PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum...

35
PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM MANIS MELALUI PROSES DELIGNIFIKASI OLEH NaOH AZURA DEPARTEMEN BIOKIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2015

Transcript of PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum...

Page 1: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM

MANIS MELALUI PROSES DELIGNIFIKASI OLEH NaOH

AZURA

DEPARTEMEN BIOKIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015

Page 2: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas
Page 3: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER

INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh NaOH benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

Bogor, 21 April 2015

Azura NIM G84100023

Page 4: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

ABSTRAK

AZURA. Pembuatan Bioetanol dari Bagas Batang Sorgum Manis Melalui Proses Delignifikasi oleh NaOH. Dibimbing oleh SURYANI dan TRI MARWATI.

Bagas batang sorgum manis termasuk bahan lignoselulosa yang mengandung lignin, selulosa dan hemiselulosa sehingga dapat dimanfaatkan dalam pembuatan etanol. Penelitian ini bertujuan untuk produksi etanol dari bagas batang sorgum manis. Tahapan penelitian terdiri atas persiapan bagas batang sorgum manis, perlakuan awal menggunakan NaOCl, delignifikasi dengan NaOH, sakarifikasi dengan enzim xilanase dan selulase serta fermentasi oleh S. cerevisiae. Parameter yang dianalisis meliputi kadar lignin, selulosa dan hemiselulosa sebelum dan setelah delignifikasi, kadar gula reduksi dan kadar etanol. Hasil penelitian menunjukan bahwa bagas batang sorgum manis dapat dijadikan sebagai bahan baku dalam pembuatan bioetanol, karena berdasarkan data yang diperoleh kadar selulosa sebelum delignifikasi sebesar 23.45% sedangkan setelah delignifikasi, kadar selulosa optimum diperoleh dengan konsentrasi NaOH 8% yaitu 18.38%. Kadar glukosa paling tinggi diperoleh dar hasil sakarifikasi pada konsentrasi selulase 1% dan xilanase 1% sebesar 177%. Kadar etanol paling tinggi selama fermentasi oleh S. Cerevisiae dengan konsentrasi inokulum 2% yang diinkubasi selama 6 hari adalah 19.34%. Kata kunci :Bioetanol, delignifikasi, etanol, fermentasi, sakarifikasi, S. cerevisiae, selulosa.

ABSTRACT

Azura. Making Ethanol from Sweet Sorghum Bagasse Rod Through the delignification process by NaOH. Guided by SURYANI and TRI Marwati . Sweet sorghum bagasse rod including lignocellulosic materials containing lignin, cellulose and hemicellulose that can be used in the manufacture of ethanol. This study aims to stem the production of ethanol from sweet sorghum bagasse. Stages of research consists of preparation of sweet sorghum bagasse rod, pretreatment using NaOCl, delignification with NaOH, saccharification with xylanase and cellulase enzymes and fermentation by Saccharomyces cerevisiae. The parameters in the analysis include the levels of lignin, cellulose and hemicellulose before and after delignification, reduction sugar and ethanol. The results showed that sweet sorghum bagasse rod can be used as raw material in the manufacture of bioethanol, because it is based on data obtained cellulose content before delignification at 23.45% while after delignification, cellulose optimum levels obtained with 8% NaOH concentration is 18.38%. Highest glucose levels obtained from the saccharification at a concentration of 1% cellulase and xylanase 1% at 177%. Highest levels of ethanol during fermentation by S. cerevisiae with a concentration of 2% inoculum were incubated for 6 days is 19.34 % Keywords : Bioethanol, cellulose, delignification, ethanol, fermentation, saccharification, Saccharomyces cerevisiae

Page 5: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG

SORGUM MANIS MELALUI PROSES DELIGNIFIKASI

OLEH NaOH

AZURA

DEPARTEMEN BIOKIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015

PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM

MANIS MELALUI PROSES DELIGNIFIKASI OLEH NaOH

Page 6: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas
Page 7: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas
Page 8: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

PRAKATA Bismillahirrahmanirrahim Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas

segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Judul penelitian yang dilaksanakan sejak bulan April hingga September 2014 ini adalah Pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh NaOH. Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr.Suryani,SP.,M.Sc dan Dr.Ir.Tri Marwati M.Si selaku pembimbing yang telah banyak memberikan pengarahan dan saran. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Agus Budiyanto, S.TP, MSc, Abdullah bin Arif, SP, M. Si dan Wahyu Diyono, A.md, AK, S.Si beserta seluruh staf Laboratorium Kimia dan Mikrobiologi Balai besar penelitian dan pengembangan Pasca Panen Pertanian yang telah membantu selama pengumpulan data penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada bapak, ibu, serta seluruh keluarga dan teman-teman Biokimia 47 untuk segala doa, kasih sayang dan dukungannya.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, 21 April 2015

Azura G84100023

Page 9: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL DAFTAR LAMPIRAN PENDAHULUAN METODE

Bahan dan alat Prosedur Penelitian HASIL

Karakteristik bagas batang sorgum manis sebelum dan setelah delignifikasi Kadar gula reduksi bagas batang sorgum manis Kadar etanol dari bagas batang sorgum manis melalui fermentasi oleh S. cerevisiae

PEMBAHASAN Karakteristik bagas batang sorgum manis sebelum dan setelah delignifikasi Kadar gula reduksi bagas batang sorgum manis Kadar etanol dari bagas batang sorgum manis melalui fermentasi oleh S. cerevisiae SIMPULAN DAN SARAN Simpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
1
ADY
Typewritten Text
2
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
2
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
3
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
6
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
6
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
7
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
7
ADY
Typewritten Text
8
ADY
Typewritten Text
8
ADY
Typewritten Text
9
ADY
Typewritten Text
10
ADY
Typewritten Text
12
ADY
Typewritten Text
12
ADY
Typewritten Text
12
ADY
Typewritten Text
12
ADY
Typewritten Text
14
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
v
ADY
Typewritten Text
v
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
Page 10: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Kadar lignin, selulosa dan hemiselulosa bagas batang sorgum manis sebelum dan sesudah delignifikasi dengan NaOH 4%, 6% dan 8% 2 Kadar glukosa bagas batang sorgum manis 3 Rata-rata kadar etanol dari bagas batang sorgum manis

melalui fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae

DAFTAR LAMPIRAN

1 Diagram alir penelitian 2 Kadar lignin, kadar ADF, kadar selulosa,

kadar NDF dan kadar hemiselulosa sebelum delignifikasi 3 Kadar lignin, kadar ADF, kadar selulosa, kadar NDF dan kadar hemiselulosa setelah delignifikasi dengan NaOH 4%, 6% dan 8% selama 4 jam 4 Kadar glukosa bagas batang sorgum manis 5 Kadar etanol yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisiae 6 Kromatogram standar yang digunakan sebagai acuan dalam perhitungan kadar etanol 7 Kromatogram kadar etanol pada perlakuan 1, ulangan ke-1 8 Kromatogram kadar etanol pada perlakuan 1, ulangan ke-2 9 Kromatogram kadar etanol pada perlakuan 2, ulangan ke-1 10Kromatogramkadaretanolpadaperlakuan 2, ulangan ke-2

ADY
Typewritten Text
6
ADY
Typewritten Text
7
ADY
Typewritten Text
7
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
15
ADY
Typewritten Text
16
ADY
Typewritten Text
16
ADY
Typewritten Text
18
ADY
Typewritten Text
19
ADY
Typewritten Text
21
ADY
Typewritten Text
21
ADY
Typewritten Text
22
ADY
Typewritten Text
23
ADY
Typewritten Text
23
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
ADY
Typewritten Text
Page 11: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

PENDAHULUAN

Indonesia merupakan negara agraris yang beragam kekayaan alam

terbarukan yang sangat berpotensi menghasilkan bioenergi.Bahan bakar nabati

(BBN) seperti bioetanol, masih dibuat dari bahan berpati dan bergula yang

merupakan bahan pangan. Hal ini akan berdampak buruk bagi penyediaan bahan

pangan yang dibutuhkan masyarakat. Jika BBN terus menerus diproduksi dari

bahan pangan, maka akan terjadi persaingan antara penyediaan pangan dan

energi.Untuk menghindari persaingan tersebut, telah dikembangkan teknologi

bahan bakar nabati generasi kedua,yang mampu memproduksi bahan bakar nabati,

seperti bioetanol dari bahan lignoselulosa (Anindyawati, 2009). Ketika hasil-hasil

pertanian dan perkebunan dipanen, bahan lignoselulosa akan tertinggal sebagai

limbah pertanian yang biasanya kurang dimanfaatkan. Dengan demikian maka

lignoselulosa tersebut potensial digunakan sebagai bahan baku untuk produksi

bahan bakar nabati.

Bagas batang sorgum manis (Sorghum bicolor L. Moench) merupakan

ampas dari hasil pengepresan atau pengeluaran nira dari batang sorgum manis

(Herlinda, 2011). Potensi batang dan daun sorgum dapat mencapai 30-40 ton/ha

berat basah. Menurut Sirappa (2003), limbah tanaman sorgum manis (daun dan

batang segar) dapat dimanfaatkan sebagai hijauan pakan ternak. Potensi daun

sorgum manis sekitar 14-16% dari bobot segar batang atau sekitar 3 ton daun

segar/ha dari total produksi 20 ton/ha. Kandungan bagas batang sorgum manis

berdasar berat kering yaitu selulosa (17-18%), hemiselulosa (18-21%) dan lignin

(22-23%) (Su et al.,2010).

Limbah dari batang sorgum manis ini, dapat dikonversi menjadi bioetanol

dan potensial sebagai sumber energi alternatif. Hal ini berdasarkan kebutuhan

bahan bakar yang semakin meningkat sementara di lain pihak persediaan bahan

bakar minyak bumi semakin berkurang. Indonesia saat ini sedang mengalami

krisis energi dan diperkirakan cadangan minyak bumi nasional hanya cukup untuk

konsumsi 10 tahun kedepan, sehingga sumber energi alternatif bioetanol adalah

salah satu solusinya. Sekitar 90% biofuel dunia saat ini terbuat dari etanol, hal ini

membuat setiap negara berlomba untuk memproduksi etanol dengan berbagai

bahan baku dan metode. Industri bioetanol yang berkembang pesat saat ini juga

dapat membuka lapangan pekerjaan baru, membuka perkembangan teknologi dan

meningkatkan pendapatan petani.

Upaya penggunaan bagas batang sorgum manis sebagai bahan baku

produksi bioetanol dapat dilakukan dengan menggunakan metode hidrolisis secara

enzimatis atau asam (Yandra,2011). Pada penelitian ini, menggunakan metode

hidrolisis secara enzimatis karena memberi rendemen etanol sedikit lebih tinggi

dibanding metode hidrolisis asam.Oleh karena itu, pada penelitian ini perlu

dilakukan peningkatan efisiensi dalam proses delignifikasi, sakarifikasi secara

enzimatis dan variasi konsentrasi inokulum pada bakteri S.cerevisiae sehingga

dapat menghasilkan kadar etanol yang tinggi dengan tahapan yang mudah. Selain

itu juga, pemilihan metode ini karena lebih ramah lingkungan dibandingkan

dengan hidrolisis menggunakan katalis asam dalam menghasilkan etanol dengan

bantuan khamir fermentasi yaitu S.cerevisiae.

Page 12: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

2

Keuntungan lain sorgum manis sebagai bahan baku pembuatan bioetanol

adalah biaya produksi yang lebih murah karena efisien dalam menggunakan air

dan waktu panen yang lebih singkat. Setiap hektar sorgum manis dapat

menghasilkan 3160 liter etanol dari seluruh komponen tanamannya, sedangkan

dari biji setiap 1 ton menghasilkan 380 l etanol (ICRISAT, 2007). Selain itu

kualitas etanol yang dihasilkan jika dicampur dengan bensin (gasohol) lebih baik

jika dibandingkan dengan etanol dari tebu karena beroktan tinggi, mengandung

sedikit sulfur dan ramah lingkungan. Oleh karena penelitian dan pengembangan

sorgum manis sebagai bahan baku bioetanol perlu dikedepankan sebagai altenatif

bahan bakar alami yang ramah lingkungan.

Penelitian ini bertujuan untuk produksi etanol dari bagas batang sorgum

manis melalui perlakuan delignifikasi, sakarifikasi dan fermentasi oleh S.

cerevisiae. Pemanfatan bagas batang sorgum manis sebagai substrat atau sumber

karbon yang berpotensi dalam produksi bioetanol, untuk alternatif bahan bakar

nabati substitusi bahan bakar minyak bumi

Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan April hingga bulan September 2014

di Laboratorium Kimia dan Laboratorium Mikrobiologi, Balai Besar Penelitian

dan Pengembangan Pascapanen Pertanian, Bogor.

METODE

Bahan dan alat

Bahan baku digunakan dalam penelitian ini adalah bagas batang tanaman

sorgum manis (Sorgum bicolorL. Moench) yang diperoleh dari Kecamatan

Srandakan, Kabupaten Bantul, DI. Yogyakarta. Bahan untuk produksi bioetanol

yaitu: aquadest, pelarut heksan, etanol95%, larutan H3BO4, indikator, NaOCl 1%,

larutanHCl 0.02 N, larutan fenol 5%, H2SO4 0.325 N,H2SO4 0.25 – 0.5%v/v,

H2SO4 pekat, NaOH 1.25 N, NaOH 6%, natrium sulfat, natrium tiosulfat, barium

hidroksida, sodium sitrat, natrium borat, NaHPO4, Hexan, CTAB, aseton, larutan

NDS (netral detergen solution) larutan ADS (acid detergen solution), pepton,

ekstrak ragi, xilanase dan selulase (enzim komersial dari produsen Novozyme 188

pH 7.0). Bahan untuk analisis kadar gula reduksi adalah pereaksi DNS. Kultur

yang digunakan yaitu S. Cerevisiae dari Balai Besar Penelitian dan

Pengembangan Pascapanen Pertanian,Bogor.

Peralatan untuk perlakuan awal dan produksi bioetanol meliputi:

penggilingan, pisau, hammer mill80 mesh, oven 50°C, oven 105

°C, labu

Erlenmeyer, gelas piala, botol sampel, ayakan / saringan 80 mesh, neraca timbang,

pipet volume, inkubator, waterbath, shaker, tanur listrik 400-600°C,autoclave, pH

meter, desikator, alat ekstraksi soxhlet, labu Kjeldahl, kertas saring, alat destilasi,

gelas piala, lemari asam, lemari pendingin, corong, alat titrasi, penangas tegak,

pompa vakum danfilter glass G3. Analisis kadar gula reduksi dilakukan

menggunakan spektrofotometer dan kadar etanol menggunakan GC dengan merk

HITACHI 263-50.

Page 13: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

3

Prosedur Penelitian

Persiapan bahan baku

Batang sorgum manis dipres hingga nira keluar. Batang sorgum manis

kemudian dipotong kecil-kecil dan dikeringkan menggunakan oven pada suhu

50°C selama 24 jam. Setelah itu, bagas sorgum manis kering digiling dengan

hammer mill hingga menjadi berbentuk serbuk dengan ukuran 80 mesh.

Karakterisasi Bagas Batang Sorgum Manis

Karakterisasi terhadap bagas batang sorgum manis yang yang telah siap

digunakan sebagai substrat dalam pembuatan bioetanol meliputi kadar lignin,

kadar selulosa dan kadar hemiselulosa.

Penentuan Kadar Lignin (AOAC, 2006)

Serbuk bagas sorgum manis sebanyak 1g ditimbang dalam labu

Erlenmeyer 250 ml kemudian ditambahkan H2SO4 20 ml dan didiamkan selama 2

jam. Setelah itu, dikocok perlahan-lahan.Aquades sebanyak 250 ml, dipanaskan

dalam waterbath pada suhu 100°C selama 3 jam. Selanjutnya dilakukan

penyaringan dengan menggunakan kertas saring yang telah diketahui bobotnya

(A). Labu Erlenmeyer dan corong dibilas dengan aquades sebanyak 3 kali. Kertas

saring beserta residu dioven pada suhu 105°C selama 12 jam. Kertas saring

didinginkan dan ditimbang bobotnya (B). Kertas saring dengan residu diabukan

dengan muffle furnace pada suhu 600°C selama 34 jam. Kemudian didinginkan

dan ditimbang (C).

Perhitungan:

B – A – C

Kadar lignin (%) = x 100%

Bobot contoh

Keterangan:

B = bobot kertas saring dan residu setelah dioven (g)

A = bobot kertas saring (g)

C = bobot abu (g)

Penentuan Kadar Selulosa (AOAC, 2006)

Penentuan kadar selulosa dilakukan dengan menentukan terlebih dahulu

kadar ADF(Acid Detergen Fiber) yaitu sampel sebanyak 0.5 g, dimasukkan ke

dalam gelas piala dan serta ditambahkan 50 ml larutan ADS. Larutan ADS terdiri

dari: H2SO4; CTAB (cethyle trimethyl ammonium bromide). Sampel yang telah

ditambahkan larutan tersebut dipanaskan selama satu jam di atas penangas listrik.

Penyaringan dilakukan dengan bantuan pompa vakum dan filterglass yang

ditimbang (B). Sebelumnya dilakukan pencucian dengan aseton dan air panas.

Pengeringan dilakukan dengan menggunakan oven. Setelah itu dimasukkan lagi

ke dalam desikator untuk didinginkan dan ditimbang (C).

Page 14: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

4

Perhitungan:

C - B

Kadar ADF = x 100%

A

Keterangan:

A = bobot sampel (g)

B = bobot filter glass (g)

C = bobot filter glass dan sampel setelah dioven

Kadar selulosa ditentukan sebagai berikut: residu ADF (C) yang berada di

dalam filter glass diletakkan di atas nampan yang berisi air setinggi kira-kira 1

cm. Kemudian ditambahkan H2SO4 setinggi ¾ bagian filter glass dan dibiarkan

selama 3 jam sambil diaduk-aduk. Penyaringan dilakukan dengan bantuan pompa

vakum. Pencucian dilakukan dengan aseton dan air panas. Setelah itu dilakukan

pengeringan dengan oven dan dimasukkan lagi ke dalam desikator untuk

didinginkan dan ditimbang (D).

Perhitungan:

D - C

Kadar Selulosa = x 100%

A

Keterangan:

A = bobot sampel (g)

D = bobot filter glass dan residu ADF setelah dioven (g)

C = bobot filter glass dan residu ADF awal (g)

Penentuan Kadar Hemiselulosa (AOAC, 2006)

Penentuan kadar selulosa dilakukan dengan menentukan terlebih dahulu

kadar Kadar NDF (Natural Detergen Fiber)yaitu sampel sebanyak 0.5 g,

dimasukkan ke dalam gelas piala berukuran 500 ml serta ditambahkan dengan

larutan NDS. Larutan NDS terdiri dari: aquades 1 l; Natrium sulfat 30 g; EDTA

18.81 g; Natrium Borat 10 H2O 6.81 g; NaHPO4 anhidrat 4.5 g dan 2etoksi etanol

murni 10 ml. Selanjutnya ditimbang filter glass G3 (B). Sampel yang telah

ditambahkan larutan NDS disaring dengan bantuan pompa vakum lalu dibilas

dengan air panas dan aseton.Hasil penyaringan tersebut dikeringkan dalam oven

105°C, setelah itu dimasukkan dalam desikator selama satu jam dan dilakukan

penimbangan terakhir (C).

Perhitungan:

C - B

Kadar NDF = x 100%

A

Keterangan :

A = bobot sampel (g)

B = bobot filter glass (g)

Page 15: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

5

C = bobot filter glass dan sampel setelah dioven

Kadar Hemiselulosa = % NDF - % ADF

Delignifikasi

Serbuk bagas batang sorgum manis diberi perlakuan awal NaOCl 1%

(1:10) kemudian diinkubasi selama 4 jam. Tahapan selanjutnya adalah optimasi

perlakuan NaOH meliputi 4%, 6% dan 8% dengan rasio 1:10 selama 4 jam.

Langkah selanjutnya adalah sterilisasi pada suhu 121°C selama 15 dan 30 menit

selanjutnya difiltrasi. Residu bahan selulosik dicuci dengan air, sampai mencapai

pH normal. Kemudian, pengujian kadar lignin, kadar selulosa dan kadar

hemiselulosa dihitung sama dengan metode sebelum delignifikasi dan hasilnya

dianalisis secara statistik dengan uji Duncan.

Sakarifikasi

Serbuk bagas batang sorgum manis yang sudah didelignifikasi dengan

NaOH pada konsentrasi optimum, dihidrolisis dengan konsentrasi enzim selulase

1% dan enzim xilanase 1%, serta enzim selulase 2% dan enzim xilanase 2%.

Sakarifikasi dilakukan dengandiinkubasi pada suhu 50oC selama 4 hari. Kadar

gula reduksi dari bagas batang sorgum manis ditentukan dengan metode DNS dan

dianalisis menggunakan spektrofotometri dengan λ= 550 nm.

Penetapan Total Gula Pereduksi Metode DNS (Miller, 2009) Prinsip metode ini adalah dalam suasana alkali gula pereduksi akan

mereduksi asam 3,5-dinitrosalisilat (DNS) membentuk senyawa yang dapat

diukur absorbansinya pada panjang gelombang 550 nm.

Pereaksi DNS dibuat dengan melarutkan 10.6 g asam 3,5-dinitrosalisilat dan

19.8 g NaOH dalam 1416 mL H20. Setelah itu ditambahkan 306 g Na-K Tartrat,

7.6 g fenol yang dicairkan pada suhu 50°C dan 8.3 g Na-Metasulfit. Larutan ini

diaduk agar rata, kemudian 3 mL larutannya dititrasi dengan HCl 0.1 N dengan

indikator fenolftalein. Banyaknya titrasi berkisar antara 5-6 mL. Jika kurang dari

itu harus ditambahkan 2 g NaOH untuk setiap ml kekurangan HCl 0.1N.

Kurva standar dibuat dengan mengukur nilai gula pereduksi pada glukosa

dengan selang 0.2-0.5 mg/L, kemudian kadargula pereduksi ditentukan

berdasarkan hasil yang diperoleh dengan metode DNS dan diplotkan pada kurva

secara linear.

Pada penentuan kadargula pereduksi,sebanyak 1 mL sampel dimasukkan ke

dalam tabung reaksi, ditambahkan 3 mL pereaksi DNS. Larutan tersebut

ditempatkan dalam air mendidih selama 5 menit dan dibiarkan sampai dingin pada

suhu ruang. Kemudian diukur absorbansinya pada panjang gelombang 550 nm.

Perhitungan:

Kadar gula reduksi = Absorbansi x 100%

Slope

Page 16: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

6

Fermentasi dan Penentuan Kadar Etanol (Subekti, 2006)

Inokulum S. Cerevisiae dengan perbedaan konsentrasi yang digunakan yaitu

1% dan 2% dipindahkan kedalam 100 ml medium fermentasi yang terdiri dari

hasil hidrolisis bagas batang sorgum manis dengan konsentrasi NaOH 8%

diperkaya dengan 4% pepton dan 0.5% ekstrak ragi. Kemudian fermentasi

dilakukan secara aerob menggunakan incubator shaker 150 rpm selama 6 hari dan

dianalisis kadar etanolnya.

Kadar etanol ditentukan dengan menggunakan Gas Chromatography (GC)

dengan rumus sebagai berikut:

Luas peak sampel/contoh 100 ml

Kadar etanol = x Konsentrasi Sc x

Luas peak standar Bobot sampel

HASIL

Karakteristik Bagas Batang Sorgum Manis Sebelum dan Sesudah

Delignifikasi

Tahap awal yang dilakukan terhadap batang sorgum manisyang digunakan

sebagai substrat atau sumber karbon dalam produksi bioetanol oleh S. cerevisiae

adalah karakterisasi bagas batang sorgum manis meliputi kadar lignin, kadar ADF

(acid detergen fiber), kadar selulosa, kadarNDF (netral detergen fiber) dan kadar

hemiselulosa sebelum delignifikasi. Hasil yang diperoleh dapat ditunjukkan pada

Tabel 1.

Tabel 1 Kadar lignin, selulosa dan hemiselulosa bagas batang sorgum manis

sebelum dan setelah delignifikasi dengan NaOH 4%, 6% dan 8%

Parameter

Sebelum

delignifikasi Setelah delignifikasi dengan NaOH

(%) 4% 6% 8%

Kadar lignin 38.89 31.31a 25.49b 22.74b

Kadar selulosa 23.45 8.05c 14.53b 18.38a

Kadar ADF 3.42 12.12a 7.46b 4.96c

Kadar NDF 40.09 28a 25.53b 24.37b

Kadarhemiselulosa 36.67 15.88b 18.07a 19.41a

Keterangan: Angka-angka yang diikuti huruf yang sama pada baris yang sama

tidak berbeda nyata berdasarkan uji Duncan’s 5%.

Tahap selanjutnya bagas batang sorgum manis diberi perlakuan awal dengan

NaOCl 1% selanjutnya delignifikasi dengan konsentrasi NaOH 4%, 6% dan 8%

selama 4 jam inkubasi. Setelah delignifikasi, kadar selulosa paling tinggi

diperoleh sebesar 18.38% (Tabel 1). Berdasarkan hasil delignifikasi dengan

NaOH 4%, 6% dan 8%, maka perlakuan delignifikasi dengan NaOH 8% dipilih

Page 17: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

7

sebagai perlakuan delignifikasi terbaik, karena menghasilkan kadar selulosa yang

optimum. Hasil delignifikasi ini digunakan untuk memisahkan antara lignin

dengan selulosa dan hemiselulosa.Selulosa yang diperoleh diharapkan dapat

digunakan dengan sebagai sumber karbon setelah melalui tahapan sakarifikasi

dengan enzim selulase dan xilanase.

Kadar Gula Reduksi Bagas Batang Sorgum Manis

Bagas batang sorgum manis yang dipilih sebagai perlakuan delignifikasi

terbaik yaitu dengan konsentrasi NaOH 8% diberi 2 perlakuan menggunakan

enzim selulase dan xilanase yaitu kombinasi konsentrasi enzim selulase 1% dan

enzim xilanase 1% serta kombinasi konsentrasi enzim selulase 2% dan enzim

xilanase 2%. Kurva standar dibuat dengan mengukur nilai gula pereduksi pada

glukosa dengan selang 0,2- 0,5 mg/L.Kadar gula reduksi (glukosa) dianalisis

menggunakan metode DNS bertujuan untuk mengetahui total kandungan gula

reduksi (glukosa). Kadar gula reduksi yang didapatkan pada perlakuan 1 sebesar

177%, sedangkan pada perlakuan 2 sebesar 89% (Tabel 2).

Tabel 2 Kadar glukosa bagas batang sorgum manis

Perlakuan enzim

Kadar glukosa (%)

Selulase 1%, xilanase 1%

177

Selulase 2%, xilanase 2%

89

Kadar etanol dari bagas batang sorgum manis melalui fermentasi oleh S.

cerevisiae

Hasil sakarifikasi bagas batang sorgum manisdengan konsentrasi NaOH

8%dapat digunakan sebagai substrat dalam pembuatan bioetanol oleh S.

cerevisiae dengankonsentrasi inokulum 1% dan 2%. Berdasarkan kadar etanol

yang diperoleh selama 6 hari fermentasi aerob, kadar etanol dengan konsentrasi

inokulum 1% sebesar 5.14% sedangkan konsentrasi inokulum 2% sebesar

19.34%(Tabel 3).Kromatogram standar yang digunakan sebagai acuan dalam

perhitungan kadar etanol ditunjukkan pada Lampiran 7.

Tabel 3 Rata-rata kadar etanol dari bagas batang sorgum manis melalui fermentasi

oleh S. cerevisiae

Konsentrasi inokulum (%) Kadar etanol (%)

S. cerevisiae 1% 5.14

S. cerevisiae 2% 19.34

Page 18: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

8

PEMBAHASAN

Karakteristik Bagas Batang Sorgum Manis Sebelum dan Setelah

Delignifikasi

Karakteristik pada bagas batang sorgum manis bertujuan untuk

menentukan komponen-komponen yang terkandung didalamnya (Arifiani, 2012).

Komponen bagas batang sorgum manis dapat diketahui melalui analisis serat yang

terdiri dari kadar lignin, ADF, selulosa, NDF dan hemiselulosa. Sebelum melalui

tahapan selanjutnya, bagas batang sorgum manis dikecilkan ukurannya hingga 80

mesh. Pengecilan ukuran bagas batang sorgum manis hingga 80 mesh yang

dilakukan sebelum delignifikasi bertujuan untuk memperluas permukaan saat

delignifikasi. Pengecilan ukuran menyebabkan perubahan fisik maupun kimia

pada polimer selulosa. Perubahan ini akan menyebabkan perubahan bentuk pola

geometrik kristal serta pengurangan derajat polimerisasi (Irawadi, 2010).

Serat kasar adalah residu dari bahan makanan atau pertanian setelah

diperlakukan dengan asam/alkali mendidih. Serat kasar terdiri dari selulosa,

hemiselulosa dan lignin. Berdasarkan Tabel 1 dapat diketahui kandungan serat

kasar bagas batang sorgum manis yang diperoleh sebelum delignifikasi secara

berturut-turut yaitu kadar lignin sebesar 38.89%, kadar ADF sebesar 3.42%, kadar

selulosa sebesar 23.45%, dan kadar NDF sebesar 40.09% dan kadar hemiselulosa

sebesar 36.67%. Kadar lignin pada bagas batang sorgum manis sangat tinggi

sehingga harus dikurangi untuk memperoleh kadar selulosa dan hemiselulosa

yang tinggi. Fungsi larutan H2SO4 yang digunakan pada penentuan kadar lignin

yaitu untuk memutus ikatan lignin agar terpisah dalam bentuk padatan.

Pemanasan pada kadar lignin berfungsi untuk memutus ikatan hidrogen yang

terkandung didalamnya. Penentuan kadar ADF danNDF akan mempengaruhi

kadar serat kasar, berdasarkan data karakterisasi sebelum delignifikasi, kadar ADF

dan NDF tinggi yaitu berturut-turut 3.42% dan 40.09%.Jika kadar ADF dan kadar

NDF tinggi, maka kadar serat kasar akan tinggi dan berlaku sebaliknya. Kadar

ADF dan NDF memiliki ikatan lignoselulosa dan akan terpecah pada proses

fermentasi (Fardiaz, 2007). Kadar ADF dan NDF merupakan nilai penentu kadar

hemiselulosa karena termasuk perhitungan kasar kadar hemiselulosa yaitu

pengurangan antara % NDF dengan % ADF (Van Soest, 2003). Kandungan

selulosa yang dihasilkan tinggi yaitu 18.38% sehingga bagas batang sorgum

manis berpotensi untuk digunakan sebagai sumber karbon untuk fermentasi atau

pembuatan bioetanol. Berdasarkan data Tabel 1 tersebut dapat dilihat pula bahwa

bagas batang sorgum manis yang telah diperkecil ukurannya tetap mengandung

banyak lignin (38.89%). Untuk mengoptimalkan produksi selulase, kandungan

lignin harus dikurangi sehingga dilakukan tahap selanjutnya yaitu delignifikasi.

Delignifikasi dilakukan dengan tujuan untuk menghilangkan lignin hingga

diperoleh hemiselulosa dan selulosa. Hal ini didasarkan karena karakteristik bagas

batang sorgum manis sebelum delignifikasi menghasilkan kadar lignin sangat

tinggi yaitu 38.89% seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1 sehingga tidak dapat

mengoptimalkan produksi selulase. Lignin akan terlarut pada fraksi cairan

sedangkan fraksi padatan merupakan hemiselulosa dan selulosa (Gunam et

al.,2010). Selulosa mempunyai struktur molekul yang kuat dan berat molekul

yang tinggi. Selulosa dapat dijadikan sebagai sumber karbon apabila selulosa telah

Page 19: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

9

dihidrolisis oleh enzim xilanase dan selulase menjadi bentuk yang lebih sederhana

dengan berat molekul yang lebih rendah (Irawadi, 2010). Pengecilan ukuran bagas

batang sorgum manis menjadi 80 mesh dan dilanjutkan dengan proses perlakuan

awal dan hidrolisis bertujuan untuk mengkondisikan bahan-bahan lignoselulosa

baik dari segi stuktur dan ukuran, selain itu untuk membuka struktur lignoselulosa

agar selulosa lebih mudah diakses oleh enzim memecah polimer sakarida menjadi

monomer gula (Darwis et al.,2005). Pengecilan ukuran dan delignifikasi

menyebabkan terputusnya rantai polimer yang panjang menjadi rantai polimer

yang lebih pendek, meningkatkan daerah amorf dengan kata lain (menurunkan

derajat kristalinitas) dan memisahkan bagian lignin dari selulosa (Mustafa et al.,

2007). Perlakuan awal digunakan dalam penelitian ini adalah dengan NaOCl 1%,

karena mengandung ion-ion hipoklorit yang mampu memecah ikatan karbon dan

struktur lignin. Perendaman bagas batang sorgum manis dalam NaOCl 1% selama

4 jam pada suhu 28°C akan melarutkan lignin sehingga mampu menurunkan

kandungan lignin bahan sebesar 13,68% (Widyani,2002). Berdasarkan hasil uji

statistik Duncan 5% (Tabel 2), kadar lignin, kadar selulosa dan hemiselulosa

berpengaruh sangat nyata sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Kadar lignin

dengan konsentrasi NaOH 8% tidak berbeda nyata dengan konsentrasi NaOH 6%

tetapi berbeda nyata dengan konsentrasi 4% berturut-turut sebesar 25.49%,

22.74% dan 31.31%.Pada penelitian ini pengurangan kandungan lignin lebih

efektif karena mudah dirusak oleh ion-ion hipoklorit. Kadar selulosa dari ketiga

konsentrasi berbeda nyata yaitu berturut-turut sebesar 8.05%, 14.53% dan

18.38%. Kadar hemiselulosa dari ketiga konsentrasi, kadar hemiselulosa dengan

konsentrasi NaOH 6% tidak berbeda nyata dengan konsentrasi NaOH 8%

berturut-turut sebesar 18.07% dan 19.41%. Jadi kadar selulosa paling tinggi

sebesar 18.38% setelah delignifikasi yaitu pada konsentrasi NaOH 8%. Menurut

Mulyono (2010), perlakuan delignifikasi dikategorikan terbaik jika kadar lignin

pada sampel menurun dan kadar selulosa serta hemiselulosa meningkat.

Delignifikasi dilakukan dengan penambahan NaOH4%, 6%dan 8%. Variasi

ini dilakukan untuk menentukan kadar selulosa optimum. Selulosa dalam bentuk

butiran padatan diperoleh dari penyaringan bagas batang sorgum manis. Selulosa

dicuci dengan akuades hingga bersih dari NaOH yang telah bercampur. NaOH

disini berfungsi untuk mengekstrak fraksi hemiselulosa sehingga terjadi

pemisahan antara fraksi selulosa dengan hemiselulosa. Fungsi lain dari NaOH

adalah untuk mengembangkan intrafibril selulosa sehingga meningkatkan luas

permukaan spesifik dan larutnya hemiselulosa dalam NaOH Hemiselulosa terlarut

dalam NaOH yang terbuang bersama dengan filtrat sehingga kandungan

hemiselulosa berkurang (Minarli, 2011). Berdasarkan hasil setelah delignifikasi,

perlakuan dengan NaOH 8% dipilih sebagai perlakuan delignifikasi terbaik, hal

ini karena menghasilkan kadar selulosa optimum yaitu 18.38% dan dijadikan

sebagai substrat karbon untuk tahap fermentasi oleh S. cerevisiae.

Kadar Gula Reduksi Bagas Batang Sorgum Manis

Sebagian besar karbohidrat, terutama golongan monosakarida dan

disakarida seperti glukosa, fruktosa, galaktosa, dan laktosa mempunyai sifat

mereduksi.Sifat mereduksi dari karbohidrat disebabkan oleh adanya gugus

aldehida atau gugus keton bebas (Kulp, 2005). Penelitan ini menghidrolisis

selulosa secara enzimatis, selulase mendegradasi selulosa menghasilkan gula

Page 20: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

10

pereduksi glukosa. Fase sakarifikasi berlangsung secara bertahap yang

menghasilkan unit-unit glukosa. Efisiensi dan efektivitas proses hidrolisis ini

dapat diukur melalui tingkat produksi gula pereduksi.

Gula reduksi yang dianalisis yaitu glukosa menggunakan metode DNS dan

dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 550 nm karena menghasilkan

serapan maksimum dibandingkan pada panjang gelombang dibawah atau diatas

550 nm. Jika dilihat dari kurva standar glukosa menghasilkan persamaan garis

yaitu y= 0.002x + 0.004 dengan R2= 0.97% dan slopenya sebesar 0.002.

Berdasarkan hasil yang diperoleh, absorban pada sampel yang diberi perlakuan

selulase 1% & xilanase 1%menghasilkan kadar glukosa lebih tinggi yaitu sebesar

177% dibanding bagas batang sorgum manis yang diberi perlakuan selulase 2%

dan xilanase 2% menghasilkan kadar glukosa sebesar 89% (Tabel 4).Hal ini

terjadi karena, semakin sedikit konsentrasi enzim selulase dan xilanase, jumlah

karbon pada sampel tersebut semakin utuh dalam arti lain tidak banyak yang

hilang dan memudahkan untuk terurai sempurna. Menurut Mandels et al., (2006)

selulase merupakan enzim yang sangat penting peranannya dalam proses

biokonversi limbah-limbah organik berselulosa menjadi glukosa, makanan ternak

dan etanol. Sedangkan xilanase merupakan enzim yang memiliki kemampuan

untuk menghidrolisis lignin dan dalam penelitian ini xilanase membantu hidrolisis

lignin yang terdapat dalam bagas batang sorgum manis. Enzim selulase dan enzim

xilanase yang digunakan dalam penelitian ini (enzim komersial dari produsen

Novozyme 188) pH 7.0, 500C (Dhillon et al.,2010).

Kadar Etanol dari Bagas Batang Sorgum Manis melalui fermentasi oleh S.

cerevisiae Penelitian ini menggunakan tanaman bagas batang sorgum manis untuk

menghasilkan bioetanol. Menurut Hambali et al., 2007, bioetanol adalah etanol

yang diperoleh dari hasil olahan fermentasi bahan-bahan yang mengandung

komponen pati, gula, atau serat selulosa. Pada penelitian ini, digunakan khamir S.

cerevisiae. Khamir ini mampu mengubah berbagai substrat gula menjadi

bioetanol, tergantung spesies yang digunakan. Secara umum, mikroorganisme ini

dapat tumbuh dan memfermentasi gula menjadi etanol secara efisien pada pH 3,5-

6,0 dan suhu 28-350C (Wasito, 2005). Proses fermentasi ini bersifat aerob dengan

pH substrat 7. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh beberapa

peneliti dalam proses fermentasi, pH substrat dipertahankan pada pH 7

(Okunowo, 2007).

Berdasarkan penelitian yang dilakukan, etanol yang dihasilkan dari

inokulum S. cerevisiae selama 6 hari fermentasi pada suhu 280C. Lamanya

fermentasi merupakan faktor utama yang mempengaruhi hasil fermentasi.

Biasanya waktu yang dibutuhkan untuk fermentasi ditentukan pada jenis bahan,

jenis ragi dan jenis gula. Pada umumnya diperlukan waktu 4 - 20 hari untuk

memperoleh hasil fermentasi yang sempurna (Fessenden dan Fessenden, 2002).

Bagas batang sorgum manis memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi dan

kadar glukosa yang tinggi sehingga untuk merubah menjadi etanol tidak

memerlukan waktu yang lama, jika dilakukan dibawah atau di atas 6 hari kadar

etanol yang dihasilkan tidak maksimum. Setiap khamir memiliki suhu

pertumbuhan yang optimum yang berbeda-beda, untuk S. cerevisiae suhu

optimumnya 19-320C. Kadar etanol yang diperoleh selama 6 hari fermentasi

Page 21: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

11

dengan konsentrasi inokulum 1% adalah 5.14% sedangkan konsentrasi inokulum

2% menghasilkan etanol sebesar 19.34% (Tabel 4). Kromatogram standar yang

digunakan sebagai acuan dalam perhitungan kadar etanol ditunjukkan pada

Lampiran 6. Secara teoritis 100% glukosa dapat dikonversi menjadi sekitar 51%

etanol dan 49% menjadi CO2. Menurut Campbel (2003) fermentasi oleh S.

cerevisiae adalah proses pengubahan sebagian besar energi dari gula ke dalam

bentuk etanol dengan efisiensi pengubahan energi sekitar 97%. Tinggi rendahnya

kadar alkohol yang diperoleh sangat dipengaruhi oleh cepat lambatnya

pertumbuhan sel ragi yang digunakan dalam fermentasi bahan. Cepat lambatnya

pertumbuhan khamir dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya

komposisi media yang digunakan sebagai media pengembangbiakan mikroba

mulai persiapan sampai fermentasi dapat berjalan optimum ketika pertumbuhan

maksimum dan ketersediaan substrat cukup (Corvero et al., 2009). Suhu yang

digunakan selama proses fermentasi akan mempengaruhi mikroba yang berperan

dalam proses fermentasi. Suhu yang baik untuk fermentasi maksimum adalah

30°C. Makin rendah suhu fermentasi makin banyak alkohol yang dihasilkan,

karena pada suhu rendah fermentasi akan lebih kompleks dan kehilangan alkohol

yang dibawa gas CO2 akan lebih sedikit, pada suhu yang tinggi akan mematikan

mikroba dan menghentikan proses fermentasi (Ratledge, 2011).

Kadar etanol tertinggi diperoleh dengan menggunakan konsentrasi enzim

selulase 2% dibanding konsentrasi enzim selulase yang 1% (Tabel 4), karena

semakin tinggi konsentrasi enzim selulase, semakin lebih mudah untuk

menghidrolisis selulosa secara sempurna menjadi gula gula sederhana. Kadar

etanol yang dihasilkan menunjukkan, produksi etanol ditentukan oleh banyaknya

glukosa yang dikonversi oleh enzim invertase yang dihasilkan oleh inokulum

Saccharomyces cerevisiae (Tabel 4). Semakin besar jumlah glukosa yang

dikonversi, maka akan semakin besar pula jumlah etanol yang dihasilkan

(Samsuri, 2009).

Konsentrasi inokulum yang digunakan pada proses fermentasi sangat

mempengaruhi efektifitas pembentukan produk sebagaimana hasil yang diperoleh

dalam penelitian ini (Tabel 4). Jika konsentrasi inokulum yang digunakan terlalu

sedikit maka proses fermentasi berjalan lambat, sedangkan konsentrasi inokulum

terlalu banyak akan mempengaruhi persaingan pengambilan nutrisi oleh kamir

sehingga sangat berpengaruh pada pertumbuhan kamir dan kadar etanol yang

dihasilkan. Semakin tinggi penambahan konsentrasi inokulum belum tentu

menghasilkan kadar etanol yang tinggi (Heichel, 2006).

Page 22: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

12

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Bagas batang sorgum manis dapat digunakan sebagai penghasil etanol dan

sebagai substrat/karbon untuk pembuatan bioetanol oleh S. cerevisiae. Perlakuan

delignifikasi optimum pada konsentrasi NaOH 8% menghasilkan kadar selulosa

tertinggi yaitu 18.38%. Hasil sakarifikasi dengan enzim selulase dan xilanase

dengan konsentrasi selulase 1% dan xilanase 1% menghasilkan kadar gula reduksi

tertinggi sebesar 177%. Kadar etanol paling tinggi diperoleh pada konsentrasi

inokulum S. cerevisiae 2% yang difermentasi selama 6 hari sebesar 19.34%. Hasil

yang didapatkan membuktikan bahwa bagas batang sorgum manis dapat

digunakan sebagai alternatif baru bahan bakar nabati pengganti bahan bakar

minyak bumi.

Saran

Perlu dilakukan optimasi delignifikasi sehingga diperoleh kadarlignin yang

semakin rendah dan kadar selulosa yang semakin tinggi.

DAFTAR PUSTAKA

Anindyawati dan Trisanti. 2009. Prospek enzim dan limbah lignoselulosa untuk

produksi bioetanol. Pusat Penelitian Bioeteknologi LIPI: Bogor.

AOAC. 2006. Official Methods Analysis The Association of Official Analytical

Chemist. 14 th ed. AOAC, Inc. Arlinton. Virginia.

Arifiani A. 2012. Karakterisasi simplisia dan standarisasi ekstrak etanol biji jinten

hitam (Nigella sativaL). Skripsi. Program Studi Farmasi FKIK UIN Syarif

Hidayatullah Jakarta. Hal: 15(23-26).

Balat, Mustafa, Suwardi, Sutono. 2007. Progress in bioethanol processing

[internet]. [diacu 2009 Nov 30]. Tersedia pada:

http://elsevier.com/locate/pecs/2009/03/30/progress-in-bioethanol-processing.

Campbell IM. 2003. Biomass, Catalysts and Liquid Fuel. Pensylvania: Technomic

Publishing Co. Inc.

Corvero, Jose, Ferri, Jessica. 2009. Enzimatic hydrolysis and fermentation of

palm kernel press cake for production of bioethanol[internet].[diacu 2010 Feb

23]. Tersedia pada: http://elsevier.com/locate/emt/2010/02/23/enzimatic-

hydrolysis-and fermentation.

Darwis AA, I Sailah, TT Irawadi, Safriani. 2005. Kajian Kondisi Fermentasi

Produksi Selulase dari Limbah Kelapa Sawit (Tandan Kosong dan Sabut) oleh

Neurospora sitophila. J. Teknol. Ind. Pert.5(3) : 199-207.

Dhillon AJK,Gupta S, Khanna. 2010. Enhanced production, purification and

characterization of a novel cellulase-poor thermostable, alkali tolerant xylanase

frombacillus circulans AB 16. Process Biochemistry. Hal: 35(849-856).

Page 23: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

13

Fardiaz S. 2007. Mikrobiologi Pangan I.P.T. Jakarta (ID): Gramedia Pustaka

Umum.

Fessenden RJ, Fessenden JS. 2002. Kimia organik jilid 2. Jakarta (ID): Erlangga.

Gunam IBW, Antara NS, Anggreni AAMD. (2010). Pemanfaatan limbah

lignoselulosa sebagai bahan baku pembuatan bioetanol dengan teknik sel

terimobilisasi Denpasar: Laporan Penelitian Hibah Strategis Nasional,

Universitas Udayana.

Hambali et al. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta (ID): Agromedia Pustaka.

Heichel, GH. 2006. Agricultural Production and energy resources, Am. Scientist.

Hal: 64 (64-72).

Herlinda Y. 2011. Pembuatan Bioetanol dari Bagas Sorgum dengan Proses

Fermentasi menggunakan Saccharomyes cerevisiae.Skripsi. Universitas Riau.

ICRISAT. Sweet sorghum: Food, Feed, Fodder and Fuel Crop. [internet]. [diacu

2007 Agt 12]. Tersedia pada: (ICRISAT.org/html/pdf)

Irawadi TT. 2010. Selulase. PAU – Bioteknologi. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Kulp K. 2005. Carbohydrates.Academy press, New York.

Mandels M, Parrish FW, Reese ET. 2006. Sophorose As An Inducer OfCellulase

in Trichoderma viride.Received for Publication Pioneering Research Division,

Quartermaster Research and Engeneering Center, Natick, Massachusetts.

Miller GL. 2009. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of

reducing. Analytical chemistry. Hal: 31 (426-428).

Minarli, Ikhsan, Zamzami. 2011. Pengaruh variable konsentrasi basa pada proses

delignifikasi terhadap kadar etanol yang dihasilkan dari bagas sorgum manis.

Indralaya: Universitas Sriwijaya.

Mulyono. 2010. Teknologi Fermentasi. Jakarta (ID): Rajawali Press.

Okunowo. 2007. Quantitation of alcohol in wine “African journal of

biochemistry.

Ratledge C. 2011. Yeast Physiology a Microsynopsis. Bioprocess Engineering.

Hal : 6 (195-203).

Samsuri M, Gozan M, Prasetya B, Nasikin M.2009. Enzymatic Hydrolysis of

Lignocellulosic Bagasse for Bioethanol Production, Journalof Biotechnology

Research in Tropical Region. Hal: 2(2).

Sirappa. MP. 2003. Prospek pengembangan sorgum di Indonesia sebagai

komoditas alternative untuk pakan, pangan dan industry. Balai Pengkajian

Teknologi Pertanian Sulawesi Selatan. Makassar. Jurnal litbang pertanian.Hal:

22(4).

Sundari, Wibowo, Widjaja. 2010. Dasar-Dasar Teknologi Fermentasi. Pusat antar

Universitas Pangan dan Gizi. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.

Van Soest PJ. 2003. Use of Detergent in Analysis of Fibrous Feeds III didalam

M.L. Dreher (ed.). The Handbook of Dietary Fiber. New York, USA.

Wasito.2005. Proses Pembuatan Etanol.[internet]. [diacu 2014 Okt 17]. Tersedia

pada: Http://www.suaramerdeka.co.id.

Widyani IGA. 2002. Ekstraksi Xilan dari bagas batang sorgum manis dan Kulit

Ari Kedelai. Skripsi.Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Yandra RE. 2011. Sakarifikasi dan Fermentasi Serentak Reject pulp menjadi

bioetanol menggunakan Enzim Selulase, Xylanase dan Pichia stipitis. Skripsi.

Universitas Riau.

Page 24: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

14

LAMPIRAN

Page 25: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

15

Lampiran 1 Diagram alir penelitian

Batang sorgum manis

(Sorghum bicolor)

Karakterisasi

Sakarifikasi

Fermentasi

Kadar etanol dengan

kromatografi gas

Pengolahan

dengan

pembuangan nira,

pemotongan,

pengeringan,

penggilingan

Bagas batang sorgum manis

Perlakuan awal dengan NaOCl

1%

Delignifikasi 1.Kadar lignin

2.Kadar Selulosa

3.Kadar Hemiseluosa

1.Kadar lignin

2.Kadar Selulosa

3.Kadar Hemiselulosa

Perlakuan

NaOH 4%, 6%

dan 8%

Perlakuan xilanase

+ selulase

konsentrasi 1%

dan 2%

Analisis kimia

Analisis kimia

Kadar gula pereduksi

Analisis

statistik

Perlakuan

1.Saccharomyces cerevisiae 1%

2.Saccharomyces cerevisiae 2%

Page 26: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

16

Lampiran 2 Kadar lignin,kadar ADF, kadar selulosa, kadar NDF dan kadar

hemiselulosa sebelum delignifikasi

Parameter Nilai (%)

Kadar lignin 38.89%

Kadar selulosa 23.45%

Kadar ADF 3.42%

Kadar NDF 40.09%

Kadar hemiselulosa 36.67%

Contoh Perhitungan:

B – A – C

Kadar lignin (%) = x 100%

Bobot sampel

1.2554 - 0.8418 – 0.0247

= x 100%

1.0027

= 38.89 %

Lampiran 3 Kadar lignin, kadar ADF, kadar selulosa, kadar NDF dan kadar

hemiselulosa setelah delignifikasi dengan NaOH 4%, 6% dan

8%selama 4 jam

Perlakuan Ulangan Kadar lignin

Standar

deviasi

NaOH 4% 1 34.6281% 2.5722

2 30.9521%

3 28.3454%

NaOH 6% 1 26.4953% 0.8046

2 25.4743%

3 24.5090%

NaOH 8% 1 23.3756% 0.5725

2 22.8485%

3 21.9866%

Contoh perhitungan: (NaOH 4% pada ulangan 1)

B – A – C

Kadar lignin (%) = x 100%

Bobot contoh

= 2.1718 – 1.4733 – 0.0486 x 100%

1,0056

= 34.6281 %

Page 27: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

17

Perlakuan Ulangan Kadar ADF

Standar

deviasi

NaOH 4% 1 48.0000% 2.0566

2 52.0489%

3 52.6202%

NaOH 6% 1 55.9496% 0.1124

2 56.1663%

3 56.2057%

NaOH 8% 1 58.7470% 1.1743

2 59.1805%

3 61.4263%

Perlakuan Ulangan Kadar Selulosa

Standar

deviasi

NaOH 4% 1 6.7770% 1.2292

2 7.6635%

3 9.7123%

NaOH 6% 1 13.7707% 0.7562

2 14.2632%

3 15.5634%

NaOH 8% 1 17.8881% 0.4478

2 18.2821%

3 18.9716%

Contoh perhitungan: (NaOH 6% pada ulangan 1):

D - C

Kadar Selulosa = x 100%

A

= 36.4950 – 36.4251 x 100%

0,5076

= 13.7707%

Perlakuan Ulangan Kadar NDF

Standar

deviasi

NaOH 4% 1 60.0700% 4.2091

2 68.3200%

3 69.5500%

NaOH 6% 1 73.2300% 0.6804

2 74.5000%

3 74.8000%

NaOH 8% 1 78.0000% 1.0729

2 78.6600%

3 80.9300%

Page 28: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

18

Perlakuan Ulangan Kadar Hemiselulosa

Standar

deviasi

NaOH 4% 1 14.4346% 1.0558

2 16.2711%

3 16.9298%

NaOH 6% 1 17.2804% 1.2869

2 18.3337%

3 18.5943%

NaOH 8% 1 19.2530% 0.1128

2 19.4795%

3 19.5037%

Contoh perhitungan: ( NaOH 4% pada ulangan 1)

Kadar hemiselulosa = % NDF - % ADF

= 62.9600% - 48.0000%

= 14.4346 %

Lampiran 4 Kadar glukosa bagas batang sorgum manis

Konsentrasi standar glukosa (ppm) Absorbansi

0 0

50 0.116

75 0.174

100 0.224

150 0.282

200 0.451

y = 0.002x + 0.004R² = 0.979

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 50 100 150 200 250

Ab

sorb

an

Konsentrasi standar glukosa

Kurva standar glukosa

Page 29: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

19

Perlakuan enzim Absorban Kadar gkukosa (%)

Selulase 1%, xilanase 1% 0.358 177

Selulase 2%, xilanase 2% 0.182 89

Perhitungan:

Perlakuan 1

Kadar glukosa = Absorbansi – 0.004 x 100%

0.002

= 0.358 – 0.004 x 100%

0.002

= 177 %

Perlakuan 2

Kadar glukosa = Absorbansi – 0.004 x 100%

0.002

= 0.182 – 0.004 x 100%

0.002

= 89 %

Lampiran 5 Kadar etanol yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisiae

Konsentrasi inokulum

(%) Ulangan kadar etanol

Rata-rata

S. cerevisiae (1%) 1 2.97% 5.14%

2 7.31%

S. cerevisiae (2%) 1 16.00% 19.34%

2 22.68%

Contoh perhitungan: (perlakuan 1)

Luas peak sampel/contoh 100 ml

Kadar etanol = x Konsentrasi Sc x

(ulangan 1) Luas peak standar Bobot sampel

= 135554 x 1% x 100 ml

759876 6 gr

= 2.97 %

Page 30: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

20

Luas peak sampel/contoh 100 ml

Kadar etanol = x Konsentrasi Sc x

(ulangan 2) Luas peak standar Bobot sampel

= 3333674 x 1% x 100 ml

759876 6 gr

= 7.31%

Rata-rata kadar etanol dari ulangan 1 dan 2 = (2.97%+ 7.31%)

2

= 5.14%

Luas peak sampel/contoh 100%

Kadar etanol = x Konsentrasi Sc x

(ulangan 1) Luas peak standar Bobot sampel

= 364846 x 2% x 100ml

759876 6 gr

= 16.00 %

Luas peak sampel/contoh 100 ml

Kadar etanol = x Konsentrasi Sc x

(ulangan 2) Luas peak standar Bobot sampel

= 517090 x 2% x 100 ml

759876 6 gr

= 22.68 %

Rata-rata kadar etanol dari ulangan 1 dan 2 = (16.00% + 22.68%)

2

= 19.34%

Page 31: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

21

Lampiran 6 Kromatogram standar yang digunakan sebagai acuan dalam

perhitungan kadar etanol

Keterangan: Waktu retensi kadar etanol standaryang dijadikan acuan selama 1.138

detik dengan luas area standar 759876

Lampiran 7 Kromatogram kadar etanol pada perlakuan 1, ulangan ke-1

Page 32: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

22

Keterangan: Waktu retensi kadar etanol yang dihasilkan selama 1.193 detik,

dengan luas area 135554.

Lampiran 8 Kromatogram kadar etanol perlakuan 1, ulangan ke-2

Keterangan: Waktu retensi kadar etanol perlakuan 1, ulangan ke-2 yang dihasilkan

selama 1.163 detik, dengan luas area 333374.

Page 33: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

23

Lampiran 9 Kromatogram kadar etanol perlakuan 2, ulangan ke-1

Keterangan: Waktu retensi kadar etanol perlakuan 2, ulangan ke-1 selama 1.145

detik, dengan luas area 364846.

Lampiran 10 Kromatogram kadar etanol perlakuan 2, ulangan ke-2

Page 34: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

24

Keterangan: Waktu retensi kadar etanol perlakuan 2, ulangan ke-2 selama 1.188

detik, dengan luas area 517090.

Page 35: PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum manis melalui proses delignifikasi oleh . naoh. azura . departemen biokimia. fakultas

25

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 15 Juni 1993 dari bapak

bernama Djafar Abdul Karim dan ibu bernama Ulfah Abud. Penulis merupakan

anak pertama dari 4 bersaudara. Pendidikan penulis dimulai dari SDN Keagungan

01 Pagi, Jakarta, kemudian melanjutkan pendidikan ke jenjang Sekolah Menengah

Pertama di SMP Negeri 22 Jakarta. Tahun 2010 penulis menyelesaikan

pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 25Jakarta dan pada tahun

yang sama lolos seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur

Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan diterima di Departemen Biokimia,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti perkuliahan penulis aktif dalam kegiatan organisasi

kampus, diantaranya sebagai anggota C-core Community Research and

Educatioan of Biochemistry (CREB’s) periode 2011/2012. Penulis juga pernah

aktif dalam beberapa kepanitiaan seperti panitia Biochemistry Champion League

2011, SPIRIT FMIPA 2012, Seminar Kesehatan 2012, Masa Perkenalan Kampus

Mahasiswa Biokimia tahun 2012, Bulan Juli - Agustus 2013 penulis melakukan

Praktik Lapang di Laboratorium Kimia dan Mikrobiologi, Balai Besar Penelitian

dan Pengembangan Pasca Panen (BB Pasca Panen) Bogor dengan judul

Delignifikasi bagas batang sorgum manis sebagai bahan baku bioetanol.