PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum...
Transcript of PEMBUATAN BIOETANOL DARI BAGAS BATANG SORGUM … · pembuatan bioetanol dari bagas batang sorgum...
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
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
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
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
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
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
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
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.
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.
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).
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)
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
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
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
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
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
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
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).
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).
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.
14
LAMPIRAN
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%
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 %
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%
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
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 %
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%
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
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.
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
24
Keterangan: Waktu retensi kadar etanol perlakuan 2, ulangan ke-2 selama 1.188
detik, dengan luas area 517090.
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.