Perubahan Struktur dan Peningkatan Digestibilitas Tandan Kosong Kelapa Sawit oleh Pleurotus...

of 30/30
PENINGKATAN DIGESTIBILITAS DAN PERUBAHAN STRUKTUR TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT OLEH PRETREATMENT Pleurotus floridanus DAN ASAM FOSFAT Ringkasan Disertasi Untuk memenuhi sebagian persyaratan Mencapai derajat S-3 Program Studi Bioteknologi Diajukan oleh Isroi 08/275457/SMU/00535 kepada SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2013
  • date post

    30-Nov-2015
  • Category

    Documents

  • view

    3.114
  • download

    8

Embed Size (px)

description

RINGKASAN DISERTASIPerubahan Struktur dan Peningkatan Digestibilitas Tandan Kosong Kelapa Sawit oleh Pleurotus floridanus dan Asam FosfatIsroi08/275457/SMU/00353Universitas Gadjah MadaProgram Studi Bioteknologi2013Kombinasi pretreatment biologi dengan jamur pelapuk putih dan asam fosfat. Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) memiliki digestibilitas yang sangat rendah. Digestibiitas TKKS bisa ditingkatkan melalui pretreatment biologi dan dikombinasikan dengan pretreatment asam fosfat. Pretreatment biologi bisa meningkatkan digestibilitas TKKS hingga 4 kali dibandingkan kontrol. Sedangkan kombinasi pretreatment biologi dan asam fosfat dapat meningkatkan digestibiitas TKKS hingga tujuh kali.

Transcript of Perubahan Struktur dan Peningkatan Digestibilitas Tandan Kosong Kelapa Sawit oleh Pleurotus...

  • PENINGKATAN DIGESTIBILITAS DAN PERUBAHAN

    STRUKTUR TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT OLEH

    PRETREATMENT

    Pleurotus floridanus DAN ASAM FOSFAT

    Ringkasan Disertasi

    Untuk memenuhi sebagian persyaratan

    Mencapai derajat S-3

    Program Studi Bioteknologi

    Diajukan oleh

    Isroi

    08/275457/SMU/00535

    kepada

    SEKOLAH PASCASARJANA

    UNIVERSITAS GADJAH MADA

    YOGYAKARTA

    2013

  • PENINGKATAN DIGESTIBILITAS DAN PERUBAHAN

    STRUKTUR TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT OLEH

    Pleurotus floridanus DAN ASAM FOSFAT

    Intisari

    Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) tersedia melimpah dan belum optimal

    dimanfaatkan sebagai bahan baku produk berbasis lignoselulosa. TKKS memiliki

    digestibilitas rendah dan sulit diolah menjadi produk turunannya. Penelitian ini

    bertujuan untuk meningkatkan digestibilitas TKKS melalui pretreatment biologi

    dengan jamur pelapuk putih (JPP). Tahapan penelitian ini adalah (1) pemilihan JPP

    yang selektif mendegradasi lignin, (2) peningkatan digestibilitas TKKS dengan

    penambahan Mn2+

    dan Cu2+

    , (3) peningkatan digestibilitas TKKS dengan

    pretreatment kombinasi biologi dengan asam fosfat. Penelitian dilakukan dalam skala

    laboratorium. Pengamatan dilakukan terhadap perubahan berat kering, lignin,

    selulosa, hemiselulosa, struktur fisik dengan analisa SEM, gugus fungsional dengan

    analisa FTIR, dan kristalinitas selulosa. Seleksi dilakukan terhadap Polyota sp,

    Pleurotus sp,dan Agraily sp. Pleurotus sp dipilih untuk percobaan selanjutnya dan

    diidentifikasi sebagai P. floridnaus LIPIMC966, karena dapat menurunkan

    kandungan lignin dari 19.63% menjadi 15.22%, hemiselulosa dari 14.77% menjadi

    12.63%, dan meningkatkan selulosa dari 39.92% menjadi 56.04%. Penambahan Mn2+

    dan Cu2+

    pada pretreatment biologi menggunakan P. floridanus mengurangi bobot

    kering dari 27,43% menjadi 32,88%; kandungan lignin hingga 43,17% (Mn2+

    ) dan

    34,08% (Cu2+

    ), hemiselulosa hingga 32,82%, sedangkan kadar selulosa relatif

    konstan. Kombinasi pretreatment biologi menggunakan P. floridanus dan asam fosfat

    dievaluasi berdasarkan perubahan komponen lignoselulosa, struktural dan morfologi.

    Degradasi karbohidrat setelah pretreatment biologi, asam fosfat, dan kombinasi

    biologi dan asam fosfat masing-masing adalah 7,88%, 35,65%, dan 33,77%.

    Pretreatment mengubah ikatan hidrogen dari selulosa dan ikatan antara lignin dan

    karbohidrat, yang berhubungan dengan kristalinitas selulosa. Kristalinitas selulosa

    yang ditunjukkan dengan lateral order index setelah pretreatment secara berturut-

    turut adalah adalah 2,77 (tanpa pretreatment), 1,42 (biologi), 0,67 (asam fosfat), dan

    0,60 (kombinasi biologi dan asam fosfat). Pretreatment asam fosfat merusak struktur

    dan morfologi serat TKKS yang ditunjukkan dari hasil analisis SEM. Pretreatments

    telah meningkatkan digestibilitas TKKS masing-masing 4 (biologi), 6,3 (asam fosfat),

    dan 7,4 (biologi dan asam fosfat) kali lipat dibandingkan tanpa pretreatment.

    Kata kunci: Tandan Kosong Kelapa Sawit, Pleurotus floridanus, Cu, Mn,

    pretreatment biologi, digestibilitas

  • 1

    1. PENDAHULUAN

    Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) tersedia melimpah dan belum

    dimanfaatkan. Indonesia merupakan produsen minyak sawit terbesar di dunia yang

    memproduksi TKKS sebesar 20,7 juta metrik ton (FAOSTAT 2012). TKKS tersusun

    dari selulosa 39,13%, hemiselulosa 23,40%, dan 34,37% lignin (Isroi et al. 2013

    ). Kandungan karbohidrat TKKS yang tinggi menjadikan TKKS berpotensi sebagai

    bahan baku produk turunan lignoselulosa. TKKS memiliki digestibiliti yang rendah

    dan sulit untuk diolah menjadi produk turunannya. Rendahnya digestibilitas

    lignoselulosa disebabkan oleh beberapa faktor, seperti: kandungan & komposisi

    lignin, kristalinitas selulosa, derajat polimerisasi, volume pori, kelompok asetil terikat

    ke hemiselulosa, luas permukaan & ukuran partikel biomassa (Alvira et al. 2010,

    Anderson and Akin 2008, Rivers and Emert 1988). TKKS memerlukan proses

    pretreatment untuk merubah struktur dan memecah lignin, sehingga selulosa lebih

    mudah diakses oleh enzim hidrolitik. Penelitian untuk mendapatkan metode

    pretreatment TKKS yang tepat perlu dilakukan agar potensi besar TKKS bisa

    diwujudkan menjadi produk-produk turunannya.

    Pretreatment lignoselulosa dapat dilakukan secara fisik, kimia, biologi, atau

    kombinasi dari metode-metode itu (Alvira et al. 2010, Taherzadeh and Karimi

    2008). Pretreatment biologi memanfaatkan kemampuan jamur pelapuk putih (JPP)

    atau enzim yang dihasilkannya untuk memecah lignin dan merubah struktur

    lignoselulosa (Hatakka A.I. 1983, Taniguchi et al. 2005). Aplikasi pretreatment

    biologi memiliki beberapa keunggulan seperti: a) energi yang dibutuhkan relatif

    rendah, b) tidak atau sedikit membutuhkan tambahan bahan kimia, c) dilakukan pada

    kondisi lingkungan yang rendah (mild cindition), d) sepesifik terhadap substrat (Kirk

    & Chang, 1981; Sun & Cheng, 2002). JPP dikelompokkan menjadi selektif dan non-

    selektif. JPP selektif adalah JPP yang relatif lebih banyak mendegradasi lignin

    daripada selulosa dan hemiselulosa, sedangkan JPP non selektif adalah JPP yang

    mendegradasi semua komponen lignoselulosa. Pretreatment biologi dipengaruhi oleh

    beberapa faktor, diantaranya adalah penambahan kation (Mn2+

    dan Cu2+

    ) (Camarero

    et al. 1996, Palmieri et al. 2000). Penambahan kation dapat meningkatkan produksi

    enzyme ligninolitik, meningkatkan degradasi lignin, dan meningkatkan digestibilitas

    lignoselulosa. Beberapa isolat JPP berhasil diisolasi oleh Balai Penelitian

    Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI) dan memiliki kemampuan

    mendegradasi lignin, antara lain Polyota sp, Agraily sp, dan Pleurotus sp. Selektifitas

    isolate JPP koleksi BPBPI tersebut belum diketahui. Pemilihan isolat JPP selektif

    yang sesuai untuk TKKS diperlukan untuk mengembangkan metode pretreatment

    biologi dengan penambahan kation (Mn2+

    dan Cu2+

    ).

    Pretreatment biologi memiliki beberapa kekurangkan dibandingkan dengan

    metode pretreatment fisika/kimiawi, antara lain: hasil gula yang diperoleh relatif

    lebih rendah (Taherzadeh & Karimi, 2008). Digestibilitas lignoselulosa dapat lebih

    ditingkatkan melalui kombinasi pretreatment biologi dengan pretreatment kimia (Itoh

  • 2

    et al. 2003, Ma et al. 2010, Taniguchi et al. 2010, Yu et al. 2010). Salah satu bahan

    kimia yang bisa dimanfaatkan untuk pretreatment adalah asam fosfat. Pretreatment

    asam fosfat dilaporkan efisien dalam mengurangi kristalinitas selulosa dan

    meningkatkan produksi biogas dari TKKS (Nieves et al. 2011). Pretreatment asam

    fosfat untuk bahan lignoselulosa juga dilaporkan dapat meningkatkan fraksinasi dan

    digestibilitas lignoselulosa (Zhang YH et al. 2007b). Kombinasi pretreatment biologi

    dengan pretreatment asam fosfat perlu diujicoba dalam rangka meningkatkan

    digestibilitas TKKS. Kombinasi pretreatment biologi dengan pretreatment asam

    fosfat ini belum dilaporkan di dalam literatur.

    Biomassa lignoselulosa mengalami perubahan fisik maupun kimia setelah

    dilakukan pretreatment. Perubahan tersebut antara lain adalah perubahan kandungan

    lignin, selulosa, hemiselulosa, penurunan kristalinitas selulosa, peningkatan luas pori-

    pori, kerusakan pada area permukaan, dan juga perubahan pada gugus fungsional.

    Analisis terhadap perubahan struktur fisik maupun kimiawi, dan komposisi TKKS

    setelah pretreatment diperlukan untuk memahami mekanisme peningkatan

    digestibilitas TKKS dan perancangan pretreatment yang sesuai untuk menghasilkan

    proses pretreatment secara optimal.

    Penelitian ini secara umum bertujuan untuk peningkatan digestibilitas TKKS

    dengan kombinasi pretreatment biologi oleh JPP dan asam fosfat. JPP dipilih satu dari

    tiga koleksi isolate JPP. Kation (Mn2+

    dan Cu2+

    ) ditambahkan pada pretreatment

    biologi untuk meningkatkan delignifikasi. Perubahan kandungan lignin, selulosa,

    hemiselulosa, derajat kristalinitas, perubahan struktur fisik, dan gugus fungsional

    dianalisis untuk mengetahui karakteristik yang berperan dalam peningkatan

    digestibilitas TKKS

    2. METODE PENELITIAN

    2.1. Mikroorganisme dan Bahan

    2.1.1. Mikroorganisme Pleurotus sp, Polyota sp, dan Agraily sp diperoleh dari Balai Penelitian

    Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI). Semua JPP ditumbuhkan dan dipelihara

    dengan menggunakan media Potato Dextrose Agar (PDA, Badco ) dan diinkubasi

    selama kurang lebih satu minggu sebelum digunakan sebagai inokulum untuk

    pretreatment biologi. Pleurotus sp diidentifikasi oleh LIPIMC (LIPI Microbial

    Collection) dan teridentifkasi sebagai Pleurotus floridanus LIPIMC996.

    Yeast Saccharomyces cerevisiae CBS 8066 diperoleh dari Centraalbureau

    voor Schimelcultures (Delft, the Netherlands). Kultur yeast dipelihara pada media

    agar YPD yang mengandung 20 g/L agar (Scharlau), 10 g/L yeast extract (Scharlau),

    20 g/L peptone (Fluka), dan 20 g/L D-glucose (Scharlau) sebagai sumber karbon dan

    disimpan pada suhu 4C.

  • 3

    2.1.2. Media Media untuk pertumbuhan dan pemeliharaan JPP adalah media potato

    dextrose agar (PDA, DIFCO Laboratories, Detroit, MI). Komposisi media cair untuk

    pretreatment biologi adalah: (a) media 1: 7 g/L KH2PO4, 1,5 g/L MgSO4.7H2O, 1,0

    g/L CaCl2.H2O; (b) media 2: 7 g/L KH2PO4, 1,5 g/L MgSO4.7H2O, 1,0 g/L

    CaCl2.H2O, 0,015 g/L CuSO4.5H2O; (c) media 3: 7 g/L KH2PO4, 1,5 g/L

    MgSO4.7H2O, 1,0 g/L CaCl2.H2O, 0,015 g/L MnSO4.H2O; (d) media 4: 7 g/L

    KH2PO4, 1,5 g/L MgSO4.7H2O, 1,0 g/L CaCl2.H2O, 0,015 g/L CuSO4.5H2O, 0,015

    g/L MnSO4.H2O. Pretreatment TKKS pada perlakuan kontrol tanpa inokulasi

    mikroba ditambahkan media 1. Media 1, 2, dan 3 dipergunakan pada penelitian Tahap

    1 dan 2. Media 4 dipergunakan pada penelitian Tahap 3.

    2.1.3. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) TKKS diperoleh dari pabrik kelapa sawit Kebun Doloksinumbah, PTPN IV,

    Sumatera Utara. TKKS dicacah dengan pajang kurang lebih 5 cm dan dikeringkan

    (kadar air

  • 4

    Gambar 1. Alur dan tahapan penelitian

    2.3.Metode Pretreatment Biologi

    Pretreatment biologi dilakukan untuk penelitian Tahap 1 dan 2dengan

    fermentasi kultur padat (FKP) tanpa aerasi dan tanpa pengadukan. Lima puluh gram

    TKKS ditimbang ditambahkan media cair ke TKKS sesuai perlakuan untuk

    mendapatkan kadar air hingga 60%. TKKS selanjutnya disterilkan menggunakan

    autoklaf pada suhu 121oC selama 30 menit. Empat potongan kultur JPP ( 5mm)

    diinokulasi secara aseptik. Kultur diinkubasi pada suhu kamar selama 6 minggu.

    TKKS dicuci, dikeringkan, dan digiling pada akhir inkubasi untuk dianalisisa

    penurunan berat kering dan komponen lignoselulosa lainnya.

    Pretreatment biologi untuk penelitian Tahap 3 dilakukan dengan fermentasi

    kultur padat (FKP) tanpa aerasi dan tanpa pengadukan. Pretreatment biologi TKKS

    menggunakan isolat JPP terpilih hasil dari tahap 1. Sebanyak 200 gr TKKS

    ditambahkan 120 mL media 4 kemudian disterilkan. Kandungan air pada media

    TKKS tersebut kurang lebih 60%. Kultur P. floridanus LIPIMC996 diinokulasikan

    secara aseptis. Kultur diinkubasi pada 31C selama 28 hari di dalam inkubator. TKKS

    dipanen pada akhir inkubasi dan dibekukan pada suhu < 0oC untuk menghentikan

    pertumbuhan jamur. Sampel TKKS dikeringkan dengan vacuum dryer (Freezone

    7.670.530, Labconco, Kansas City, MO, USA) pada suhu -52C selama 6 jam dan

    kemudian dihaluskan dengan ball milling (Retsch MM400, Retsch GmbH, Haan,

    Jerman) pada frekuensi 29,6 s-1

    selama 4 menit. Penurunan berat kering TKKS

    ditentukan berdasarkan selisih dari berat kering (oven dry weight, ODW) dari TKKS

    awal sebelum pretreatment dan ODW akhir setaelah pretreatment. Semua eksperimen

  • 5

    dilakukan duplo.

    2.4. Metode Pretreatment Asam Fosfat

    Pretreatment asam fosfat diakukan dengan metode yang dijelaskan dalam

    referensi (Nieves et al. 2011, Zhang Yi-Heng Percival et al. 2007a). Sampel disimpan

    pada suhu < 0oC sebelum digunakan untuk hidrolisis atau analisa selanjutnya.

    2.5. Metode Hidrolisis Enzymatik

    Hidrolisis Enzymatik untuk Sampel TKKS Hasil Penelitian Tahap 2.

    Hidrolisis enzimatik sampel TKKS dilakukan berdasarkan metode dari NREL

    (National Renewable Energy Laboratory, USA) dengan sedikit modifikasi (Selig et

    al. 2008). Hidrolisis sampel TKKS menggunakan enzim komersial (Cellulast, 64

    FPU/ml dan -glucosidase 58pNPGU/ml, Novozyme Co) dengan dosis enzim 60

    FPU/g selulase dan 64 pNPGU/g -Glucosidase. Semua sampel dikocok dengan

    water bath shaker pada 50oC selama 72 jam dan kemudian disaring. Cairan yang

    diperoleh kemudian digunakan untuk analisis glukosa. Digestibilitas (%) dihitung

    berdasarkan persamaan sebagai berikut:

    (1)

    dengan glukosa (g) adalah massa glukosa dalam cairan setelah hidrolisis dan

    selulosa (g) adalah massa selulosa di dalam substrat.

    Hidrolisis enzymatik sampel TKKS pada penelitian Tahap 3 menggunakan

    metode yang sama seperti di atas dengan beberapa modifikasi. Enzym hidrolitik yang

    dipergunakan adalah enzyme komersial Cellic CTec2 (148 FPU/mL, Novozymes

    Co, Bagsvaerd, Denmark) dengan dosis enzim 30, 60, dan 90 FPU/g selulosa.

    Digestibilitas (%) dari selulosa awal dihitung dengan membagi glukosa diproduksi

    dengan selulosa awal yang digunakan berdasarkan persamaan berikut:

    (2)

    dengan glukosa (g) adalah jumlah glukosa dalam cairan setelah hidrolisis dan

    selulosa awal (g) adalah kandungan selulosa dalam TKKS sebelum mendapat

    pretreatment. Semua percobaan dilakukan duplo dan galat (error) disajikan sebagai

    standar deviasi.

    2.6. Metode Sakarifikasi dan Fermentasi Simultan

    Hidrolisis dan difermentasi simultan (Simultaneous Saccharification and

    Fermentation, SSF) dilakukan berdasarkan metode dari NREL (Dowe and McMillan

    2008) menggunakan enzyme komersial Cellic CTec2 (148 FPU/mL, Novozymes

    Co, Bagsvaerd, Denmark) dengan dosis enzim 60 fpu/g selulosa. Konsentrasi

    selulosa yang digunakan adalah sebesar 6% di dalam buffer sitrat 0.05 M pH 4.8. SSF

    dilakukan dengan volume 100mL pada erlemeyer 250mL yang dilengkapi dengan

    perangkap gas (bubble trap). SSF dilakukan pada suhu 31oC di dalam water bath

  • 6

    shaker selama 72 jam. Produksi etanol diamati setiap hari.

    2.7. Metode Analisis

    Analisis kimia dari komponen TKKS (lignin, hemiselulosa, dan selulosa) pada

    penelitian Tahap 1 dan 2 dilakukan dengan menggunakan metode Chesson-Datta

    (Datta 1981). Selulosa, hemiselulosa, dan lignin dari TKKS pada penelitian Tahap 3

    ditetapkan dengan metode NREL (Sluiter A. et al. 2011). Jumlah abu ditentukan

    dengan menggunakan furnace selama semalam pada 575C (Sluiter A. D. et al.

    2008). Berat kering ditentukan setelah pengeringan sampel pada suhu 105 3oC

    selama 24 jam sesuai dengan metode TAPPI T264 cm tes standar-97 (TAPPI 2002).

    Pertumbuhan jamur selama pretreatment diperkirakan berdasarkan berat

    kering biomassa jamur (Kumar et al. 2006). Analisis biomassa ini dilakukan untuk

    penelitian Tahap 1 dan Tahap 2.

    Perubahan gugus fungsional TKKS diamati berdasarkan perubahan adsorsi

    atas spektrum IR (infra red) pada panjang gelombang tertentu (Jeihanipour, Karimi et

    al. 2009). Pengukuran spektrum IR dilakukan dengan menggunakan spektrometer

    FTIR (Impact, 410, Nicolet Instrument Corp, Madison, WI), 32 scan, resolusi 4 cm-1

    dalam kisaran 600-4000 cm-1

    dan dikendalikan dengan softwere Nicolet OMNIC 4,1

    (Nicolet Instrumen Corp, Madison, WI) dan dianalisis menggunakan softwere eFTIR

    (EssentialFTIR, USA).

    Evaluasi perubahan struktur fisik permukaan sampel TKKS sebelum dan

    setelah pretreatment divisualisasikan menggunakan analisa Scanning Electron

    Microscopy (SEM) model JEOL JSM-820 (JEOL Ltd, Akishima, Jepang).

    Monosakarida (Selobiosa, Glukosa, Xylosa, Mannosa, Galaktosa dan

    Arabinosa) dianalisis menggunakan sistem HPLC yang dilengkapi dengan

    autosampler (WalterTM 717, Milford, USA), detektor UV (WalterTM 485, Milford,

    USA), dan detektor ELS (WalterTM 2424, Milford, USA). Monosugar dipisahkan

    menggunakan Bio-Rad Aminex HPX-87P kolom (Aminex HPX-87P, Bio-Rad,

    USA), air murni sebagai fase gerak dengan laju alir 0,6 ml min-1

    di bawah kondisi

    isotermal pada 85oC. A Bio-Rad Carbo-P kolom pelindung (coloum guard, Bio-Rad,

    USA) digunakan dan ditempatkan di luar kolom utama pada suhu kamar.

    Konsentrasi etanol dianalisis menggunakan sistem HPLC yang dilengkapi

    dengan autosampler (WalterTM 717, Milford, USA), detektor UV (WalterTM 485,

    Milford, USA), dan detektor ELS (WalterTM 2424, Milford, USA). Monosugar

    dipisahkan menggunakan Bio-Rad Aminex HPX-87H kolom (Aminex HPX-87H,

    Bio-Rad, USA), H2SO4 0.025M sebagai fase gerak dengan laju alir 0,6 ml min-1

    di

    bawah kondisi isotermal pada 85oC. A Bio-Rad Carbo-P kolom pelindung (coloum

    guard, Bio-Rad, USA) digunakan dan ditempatkan di luar kolom utama pada suhu

    kamar. Etanol standard yang dilarutkan pada H2SO4 0.025M dalam beberapa

    konsentrasi dipergunakan sebagai pembanding dan untuk kenghitung konsentrasi

    etanol pada sampel.

    Data-data hasil analisa dianalisis secara statistic. Data yang ditampilkan

    adalah rata-rata dari setiap ulangan. Nilai standard deviation (SD) dihitung dan

  • 7

    ditampilkan untuk mengetahui galat (error) dari setiap data. Setiap perluan juga

    dilakukan analisis varian (analisys of variance, ANOVA) untuk mengetahui

    signifikansi pengaruh perlakuan terhadap control. Analisis korelasi dari beberapa data

    percobaan dilakukan untuk mengetahui hubungan statistik antar data perlakuan

    tersebut.

    3. HASIL DAN PEMBAHASAN

    3.1. Seleksi Jamur Pelapuk Putih untuk Pretreatment Biologi Tandan Kosong

    Kelapa Sawit

    TKKS mengalami perubahan fisik setelah mengalami pretreatment biologi.

    TKKS yang telah mendapat pretreatment menjadi lebih cerah dan lebih lunak

    daripada TKKS tanpa pretreatment. Perubahan visual warna lignoselulosa adalah

    salah satu karakteristik degradasi lignoselulosa oleh JPP (Hatakka Annele 2001).

    Penurunan kadar lignin oleh JPP kemungkinan menyebabkan perubahan warna kayu

    (Bajpai 2004, de Jong et al. 1997).

    Perubahan kandungan lignin, selulosa, & hemiselulosa ditunjukkan pada

    Gambar 2. Kandungan lignin & hemiselulosa menurun signifikan, sedangkan selulosa

    meningkat signifikan setelah pretreatment biologi. Kandungan lignin menurun secara

    signifikan dari 19,63% (kandungan awal) menjadi 15,32% (Pleurotus sp), Polyota sp

    (16,63%) dan Agraily sp (18,07%). Kandungan hemiselulosa dari yang terendah

    pada masing-masing perlakuan adalah Pleurotus sp (12,63%), Polyota sp (14,26%)

    dan Agraily sp (15,18%). Kandungan selulosa (%) pada masing-masing perlakuan

    adalah Pleurotus sp (56,04%), Agraily sp (44,13%) dan Polyota sp (42,03%).

    Gambar 2. Persentase kandungan lignin tandan kosong kelapa sawit (TKKS): (a)

    tanpa pertretmant biologi (kontrol), (b) Pleurotus sp, (c) Polyota sp, (d)

    Agraily sp. Pretreatment biologi dilakukan pada fermentasi kultur

    padat, tanpa aerasi, dan suhu kamar selama 4 minggu.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    Kontrol Pleurotus sp Polyota sp Agraily sp

    Kan

    du

    ng

    an

    (%

    )

    Lignin

    Selulosa

    Hemiselulosa

  • 8

    Ketiga isolate JPP dapat menurunkan kandungan lignin, namun yang

    menunjukkan penurunan lignin tertinggi adalah Pleurotus sp. Kandungan

    hemiselulosa (%) menunjukkan sedikit penurunan pada masing-masing isolat JPP.

    Degradasi hemiselulosa terjadi pada proporsi yang relatif sama dengan degradasi

    biomassa, sehingga persentase kandungan hemiselulosa terhadap biomassa total

    sedikit mengalami penurunan. Perubahan kandungan selulosa (%) TKKS setelah

    pretreatment bervariasi untuk masing-masing isolat JPP. Peningkatan persentase

    selulosa setelah pretreatment biologi pada biomassa juga dilaporkan dalam referensi

    (Xu et al. 2010). Peningkatan ini terjadi karena degradasi komponen lain (lignin &

    hemiselulosa) lebih tinggi daripada degradasi selulosa, sehingga secara proposional

    kandungan selulosa akan meningkat. Pleurotus sp mendegradasi lignin kurang lebih

    22% dari kandungan awal lignin dan hasil ini sebanding dengan hasil yang

    disebutkan dalam literatur, yaitu sebesar 25% setelah pretreatment biologi selama 60

    hari (Taniguchi et al. 2005).

    Penurunan tertinggi kandungan lignin & hemiselulosa, serta peningkatan

    tertinggi kandungan selulosa oleh Pleurotus sp menunjukkan bahwa Pleurotus sp

    lebih selektif dalam mendegradasi lignin daripada kedua isolate lain. Hasil senada

    juga dilaporkan oleh Kerem et al. (1992) bahwa P. ostreatus lebih selektif

    mendegradasi lignin daripada Phanerochaete chrysosporium. Beberapa literatur

    melaporkan bahwa isolat Pleurotus sp menghasilkan enzim ligninolitik Lac, MnP,

    dan VP; serta juga enzim hidrolitik (Chen et al. 2010, Goudopoulou et al. 2010,

    Martnez et al. 2005, Tinoco et al. 2011). Isolat Pleurotus sp selanjutnya dipilih untuk

    pretreatment biologi TKKS tahap 2 & 3 dan teridentifikasi sebagai Pleurotus

    floridanus dengan nomor koleksi LIPIMC 966.

    3.2. Pengaruh Penambahan Mangan (Mn) dan Tembaga (Cu) terhadap

    Pretreatment Biologi Tandan Kosong Kelapa Sawit Menggunakan Pleurotus

    floridanusi LIPIMC966

    3.2.1. Pengaruh Pretreatment Biologi pada Berat Kering dan Komponen Lignoselulosa

    Berat kering akhir TKKS yang telah mendapat pretreatment biologi selama

    42 hari inkubasi ditampilkan pada Gambar 3. Penurunan ODW dari mulai yang

    terbesar adalah sebagai berikut: 32.88% (Mn2+

    ), 29.08% (Cu2+

    ), dan 27.43% (tanpa

    penambahan kation). Penurunan ODW tersebut adalah penurunan biomassa

    lignoselulosa total yang meliputi penurunan kandungan lignin, selulosa,

    hemiselulosa, dan komponen lainnya. JPP mendegradasi komponen padat menjadi

    struktur yang lebih sederhana, bahan yang larut air dan produk gas yang

    mengakibatkan penurunan berat kering biomassa lignoselulosa.

  • 9

    Gambar 3. Penurunan berat kering (oven dry weight, ODW) tandan kosong kelapa

    sawit (TKK) selama pretreatment biologi menggunakan Pleurotus

    floridanus LIPIMC966: (a) tanpa penambahan kation (kontrol), (b)

    CuSO4 (Cu2+

    ), dan (c) MnSO4 (Mn2+

    ). Pretreatment biologi dilakukan

    dengan fermentasi kultur padat, tanpa aerasi, dan pada suhu kamar.

    Penurunan kandungan masing-masing komponen lignoselulosa TKKS

    diperlihatkan pada Gambar 4. Setiap perlakuan menunjukkan pola penurunan yang

    berbeda-beda. Hot water soluble (HWS) terdiri dari terdiri dari beberapa komponen,

    seperti karbohidrat, protein, dan senyawa anorganik. Aktifitas P. floridanus

    signifikan menurunkan kandungan HWS hingga kurang lebih 50% selama 42 hari

    inkubasi. Pretreatment dengan Mn2+

    dan Cu2+

    menunjukkan kecepatan penurunan

    kandungan HWS yang lebih tinggi dibandingkan dengan tanpa penambahan kation

    (Gambar 4 A).

    Kandungan hemiselulosa TKKS menurun secara significant pada semua

    perlakuan (Gambar 4 B). Perlakuan Mn2+

    menunjukkan kecepatan penurunan yang

    lebih cepat dibandingkan perlakuan yang lain pada hingga hari ke-21, kemudian

    relatif konstan hingga hari ke-42. Perlakuan kontrol menunjukkan laju penurunan

    yang lebih lambat, namun penurunan terus terjadi hingga hari ke-42 dan merupakan

    penurunan hemiselulosa terbesar dibandingkan perlakuan lainnya. Pola penurunan

    yang signifikat juga diperlihatkan pada kandungan lignin (Gambar 4 D).

    Penurunan kandungan selulosa menunjukkan pola yang berbeda dengan

    penurunan hemiselulosa dan lignin (Gambar 4 C). P. floridanus tidak signifikat

    menurunkan kandungan selulosa pada semua perlakuan. Penurunan kandungan

    hemiselulosa dan lignin pada penelitian tahap 2 ini mengkonfirmasi percobaan tahap

    1 yang menunjukkan bahwa isolate P. floridanus lebih banyak mendegradasi

    hemiselulosa dan lignin daripada selulosa. Dengan kata lain P. floridanus lebih

    selektif dalam degradasi lignin, HWS, dan hemiselulosa dibandingkan selulosa.

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    0 7 14 21 28 35 42 49

    Be

    rat

    Ke

    rin

    g (

    gr)

    Hari ke-

    Kontrol Cu Mn

  • 10

    Gambar 4. Perubahan kandungan komponen TKKS, yaitu: hot water soluble

    (HWS) (A), hemiselulosa (B), selulosa (C), dan lignin (D) selama

    pretreatment dengan Pleurotus floridanus LIPIMC996 tanpa

    penambahan kation (kontrol), dengan penambahan CuSO4 (Cu2+

    ), dan

    penambahan MnSO4 (Mn2+

    ). Pretreatment biologi dilakukan dengan

    fermentasi kultur padat, tanpa aerasi, dan pada suhu kamar.

    Fakta bahwa penambahan Mn2+

    dan Cu2+

    dapat meningkatkan degradasi

    lignoselulosa oleh jamur juga telah dilaporkan dalam beberapa referensi (Janusz et al.

    2006, Levin et al. 2007, Tychanowicz et al. 2006). Penambahan konsentrasi tertentu

    Mn2+

    dan Cu2+

    dapat menginduksi dan mengontrol produksi enzim ligninolitik yang

    mengakibatkan peningkatan degradasi lignin. Konsentrasi Mn2+

    dapat mempengaruhi

    aktifitas MnP dan LIP, sedangkan Cu2+

    dapat mempengaruhi aktivitas Lac (Isroi et al.

    2011). Unsur Mn2+

    dalam media pertumbuhan memainkan peran penting dalam

    mengatur aktivitas mangan peroksidase (MnP) dan lignin peroksidase (LiP). Aktivitas

    MnP mendominasi dalam kondisi ketersediaan Mn2+

    , dan sebaliknya aktivitas LiP

    mendominasi dalam kondisi konsentrasi Mn2+

    yang rendah. MnP dapat berdifusi ke

    dalam dinding sel yang mengalami lignifikasi dan mengoksidasi gugus non-fenolik

    lignin, sedangkan Lac mengoksidasi struktur fenolik lignin.

    3.2.2. Pengaruh Pretreatment Biologi Pada Karakteristik Fisik Dan Struktural TKKS

    Perubahan struktural TKKS dianalisis menggunakan FTIR, yang

    mencerminkan perubahan gugus fungsional. Analisis spektrum FTIR ditunjukkan

    pada Gambar 5 dan penetapan (assignment) band (pita) diuraikan pada Tabel 1.

  • 11

    Beberapa band yang berhubungan dengan polisakarida dan selulosa sedikit

    mengalami perubahan untuk semua pretreatment, yaitu: 3450-3000, 1456, 1162-

    1158, 897, dan 769 cm-1

    . Spektrum pita ini sesuai dengan data kandungan selulosa

    TKKS yang tidak terdegradasi oleh jamur. Puncak (peak) 640 cm-1

    , 760 cm-1

    dan

    1.366 cm-1

    yang berhubungan dengan selulosa mengalami perubahan signifikan

    setelah pretreatment. Intensitas pada panjang gelombang 1739-1738 cm-1

    (polisakarida) secara signifikan mengalami penurunan setelah pretreatment. Ikatan

    antara lignin dan karbohidrat kemungkinan terdapat dalam peak ini (Takahashi dan

    Koshijima 1988). Proses degradasi hemiselulosa dan lignin oleh jamur dapat

    mematahkan ikatan antara karbohidrat dan lignin yang dapat berkontribusi dalam

    penurunan adsorbsi pada peak 1739-1738 cm-1

    ini.

    Gambar 5. Spektra FTIR dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang telah

    mendapat pretreatment dengan P. floridanus pada perlakuan kontrol,

    Cu2+

    dan Mn2+

    selama a) 0 hari, b) 7 hari, c) 14 hari, d) 21 hari, dan e)

    28 hari.

    Kristalinitas selulosa dapat diprediksi dengan menggunakan rasio intensitas

    dari band A1418/A895 yang dikenal sebagai Indeks Orde Lateral (LOI) (O'Connor,

    Dupre et al 1958;. Hurtubise dan Krassig 1960). Kristalinitas selulosa menurun

    selama pretreatment. Penambahan Mn2+

    dan Cu2+

    menunjukkan penurunan LOI yang

    lebih tinggi dibandingkan tanpa penambahan kation. Perubahan pada absorbs IR

  • 12

    TKKS setelah pretreatment menunjukkan bahwa meskipun degradasi selulosa

    rendah, tetapi struktur selulosa kemungkinan berubah.

    Band pada panjang gelombang 1.595 dan 1.505 cm-1

    yang berhubungan

    dengan lignin signifikan mengalami perubahan setelah pretreatment dengan Mn2+

    dan

    Cu2+

    . Sementara itu, intensitas pada panjang gelombang1.032 cm-1

    juga menurun

    setelah pretreatment dengan penambahan Mn2+

    . Penyerapan spektrum IR pada

    panjang gelombang 1422-1424 cm-1

    menunjukkan adanya syringyl lignin (Pandey

    dan Pitman 2003). Pengamatan pada panjang gelombang tersebut menunjukkan

    beberapa perubahan penurunan yang signifikan, meliputi: kandungan lignin,

    berkurangan gugus CC, CO, dan peregangan C = O (unit G terkondensasi> G

    teresterifikasi). Analisis spektra FTIR pretreatment biologi TKKS menunjukkan

    perubahan signifikan dalam beberapa gugus fungsional di berbagai daerah, khususnya

    di unit G dan unit S lignin, dan menunjukkan deformasi biomassa selama

    pretreatment biologi.

    Tabel 1. Penetapan band absorbsi FTIR pada beberapa komponen tandan kosong

    kelapa sawit (TKKS) sesuai dengan literatur Panjang

    gelombang

    (cm-1

    )

    Penetapan

    Assignments

    Asal Ref.

    670 C-O out-of-plane bending

    mode

    Selulosa (Schwanninger et

    al. 2004)

    715 Rocking vibration CH2 in

    Cellulose I

    Selulosa (Schwanninger et

    al. 2004)

    858-853 C-H out of plane deformation

    in position 2,5,6

    G-Lignin (Fackler et al. 2010)

    897 Anomere C-groups C(1)-H

    deformation, ring valence

    vibration

    Polisakarida (Fackler et al. 2010,

    Fengel 1992)

    996-985 C-O valence vibration (Schwanninger et

    al. 2004)

    1035-1030 Aromatic C-H in plane

    deformation, G>S; plus C-O

    deformation in primary

    alcohols; plus C=O stretch

    (unconj.)

    Lignin (Schwanninger et

    al. 2004)

    1162-1125 C-O-C assimetric valence

    vibration

    Polisakarida (Fackler et al. 2010,

    Schwanninger et al.

    2004)

    1230-1221 C-C plus C-O plus C=O

    strech; G condensed > G

    etherified

    Polisakarida (Fackler et al. 2010,

    Fengel 1992)

    1227-1251 C=O stretch, OH i.p. bending (Faix O. and

    Bttcher 1992)

  • 13

    Panjang

    gelombang

    (cm-1

    )

    Penetapan

    Assignments

    Asal Ref.

    1270-1260 G-ring plus C=O strectch G-Lignin (Faix O. 1991)

    1315 O-H blending of alcohol

    groups

    Karbohidrat (Fackler et al. 2010)

    1375 C-H deformation vibration Selulosa (Fengel 1992)

    1470-1455 CH2 of pyran ring symmetric

    scissoring ; OH plane

    deformation vibration

    (Schwanninger et

    al. 2004)

    1430-1416 Aromatic skeletal vibrations

    with C-H in plane deformation

    CH2 scissoring

    Lignin (Faix Oskar et al.

    1991)

    1460 C-H in pyran ring symmetric

    scissoring; OH plane

    deformation vibration

    Selulosa (Fengel 1992)

    1515-1505 Aromatic skeletal vibrations;

    G > S

    Lignin (Faix Oskar et al.

    1991)

    1605-1593 Aromatic skeletal vibrations

    plus C=O stretch; S>G; G

    condensed > G etherified

    Lignin (Faix Oskar et al.

    1991)

    1675-1655 C O stretch in conjugated p-

    substituted aryl ketones

    Lignin (Faix Oskar et al.

    1991)

    1738-1709 CO stretch unconjugated

    (xylan)

    Polisakarida (Faix Oskar et al.

    1991)

    2940-2850 Asymetric CH2 valence

    vibration

    (Schwanninger et

    al. 2004)

    2980-2835 CH2, CH2OH in Cellulose

    from C6

    Selulosa (Schwanninger et

    al. 2004)

    2981-2933 Symmetric CH2 valence

    vibration

    (Schwanninger et

    al. 2004)

    3338 Hydrogen bonded O-H

    valence vibration;

    O(3)H...O(3) intermolecular in

    cellulose

    Selulosa (Schwanninger et

    al. 2004)

    3.2.3. Pengaruh Pretreatment Biologi pada Digestibilitas TKKS Nilai digestibilitas TKKS dihitung berdasarkan persamaan 1 dan disajikan

    pada Gambar 6. Nilai digestibilitas TKKS meningkat dengan meningkatnya waktu

    inkubasi pretreatment biologi dengan P. floridanus. Digestibilitas awal TKKS untuk

    semua perlakuan adalah antara 17,22-22,00%. Digestibilitas tertinggi TKKS tanpa

    penambahan kation adalah 30,97% pada 28 hari inkubasi. Digestibilitas TKKS

    tertinggi untuk perlakuan dengan penambahan Cu2+

    dan Mn2+

    adalah masing-masing

    60.27% dan 55.67%. Data ini membuktikan bahwa pretreatment biologi TKKS

  • 14

    dengan penambahan Cu2+

    dan Mn2+

    membuat TKKS lebih rentan dan lebih mudah

    dihidrolisis daripada tanpa penambahan kation.

    Gambar 6. Hasil hidrolisis sampel TKKS yang telah mendapat pretreatment

    biologi menggunakan P. floridanus LIPIMC996 a) tanpa penambahan

    kation (kontrol), b) penambahan CuSO4 (Cu2+

    ), c) penambahan MnSO4 (Mn

    2+). Hidrolisis menggunakan enzyme selulase (60 FPU/g substrat)

    dan -glukosidase (64 pNGU/g substrat), suhu 50oC, selama 72 jam.

    3.3. Perubahan Strultural Tandan Kosong Kelapa Sawit Setelah Pretreatment

    dengan Pleurotus floridanus dan Asam Fosfat

    3.3.1. Pengaruh Pretreatment pada Komponen Biomassa Hasil analisa komposisi kandungan TKKS sebelum dan setelah pretreatment

    dengan P. floridanus dan asam fosfat disajikan Gambar 7. Persentase kandungan

    komponen lignoselulosa TKKS hanya sedikit berubah karena pretreatment jamur

    tetapi secara signifikan berubah karena pretreatment asam fosfat, dan pretratment

    dengan jamur diikuti oleh pretreatments asam fosfat. Hemiselulosa menunjukkan

    persentase kandungan terendah pada kedua perlakuan dengan menggunakan

    pretreatment asam fosfat, yaitu 9.09%. Persentase penurunan total solid

    menunjukkan perubahan sangat signifikan setelah pretreatment. Pretreatment biologi

    dengan P. floridanus menunjukkan penurunan berat kering terendah (1,31%) dan

    penurunan total karbohidrat terendah (7,88%) dibandingkan dengan dua pretreatment

    lainnya.

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    0 7 14 21 28 35 42 49

    Dig

    esti

    bil

    ita

    s (%

    )

    Waktu inkubasi (hari)

    Kontrol Cu Mn

  • 15

    Gambar 7. Profil komponen tandan kosong kelapa sawit (TKKS) setelah

    pretreatment. ASL: acid soluble lignin (lignin larut asam), AIL: acid

    insoluble lignin (lignin tidak larut asam).

    Kandungan hemiselulosa adalah yang paling terpengaruh oleh pretreatment

    asam fosfat dan pretreatment kombinasi sebesar 18%. Degradasi total padatan setelah

    pretreatment asam fosfat adalah sekitar 55%; sedangkan untuk pretreatment

    kombinasi jamur asam fosfat sebesaar 64%. Kehilangan total karbohidrat dari kedua

    perlakuan tersebut adalah 35% (pretreatment jamur) dan 33% (pretreatment jamur

    dilanjutkan dengan pretreatment asam fosfat). Berdasarkan data tersebut pretreatment

    jamur lebih menguntungkan ditinjau dari tingkat kehilangan karbohidrat yang lebih

    rendah dibandingkan pretreatment asam fosfat dan pretreatment jamur yang diikuti

    dengan pretreatment asam fosfat. Aplikasi pretreatment jamur untuk TKKS

    memberikan jumlah karbohidrat yang lebih besar dan relatif lebih ramah lingkungan

    daripada dua pretreatment lainnya.

    3.3.2. Efek Pretreatment terhadap Struktur TKKS Perubahan struktural TKKS dianalisis berdasarkan perbedaan spektra FTIR

    dari TKKS yang tidak mengalami pretreatment dan setelah pretreatment ditunjukkan

    pada Gambar 8. Penetapan dan pergeseran setiap band yang sesuai dengan literatur

    tercantum dalam Tabel 2. Empat belas band yang ditemukan dalam semua sampel

    TKKS berada pada kisaran 600-800 cm-1

    dan 2.800-3.700 cm-1

    . Band dengan

    intensitas tinggi pada panjang gelombang 2.918, 2.985, dan 648 cm-1

    hanya

    ditemukan pada TKKS yang tidak mendapat pretreatment dan mendapat

    pretreatment dengan jamur. Band yang hanya muncul pada sampel yang mendapat

    pretreatment dengan asam fosfat dan pretreatment jamur diikuti dengan asam fosfat

    adalah 1.224, 998 dan 666 cm-1

    .

  • 16

    Gambar 8. Spektra FTIR dari tandan kosong kelapa sawit (TKKS) di panjang

    gelombang yang berkisar dari (a) 2.800-3.800 cm-1

    dan (b) 600-1.800

    cm-1

    . Keterangan garis: tanpa pretreatment (garis merah), pretreatment

    jamur (garis hijau), pretreatment asam fosfat (garis biru muda), jamur

    diikuti oleh pretreatment asam fosfat (garis coklat muda).

    Tabel 2. Penetapan band IR maksimum pada beberapa komponen tandan kosong

    kelapa sawit (TKKS) sesuai dengan literature.

    TKKS

    tanpa

    pretreatment

    Pretreatment

    jamur

    Pretreatment

    asam fosfat

    Pretreatment

    jamur

    dilanjutkan

    dengan asam

    fosfat

    Penetapan Sumber Ref.

    648 666 666 667 C-O out-of-plane

    bending mode Selulosa

    (Schwanni

    nger et al.

    2004)

    716 - - -

    Rocking

    vibration CH2 in

    Cellulose I

    Selulosa

    (Schwanni

    nger et al.

    2004)

    770 770 769 769 CH2 vibration in

    Cellulose I Selulosa

    (Schwanni

    nger et al.

    2004)

    849 851 850 851

    C-H out of plane

    deformation in

    position 2,5,6

    G-Lignin (Fackler et

    al. 2010)

    897 896 895 895

    Anomere C-

    groups C(1)-H

    deformation, ring

    valence vibration

    Polisakari

    da

    (Fackler et

    al. 2010,

    Fengel

    1992)

    - - 998 997 C-O valence

    vibration

    (Schwanni

    nger et al.

    2004)

    1,032 1,033 1,022 1,022

    Aromatic C-H in

    plane

    deformation,

    G > S; plus C-O

    deformation in

    Lignin

    (Schwanni

    nger et al.

    2004)

  • 17

    primary alcohols;

    plus C=O stretch

    (unconj.)

    1,159 1,159 1,158 1,158 C-O-C assimetric

    valence vibration

    Polisakari

    da

    (Fackler et

    al. 2010)

    - - 1,224 1,223

    C-C plus C-O

    plus C=O strech;

    G condensed > G

    etherified

    Polisakari

    da

    (Fackler et

    al. 2010,

    Fengel

    1992)

    1,241 1,237 1,243 1,245 C=O stretch, OH

    i.p. bending

    (Faix O.

    and

    Bttcher

    1992)

    1,266 1,267 1,267 1,267 G-ring plus C=O

    strectch G-Lignin

    (Faix O.

    1991)

    1,321 1,326 1,315 1,315 O-H blending of

    alcohol groups

    Karbohid

    rat

    (Fackler et

    al. 2010)

    1,375 1,371 1,370 1,372 C-H deformation

    vibration Selulosa

    (Fengel

    1992)

    1,418 1,418 1,420 1,419

    Aromatic skeletal

    vibrations with

    C-H in plane

    deformation CH2

    scissoring

    Lignin

    (Faix

    Oskar et

    al. 1991)

    1,462 1,457 1,455 1,459

    C-H in pyran ring

    symmetric

    scissoring; OH

    plane

    deformation

    vibration

    Selulosa (Fengel

    1992)

    1,511 1,507 1,506 1,506

    Aromatic skeletal

    vibrations;

    G > S

    Lignin

    (Faix

    Oskar et

    al. 1991)

    1,593 1,609 1,608 1,607

    Aromatic skeletal

    vibrations plus

    C=O stretch;

    S>G; G

    condensed > G

    etherified

    Lignin

    (Faix

    Oskar et

    al. 1991)

    1,640 1,646 1,654 1,663

    C O stretch in

    conjugated p-

    substituted aryl

    ketones

    Lignin

    (Faix

    Oskar et

    al. 1991)

    1,735 1,735 1,735 1,735

    CO stretch

    unconjugated

    (xylan)

    Polisakari

    da

    (Faix

    Oskar et

    al. 1991)

    2,850 2,850 2,850 2,850 Asymetric CH2

    valence vibration

    (Schwanni

    nger et al.

    2004)

    2,918 2,918 2,918 2,918 Symmetric CH2

    valence vibration

    (Schwanni

    nger et al.

  • 18

    2004)

    3,338 3,345 3,346 3,351

    Hydrogen

    bonded O-H

    valence

    vibration;

    O(3)H...O(3)

    intermolecular in

    cellulose

    Selulosa

    (Schwanni

    nger et al.

    2004)

    Intensitas absorbsi IR yang kuat dan luas diamati pada panjang gelombang

    sekitar 3.300 cm-1

    . Peregangan ikatan hydrogen (OH) dari spektrum TKKS pada

    panjang gelombang antara 3,000-3,600 cm-1

    identik dengan karakteristik spectrum

    FTIR selulosa I. Band IR ikatan hydrogen dari selulosa I adalah jumlah dari tiga

    ikatan hidrogen-yang berbeda, yaitu: ikatan hidrogen intramolekul dari 2-OH O-6,

    ikatan hidrogen intramolekul dari 3-OH O-5 , ikatan hidrogen antarmolekul dari

    6-OH O-3 (Schwanninger et al. 2004). Tinggi relatif band di interval panjang

    gelombang ini menurun sebagai akibat dari menurunnya ikatan hydrogen &

    kandungan selulosa. Band ikatan hydrogen dalam kisaran panjang gelombang dari

    2.800-3.800 cm-1

    menunjukkan kecenderungan yang sama dengan degradasi selulosa

    setelah pretreatment.

    Intensitas band yang kuat terlihat pada panjang gelombang 2.918 dan 2.850

    cm-1

    ditemukan pada TKKS yang tidak mengalami pretreatment dan mengalami

    pretreatment jamur. Intensitas yang kuat di kedua band juga ditemukan pada

    spektrum IR dari kayu utuh dan lignin kayu (wood lignin) (Fackler et al. 2010), yang

    menunjukkan bahwa struktur lignin di TKKS mirip dengan lignin kayu. Penurunan

    intensitas IR di kedua panjang gelombang tersebut pada TKKS yang mendapat

    pretreatment dengan asam fosfat dan pretreatment kombinasi jamur dengan asam

    fosfat menunjukkan perubahan struktur yang besar pada gugus CH2.

    Spektrum inframerah pada kisaran panjang gelombang 1.150 dan 1.750 cm-1

    jelas menunjukkan dua kelompok yang spektrum berbeda (Gambar 8b). Band pada

    panjang gelombang sekitar 1.735 cm-1

    adalah karbonil unconjugated berasal dari

    asam uronic dari xylan pada hemiselulosa (Fackler et al. 2010). Ikatan antara lignin

    dan karbohidrat kemungkinan berada pada panjang gelombang ini (Fengel 1992).

    Intensitas IR pada panjang gelombang ini berkurang setelah pretreatment jamur dan

    selanjutnya semakin rendah pada pretreatment asam fosfat maupun pretreatment

    jamur-asam fosfat. Peak pada panjang gelombang 1.735 cm-1

    sesuai dengan

    perubahan kandungan hemiselulosa TKKS setelah pretreatment jamur dan degradasi

    hemiselulosa yang tinggi setelah pretreatments asam fosfat dan pretreatment

    kombinasi jamur dengan asam fosfat (Gambar 8b).

    Perubahan struktural dalam lignin dan hilangnya unit aromatik ditunjukkan

    oleh perubahan intensitas dalam pada panjang gelombang 1.646, 1.593 dan 1.506 cm-

    1. Pretreatment jamur meningkatkan intensitas pada band 1.646 cm

    -1 dan penurunan

    intensitas band pada 1.593 dan 1.506 cm-1

    . Perubahan ini menunjukkan adanya

  • 19

    pemecahan ikatan antara benzilik - dan -atom karbon oleh pretreatment jamur (Fackler et al. 2010). Kedua pretreatment asam fosfat dan pretreatment kombinasi

    jamur dengan asam fosfat menunjukkan intensitas yang sama untuk band pada 1.646,

    1.607 1.593, dan 1.506 cm-1

    . Spektrum ini menjelaskan data persentase ASL yang

    hampir sama pada TKKS yang mengalami pretreatment asam fosfat dan pretreatment

    kombinasi jamur dengan asam fosfat.

    Intensitas IR menurun pada panjang gelombang 1.462 dan 1.418 cm-1

    , tetapi

    meningkat pada panjang gelombang 1.321 cm-1

    setelah pretreatment jamur.

    Intensitas IR dari band-band ini berkurang setelah pretreatment asam fosfat dan

    pretreatment kombinasi jamur dengan asam fosfat. Intensitas yang berbeda juga

    ditemukan di dekat band 1.267 dan 1.236 cm-1

    . Intensitas di band-band ini tidak

    berubah setelah pretreatment jamur, namun berkurang setelah pretreatment asam

    fosfat. Band pada1.267 cm-1

    adalah band untuk guaiacyl lignin. Band pada 1.235 cm-1

    adalah oleh kombinasi dari deformasi syringyl dan selulosa. Penurunan intensitas

    pada panjang gelombang 1.235 cm-1

    lebih besar daripada yang di panjang gelombang

    1.267 cm-1

    setelah pretreatment asam fosfat. Hal ini menunjukkan bahwa syringyl

    lignin lebih mudah terdegradasi oleh asam fosfat dibandingkan guaiacyl lignin.

    Band pada panjang gelombang 1.375 cm-1

    adalah band untuk deformasi

    gugus CH2 dalam selulosa dan hemiselulosa. Intensitas band ini sedikit menurun

    setelah pretreatment jamur dan hal itu sesuai dengan degradasi selulosa dan

    hemiselulosa oleh jamur. Penurunan yang lebih tinggi dalam intensitas ditemukan

    setelah pretreatment asam fosfat, dimana terjadi degradasi hemiselulosa yang tinggi.

    Penurunan intensitas juga ditemukan di band di panjang gelombang 1.159 cm-1

    , yaitu

    band untuk getaran asimetris COO-> COC selulosa dan hemiselulosa. Semua sampel

    TKKS yang mendapat pretreatment menunjukkan intensitas lebih rendah dari TKKS

    yang tidak mendapat pretreatment. Perubahan dalam intensitas juga ditemukan pada

    band di sekitar panjang gelombang 1.032 cm-1

    yang merupakan peregangan CO

    dalam selulosa dan hemiselulosa. Intensitas band ini sedikit meningkat setelah

    pretreatment jamur. Di sisi lain, band itu bergeser ke 1.021 cm-1

    dan menurun

    intensitasnya setelah pretreatment asam fosfat. Pergeseran dan penurunan di band ini

    mungkin disebabkan kandungan hemiselulosa yang menurun setelah pretreatment

    asam fosfat.

    Puncak spectrum IR pada panjang gelombang sekitar 895 cm-1

    adalah

    peregangan ikatan CHO - (1-4)-glikosidik. Intensitas puncak ini meningkat setelah

    pretreatment jamur dan pretreatment asam fosfat, namun menurun jamur diikuti oleh

    pretreatment asam fosfat (Gambar 8b). Gambar 9a menunjukkan puncak pada

    panjang gelombang sekitar 750 cm-1

    dan 716 cm-1

    masing-masing merupakan band

    untuk getaran CH2 dalam selulosa I dan selulosa I . Selulosa kristal terdiri dari dua

    allomorphs, Selulosa I (triklinik) dan Selulosa I (monoklinik) (O'Sullivan 1997).

    Puncak pada 769 cm-1

    jelas ditemukan pada semua spektrum. Sedangkan puncak jelas

    pada panjang gelombang 716 cm-1

    hanya ditemukan dalam spektrum TKKS yang

    tidak mendapat pretreatment dan kemudian menurun intensitasnya pada spectrum

  • 20

    TKKS yang mendapat pretreatment. Spektrum derivatif kedua mengungkapkan

    bahwa puncak pada panjang gelombang sekitar 769 cm-1

    untuk selulosa I

    menunjukkan intensitas yang konstan setelah pretreatment. Namun, puncak pada

    panjang gelombang 716 cm-1

    untuk selulosa I menurun secara signifikan setelah

    pretreatment (Gambar 9b).

    Gambar 9. Spektra FTIR (a) dan spektrum derivatif kedua (b) pada panjang

    gelombang 770 cm-1

    (CH2 getaran di Selulosa I) dan 716 cm-1

    (CH2

    getaran di Selulosa I ). Keterangan garis: tidak diperlakukan (garis

    merah), pretreatment jamur (garis hijau), asam fosfat pretreatment

    (garis biru muda), jamur pretreatment asam fosfat diikuti (garis coklat

    terang).

    Berbagai metode telah diusulkan untuk mengkarakterisasi dan mengukur

    kristalinitas selulosa menggunakan rasio intensitas dari band A1418/A895 IR dikenal

    sebagai Indeks Orde Lateral (LOI) (Hurtubise and Krassig 1960, O'Connor et al.

    1958). Nilai LOI untuk contoh TKKS masing-masing adalah 2.78 (tanpa

    pretreatment), 1.42 (pretreatment jamur), 0.67 (pretreatment asam fosfat), dan 0.60

    (pretreatment kombinasi jamur dengan asam fosfat). TKKS yang tidak mendapat

    pretreatment memiliki nilai LOI tertinggi, sedangkan penurunan terbesar dicapai oleh

    pretreatment asam fosfat dan pretreatment kombinasi jamur dengan asam fosfat.

    Tidak ada perbedaan yang signifikan antara nilai LOI asam fosfat dan pretreatment

    jamur - asam fosfat. Hasil analisa korelasi antara nilai LOI dengam kandungan

    hemiselulosa menunjukkan bahwa nilai LOI berkorelasi liner dengan kandungan

    hemiselulosa. Korelasi LOI dan hemiselulosa mungkin disebabkan oleh fakta bahwa

    band pada 894 cm-1

    adalah frekuensi kelompok anomeric karbon pada hemiselulosa

    dan selulosa (O'Connor et al. 1958). Hasil analisa ini juga menimbulkan dugaan

    bahwa kristalinitas selulosa terkait dengan kandungan hemiselulosa.

    3.3.3. Pengaruh pretreatment pada Morfologi TKKS Fotomikrograf dari sampel TKKS disajikan pada Gambar 10. Permukaan serat

    TKKS yang tidak mengalami pretreatment memperlihatkan tubuh silika (silica-

    bodies) yang berbentuk bulat runcing. TKKS yang dipretreated jamur menunjukkan

    bahwa beberapa badan silika telah dihilang dari permukaan serabut dan ditemukan

  • 21

    lubang-lubang kosong dipermukaan serabut TKKS (Gambar 10b). Pertumbuhan

    miselium ditemukan pada sampel TKKS yang dipretreated jamur (Gambar 10c, d).

    Miselium tumbuh di luar dan menembus ke dalam serabut TKKS.

    Gambar 10. Fotomikrograf permukaan tandan kosong kelapa sawit (TKKS). (A)

    kontrol, tidak diperlakukan, (b) pretreatment jamur, (c) miselia jamur

    yang terlihat tumbuh pada serat TKKS, (d) permukaan bagian dalam

    serabut TKKS. SB = silica bodies (tubuh silika), LK = lubang kosong

    bekas tempat silica bodies, M = miselium.

    Gambar 11 menyajikan fotomikrograf contoh TKKS tanpa pretreatment,

    mendapat pretreatment jamur, mendapat pretreatment asam fosfat, dan mendapat

    pretreatment jamur-asam fosfat. Sampel TKKS yang tidak mendapat pretreatment

    dan mendapat pretreatment jamur menunjukkan ukuran partikel yang lebih besar

    dibandingkan dengan TKKS yang dipretreatmen asam fosfat dan jamur - asam fosfat.

    Namun, ukuran partikel pada contoh TKKS yang mendapat pretreatment asam fosfat

    terlihat lebih besar daripada sampel TKKS yang mendapat pretreatment jamur - asam

    fosfat.

    Sebagian silica bodies tampak hilang setelah contoh TKKS tanpa pretreatment

    dihaluskan, namun silica bodies yang hilang terlihat lebih banyak pada contoh TKKS

    yang mendapat pretreatment dengan jamur. Gambar 11 menunjukkan bahwa silica

    bodies pada sampel TKKS yang mendapat pretreatment jamur lebih mudah

    dihilangkan daripada pada contoh TKKS tanpa pretreatment. Pretreatment jamur

    kemungkinan mengendorkan ikatan atara silica bodies dengan permukaan serabut

    TKKS. Silica bodies tidak terlihat pada partikel TKKS yang mendapat pretreatment

    asam fosfat dan jamur-asam fosfat. Serat TKKS terlihat mengalami kerusakan total

    pada sampel TKKS yang mendapat pretreatment asam foafat maupun pretreatment

    LK

    SB a b

    M c

    M

    d

  • 22

    jamur-asam fosfat.

    Gambar 11. Perubahan permukaan TKKS sebelum dan sesudah pretreatment. Semua

    sampel TKKS dihaluskan dengan ball-milling. (A) tanpa pretreatment,

    (b) pretreatement jamur, (c) pretreatment asam fosfat, (d) pretreatment

    jamur diikuti oleh asam fosfat.

    3.3.4. Digestibilitas TKKS Digestibilitas TKKS tanpa mengalami pretreatment dan yang telah mendapat

    pretreatment setelah 72 jam hidrolisis enzimatik ditunjukkan pada Gambar 12.

    Digestibilitas tersebut dihitung berdasarkan kandungan selulosa awal pada TKKS

    sebelum pretreatment (persamaan 2). Digestibilitas TKKS yang tidak mendapat

    pretreatment adalah sangat rendah (4,66%), yang disebabkan oleh kandungan lignin

    dan hemiselulosa yang tinggi, serta kristalinitas selulosa yang tinggi.

    Digestibilitas contoh TKKS yang mendapat pretreatment adalah sebagai

    berikut: 18.85% (pretreatment jamur), 29.15% (pretreatment asam fosfat), dan

    34.64% (pretreatment jamur-asam fosfat). Digestibilitas itu meningkat masing-

    masing sebesar 400% (pretreatment jamur), 630% (pretreatment asam fosfat), dan

    740% (pretreatment jamur-asam fosfat) kali dibandingkan dengan digestiblitas TKKS

    yang tidak mendapat pretreatment. Selain itu, digestilitas tersebut sebanding dengan

    digestilitas TKKS setelah mendapat pretreatment dengan amoniak (Ammonia Fibre

    Expansion, AFEX) pretreatment (58%) (Lau et al. 2010), pretreatment alkali

    (69.69%) (Piarpuzn et al. 2011), pretreatment superheated steam (66.33%) (Bahrin

    et al. 2012) dan pretreatment natrium hidroksida -natrium hypoclorite (60%)

    (Hamzah et al. 2011). Digestibilitas TKKS setelah pretreatment biologi selama 28

    hari dengan P. floridanus lebih tinggi dibandingkan dengan digestibility kayu pinus

    a b

    c d

  • 23

    jepang yang di-pretreatment dengan Stereum hirsutum selama delapan minggu

    (13,56%) (Lee et al. 2007).

    Gambar 12. Digestilitas selulosa (%) tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dalam

    proses hidrolisis enzimatik (berdasarkan kadar selulosa awal setelah

    pretreatments). Bar error adalah standar deviasi. Hidrolisis

    menggunakan enzyme Cellic CTec2, suhu 50oC, selama 72 jam.

    Hasil analisis korelasi antara digestibilitas dengan nilai LOI menunjukkan

    korelasi terbalik dimana digestibilitas TKKS meningkat dengan menurunnya nilai

    LOI. Peningkatan digestibilitas tersebut disebabkan oleh beberapa perubahan pada

    struktur TKKS, seperti penurunan kandungan hemiselulosa, putusnya ikatan antara

    lignin dengan selulosa, penurunan kristalinitas dan peningkatan selulosa I. Selulosa

    I adalah meta-stabil dan lebih reaktif daripada selulosa I (O'Sullivan 1997). Ini

    kemungkinan yang membuat TKKS lebih reaktif dan lebih mudah dihidrolisis.

    Sampel TKKS yang diprtreatment asam fosfat dan jamur-asam fosfat

    menunjukkan kandungan lignin yang cukup tinggi hingga 44.66% lebih tinggi

    daripada kandungan lignin pada contoh TKKS tanpa pretreatment maupun mendapat

    pretreatment jamur. Fakta ini menekankan bahwa lignin tampaknya bukan satu-

    satunya faktor yang menghambat hidrolisis dari TKKS. Ukuran partikel yang lebih

    kecil seperti yang ditunjukkan pada fotomikrograf akan meningkatkan luas

    permukaan partikel TKKS. Peningkatan luas permukaan ini kemungkinan juga

    meningkatkan aksesibilitas selulosa TKKS terhadap enzyme yang juga memberikan

    kontribusi terhadap peningkatan digestibilitas (Rollin et al. 2010).

    3.3.5. Produksi Bioetanol dari TKKS yang telah Mendapat Pretreatment Produksi bioetanol (etanol yield) diperlihatkan pada Gambar 13. Produksi

    bioetanol dengan metode SSF dari contoh TKKS menunjukkan pola yang hampir

    sama dengan digestilitas TKKS (Gambar 13). Produksi bioetanol dari tertinggi

    berturut-turut adalah TKKS yang mendapat pretreatment jamur-asam fosfat, asam

    fosfat, jamur, dan tanpa pretreatment.

    4,66

    18,85

    29,15

    34,64

    05

    1015202530

    3540

    Kontrol Pretreatment

    Jamur

    Pretreatment

    asam fosfat

    Pretreatment

    jamur-asam

    fosfat

    Dig

    esti

    bil

    ita

    s se

    lulo

    sa (

    %)

  • 24

    Gambar 13. Persentase (%) produksi bioetanol dari produksi maksimum teoritis

    (ethanol yield) tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dengan metode SSF

    (simultaneous saccharification and fermentation).

    Yeast akan memfermentasi glukosa hasil hidrolis enzymatik selulosa dalam

    TKKS menjadi etanol. Peningkatan digestibilitas selulosa akan sejalan dengan

    peningkatan produksi etanol oleh yeast. Peningkatan yield etanol masing-masing

    perlakuan pada jam ke-72 dibandingkan perlakuan kontrol adalah 222%

    (pretreatment jamur), 642% (pretreatment asam fosfat), dan 701% (pretreatment

    jamur dan asam fosfat). Yield etanol signifikan berkorelasi linier positif (r2=0,99)

    dengan digestibiliti TKKS yang berarti bahwa peningkatan digestibility akan diikuti

    dengan peningkatan etanol.

    Yield etanol yang dihasilkan dari penelitian ini lebih tinggi dari yield etanol

    yang dilaporkan pada beberapa literatur. Yield etanol dari TKKS yang telah

    dipretreatment biologi sebesar 6 g/L lebih tinggi daripada yield etanol dari TKKS

    yang di-pretreatment dengan alkali (4 g/L) (Piarpuzn et al. 2011). Peningkatan yield

    etanol dari TKKS yang mendapat pretreatment kombinasi meningkat 7,01 kali.

    Peningkatan ini lebih tinggi daripada peningkatan enceng gondok (Eichhornia

    crassipes) yang dipretreatment dengan JPP dan alkali di mana peningkatannya hanya

    sebesar 1,34 kali (Ma et al. 2010).

    4. KESIMPULAN

    Ketiga isolat JPP memiliki kemampuan yang berbeda-beda dalam

    mendegradasi lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Isolat Pleurotus floridanus

    menunjukkan degradasi lignin tertinggi dan degradasi selulosa terendah. P.

    floridanus adalah isolat yang lebih selektif mendegradasi lignin daripada isolat JPP.

    Penambahan Cu2+

    dan Mn2+

    dapat meningkatkan degradasi lignin oleh P. floridanus.

    kandungan lignin sampai dengan 46.62% dalam waktu 42 hari inkubasi. TKKS

    mengalami perubahan fisik, kimia, maupun struktural, setelah pretreatment dengan P.

    floridanus, asam fosfat, dan kombinasi keduanya. Beberapa gugus fungsional

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    0 24 48 72 96

    Yie

    ld E

    tan

    ol

    (%)

    Jam ke-Kontrol Pretreatment Jamur

    Pretreatment Jamur - Asam Fosfat Pretreatment Asam Fosfat

  • 25

    terutama unit syringyl dan guaiacyl lignin mengalami perubahan signifikan.

    Kristalinitas TKKS juga mengalami penurunan. Perubahan struktural penting yang

    diamati oleh analisis FTIR adalah pengurangan hidrogen berikat (OH), penyerapan

    karbonil unconjugated, penyerapan puncak (peak) untuk selulosa dan hemiselulosa,

    dan penurunan puncak selulosa I . Digestibilitas TKKS dan produksi etanol

    meningkat sangat signifikan pada kombinasi pretreatment biologi dan asam fosfat.

    Degradasi lignin dan hemiselulosa, penurunan kristalinitas selulosa, penurunan

    selulosa I , dan pengecilan ukuran partikel berkontribusi dalam peningkatan

    digestibilitas dan produksi etanol.

    5. Daftar Pustaka

    Alvira P, Toms-Pej E, Ballesteros M, Negro MJ. 2010. Pretreatment technologies

    for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis:

    A review. Bioresource Technology 101: 4851-4861.

    Anderson WF, Akin DE. 2008. Structural and chemical properties of grass

    lignocelluloses related to conversion for biofuels. J Ind Microbiol Biotechnol

    35: 355366. Bahrin EK, Baharuddin AS, Ibrahim MF, Razak MHA, Sulaiman A, Abd-Aziz S,

    Hassan MA, Shirai Y, Nishida H. 2012. Physicochemical property changed

    and enzymatic hydrolysis enhancement of oil palm emtpy fruit bunches

    treated with superheated steam. BioResources 7(2): 1784-1801.

    Bajpai P. 2004. Biological Bleaching of Chemical Pulps. Critical Reviews in

    Biotechnology 24 (1): 1-58.

    Camarero S, Bockle B, Martnez M, Martnez A. 1996. Manganese-Mediated Lignin

    Degradation by Pleurotus pulmonarius. Applied and Environmental

    Microbiology 62: 1070-1072.

    Chen M, Yao S, Zhang H, Liang X. 2010. Purification and Characterization of a

    Versatile Peroxidase from Edible Mushroom Pleurotus eryngii. Chinese

    Journal of Chemical Engineering 18: 824-829.

    Datta R. 1981. Acidogenic Fermentation of Lignocellulose-Acid Yield and

    Conversion of Components. Biotechnology and Bioengineering XXIII:

    2167-2170.

    de Jong E, Chandra RP, Saddler JN. 1997. Effect of a Fungal Treatment of The

    Brightness and Strength Properties of A Mechanical Pulp from Douglas-Fir.

    Bioresource Technology 61: 61-68.

    Dowe N, McMillan JD. 2008. SSF Experimental Protocols Lignocellulosic Biomass Hydrolysis and Fermentation. National Renewable Energy

    Laboratory. Report no. NREL/TP-510-42630.

    Fackler K, Stevanic JS, Ters T, Hinterstoisser B, Schwanninger M, Salmn L. 2010.

    Localisation and characterisation of incipient brown-rot decay within spruce

    wood cell walls using FT-IR imaging microscopy. Enzyme and Microbial

    Technology 47: 257-267.

  • 26

    Faix O. 1991. Classification of Lignins from Different Botanical Origins by FT-IR

    Spectroscopy. Holzforchung 45: suppl. 21-27.

    Faix O, Bttcher JH. 1992. The influence of particle size and concentration in

    transmission and diffuse reflectance spectroscopy of wood. Holz als Roh- und

    Werkstoff 50: 221-226.

    Faix O, Bremer J, Schmidt O, Tatjana SJ. 1991. Monitoring of chemical changes in

    white-rot degraded beech wood by pyrolysisgas chromatography and Fourier-transform infrared spectroscopy. J Anal Appl Pyrolysis 21: 147-162.

    FAOSTAT. 2012. Food and Agriculture Organization of the United Nations.

    (Accessed 28 October 2012

    http://faostat.fao.org/site/567/DesktopDefault.aspx?PageID=567#ancor)

    Fengel D. 1992. Characterization of Cellulose by Deconvoluting the OH Valency

    Range in FTIR Spectra. Holzforschung 46: 283-285.

    Goudopoulou A, Krimitzas A, Typas MA. 2010. Differential gene expression of

    ligninolytic enzymes in Pleurotus ostreatus grown on olive oil mill

    wastewater. Applied Microbiology and Biotechnology.

    Hamzah F, Idris A, Shuan TK. 2011. Preliminary study on enzymatic hydrolysis of

    treated oil palm (Elaeis) empty fruit bunches fibre (EFB) by using

    combination of cellulase and 1-4 glucosidase. Biomass and Bioenergy 35: 1055-1059.

    Hatakka A. 2001. Biodegradation of Lignin. Pages 129-180 in Hofrichter M,

    Steinbchel A, eds. Biopolymer. Biology, chemistry, biotechnology,

    applications. Vol. 1. Lignin, humic substances and coal, Wiley-WCH.

    Hatakka AI. 1983. Pretreatment of wheat straw by white-rot fungi for enzymatic

    saccharification of cellulose. Eur. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 18: 350357.

    Hurtubise FG, Krassig H. 1960. Classification of Fine Structural Characteristics in

    Cellulose by Infared Spectroscopy. Use of Potassium Bromide Pellet

    Technique. Anal Chem 32: 177-181.

    Isroi, Millati R, Syamsiah S, Niklasson C, Cahyanto MN, Lundquist K, Taherzadeh

    MJ. 2011. Biological pretreatment of lignocelluloses with white-rot fungi and

    its applications: A review. BioResources 6: 5224-5259.

    Isroi, Ishola MM, Millati R, Syamsiah S, Cahyanto MN, Niklasson C, Taherzadeh

    MJ. 2013 Structural changes of oil palm empty fruit bunch (OPEFB) after

    fungal and phosphoric acid pretreatment. Molecules 17: 14995-15012.

    Itoh H, Wada M, Honda Y, Kuwahara M, Watanabe T. 2003. Bioorganosolve

    pretreatments for simultaneous saccharification and fermentation of beech

    wood by ethanolysis and white rot fungi. J Biotechnol 103: 273-280.

    Janusz G, Rogalski J, Barwinska M, Szczodrak J. 2006. Effects of Culture Conditions

    on Production of Extracellular Laccase by Rhizoctonia pratiola. Polish Journal

    of Microbiology 55 (4): 309-319.

  • 27

    Kumar AG, Sekaran G, Krishnamoorthy S. 2006. Solid state fermentation of Achras

    zapota lignocellulose by Phanerochaete chrysosporium. Bioresource

    Technology 97: 1521-1528.

    Lau M, Gunawan C, Dale B. 2010. Ammonia Fiber Expansion (AFEX) Pretreatment,

    Enzymatic Hydrolysis, and Fermentation on Empty Palm Fruit Bunch Fiber

    (EPFBF) for Cellulosic Ethanol Production. Appl Biochem Biotechnol 162:

    1847-1857.

    Lee JW, Gwak KS, Park JY, Park MJ, Choi DH, Kwon M, Choi IG. 2007. Biological

    pretreatment of softwood Pinus densiflora by three white rot fungi. J

    Microbiol 45: 485-491.

    Levin L, Villalba L, Re VD, Forchiassin F, Papinutti L. 2007. Comparative studies of

    loblolly pine biodegradation and enzyme production by Argentinean white rot

    fungi focused on biopulping processes. Process Biochemistry 42: 995 - 1002.

    Ma F, Yang N, Xu C, Yu H, Wu J, Zhang X. 2010. Combination of biological

    pretreatment with mild acid pretreatment for enzymatic hydrolysis and ethanol

    production from water hyacinth. Bioresour Technol 101: 9600-9604.

    Martnez AT, Speranza M, Ruiz-Dueas FJ, Ferreira P, Camarero S, Guilln F,

    Martnez MJ, Gutirrez A, del Ro JC. 2005. Biodegradation of

    lignocellulosics: microbial, chemical, and enzymatic aspects of the fungal

    attack of lignin. Int Microbiol 8: 195-204.

    Nieves DC, Karimi K, Horvth IS. 2011. Improvement of biogas production from oil

    palm empty fruit bunches (OPEFB). Ind Crops Prod 34: 1097-1101.

    O'Connor RT, DuPr EF, Mitcham D. 1958. Applications of Infrared Absorption

    Spectroscopy to Investigations of Cotton and Modified Cottons. Textile

    Research Journal 28: 382-392.

    O'Sullivan A. 1997. Cellulose: the structure slowly unravels. Cellulose 4: 173-207.

    Palmieri G, Giardina P, Bianco C, Fontanella B, Sannia G. 2000. Copper Induction of

    Laccase Isoenzymes in the Ligninolytic Fungus Pleurotus ostreatus. Applied

    and Environmental Microbiology 66: 920-924.

    Piarpuzn D, Quintero JA, Cardona CA. 2011. Empty fruit bunches from oil palm as

    a potential raw material for fuel ethanol production. Biomass and Bioenergy

    35: 1130-1137.

    Rivers DB, Emert GH. 1988. Factors affecting the enzymatic hydrolysis of bagasse

    and rice straw. Biological Wastes 26: 85-95.

    Rollin JA, Zhu Z, Sathitsuksanoh N, Zhang YH. 2010. Increasing cellulose

    accessibility is more important than removing lignin: A comparison of

    cellulose solvent-based lignocellulose fractionation and soaking in aqueous

    ammonia. Biotechnol Bioeng 108: 22-30.

    Schwanninger M, Rodrigues JC, Pereira H, Hinterstoisser B. 2004. Effects of short-

    time vibratory ball milling on the shape of FT-IR spectra of wood and

    cellulose. Vib Spectrosc 36: 23-40.

  • 28

    Selig M, Weiss N, Ji Y. 2008. Enzymatic Saccharification of Lignocellulosic

    Biomass. National Renewable Energy Laboratory. Report no. NREL/TP-510-

    42629.

    Sluiter A, Hames B, Ruiz R, Scarlata C, Sluiter J, Templeton D, Crocker D. 2011.

    Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass. . National

    Renewable Energy Laboratory. Report no. NREL/TP-510-42618.

    Sluiter AD, Hames B, Ruiz RO, Scarlata CJ, Sluiter J, Templeton D. 2008.

    Determination of Ash in Biomass. National Renewable Energy Laboratory.

    Report no. NREL/TP-510-42622.

    Taherzadeh MJ, Karimi K. 2008. Pretreatment of Lignocellulosic Waste to Improve

    Ethanol and Biogas Production. Int. J. Mol. Sci. 9: 1621-1651.

    Taniguchi M, Suzuki H, Watanabe D, Sakai K, Hoshino K, Tanaka T. 2005.

    Evaluation of pretreatment with Pleurotus ostreatus for enzymatic hydrolysis

    of rice straw. Journal of Bioscience and Bioengineering 100: 637-643.

    Taniguchi M, Takahashi D, Watanabe D, Sakai K, Hoshino K, Kouya T, Tanaka T.

    2010. Effect of steam explosion pretreatment on treatment with Pleurotus

    ostreatus for the enzymatic hydrolysis of rice straw. J Biosci Bioeng 110:

    449-452.

    Tinoco R, Acevedo A, Galindo E, Serrano-Carreon L. 2011. Increasing Pleurotus

    ostreatus laccase production by culture medium optimization and

    copper/lignin synergistic induction. J Ind Microbiol Biotechnol 38: 531540. Tychanowicz GK, de Souza DF, Souza CGM, Kadowaki MK, Peralta RM. 2006.

    Copper Improves the Production of Laccase by the White-Rot Fungus

    Pleurotus pulmonarius in Solid State Fermentation. Brazilian Archives of

    Biology and Technology 49(5): 699-704.

    Xu C, Ma F, Zhang X, Chen S. 2010. Biological pretreatment of corn stover by Irpex

    lacteus for enzymatic hydrolysis. J. Agric. Food Chem 58: 1089310898. Yu H, Zhang X, Song L, Ke J, Xu C, Du W, Zhang J. 2010. Evaluation of white-rot

    fungi-assisted alkaline/oxidative pretreatment of corn straw undergoing

    enzymatic hydrolysis by cellulase. J Biosci Bioeng 110: 660-664.

    Zhang Y-HP, Ding S-Y, Mielenz JR, Cui J-B, Elander RT, Laser M, Himmel ME,

    McMillan JR, Lynd LR. 2007a. Fractionating recalcitrant lignocellulose at

    modest reaction conditions. Biotechnol Bioeng 97: 214-223.

    Zhang Y, Ding S, Mielenz J, Cui J, Elander R, Laser M, Himmel M, McMillan J,

    Lynd L. 2007b. Fractionating recalcitrant lignocellulose at modest reaction

    conditions. Biotechnol Bioeng 97: 214 - 223.

    HALAMAN JUDULINTISARII. PENDAHULUAN2. METODE PENELITIAN2.1. Mikroorganisme dan Bahan2.1.1. Mikroorganisme2.1.2. Media2.1.3. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

    2.3.Metode Pretreatment Biologi2.4. Metode Pretreatment Asam Fosfat2.5. Metode Hidrolisis Enzymatik2.7. Metode Analisis

    3. HASIL DAN PEMBAHASAN3.1. Seleksi Jamur Pelapuk Putih untuk Pretreatment Biologi Tandan Kosong Kelapa Sawit3.2. Pengaruh Penambahan Mangan (Mn) dan Tembaga (Cu) terhadap Pretreatment Biologi Tandan Kosong Kelapa Sawit Menggunakan Pleurotus floridanusi LIPIMC9663.2.1. Pengaruh Pretreatment Biologi pada Berat Kering dan Komponen Lignoselulosa3.2.2. Pengaruh Pretreatment Biologi Pada Karakteristik Fisik Dan Struktural TKKS3.2.3. Pengaruh Pretreatment Biologi pada Digestibilitas TKKS

    3.3. Perubahan Strultural Tandan Kosong Kelapa Sawit Setelah Pretreatment dengan Pleurotus floridanus dan Asam Fosfat3.3.1. Pengaruh Pretreatment pada Komponen Biomassa3.3.2. Efek Pretreatment terhadap Struktur TKKS3.3.3. Pengaruh pretreatment pada Morfologi TKKS3.3.4. Digestibilitas TKKS3.3.5. Produksi Bioetanol dari TKKS yang telah Mendapat Pretreatment

    4. KESIMPULAN5. Daftar Pustaka