologi, IST AKPRIND Yogyakarta.
70
LAMPIRAN
Lampiran 1. Proses Pretreatment NaOH
a. Perubahan kadar lignin pretreatment NaOH
Parameter Larutan NaOH
0% 2% 4% 6% 8% 10%
Kadar lignin % 12,03c 9,39
b 6,40
a 6,43
a 6,49
a 6,45
a
Penurunan % - 22 46,82 46,53 46,03 46,32
Lampiran 2. Proses Biodelignifikasi Solid State Fermentation (SSF) Batang
Rumput Gajah a. Perubahan pH medium SSF terhadap waktu inkubasi
b. Perubahan kadar air medium SSF terhadap waktu inkubasi
c. Aktivitas LiP dalam medium biodelignifikasi
Perlakuan Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 Gy 2.624±0,08bc
3.936±0,26c 1.026±0,00
a 1.551±0,00
a
500 Gy 3.936±0,00a 5.248±0,00
a 5.518±0,00
a 7.180±0,00
b
1.000 Gy 6.560±0,09a 7.232±0,08
a 7.605±0,09
a 9.656±0,00
ab
1.500 Gy 5.248±0,10a 4.608±1,01
a 8.241±2,04
b 8.949±1,11
b
2.000 Gy 3.264±0,04a 4.576±0,06
a 3.466±0,09
a 5.376±0,09
a
Perlakuan Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 Gy 6,58±0,11a 7,32±0,01
b 6,72±0,01
a 7,53±0,01
c
500 Gy 6,68±0,11a 7,27±0,02
b 6,82±0,02
a 7,56±0,01
c
1.000 Gy 6,91±0,08a 7,35±0,01
c 7,16±0,02
b 7,63±0,01
d
1.500 Gy 6,75±0,07a 7,38±0,01
b 7,05±0,21
a 7,59±0,01
b
2.000 Gy 7,14±0,085a 7,42±0,01
c 7,26±0,02
b 7,70±0,02
d
Perlakuan Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 Gy 72,45±0,57a 73,67±0,004
a 75,22±0,74
a 76,39±3,39
a
500 Gy 72,06±0,93ab
71,64±0,91a 74,96±1,05
a 73,33±1,31
ab
1.000 Gy 74,81±2,68a 72,30±0,48
a 76,12±0,89
a 75,09±0,87
a
1.500 Gy 71,36±3,24a 73,21±0,09
a 75,47±0,65
a 75,38±3,44
a
2.000 Gy 71,75±0,06a 72,31±0,39
a 75,59±1,04
b 74,96±0,63
b
71
d. Kadar glukosa dalam medium biodelignifikasi
Perlakuan Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 Gy 3,73±0,00a 4,55±0,00
a 10,36±0,98
c 12,32±1,02
d
500 Gy 3,98±0,43a 5,43±0,00
a 10,93±0,00
c 12,19±0,00
d
1.000 Gy 4,75±0,00a 6,49±0,44
b 12,54±0,51
d 13,74±1,00
d
1.500 Gy 5,08±0,42a 5,43±0,45
a 11,51±0,49
c 13,21±0,98
d
2.000 Gy 5,15±0,43a 5,25±1,31
a 7,89±0,00
b 12,30±0,00
d
e. Delignifikasi selama 8 hari
Uraian (Substrat
Akuades)
Ulangan Dosis Radiasi (Gy)
0 500 1.000 1.500 2.000
Kadar lignin awal, % 1 12,03 12,03 12,03 12,03 12,03
Kadar lignin akhir, % 1 9,27 8,12 5,62 5,95 9,94
2 9,56 7,82 5,57 5,96 10,09
Efisiensi delignifikasi,% 1 22,89 32,46 53,31 50,57 17,38
2 20,52 34,97 53,67 50,44 16,14
Rerata 21,70 33,71 53,49 50,50 16,76
Uraian (Substrat
NaOH 4%)
Ulangan Dosis Radiasi (Gy)
0 5.00 1.000 1.500 2.000
Kadar lignin awal, % 1 6.40 6.40 6.40 6.40 6.40
Kadar lignin akhir, % 1 4.60 3.61 1.22 2.29 4.85
2 4.51 3.75 1.10 2.81 4.43
Efisiensi delignifikasi,% 1 28.13 43.75 81.25 64.22 25.00
2 29.69 41.41 82.81 56.25 31.25
Rerata 28.91 42.58 82.03 60.23 28.13
f. Aktivitas enzim selulase dalam medium biodelignifikasi
Perlakuan Hari ke 4
(Aquades)
Hari ke 4
(NaOH)
Hari ke 8
(Aquades)
Hari ke 8
(NaOH)
0 Gy 1,03±0,00a 1,26±0,09
a 1,66±0,00
b 2,01±0,19
c
500 Gy 1,08±0,08a 1,45±0,00
a 1,77±0,00
b 2,14±0,00
c
1.000 Gy 1,51±0,00b 2,29±0,00
c 2,78±0.19
d 2,45±0,09
c
1.500 Gy 1,49±0,08a 2,36±0,00
c 2,45±0,18
c 2,83±0,36
d
2.000 Gy 1,34±0,00a 2,29±0,00
c 2,33±0,00
c 2,53±0,00
d
72
Lampiran 3. Proses Fermentasi dengan Saccharomyces.sp Pada Substrat
Batang Rumput Gajah
a. Perubahan pH medium fermentasi
b. Konversi gula pereduksi substrat A (Akuades)
c. Konversi gula pereduksi substrat B (NaOH 4%)
Uraian Ulangan Dosis Radiasi (Gy)
0 500 1.000 1.500 2.000
Kadar glukosa awal (%) 1 12,32 12,19 13,74 13,21 12,30
Kadar glukosa akhir (%) 1 6,16 6,77 6,70 8,61 8,10
2 8,52 8,22 7,50 7,75 7,15
Penurunan kadar glukosa,
% (g/g)
1 50,02 44,46 49,10 34,82 34,15
2 30,80 32,57 45,47 41,33 41,87
Rerata 40,41 38,51 47,28 38,07 38,01
d. Kadar etanol dalam medium fermentasi
Uraian Dosis Radiasi (Gy)
0 500 1.000 1.500 2.000
Substrat A 6.29a 7.12
ab 9.00
def 8.52
cd 7.54
bc
Substrat B 8.92de
9.34def
10.85g 9.74
ef 10.02
fg
Perlakuan 0 Gy 500 Gy 1.000 Gy 1.500 Gy 2.000 Gy
Awal Aquades 6.20±0,01a 6.15±0,02
a 6.16±0,02
bc 6.05±0,21
b 6.26±0,01
c
Akhir Aquades 5.40±0,07b 5.60±0,08
a 5.20±0,01
ab 5.43±0,06
ab 5.52±0,06
a
Awal NaOH 6.53±0,01d 6.56±0,07
d 6.30±0,01
de 6.59±0,01
de 6.70±0,02
e
Akhir NaOH 5.10±0,05b 5.14±0,10
a 5.05±0,05
ab 5.30±0,11
ab 5.20±0,00
a
Uraian Ulangan Dosis Radiasi (Gy)
0 500 1.000 1.500 2.000
Kadar glukosa awal (%) 1 10,36 10,93 12,54 11,51 7,89
Kadar glukosa akhir (%) 1 7,19 8,61 9,56 10,34 6,34
2 9,59 9,12 10,52 10,46 7,31
Penurunan kadar
glukosa, % (g/g)
1 30,60 21,22 23,76 10,17 19,62
2 7,46 16,59 16,10 9,12 7,26
Rerata 19,03 18,90 19,93 9,65 13,44
73
Lampiran 4. Contoh Perhitungan
a. Kadar lignin
Uraian Ulangan 0% 2% 4%
SBE, g 1 0.4276 0.4198 0.4044
2 0.4157 0.4198 0.4044
LA, g (a) 1 0.0593 0.0503 0.0310
2 0.0575 0.0503 0.0310
Abu, g (b) 1 0.0061 0.0056 0.0018
2 0.0064 0.0056 0.0018
Lignin, g (c) 1 0.0532 0.0447 0.0292
2 0.0511 0.0447 0.0292
BK sampel, g (d) 1 0.4395 0.4760 0.4566
2 0.4272 0.4760 0.4566
Kadar lignin, % 1 12.095 9.385 6.396
2 11.960 9.385 6.396
Rerata 12.0277 9.3854 6.3960
74
b. Kadar air, %
Perlakuan Ulangan Subtrat B
0 Gy 500 Gy 1.000 Gy 1.500 Gy 2.000 Gy
W0 (a), g 1 12.6048 12.455 10.8265 19.5003 21.2598
2 11.0480 12.532 11.8155 20.1718 20.2322
W1 (b), g 1 13.6146 13.4562 11.8271 20.5015 22.2612
2 12.0550 13.5372 12.8173 21.1728 21.2349
W2 (c), g 1 12.819 12.7128 11.0819 19.7224 21.515
2 11.3099 12.8094 12.0589 20.4426 20.4788
Bb sampel, g 1 1.0098 1.0012 1.0006 1.0012 1.0014
2 1.0070 1.0052 1.0018 1.0010 1.0027
Bk sampel, g 1 0.2142 0.2578 0.2554 0.2221 0.2552
2 0.2619 0.2774 0.2434 0.2708 0.2466
Kadar air, % 1 78.788 74.251 74.475 77.817 74.516
2 73.992 72.404 75.704 72.947 75.406
Rerata 76.390 73.327 75.090 75.382 74.961
75
c. Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP)
Uraian Ulangan Subtrat B
0 Gy 500 Gy 1.000
Gy
1.500
Gy
2.000
Gy
Faktor pengenceran 1 1 1 1 1
Abs T=0 1 0.580 0.600 0.550 0.585 0.540
2 0.585 0.580 0.570 0.590 0.560
Abs T=30 1 0.575 0.625 0.585 0.615 0.560
2 0.595 0.615 0.605 0.625 0.580
Delta absorbansi 1 0.005 0.018 0.035 0.030 0.020
2 0.010 0.035 0.035 0.035 0.020
Volume total, ml 4 4 4 4 4
Tebal kuvet, cm 1 1 1 1 1
Volume enzim, ml 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
t pengukuran, menit 1 19 19 19 19 20
2 20 20 20 20 20
Rerata 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5
Aktivitas LiP, U/ml 1 141.48 495.19 990.38 848.90 537.63
2 268.82 940.86 940.86 940.86 537.63
Rerata 205.15 718.025 965.62 894.88 537.63
76
d. Kurva Standar Glukosa
Uraian Ulangan I II III IV V VI
Kadar glukosa, mg/ml 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Absorbansi pada 540 nm 1 0.00 0.12 0.21 0.38 0.46 0.58
2 0.00 0.10 0.21 0.39 0.47 0.58
Rerata 0.00 0.11 0.21 0.38 0.47 0.58
Kurva standar :
Absorbansi pada 540 nm 0.0 0.1 0.2 0.4 0.5 0.6
Glukosa, mg/ml 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
77
e. Kadar glukosa
Uraian Ulangan Dosis Gy
0 500 1.000 1.500 2.000
Sampel, g 1 1 1 1 1
Volume medium, ml 20 20 20 20 20
Kadar air sampel, % 76.390 73.327 75.090 75.382 74.961
Bk sampel, g 0.2361 0.2667 0.2491 0.2462 0.2504
Faktor pengenceran 1 1 1 1 1
Absorbansi pada 540 nm 1 0.080 0.100 0.110 0.095 0.090
2 0.090 0.100 0.090 0.100 0.095
Slope kurva standar (a) 1.7110 1.7110 1.7110 1.7110 1.7110
Kadar glukosa, mg/ml 1 0.1369 0.1711 0.1882 0.1625 0.1540
2 0.1540 0.1711 0.1540 0.1711 0.1625
Kadar glukosa, mg/g 1 11.595 12.830 15.111 13.205 12.300
2 13.044 12.830 12.363 13.900 12.983
Rerata 12.32 12.83 13.74 13.55 12.64
= 11.595 mg/g
78
e. Efesiensi degradasi lignin
Uraian (Substrat
NaOH 4%)
Ulangan Dosis Radiasi (Gy)
0 5.00 1.000 1.500 2.000
Kadar lignin awal, % 1 6.40 6.40 6.40 6.40 6.40
Kadar lignin akhir, % 1 4.60 3.61 1.22 2.29 4.85
2 4.51 3.75 1.10 2.81 4.43
Efisiensi delignifikasi,% 1 28.13 43.75 81.25 64.22 25.00
2 29.69 41.41 82.81 56.25 31.25
Rerata 28.91 42.58 82.03 60.23 28.13
= 28,13 %
79
g. Konversi Gula Pereduksi
Uraian Ulangan Dosis Radiasi Gy
0 500 1.000 1.500 2.000
Kadar glukosa awal, 12.32 12.83 13.74 13.55 12.64
Kadar glukosa akhir, 1 6.157 6.766 6.993 8.613 8.098
2 8.525 8.215 7.492 7.751 7.145
Penurunan kadar
glukosa, % (g/g)
1 50.024 47.265 49.096 36.451 35.945
2 30.803 35.965 45.460 42.806 43.481
Rerata 40.414 41.615 47.278 39.628 39.713
= 50.024 %
80
h. Kurva standar etanol GC
Etanol, g/100 ml (%) 0 0.2 0.4 0.6 0.8
Etanol, mg/ml 0 2 4 6 8
Luas puncak 0 1948 2206
Konsentrasi, ppm (µg/ml) 0 6000 8000
81
i. Kadar etanol
Uraian Ulangan Dosis Radiasi Gy
0 500 1.000 1.500 2.000
Sampel, g 2 2 2 2 2
Akuades, ml 10 10 10 10 10
Kadar air sampel, % 1 65.45 67.01 65.40 59.56 66.10
2 62.30 62.18 66.09 60.98 62.06
Bk sampel, g 1 0.69 0.66 0.69 0.81 0.68
2 0.75 0.76 0.68 0.78 0.76
Rerata luas puncak (GC) 1919 1971 2217 2308 2141
Slope kurva standar 3.353 3.353 3.353 3.353 3.353
Rerata etanol (GC), ppm
(µg/ml)
6434 6609 7434 7739 7179
Kadar etanol, ppm (µg/g) 1 93111 100150 107416 95682 105893
2 85333 87378 109613 99152 94597
Rerata 89222 93764 108514 97417 100245
Kadar etanol, % (g/g) 1 9.31 10.02 10.74 9.57 10.59
2 8.53 8.74 10.96 9.92 9.46
Rerata 8.92 9.38 10.85 9.74 10.02
= 93111 ppm
= 9,31 %
Lampiran 5. Data Uji Statistik IBM SPSS 22.0
1. Pretreatment Larutan NaOH
a. Kadar Lignin
ANOVA
VAR00006
Sum of
Squares df
Mean
Square F Sig.
Between
Groups 58.094 5 11.619 27.646 .000
Within Groups 2.522 6 .420
Total 60.616 11
VAR00006
Duncan
BB N
Subset for alpha = .05
1 2 3
6.00 2 6.2080
4.00 2 6.3250
5.00 2 6.3920
3.00 2 6.3960
2.00 2 9.3850
1.00 2 12.0275
Sig. .789 1.000 1.000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed.
a Uses Harmonic Mean Sample Size = 2.000.
84
2. Optimasi : Biodelignifikasi
a. Kadar air medium biodelignifikasi
F3 (PC-1.000)
ANOVA
VAR00002
Sum of
Squares df Mean Square F Sig.
Between
Groups 15.765 3 5.255 2.354 .213
Within Groups 8.931 4 2.233
Total 24.696 7
VAR00002
Duncana
VAR0000
1 N
Subset for
alpha = 0.05
1
2.00 2 72.30
1.00 2 74.81
4.00 2 75.09
3.00 2 76.12
Sig. .067
Means for groups in homogeneous
subsets are displayed.
a. Uses Harmonic Mean Sample Size
= 2.000.
85
b. Aktivitas LiP medium biodelignifikasi
F3 (PC-1.000)
ANOVA
VAR00002
Sum of
Squares df Mean Square F Sig.
Between
Groups
10678206.37
5 3 3559402.125 4.557 .088
Within Groups 3124505.500 4 781126.375
Total 13802711.87
5 7
VAR00002
Duncana
VAR0000
1 N
Subset for alpha =
0.05
1 2
1.00 2 6560.00
2.00 2 7232.50 7232.50
3.00 2 7604.50 7604.50
4.00 2 9656.50
Sig. .309 .055
Means for groups in homogeneous subsets
are displayed.
a. Uses Harmonic Mean Sample Size =
2.000.
86
c. Kadar Glukosa Medium delignifikasi
F3 (PC-1.000)
ANOVA
VAR00002
Sum of
Squares df Mean Square F Sig.
Between
Groups 95.025 3 31.675 24.253 .005
Within Groups 5.224 4 1.306
Total 100.248 7
VAR00002
Duncana
VAR0000
1 N
Subset for alpha = 0.05
1 2 3
2.00 2 4.63
1.00 2 9.85
3.00 2 12.18 12.18
4.00 2 13.74
Sig. 1.000 .111 .245
Means for groups in homogeneous subsets are
displayed.
a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 2.000.
87
d. Efesiensi degradasi lignin (Penurunan kadar lignin)
Substrat A
ANOVA
VAR00006
Sum of
Squares df
Mean
Square F Sig.
Between
Groups 2186.230 4 546.557 401.848 .000
Within Groups 6.801 5 1.360
Total 2193.030 9
VAR00006
Duncan
BB N
Subset for alpha = .05
1 2 3 4
5.00 2 16.7600
1.00 2 21.7050
2.00 2 33.7150
4.00 2 50.5050
3.00 2 53.4900
Sig. 1.000 1.000 1.000 .051
Means for groups in homogeneous subsets are displayed.
a Uses Harmonic Mean Sample Size = 2.000.
88
Substrat B
ANOVA
VAR00006
Sum of
Squares df
Mean
Square F Sig.
Between
Groups 555.122 4 138.780 16.824 .004
Within Groups 41.244 5 8.249
Total 596.366 9
VAR00006
Duncan
BB N
Subset for alpha = .05
1 2 3
5.00 2 51.5750
1.00 2 51.6700
2.00 2 55.9100 55.9100
4.00 2 62.5150
3.00 2 71.1550
Sig. .202 .070 1.000
Means for groups in homogeneous subsets are displayed.
a Uses Harmonic Mean Sample Size = 2.000.
89
3. Fermentasi
a. pH medium awal fermentasi
ANOVA
VAR00002
Sum of
Squares df Mean Square F Sig.
Between
Groups .621 9 .069 13.711 .000
Within Groups .050 10 .005
Total .671 19
VAR00002
Duncana
VAR0000
1 N
Subset for alpha =
0.05
1 2
1.00 2 5.3000
2.00 2 5.7950
7.00 2 5.7950
5.00 2 5.8200
10.00 2 5.8200
4.00 2 5.8300
9.00 2 5.8300
3.00 2 5.9200
8.00 2 5.9200
6.00 2 5.9700
Sig. 1.000 .051
Means for groups in homogeneous subsets
are displayed.
90
b. pH medium akhir fermentasi
ANOVA
VAR00002
Sum of
Squares df Mean Square F Sig.
Between
Groups .990 9 .110 3.922 .022
Within Groups .280 10 .028
Total 1.270 19
VAR00002
Duncana
VAR0000
1 N
Subset for alpha = 0.05
1 2 3 4
8.00 2 4.2200
9.00 2 4.3800 4.3800
7.00 2 4.3850 4.3850
5.00 2 4.5250 4.5250 4.5250
3.00 2 4.5900 4.5900 4.5900 4.5900
4.00 2 4.6650 4.6650 4.6650
10.00 2 4.7000 4.7000 4.7000
6.00 2 4.7200 4.7200 4.7200
1.00 2 4.9150 4.9150
2.00 2 4.9500
Sig. .070 .096 .060 .079
Means for groups in homogeneous subsets are displayed.
a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 2.000.
91
c. Kadar etanol
ANOVA
VAR00002
Sum of
Squares df Mean Square F Sig.
Between
Groups 35.453 9 3.939 19.225 .000
Within Groups 2.049 10 .205
Total 37.501 19
VAR00002
Duncana
VAR0000
1 N
Subset for alpha = 0.05
1 2 3 4 5 6 7
1.00 2 6.2900
2.00 2 7.1200 7.1200
5.00 2 7.5450 7.5450
4.00 2 8.5200 8.5200
6.00 2 8.9200 8.9200
3.00 2 9.0000 9.0000 9.0000
7.00 2 9.3800 9.3800 9.3800
9.00 2 9.7450 9.7450
10.00 2 10.0250 10.0250
8.00 2 10.8500
Sig. .097 .370 .057 .107 .120 .061 .098
Means for groups in homogeneous subsets are displayed.
a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 2.000.
92
Lampiran 6. Data GC
PC-0
PC-500
PC-1.500
PC-2.000
Standar
93
BIODATA MAHASISWA
IDENTITAS PRIBADI
Nama Lengkap : Yuke Puspita
Tempat, Tanggal Lahir : Batupanjang, 28 Oktober 1995
NIM : 1113096000040
Anak ke : 2 dari 7 bersaudara
Alamat Rumah : Jl. Mesjid Jeram, RT/RW: 02/03 Kec.
Rupat, Kab. Bengkalis, Riau.
Telp/HP. : 082386780830
Email : [email protected]
PENDIDIKAN FORMAL
Sekolah Dasar : SDN 16 Batupanjang Lulus tahun 2007
Sekolah Menengah
Pertama
: SMPN 1 Rupat Lulus tahun 2010
SLTA/SMK : SMKN 1 Rupat Lulus tahun 2013
Perguruan Tinggi : UIN Syarif Hidayatullah Jakarta Masuk tahun 2013
PENDIDIKAN NON FORMAL
Kursus/Pelatihan
1. Pengenalan Audit Internal
ISO/IEC 17025:2005
: No. Sertifikat QPM-098/11/2016
2. Pengenalan ISO/IEC 17025:2005 : No. Sertifikat QPM-048/11/2016
3. Keamanan dan Keselamatan Kerja
di Laboratorium Kimia
: No. Sertifikat-
PENGALAMAN ORGANISASI
1. Himpunan Mahasiswa Kimia : Jabatan Anggota Tahun 2013-2014
2. Himpunan Mahasiswa Kimia : Jabatan Staf Departemen Dana Usaha
Tahun 2014-2015
3. Himpunan Mahasiswa Kimia : Jabatan Mentri Departemen Dana Usaha
Tahun 2015 sd 2016
94
PENGALAMAN KERJA
1. Praktek Kerja Lapangan (PKL) : Balai Besar Riset Pengolahan Produk dan
Bioteknologi Kelautan dan Prikanan
(BBRP2BKP). Slipi.
Judul PKL Isolasi dan Karakterisasi
Natrium Alginat dari Rumput Laut
Sargassum Sp.
SEMINAR/LOKAKARYA
1. Peningkatan Kapasitas Keilmuan
dan Penelitian Bidang Biokimia
dan Bioteknologi Menuju
Kemandirian Bangsa
Mei/2014 Sertifikat Pemakalah ada
2. Keamanan dan Keselamtan Kerja
di Laboratorium Kimia dan
Pengenalan Android untuk
Pembelajaran Kimia di
Laboratorium
September/2013 Sertifikat Pemakalah ada
3. Pengenalan Sistem Manajemen
K3 OHSAS 18001
Mei/2017 Sertifikat Pemakalah ada
4. Pengenalan Sistem Manajemen
Keamanan Pangan ISO
22000:2005
November/2016 Sertifikat Pemakalah ada