PENGARUH KONSENTRASI LIMBAH SAGU (Metroxylon sagus Rottb) PADA PEMBUATAN

BIOETANOL DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI Zymomonas mobilis

RESKY BRANITAN11105618

PROGRAM STUDI FARMASIFAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS HASANUDDINMAKASSAR

2010

PENGARUH KONSENTRASI LIMBAH PADAT SAGU (Metroxylon sagus Rottb) PADA PEMBUATAN BIOETANOL MENGGUNAKAN

BAKTERI Zymomonas mobilis.

4

SKRIPSI

untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat-syarat untuk mencapai gelar sarjana

RESKY BRANITAN11105618

PROGRAM STUDI FARMASIFAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS HASANUDDINMAKASSAR

2010

PENGARUH KONSENTRASI LIMBAH SAGU (Metroxylon sagu Rottb) PADA PEMBUATAN BIOETANOL DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI

Zymomonas mobilis

4

RESKY BRANITA

N11105618

Disetujui oleh :

Pembimbing Utama

Prof. Dr. M. Natsir Djide, M.S., Apt.NIP. 19500817 197903 1 003

Pembimbing Pertama, Pembimbing Kedua,

Dra. Aliyah Putranto, M.S., Apt. Dra. Sartini, M.Si., Apt. NIP. 19570704 198603 2 001 NIP. 19611111 198703 2 001

Pada tanggal, Agustus 2010

UCAPAN TERIMA KASIH

4

Puji syukur penulis panjatkan pada Tuhan Yesus Kristus karena

atas kasih anugrah, dan penyertaan-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir ini sebagai persyaratan untuk menyelesaikan

studi di Program Studi Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Hasanuddin.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini banyak

rintangan dan hambatan yang dihadapi, namun dengan doa dan bantuan

dari berbagai pihak, skripsi ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu,

perkenankanlah penulis mengungkapkan rasa terima kasih dan

penghargaan yang tulus kepada Bapak Prof. Dr. M. Natsir Djide, M.S.,

Apt. selaku pembimbing utama, Ibu Dra. Aliyah Putranto, M.S., Apt. selaku

pembimbing pertama dan Ibu Dra. Sartini, M.Si., Apt. selaku pembimbing

kedua yang ditengah kesibukannya masih meluangkan waktu dan

kesempatannya untuk memberikan bimbingan, arahan, saran dan pikiran

kepada penulis sejak perencanaan penelitian hingga selesainya skripsi ini.

Penulis juga ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada

Dekan, dan para pembantu Dekan Fakultas Farmasi; Bapak / Ibu Dosen

Fakultas Farmasi, terkhususnya Bapak Muhammad Aswad, S.Si., M.Si.,

Apt. yang telah banyak memberikan dukungan, petunjuk dan

bimbingannya kepada penulis dan kepada Ibu Dra. Christiana Lethe,

M.Si., Apt. yang telah memberikan dukungan dan petunjuk kepada

penulis, seluruh Kepala Laboratorium dan seluruh staf serta pegawai

Fakultas Farmasi, khususnya buat kakak Haslia S.Si, kakak Dewi, dan Ibu

Adriana Pidun.

4

Teramat khusus, rasa hormat, bangga dan terima kasih yang tak

terhingga juga penulis sampaikan kepada ayahanda Joni Mangin SH dan

ibunda Suriyana yang selalu memberikan doa yang tulus, kasih sayang,

nasehat, motivasi, dan dukungan material selama menempuh pendidikan

dibangku kuliah, hingga selesainya penyusunan skripsi ini. Begitu pula

dengan kakakku Ratu Amelia ST dan adikku Cristian Wijaya yang selalu

mendoakan dan menjadi pembangkit semangat, termasuk seluruh kerabat

keluarga, terkhusus tanteku Sesilia Pakadang, M.Si., Apt. yang telah

banyak membantu sejak penelitian hingga terselesainya skripsi ini.

Spesial terima kasih kepada Dody Yudianto Arruan beserta keluarga buat

doa, kasih sayang, semangat dan bantuan yang telah diberikan kepada

penulis selama ini.

Kepada rekan-rekan mahasiswa Farmasi angkatan 2005, terima

kasih atas bantuan dan kebersamaannya dalam suka dan duka selama

penulis menuntut ilmu serta dalam penyelesaian skripsi ini. Begitu pula

kepada sahabat-sahabat di PMKO FILADELFIA FAK. MIPA-FARMASI

yang selalu mendukungku dalam doa. Terutama buat Andre, kakak Elson,

Cikka, Koken, Okta, Yosep, Leksi, Gracety, Jean, Juli, dan semuanya

yang tidak penulis sebutkan. Buat Kelompok PA, saudaraku yang sangat

kukasihi Kakak Ani, Oca, Marina, Yuliarty, dan Helda, terima kasih buat

doa dan kebersamaannya.

Penulis sadar skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, kata

pepatah ”Tak ada gading yang tak retak”. Di dunia tak ada satupun yang

4

sempurna karena kesempurnaan hanya milik-Nya. Maka dari itu saran

dan kritik membangun sangat penulis harapkan guna tambahan wawasan

agar dalam pengerjaan penelitian selanjutnya dapat lebih baik.

Akhirnya semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pengembangan

ilmu pengetahuan terutama di bidang Farmasi, Amin.

Makassar, Agustus 2010

Penulis

ABSTRAK

4

Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh konsentrasi limbah sagu (Metroxylon sagus Rottb) pada pembuatan bioetanol dengan menggunakan bakteri Zymomonas mobilis yang bertujuan untuk menentukan konsentrasi efektif dari limbah padat sagu dalam menghasilkan etanol dengan menggunakan Zymomonas mobilis. Limbah padat sagu didispersikan dengan air dengan variasi konsentrasi 40%, 50%, 60%, dan 70% b/v, lalu dihidrolisis. Filtrat hasil hidrolisis difermentasi selama 2 hari. Kemudian cairan fermentasi yang diperoleh, didestilasi dan diuji kualitatif menggunakan uji serik nitrat menunjukan hasil positif mengandung alkohol dan uji kuantitatif berdasarkan bobot jenis pada konsentrasi 40%, 50%, 60%, dan 70% b/v secara berturut-turut menghasilkan kadar etanol 65,82%, 69,44%, 72,40%, dan 75,88%.

ABSTRACT

4

A research on variable concentration of sagoo (Metroxylon sagus Rottb) waste in bioethanol production had been carried out using bacteria Zymomonas mobilis. The aim of this research was to determine an effective concentration of the waste in production ethanol using Zymomonas mobilis. The solid waste of sagoo was dispersion in water in variable concentration, i.e : 40%, 50%, 60%, dan 70% w/v, then hydrolisated. The hydrolisated filtrate were fermentated for 2 days. Then, fermentated liquid obtained were destilate and qualitatively analized with ceric nitrate test, it showed positive result contained alcohol and quantitatively analysis density at concentration of 40, 50, 60, 70% w/v showed the result of bioethanol liquid were 65,82%, 69,44%, 72,48%, 75,88%.

DAFTAR ISI

4

Halaman

UCAPAN TERIMA KASIH.................................................................. iv

ABSTRAK........................................................................................... vii

ABSTRACT........................................................................................ viii

DAFTAR ISI........................................................................................ ix

DAFTAR TABEL................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR............................................................................. xiii

DAFTAR LAMPIRAN.......................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN...................................................................... 1

BAB II TINJAUAN PUSTAKA............................................................. 4

II.1 Proses Pembuatan Bioetanol ……………………………………… 5

II.1.1 Persiapan Bahan Baku ……………………………………. 5

II.1.2 Hidrolisis ……………………………………………………………. 6

II.1.3 Fermentasi………………………………………………………….. 7

II.1.4 Destilasi dan Penentuan Kadar Etanol……………………..…… 18

mII.2 Uraian Tanaman………………………………………………………. 18

II.2.1 Klasifikasi Tanaman…………………………………………………… 18

II.2.2 Morfologi Sagu………………………………………………………… 19

II.2.3. Manfaat Sagu………………………………………………………… 20

II.3 Uraian Bakteri…………………………………………………………….. 22

II.3.1 Sistemika Bakteri Zymomonas mobilis ……………………………… 22

II.3.2 Morfologi Zymomonas mobilis ………………………………………. 22

BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN…………………………………… 25

4

III.1 Alat dan Bahan yang Digunakan…………………………………….. 25

III.2 Sterilisasi Alat…………………………………………………………… 25

III.3 Pengambilan dan Penyiapan Sampel………………………………… 26

III.3.1 Pengambilan Sampel…………………………………………………. 26

III.3.2 Penyiapan Sampel …………………………………………………… 26

III.4 Pembuatan Medium…………………………………………………….. 26

III.4.1 Pembuatan Medium NA……………………………………………… 26

III.4.2 Pembuatan Medium Agar Miring (NA)……………………………… 27

III.5 Peremajaan Bakteri……………………………………………………. 27

III.6 Pembuatan Starter……………………………………………………… 27

III.7 Pembuatan Nutrien……………………………………………………… 27

III.8 Pembuatan Pereaksi Serik Nitrat……………………………………… 28

III.9 Hidrolisis Limbah Sagu……………………………………………….. 28

III.10 Fermentasi Limbah Sagu…………………………………………….. 28

III.11 Uji Kualitaif Etanol……….……………………………………………. 28

III.12 Penentuan Kadar Etanol……………………………………………. 29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………………………………………. 30

IV.1 Hasil Penelitian…..……………………………………………………… 30

IV.2 Pembahasan…………………………………………………………….. 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN………………………………………. 35

V.1 Kesimpulan……………………………………………………………….. 35

V.2 Saran……………………………………………………………………… 35

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………. 36

4

LAMPIRAN ………………………………………………………………... 39

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

4

1. Hasil analisis kimia limbah padat sagu .................................... 21

2. Karakteristik Zymomonas mobilis dengan Ragi ....................... 23

3. Hasil fermentasi limbah padat sagu ............................................ 30

i.

4

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman Gambar 1 Diagram

alir pembuatan bioetanol dari berbaga bahan baku ................................................................. 6 Gambar 2 Jalur Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) ....................... 12 Gambar 3 Jalur Entner-Doudoroff (ED) ........................................ 15

Gambar 4 Pemecahan asam piruvat menjadi produk-produk fermentasi ........................................... 17

Gambar 5 Hubungan antara konsentrasi limbah sagudengan konsentrasi etanol ……………………………. 34

Gambar 6 Foto penelitian ………………………………………….. 47

4

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

Lampiran 1. Contoh perhitungan kadar bioetanol…….. 39

Lampiran 2. Skema kerja ………………………….. ……. 40

Lampiran 3. Komposisi media ………………………….. 41

Lampiran 4. Pembuatan pereaksi serik nitrat ................ 42

Lampiran 5. Daftar bobot jenis dan kadar etanol …...... 43

4

BAB I

PENDAHULUAN

Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan dari proses fermentasi

gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme (1).

Dalam dunia farmasi, etanol banyak digunakan sebagai pelarut, antiseptik,

dan desinfektan (2,3).

Metode yang paling banyak digunakan dalam memproduksi etanol

adalah metode fermentasi yang mana membutuhkan karbohidrat sebagai

substrat, sedangkan mikroorganisme yang digunakan untuk fermentasi

etanol, antara lain : dari jenis bakteri, yaitu Clostridium acetobutylicum,

Klebsiella pnemoniae, Leuconoctoc mesenteroides, Sarcina ventriculi,

Zymomonas mobilis, dll., dan dari jenis fungi adalah  Aspergillus oryzae,

Endomyces lactis, Kloeckera sp., Kluyreromyces fragilis, Mucor sp.,

Neurospora crassa, Rhizopus sp., Saccharomyces beticus,. S. cerevisiae,

S.ellipsoideus, S. oviformis, S. saki, Torula sp.,dll (4).

Peneliti dari National Renewable Energy Laboratory (NREL) di AS

berusaha mencari mikroorganisme yang dapat memfermentasikan semua

jenis karbohidrat. Dari sederet bakteri yang diteliti, Zymomonas mobilis

menjadi kandidat paling ideal sebagai penghasil etanol (5).

Bahan baku untuk pembuatan bioetanol adalah aren, ubi kayu,

jagung, nipah, sagu, tebu, dan sorgum (6). Sebagai Negara yang terletak

di daerah tropika basah, Indonesia kaya akan tanaman penghasil

karbohidrat sehingga mampu menjadi sumber karbohidrat terbesar di

4

dunia. Salah satu tanaman yang menyimpan karbohidrat atau pati pada

bagian batangnya adalah sagu (Metroxylon sp). Pati sagu selain

digunakan sebagai bahan makanan, juga digunakan sebagai bahan baku

untuk berbagai macam industri, seperti industri pangan, tekstil, kosmetik,

farmasi, dan lain-lain. Sagu mengandung 27% amilosa dan 73%

amilopektin (7,8).

Dalam pengolahan sagu banyak dihasilkan limbah sagu, baik

berupa limbah padat maupun limbah cair. Aspek lingkungan menjadi

begitu penting karena berkaitan erat dengan perihal pembuangan limbah

yang kerapkali menjadi permasalahan bagi lingkungan. Limbah seringkali

masih mengandung zat-zat racun yang berbahaya. Pemanfaatan limbah

sagu adalah upaya terbaik dalam mengatasi permasalahan pencemaran

lingkungan oleh industri pengolahan sagu. Selain itu juga memberikan

manfaat bagi pemerintah dalam upaya mencari bahan alternatif dalam

pembuatan etanol, sementara etanol sendiri adalah produk yang

mempunyai nilai jual tinggi (9).

Berdasarkan uraian di atas, masalah yang timbul adalah apakah

limbah padat sagu dapat digunakan sebagai sumber bioetanol. Untuk itu

maka dilakukan penelitian tentang pembuatan bioetanol menggunakan

limbah padat sagu sebagai sumber karbohidrat dengan konsentrasi yang

divariasikan, yaitu 40%, 50%, 60%, dan 70% b/v dengan bantuan

Zymomonas mobilis. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui

konsentrasi limbah padat sagu yang efektif dalam menghasilkan bioetanol.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Uraian Etanol

Alkohol berasal dari bahasa arab, yakni al-kuhl (al kohl), artinya

senyawa yang mudah menguap. Bahan kimia organik ini adalah salah

satu senyawa kimia tertua yang telah dikenal umat manusia. Alkohol

berupa larutan jernih tak berwarna, beraroma khas yang dapat diterima,

berfasa cair pada temperatur kamar, dan mudah terbakar. Jenis alkohol

yang banyak digunakan adalah CH3OH yang disebut metil alkohol

(metanol), C2H5OH yang diberi nama etil alkohol (etanol), dan C3H7OH

yang disebut propil alkohol (8). Selain berasal dari reaksi-reaksi kimia,

etanol dapat pula diperoleh melalui cairan biokimia dari proses fermentasi

karbohidrat dengan bantuan mikroorganisme, dan dilanjutkan dengan

proses destilasi yang disebut dengan bioetanol. Proses fermentasi

tersebut dibuatkan substrat yang mengandung karbohidrat dengan

bantuan mikroorganisme (11). Pembentukan alkohol (reduksi) :

a. Dengan adisi hidrida dari hidrida-logam kompleks

b. Dengan alih hidrida dari karbon

4

c. Dengan adisi preaksi organologam :

(1) Pereaksi Grignard

(2) Preaki organolitium

(3) Pereaksi organozink

Bioetanol diperoleh dari hasil fermentasi bahan yang mengandung

gula. Tahap inti produksi bioetanol adalah fermentasi gula, baik yang

berupa glukosa, sukrosa, maupun fruktosa oleh ragi (yeast) terutama

bakteri Zymomonas mobilis atau saccharomyces sp. Pada proses ini gula

akan dikonfersi menjadi etanol (12). Bioetanol digunakan dalam beragam

industri seperti sebagai bahan baku industri minuman, farmasi,

kosmetika, dan bahan bakar. Secara umum, produksi bioetanol ini

mencakup tiga rangkaian proses, yaitu : hidrolisis, fermentasi, dan

pemurnian/destilasi (8).

II.2 Proses Pembuatan Etanol

II.2.1. Persiapan Bahan Baku

Subtrat yang dapat difermentasi menjadi alkohol terdiri atas :

4

PATILIGNOSELULOSA

GULA

HIDROLISIS PRETREATMENT Asam

Enzim/Asam

HIDROLISIS Enzim/Asam

ETANOLMikroorganismeFermentasi Alkoholik

dan Pemisahan

1. Bahan berpati berupa singkong atau ubi kayu, ubi jalar, tepung sagu,

biji jagung, biji sorgum, gandum, kentang, ganyong, garut, umbi dahlia,

dan lain-lain, 2. bahan bergula, berupa molasse (tetes tebu), nira tebu,

nira kelapa, nira batang sorgum manis, nira aren (enau), nira nipah,

gerang, nira lontar, dan lain-lain, 3. bahan berselulosa, berupa limbah

logging, limbah seperti jerami padi, ampas tebu, janggel (tongkol), onggok

(limbah tapioka), batang pisang, serbuk gergaji (grajen), dan lain-lain.

Secara umum diagram alir pembuatan bioetanol dari berbagai bahan

baku dapat dilihat pada Gambar 1 di bawah ini :

Gambar 1. Diagram alir tahap-tahap pemprosesan etanol dari berbagai bahan baku. (Sumber : Prihanda R. Bioetanol Ubi Kayu Bahan Bakar Masa Depan. PT. Agromedia Pustaka. Tangerang. 2007. hal 28)

II.2.2 Hidrolisis

Bahan baku tanaman yang mengandung pati dikonversi terlebih

dahulu menjadi glukosa dengan menggunakan zat pembantu untuk

4

mempercepat proses hidrolisis. Zat pembantu yang dipergunakan dalam

proses hidrolisis dapat menggunakan enzim atau asam. Hidrolisis

menggunakan enzim akan rusak bila suhu tinggi, hanya dapat

dipanaskan pada suhu 90°C, sedangkan hidrolisis asam dapat

dipanaskan sampai mencapai suhu 121 °C (14).

Hidrolisis asam dapat dilakukan dengan penambahan larutan secara

langsung atau melalui proses pengenceran asam terlebih dahulu, karena

kepekatan larutan dapat menurunkan bahkan mematikan keaktifan sistem

hidup. Mikroorganisme dapat hidup dengan pH 4,5 – 5,5. Setelah

dilakukan penambahan langsung atau proses pengenceran, maka

ditambahkan larutan NaOH agar dapat mempertahankan pH

lingkungannya dari pengaruh penambahan sedikit asam/basa kuat.

Terbentuk endapan protein merupakan ciri suatu reaksi telah terjadi.

Hidrolisis dipengaruhi oleh pH, suhu, dan waktu dapat dipercepat oleh

panas pada pH rendah (15).

Di dalam metode hidrolisis asam, biomassa lignoselulosa dipaparkan

dengan asam pada suhu dan tekanan tertentu selama waktu tertentu,

setelah itu menghasikan monomer gula dari polimer selulosa dan

hemiselulosa. Beberapa asam yang umum digunakan untuk hidrolisis

asam antara lain adalah asam sulfat (H2SO4), asam perklorat, dan HCl.

Hidrolisis asam dapat dikelompokkan menjadi : hidrolisis asam pekat dan

hidrolisis asam encer. Hidrolisis selulosa dengan menggunakan asam

telah dikomersialkan pertama kali pada tahun 1898. (12).

4

II.2.3 Fermentasi

Louis Pasteur untuk pertama kalinya mengenalkan metode

fermentasi. Dia melakukakan fermentasi gula menggunakan

mikroorganisme dan telah membuka cakrawala baru memproduksi

senyawa kimia dengan bantuan mikroorganisme, sehingga tidak perlu

melakukan sintesis senyawa kimia, karena mikoorganisme sendiri yang

bekerja memproduksinya. Pada tahun 1587 Louis Pasteur (ahli kimia dari

Perancis) mengkaitkan ragi dengan fermentasi dan mendefenisikan

fermentasi sebagai "respirasi (pernafasan) tanpa udara". Ahli kimia

Jerman, Eduard Buchner, pemenang Nobel Kimia tahun 1907, berhasil

menjelaskan bahwa fermentasi sebenarnya diakibatkan oleh sekresi dari

ragi yang disebut sebagai somazy. Penelitian yang dilakukan Imuwan

Carlsberg (sebuah perusahaan bir) di Denmark semakin meningkatkan

pengetahuan tentang ragi dan brewing (cara pembuatan bir). Ilmuwan

Carlsberg tersebut dianggap sebagai pendorong dari berkembangnya

biologi molekuler (16).

Fermentasi merupakan teknologi menggunakan mikroorganisme

sebagai pemeran utama dalam suatu proses. Fermentasi dapat terjadi

karena adanya aktivitas mikroba penyebab fermentasi pada substrat

organik yang sesuai. Terjadinya fermentasi dapat menyebabkan

perubahan sifat bahan pangan sebagai akibat pemecahan komponen-

komponen bahan tersebut. Jika cara pengawetan yang lain ditujukan

4

untuk mengurangi jumlah mikroba, maka proses fermentasi adalah

sebaliknya yaitu memperbanyak jumlah mikroba dan menggiatkan

metabolismenya, tetapi jenis mikroba yang digunakan sangat terbatas

yaitu disesuaikan dengan hasil akhir yang dikehendaki.

Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil

fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi

beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti

asam butirat dan aseton (16). Mikroorganisme yang digunakan untuk

fermentasi bioetanol, antara lain : dari jenis bakteri, yaitu Clostridium

acetobutylicum, Klebsiella pnemoniae, Leuconoctoc mesenteroides,

Sarcina ventriculi, Zymomonas mobilis, dll., dan dari jenis fungi adalah

Aspergillus oryzae, Endomyces lactis, Kloeckera sp., Kluyreromyces

fragilis, Mucor sp., Neurospora crassa, Rhizopus sp., Saccharomyces

beticus ,S. cerevisiae, S.ellipsoideus, S. oviformis, S. saki, Torula sp.,dll

(4).

Karbohidrat merupakan substrat utama yang dipecah dalam proses

fermentasi. Polisakarida terlebih dahulu akan dipecah menjadi gula

sederhana sebelum difermentasi, misalnya hidrolisa pati menjadi unit-unit

glukosa. Glukosa kemudian akan dipecah menjadi senyawa-senyawa lain

tergantung dari jenis fermentasinya. Pada bakteri paling sedikit terdapat

tujuh proses fermentasi yang berbeda terhadap glukosa. Masing-masing

proses menghasilkan produk-produk yang berbeda dan masing-masing

spesifik terjadi pada grup bakteri tertentu.

4

Fermentasi glukosa pada prinsipnya terdiri dari dua tahap, yaitu :

1. Pemecahan rantai karbon dari glukosa dan pelepasan paling sedikit

dua pasang atom hidrogen menghasilkan senyawa karbon lainnya

yang lebih teroksidasi dari pada glukosa.

2. Senyawa yang teroksidasi tersebut direduksi kembali oleh atom

hidrogen yang dilepaskan dalam tahap pertama membentuk senyawa-

senyawa lain sebagai hasil fermentasi.

Reaksi oksidasi tidak dapat berlangsung tanpa reaksi reduksi yang

seimbang, oleh karena itu jumlah atom hidrogen yang dilepaskan dalam

tahap pertama fermentasi selalu seimbang dengan jumlah yang

digunakan dalam tahap kedua.

Dalam tahap pertama fermentasi glukosa selalu terbentuk asam piruvat.

Pada jasad renik dikenal empat jalur pemecahan glukosa menjadi asam

piruvat yaitu :

1. Jalur Embden – Meyerhof-Parnas (EMP) atau glikolisis, ditemukan

pada fungi dan kebanyakan bakteri, serta pada hewan dan manusia.

2. Jalur Entner-Doudoroff (ED), hanya ditemukan pada beberapa bakteri.

3. Jalur heksosamonofosfat (HMF), ditemukan pada berbagai organisme.

4. Jalur fosfoketolase (FK), hanya ditemukan pada bakteri yang tergolong

laktobasili heterofermentatif.

Jalur EMP (Gambar 2) terdiri dari beberapa tahap, masing-masing

dikatalis oleh enzim tertentu. Jalur tersebut ditandai dengan pembentukan

fruktosa disfosfat, dilanjutkan dengan pemecahan fruktosa difosfat

4

menjadi dua molekul gliseraldehida fosfat. Reaksi ini dikatalis oleh enzim

aldolase. Kemudian terjadi reaksi dehidrogenasi gliseraldehida fosfat

(fosfogliseraldehida) yang merupakan reaksi oksidasi yang menghasilkan

energi dalam bentuk ATP. Reaksi ini dikatalis oleh enzim gliseraldehida

fosfat dehidrogenase, hidrogen yang terlepas akan ditangkap oleh

nikotinamida-adenin-dinukleotida (NAD), membentuk NADH2. Proses

fermentasi dapat berlangsung terus jika NADH2 dapat dioksidasi kembali

pada tahap kedua fermentasi sehingga melepaskan atom hidrogen

kembali. Jadi NAD berfungsi sebagai pembawa hidrogen dalam proses

fermentasi.

4

4

Dihidroksiaseton-P

Metilglioksal

D-Lakta t

Dihidroksiaseton -P

Metilglioksal

D-laktat

Gambar 2. Jalur Embden-Meyerhof-Parnas (EMP). (Sumber : Fardiaz S. Fisiologi Fermentasi. Pusat Antar Universitas Pertanian Bogor Bekerja Sama Dengan Lembaga Sumber Daya Informasi IPB. Bogor. 1988. hal47)

Energi yang dilepaskan selama oksidasi gliseraldehida fosfat

cukup untuk membentuk dua molekul ATP. Karena satu molekul glukosa

menghasilkan dua molekul gliseraldehida fosfat, maka seluruhnya

dibentuk empat molekul ATP, tetapi karena dua molekul ATP dibutuhkan

untuk mengubah glukosa menjadi fruktosa difosfat, hanya tinggal dua

molekul ATP yang dapat digunakan untuk pertumbuhan untuk setiap

molekul glukosa yang dipecah. Reaksi keseluruhannya adalah sebagai

berikut :

Glukosa + 2 (ADP + 2 NAD+ 2 piruvat + 2 ATP + 2 (NADH + H+) + Pi)

Dalam jalur Entner Doudoroff (ED) terbentuk suatu intermediat unit

yaitu 2-keto-3-deoksi-6-fosfoglukonat (KDFG). Komponen ini akan

dipecah oleh aldolase menjadi dua triosa yaitu piruvat dan gliseral-dehida-

3-fosfat. Komponen yang terakhir ini kemudian dapat masuk ke jalur EMP

membentuk molekul piruvat yang melepaskan dua mol ATP dan satu mol

NADH + H+. Reaksi seluruhnya dapat dituliskan sebagai berikut :

Glukosa + NADP+ + NAD+ + (ADP + Pi) 2 piruvat + NADPH + H+ +

NADH + H+ + ATP

Jalur heksosamonosfosfat (HMF) penting dalam metabolisme jasad

renik untuk menghasilkan pentosa yang diperlukan untuk sintesa asam

nukleat, beberapa asam amino aromatik dan vitamin, serta sebagai

sumber NADPH+H+ yang diperlukan untuk reaksi biosintesa. Jalur ini

4

disebut juga siklus pentosa, dimana tidak dihasilkan energi secara

langsung, tetapi NADPH+H+ yang dibentuk merupakan sumber energi

potensial jika masuk ke dalam sistem transpor elektron. Reaksi

keseluruhan dapat dituliskan sebagai berikut :

Glukosa + 12 NADP+ + ATP 6 CO2 + (NADPH + H+) + ADP + Pi

Enzim yang berperan dalam jalur HMF adalah transaldolase dan

transketolase.

Jalur fosfoketolase (FK) hanya terjadi pada grup bakteri yang

tergolong laktobasili heterofermentatif. Jalur ini merupakan percabangan

dari jalur HMF, karena bakteri ini tidak mempunyai enzim aldolase yang

dapat memecah fruktosa 1,6 – difosfat menjadi dua triose-fosfat dan tidak

mempunyai enzim transsaldolase dan transketolase yang penting dalam

jalur HMF. Pada jalur ini terlihat bahwa jika asetil – fosfat diubah menjadi

asetat, ikatan energi tinggi akan disimpan dan reaksi keseluruhan

menghasilkan dua mol ATP sebagai berikut :

Glukosa + NAD+ + 2 NADP+ + 2 ADP + Pi piruvat + asetat + CO2 + NADH+H+ + 2 NADPH + H+

+ 2 ATP

Jika asetil – fosfat diubah menjadi etanol, ikatan energi tinggi akan hilang

dan hasil keseluruhan adalah satu mol ATP per mol glukosa sebagai

berikut :

Glukosa + NAD+ + ADP + Pi piruvat + etanol + CO2 + NADH+H+ + ATP

4

Gambar 4-4 Jalur Entner-Doudoroff (ED)

Gambar 3. Jalur Entner-Doudoroff (ED). (Sumber : Fardiaz S. Fisiologi Fermentasi. Pusat Antar Universitas Pertanian Bogor Bekerja Sama Dengan Lembaga Sumber Daya Informasi IPB. Bogor. 1988. hal 49)

Bakteri yang tergolong Zymomonas melakukan fermentasi glukosa

dan menghasilkan produk akhir seperti khamir yaitu dua molekul etanol

4

dan dua molekul CO2. Tetapi pada bakteri ini asam piruvat kemudian

mengalami dekarboksila menjadi asetaldehida, dan direduksi menjadi

etanol. Dalam reaksi ini setengah dari jumlah asam piruvat yang

dihasilkan berasal dari oksida fosfogliseraldehida yang merupakan satu-

satunya reaksi menghasilkan ATP dalam jalur tersebut (Gambar 3). Oleh

karena itu jumlah ATP yang dihasilkan adalah setengah dari jumlah ATP

yang dihasilkan dalam fermentasi oleh khamir. Pemecahan asam piruvat

menjadi produk-produk lainnya dapat dilihat pada gambar 4.

4

4

Asam laktat

ETANOL

ASETAT

ASETON

CO2

ISOPROPIL ALKOHOL

CO2

2,3-BUTANEDION

Gambar 4. Pemecahan asam piruvat menjadi produk-produk fermentasi (Sumber : Fardiaz S. Fisiologi Fermentasi. Pusat Antar Universitas Pertanian Bogor Bekerja Sama Dengan Lembaga Sumber Daya Informasi IPB. Bogor. 1988. hal 55)

II.3 Destilasi dan Penentuan Kadar Etanol

Destilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari beer (sebagian

besar adalah air dan etanol). Titik didih etanol murni adalah 780 C

sedangkan air adalah 1000 C (Kondisi standar). Dengan memanaskan

larutan pada suhu rentang 780 – 1000 C akan mengakibatkan sebagian

besar etanol menguap, dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan

etanol dengan konsentrasi 95 % volume (10).

Kerapatan adalah perbandingan antara berat bahan dengan

volume. Kerapatan larutan etanol semakin kecil, maka kadar etanol di

dalam larutan tersebut semakin besar, hal ini dikarenakan etanol

mempunyai kerapatan lebih kecil daripada air. Berat jenis larutan etanol

dapat diukur dengan piknometer. Berat jenis larutan etanol semakin kecil,

maka kadar etanol di dalam larutan tersebut semakin besar. Hal ini

dikarenakan etanol mempunyai berat jenis lebih kecIil daripada air

sehingga semakin kecil berat jenis larutan berarti jumlah / kadar etanol

semakin banyak (17).

II.4. Uraian Tanaman

II.4.1. Klasifikasi Tanaman

Divisi : Spermatophyta

Anak Divisi : Angiospermae

Kelas : Monocotyledoneae

Ordo : Spadiciflorae

Suku : Palmae

4

Marga : Metroxylon

Jenis : Metroxylon sagu (18,19)

II.4.2. Morfologi sagu

Sagu memiliki daun sirip menyerupai daun kelapa yang tumbuh

pada tangkai daun. Sagu yang tumbuh pada tanah liat dengan penyinaran

yang baik pada umur dewasa memiliki 18 tangkai daun panjang sekitar 5

– 7 m. Tanaman sagu berbunga dan berbuah pada umur sekitar 10 – 15

tahun. Munculnya bunga menandakan bahwa sagu tersebut telah

mendekati akhir daur pertumbuhannya. Bunga sagu merupakan bunga

majemuk yang keluar dari ujung atau puncak batang sagu, berwarna

merah kecoklatan seperti karat. Buah sagu berbentuk bulat menyerupai

buah salak dan mengandung biji fertil. Batang sagu merupakan bagian

yang terpenting, karena merupakan gudang penyimpanan tepung atau

karbohidrat yang lingkup pemanfaatannya dalam industri sangat luas,

seperti industri pangan, pakan, alkohol dan bermacam-macam industri

kimia lainnya. Ukura batang sagu berbeda-beda tergantung dari jenis ,

umur dan lingkungan atau habitat pertumbuhannya. Pada umur 3 – 11

tahun tinggi batang bebas daun sekitar 3 – 16 m, bahkan dapat mencapai

20 ml. Batang sagu berbentuk silinder dan diameter sekitar 50 cm bahkan

mencapai 80 – 90 cm. Umumnya diameter batang bagian bawah agak

lebih besar daripada bagian atas dan batang bagian bawah umumnya

mengandung pati lebih tinggi daripada bagian atas.Batang sagu terdiri dari

lapisan kulit bagian luar yang keras dan bagian dalam berupa empulur

4

yang mengandung serat-serat dan tepung. Tebal kulit yang keras sekitar 3

– 5 cm. Berat kulit batang sagu sekitar 17 – 25 persen dari berat batang

sedangkan berat empelurnya sekitar 78 – 83 persen. Perbandingan antara

berat kulit dan empulur selama pertumbuhan sagu relatif tetap (18).

2.4.3. Manfaat sagu

Sagu merupakan salah satu sumber karbohidrat potensial

disamping beras, khususnya bagi sebagian besar masyarakat di kawasan

Timur Indonesia seperti Irian Jaya dan Maluku. Beberapa produk olahan

dari pati sagu antara lain papeda, soun, dan ongol-ongol. Diperkirakan

hampir 90% areal sagu Indonesia berada di Irian Jaya dan saat ini

arealnya menyusut akibat esksploitasi yang berlebihan. Sistem

pengolahan sagu di Indonesia masih sangat rendah yang ditandai dengan

kapasitas dan produktivitas pengolahan yang masih rendah. Di pasaran

internasional tepung sagu digunakan sebagai bahan substitusi tepung

terigu untuk pembuatan biskuit, mie, sirup berkadar fruktosa tinggi, industri

perekat, dan industri farmasi. Pemanfaatan dan nilai tambah sagu pada

tingkat petani masih sangat sederhana. Hal ini karena sebagian besar

tujuan pengolahan sagu hanya untuk memenuhi kebutuhan keluarga.

Cara sederhana tersebut menghasilkan rendemen yang rendah dan

kurang efisien. (1)

Sagu memiliki kandungan karbohidrat, protein, lemak, kalsium, dan

zat besi yang tinggi. Dengan kandungan tersebut, sagu berpotensi

dijadikan sebagai bahan baku sirup glukosa yang dapat meningkatkan

4

nilai tambah sagu. Pati sagu mengandung 27% amilosa dan 73%

amilopektin. Perbandingan komposisi kadar amilosa dan amilopektin akan

mempengaruhi sifat pati. Semakin tinggi kadar amilosa maka pati bersifat

kurang kering, kurang lekat dan mudah menyerap air (higroskopis).

Limbah sagu mengandung karbohidrat yang dapat dijadikan substrat

untuk produksi bioetanol. Hasil analisis kimia limbah padat sagu dapat

dilihat pada tabel 2 dibawah ini :

TTabel 2. Hasil analisis kimia limbah padat sagu

Bahan Uji Penguji Susunan Analisis Bahan Kering (%)

Air Protein LemakSerat Kasar Abu BETN

 Limbah LIM,1967  13.3  1.9   0.4 6.0  3.0 

88.7 

Padat t Sagu

Jalaludin dkk, 1970 12.2 3.3 0.3 14.0 5.0 64.6

                              ( Sumber : Harsanto. Hasil Analisis Kimia Limbah Padat Sagu. 1990. hal 19)

Dalam mencapai efisiensi produksi etanol, harus didukung substrat (nutrisi

untuk bakteri) yang murah dan gampang didapat bagi proses

fermentasi.Substrat bisa berasal dari limbah pertanian dan sampah,

termasuk sampah perkotaan yang berasal dari tumbuhan. Sementara itu

sagu, jagung, beras, dan ubi kayu yang saat ini dijadikan substrat untuk

memproduksi bioetanol (1).

II.5. Uraian bakteri

II.5.1Sistematika bakteri Zymomonas mobilis

Kerajaan : bakteri

4

Divisi : Proteobakterium

Kelas : Alphabakterium

Bangsa : Spingomonadeceae

Marga : Zymomonas

Jenis : Zymomonas mobilis (4,20)

II.5.2. Morfologi Zymomonas mobilis (8,9,18)

Bakteri gram-negatif berbentuk tongkat yang dapat ditemukan di

pabrik gula kaya saps. Biasanya 2-6 m panjang dan 1-1,4 m lebar,

namun hal ini dapat bervariasi secara signifikan. Tinggi dalam etanol

dengan konsentrasi CO2 atau lendir dan lapisan granular telah terlihat di

sekitar sel (11). Fermentasi etanol menggunakan bakteri, banyak bakteri

yang mempunyai kemampuan untuk memproduksi alkohol dalam kondisi

erobik dan non aerobik seperti ditunjukkan di dalam tabel. Zymomonas

mobilis menunjukkan kemampuan yang paling tinggi dalam produksi

etanol yang membandingkan karakteristik Zymomonas mobilis dengan

ragi memberikan data sebagai berikut :

4

Tabel 3. Karakteristik Zymomonas mobilis dengan Ragi

No Karakteristik Zymomonas

mobilis

Ragi

1 Konversi gula ke etanol (%) 96 96

2 Konsentrasi etanol maksimum (%) 12 12

3 Kecepatan produksi etanol (g/g/jam)2 5,67 0,67

4 Produktivitas etanol volumetrik

(g/I/jam)

200 29

5 Hasil ATP (per-mol-glukosa) 1 2

6 Toleransi terhadap gula < 40 < 40

7 Kisaran pH untuk memproduksi etanol 3,5 – 7,5 2 –

6,5

8 Temperatur optimum °C 25 – 30 30 -

38

(Sumber : Wikipedia. Zymomonas mobilis. Diakses 20 Desember 2008).

Ragi merupakan salah satu jenis mikroorganisme penghasil etanol

yang terkenal saat ini. Mikroorganisme ini hanya sanggup memfermentasi

karbohidrat (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) dan tidak mampu

memanfaatkan jenis karbohidrat lain, karena keterbatasan kemampuan

ini maka penelitian pada national Penewable Energy Laboratory (NREL) di

AS berusaha mencari mikroorganisme yang dapat memfermentasikan

semua jenis karbohidrat. Dari sederet bakteri yang diteliti, Zymomonas

mobilis menjadi kandidat yang paling ideal penghasil etanol, meski secara

alami bakteri itu cuma mampu memfermentasikan glukosa, fruktosa, atau

4

sukrosa (5,20). Selama ini produksi etanol dengan ragi alias khamir,

umumnya tidak tahan etanol konsenrasi tinggi yang dihasilkan. Selain itu

tanpa rekayasa genetika, Zymomonas mobilis punya kelebihan daripada

mikroorganisme lain, yaitu pengambilan gula (karbohidrat) tinggi dan

produk etanol banyak (11).

4

BAB III

PELAKSANAAN PENELITIAN

III.1 Alat dan Bahan yang Digunakan

Alat-alat yang digunakan adalah autoklaf, kertas pH, labu Erlenmeyer,

lampu spiritus, ose bulat, “shaker”, timbangan analitik (Chyo), timbangan

kasar (Ohaus).

Bahan-bahan yang digunakan adalah aquades, ammonium sulfat,

ammonium karbonat, ammonium dihidrogen fosfat, bakteri Zimomonas

mobilis, kalium dihidrogen fosfat, larutan serik nitrat, limbah padat sagu,

magnesium sulfat, medium nutrien agar (NA),HCl, dan NaOH.

III.2 Sterilisasi Alat

Alat-alat yang digunakan dicuci dengan deterjen sampai bersih lalu

dibilas dengan air. Alat-alat gelas direbus dalam larutan Na3PO4 1%

hingga mendidih, kemudian dicuci dengan air hingga bersih, selanjutnya

direndam dalam larutan HCl 1% selama 24 jam untuk melarutkan lapisan

fosfat pada gelas. Kemudian dibilas kembali dengan air suling dan

dikeringkan. Setelah kering, alat-alat dibungkus dengan kertas perkamen.

Erlenmeyer terlebih dahulu disumbat dengan kapas bersih. Alat-alat dari

gelas disterilkan di dalam oven pada suhu 1700 C selama 2 jam.

Sedangkan alat-alat yang tidak tahan pemanasan tinggi disterilkan dalam

autoklaf pada suhu 1210 C selama 15 menit dengan tekanan 2 atm. Ose

4

disterilkan dengan cara dipanaskan langsung hingga memijar selama 30

detik (10,11).

III.3 Pengambilan dan Penyiapan Sampel

III.3.1 Pengambilan Sampel

Sampel berupa limbah padat sagu (Metroxilon sagus Rottb),

diperoleh dari daerah Palopo Sulawesi Selatan.

III.3.2 Penyiapan Sampel

Limbah padat sagu dibersihkan, kemudian dikeringkan. Setelah

kering limbah padat sagu dibersihkan kembali dan dihaluskan dengan

blender. Kemudian didispersikan dengan aquades dengan konsentrasi

40%, 50%, 60%, dan 70% b/v dengan cara limbah padat sagu ditimbang

masing-masing sebanyak 40 g, 50 g, 60 g, dan 70 g, lalu masing-masing

ditambahkan air suling hingga 100 ml.

III.4 Pembuatan Medium

III.4.1 Pembuatan Medium NA

Medium NA ditimbang sebanyak 2,3 g dimasukkan ke dalam

Erlenmeyer dan dilarutkan dalam air suling hingga volume 80 ml,

kemudian dipanaskan sampai mendidih hingga semua larut dan

dicukupkan volumenya dengan air suling hingga 1000 ml, diatur pHnya

sampai 5,5 dengan penambahan asam tatrat 10%. Selanjutnya disterilkan

dalam autoklaf pada suhu 1210C selama 15 menit.

4

III.4.2 Pembuatan Medium Agar Miring (NA)

Untuk membuat medium agar miring (NA) adalah sebagai berikut :

Dimasukan medium NA secara aseptik ke dalam enam buah tabung

reaksi masing-masing 5 ml. Setelah itu diletakkan pada posisi miring dan

dibiarkan memadat.

III.5 Peremajaan Bakteri

Biakan murni bakteri Zymomonas mobilis diremajakan dengan cara

diinokulasikan pada medium agar miring (NA), kemudian diinkubasikan

pada suhu 370 C selama 3 hari.

III.6 Pembuatan Starter

Limbah padat sagu ditimbang 10 g, kemudian didispersikan dengan

air sebanyak 45 ml dalam labu Erlenmeyer 100 ml. Setelah itu

ditambahkan dengan bakteri yang sudah dibiakan sebanyak 1 ose (0,2 ml)

dengan cara dilarutkan larutan NaCl 0,9% sebanyak 5 ml diinkubasikan

dan dishaeker selama 1×24 jam.

III.7 Pembuatan Nutrien

Bahan-bahan nutrien meliputi amonium sulfat ( (NH4)2SO4 ) dan

amonium karbonat ( (NH4)2CO3 ) ditimbang sebanyak 1g, lalu dimasukan

ke dalam Erlenmeyer, kemudian ditambahkan amonium dihidrogen fosfat

( (NH4)H2 PO4 ), kalium dihidrogen fosfat ( KH2PO4 ), dan magnesium sulfat

( MgSO4 ) masing-masing sebanyak 0,01 g, kemudian ditambahkan air

4

suling hingga 100 ml dan disterilkan dalam autoklaf pada suhu 1210 C

selama 15 menit.

IIi.8 Hidrolisis Limbah Padat Sagu

Limbah padat sagu masing-masing konsentrasi ditambahkan HCl

4N sebanyak 200 ml, kemudian dipanaskan dalam autoklaf suhu 1210 C

selama 30 menit, selanjutnya disaring dengan kain kasa. Filtrat yang

diperoleh pada masing-masing konsentrasi ditambahkan NaOH 8N

sebanyak kurang lebih 60 ml sampai pH 5. Kemudian ditambahkan

nutrien sebanyak 15 ml pada masing-masing konsentrasi, dan dipanaskan

pada suhu 700 C selama 30 menit.

IIi.9 Fermentasi Limbah Sagu

Hidrolisat limbah padat sagu yang diperoleh pada konsentrasi 40%,

50%, 60%, dan 70% ditambahkan larutan starter, kemudian difermentasi

selama 72 jam di dalam inkubator aerob. Setelah itu bioetanol yang

diperoleh didestilasi dengan cara filtrat dimasukan dalam labu destilasi

yang dirangkaikan dengan seperangkat alat destilasi, kemudian dilakukan

proses destilasi dengan suhu 60-700C selama 3-4 jam.

III.10 Uji Kualitatif Etanol

Dimasukan 0,5 ml pereaksi serik nitrat ke dalam tabung reaksi,

diencerkan dengan 3 ml air suling, dikocok, kemudian ditambahkan 5

tetes hasil destilasi. Campuran dikocok dengan baik membentuk warna

merah.

4

III.11 Penentuan Kadar Etanol

Bobot jenis larutan etanol diukur dengan piknometer. Bobot jenis

larutan etanol semakin kecil, maka kadar etanol di dalam larutan tersebut

semakin besar. Hal ini dikarenakan etanol mempunyai berat jenis lebih

kecil daripada air sehingga semakin kecil bobot jenis larutan berarti

jumlah/ kadar etanol semakin banyak (26).

1. Piknometer dibersihkan secara hati-hati dengan menggunakan

aquades, kemudian dikeringkan dan ditimbang. Piknometer diisi

dengan aquades secara hati-hati hingga penuh, kelebihan

aquades pada puncak pipa kapiler dibersihkan. Piknometer yang

berisi aquades segera ditimbang dan beratnya dicatat. Cara yang

sama dilakukan untuk larutan etanol. Bobot jenis dihitung dengan

rumus berikut:

Kerapatan = Bobot etanol (g)

Volume air (ml)

2. Kadar etanol dihitung dengan menggunakan tabel bobot jenis dan

kadar etanol famakope III (27).

4

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.I Hasil Penelitian

Dari hasil fermentasi sagu selama dua hari, diperoleh hasil seperti

terdapat pada tabel berikut :

Tabel 1. Persentase Hasil Fermentasi Limbah Sagu pada Pembuatan Bioetanol pada Konsentrasi 40%, 50%, 60%, dan 70% b/v

menggunakan bakteri Zymomonas mobilis dapat dilihat pada tabel berikut :

Konsentrasi Limbah Padat Sagu

(%)

Jumlah Hasil Destilasi

(ml)

Persen Kadar (%)

40 14 65,82

50 19 69,44

60 21 72,48

70 25 75,88

4

IV.2 Pembahasan

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi

limbah padat sagu ( Metroxylon sagus Rottb ) terhadap pembuatan

bioetanol dengan menggunakan bakteri Zymomonas mobilis. Alasan

digunakan limbah padat sagu karena limbah padat sagu mengandung

karbohidrat yang dapat diolah menjadi etanol dan harganya jauh lebih

ekonomis dibandingkan dengan bahan lainnya.

Bahan baku tanaman limbah padat sagu mengandung pati dikonversi

terlebih dahulu menjadi glukosa dengan menggunakan zat pembantu

untuk mempercepat proses hidrolisis. Zat pembantu yang digunakan

dalam proses hidrolisis dapat menggunakan enzim atau asam. Hidrolisis

menggunakan enzim akan rusak bila suhu tinggi, hanya dapat

dipanaskan pada suhu 90°C, sedangkan hidrolisis asam dapat

dipanaskan pada suhu 121 °C (14), oleh sebab itu pada penelitian ini

digunakan hidrolisis asam yaitu HCl 4N untuk mempercepat terjadinya

hidrolisis. Seteleh itu ditambahkan NaOH 8N hingga pH 5, sebab

mikroorganisme dapat hidup dengan pH 4,5 – 5,5 (15).

Pada bahan baku limbah padat sagu yang mengandung selulosa

harus ditambahkan asam terlebih dahulu karena bahan selulosa

dihidrolisa terlebih dahulu menjadi disakarida. Kemudian dengan enzim

aldolase yang dihasilkan Zymomonas mobilis, disakarida kemudian

diubah menjadi monosakarida membentuk glukosa. Penambahan nutrien

dalam medium berpengaruh terhadap kecepatan pertumbuhan bakteri.

4

Selanjutnya ditambahkan starter untuk memperbanyak bakteri dan untuk

adaptasi bakteri dari pengaruh lingkungan (24).

Setelah itu glukosa yang terbentuk dapat difermentasi menjadi etanol.

Umumnya fermentasi untuk mendapatkan etanol menggunakan yeast

sebagai biomass, seperti Saccharomyces cereviciae, tetapi penggunaan

yeast dalam proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dalam

konsentrasi tidak tinggi. Hal ini disebabkan karena sel yeast tidak tahan

terhadap konsentrasi etanol yang tinggi, karena itu perlu dilakukan usaha

memperbesar konsentrasi etanol dengan menggunakan mikroorganisme

yang tahan terhadap konsentrasi etanol yang tinggi sehingga keberadaan

etanol yang tinggi tersebut tidak akan mempengaruhi pertumbuhan

mikroorganisme. Penelitian ini menggunakan bakteri Zymomonas mobilis,

karena bakteri ini mempunyai sifat-sifat yang tahan terhadap etanol yang

dihasilkan (23). Bakteri yang tergolong Zymomonas melakukan fermentasi

glukosa dan menghasilkan produk akhir seperti khamir yaitu dua molekul

etanol dan dua molekul CO2. Tetapi pada bakteri ini asam piruvat

diproduksi melalui jalur Entner-Doudoroff (ED). Dalam jalur ini terbentuk

suatu intermediat unit yaitu 2-keto-3-deoksi-6-fosfoglukonat (KDFG).

Komponen ini akan dipecah oleh aldolase menjadi dua triosa yaitu piruvat

dan gliseraldehida-3-fosfat, lalu asam piruvat kemudian mengalami

dekarboksilasi menjadi asetaldehida dan direduksi menjadi etanol (25).

Selanjutnya hasil fermentasi didestilasi dengan menjaga suhu antara

60-700C selama 3-4 jam. Filtrat yang diperoleh dari hasil destilasi sampel

4

40%, 50%, 60%, dan 70% b/v yaitu 14 ml, 19 ml, 21 ml, dan 25 ml.

Perbedaan filtrat yang diperoleh dapat disebabkan karena semakin besar

konsentrasi sampel, maka substrat fermentasi semakin kental sehingga

jumlah karbohidrat yang difermentasikan oleh bakteri Zymomonas mobilis

lebih banyak (13).

. Setelah itu dilakukan analisis kualitatif yang ditentukan dengan uji

serik nitrat membentuk warna merah. Prinsip uji serik nitrat yaitu etanol

bereaksi dengan pereaksi serik nitrat membentuk kompleks yang

berwarna merah (26).

Berat jenis larutan etanol dapat diukur dengan piknometer. Berat

jenis larutan etanol semakin kecil, maka kadar etanol di dalam larutan

tersebut semakin besar. Hal ini dikarenakan etanol mempunyai berat jenis

lebih kecIil daripada air sehingga semakin kecil berat jenis larutan berarti

jumlah kadar etanol semakin banyak (17). Berdasarkan analisis kuantitatif

menggunakan piknometer diperoleh kadar etanol hasil fermentasi

berturut-turut untuk konsentrasi 40%, 50%, 60%, dan 70% b/v yaitu

65,82%, 69,44%, 72,48%, 75,88%. Perbedaan perolehan kadar etanol ini

kemungkinan dapat disebabkan karena semakin tinggi konsentrasi limbah

sagu, maka semakin tinggi kadar etanol yang diperoleh. Hal ini

disebabkan semakin besar konsentrasi limbah sagu, maka substrat

fermentasi semakin kental sehingga jumlah karbohidrat yang akan

difermentasikan oleh bakteri Zymomonas mobilis lebih banyak (13). Dari

4

hasil ini diketahui bahwa kadar etanol tertinggi adalah 70% b/v (75,88%),

hal ini dapat dilihat pada gambar dibawah ini :

Gambar 5. Hubungan antara konsentrasi limbah sagu dengan konsentrasi etanol

4

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan, dapat diambil kesimpulan :

Konsentrasi limbah padat sagu (Metroxylon sagus Rottb) yang efektif

digunakan sebagai substrat pada produksi bioetanol menggunakan bakteri

Zymomonas mobilis adalah 70% dengan kadar etanol 75,88%.

V.2 Saran

Perlu dilakukan penelitian selanjutnya pada penetapan kadar etanol

menggunakan metode kromatagrafi gas.

4

DAFTAR PUSTAKA

1. Syahrul B. Strategi Pengembangan Bioetanol Berbasis Sagu di Maluku. http://www.pengembangan bioetanol.com. Di akses 20 Januari 2009

2. Ansel HC. Pengantar Bentuk Sediaan Farmasi. Edisi IV. Ul Press. Jakarta. 1989. hal 313, 537

3. Tjay dan Raharja K. Obat-obat Penting, Khasiat, Penggunaan, dan Efek-Efek Sampingnya. Alex Media Kompetindo. Jakarta. 2005. hal 57

4. David. Zimomonas Mobilis. http://www.mokrobeweki.kenyon. Diakses 20 Desember 2008

5. Nurhidayat. Bakteri Bioetanol. http://www.bakteri.com.2009. Di akses 11 Januari 2009

6. Donaldi A. Anonim Budidaya Tanaman Sagu. http://www.agraris.com. Di akses 21 Maret 2008

7. Haryano, B dan Pangloli P. Potensi dan Pemanfaatan Sagu. Penerbit Kanisius. Yogyakarta 1992. hal 17, 123

8. Prihanda R. Bioetanol Ubi Kayu Bahan Bakar Masa Depan. PT. Agromedia Pustaka. Tangerang. 2007. hal 27

9. Rafni A. Teknologi Bioetanol. http://www.teknologi bioetanol.com. 2009. Di akses 5 Januari 2009

10. Rianto. Menimbang Kelayakan Bioetano sebagai Pengganti Bensin. http://www.hangtuah.or.id. Diakses 5 September 2006

11. Pine S. Kimia Organik. Penerbit ITB Bandung. Bandung. 1988. hal 330

12. Hambali E. Teknologi Bioenergi. Agromedia Pustaka. Jakarta. 2007. hal. 32-3

13. Soerawidjaja T. Proses Pembuatan Etanol. Seminar Nasional Biofuel Implementasi Biofuel sebagai Energi Alternatif. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral. Bogor [Tidak Dipublikasikan]

14. Suriawiria. Pengantar Mikrobiologi Umum. http://www.Wikilopedia.co.id Diakses 5 Februari 2008.

15. Mulyono. Membuat Reagen Kimia di Laboratorium. Penerbit Bumi Aksara.

Jakarta. 2006. hal. 19

4

16. Wiki. Zymomonas Mobilis. Http://id.wikipedi_org/wiki/fermentasi. Diakses 20 Desember 2008.

17. Haygen, G.J., dan J.L. Bowyer. Terjemahan Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Penerbit Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. 1982. hal. 34

18. Haryanto B. Potensi dan Pemanfaatan Sagu. Penerbit Kanisius.Yogyakarta. 1992. hal. 17, 123

19. Miller G.L. Use of Dinitrosalisylic Acid Reagent for Determination of Reducing Sugars.1959. Chem. 31 : 426-428

20. Wiki. Zymomonas Mobilis. http://wikipedia_org/wiki/zymomonas mobilis. Diakses 20 Desember 2008 21. Panji C. Penuntun Praktikum Bioindustri. Pusat Antar Universitas Pertanian

Bogor. Bogor, 1988. Hal. 108 22. Kitahata S. Cyclomalodextnin Glucnottransferase. Pergamon Press. Frod,

1988. Hal. 154-63

23. Edi G. Fisiologi Fermentasi. Pusat Antar Universitas Pertanian Bogor bekerja sama dengan Lembaga Sumberdaya informasi IPB. Bogor. 1988. Hal. 146-156

24. Gumbira S. Bioindustri Penerapan Teknologi Fermentasi. PT.Mediyatama Sarana Perkasa. Jakarta. 1987. hal 264-271

25. Saraswati. Jurnal Fermentasi Etanol Menggunakan Bakteri Zymomonas mobilisdari Glikosa Hasil Hidrolisa Enzimatik Bagas. http://www.fermentasi zymomonas mobilis. Diakses 20 Juli 2006

26. Mardoni, M. Perbandingan Metode Kromatografi Gas dan Berat Jenis Pada

Penetapan Kadar Etanol Dalam Minuman Anggur. http://www.mardoni_pdf. Diakses 19 Agustus 2008

27. Ditjen POM. Farmakope Indonesia Edisi III. Departemen Kesehatan RI. Jakarta. 1979. hal 819-823

28. Harsanto. Analisis Kimia Limbah Padat Sagu. Yogjakarta. 1990. hal 19

4

Lampiran I Contoh Perhitungan Kadar Bioetanol

Konsentrasi 40%Bobot piknometer 10 ml kosong = 12.2365 gBobot piknometer 10 ml + etanol = 21.05347 gBobot piknometer 10 ml + air = 22.0632 gBobot etanol = 21.05347 – 12.2365 = 8.81697 gBobot air = 22.0632 – 12.2365 = 9.8267 g

Bj etanol =

Bobot etanolVol air

=

8 .81697 g9 .8267 ml

= 0.897249 g/ml

Dari tabel (Lampiran V), dapat dilihat bobot jenis % b/b dan % v/v seperti

di bawah ini :

Bj b/b v/v

0,8970

0,89800,0010

58,1

57,20,9

65,9

65,5

0,4

% b/b = 58,1 -

0 ,00020 ,0010

x 0,9

= 58,1 – 0,18= 57,92 %

% v/v = 65,9 -

0 ,00020 ,0010

x 0,4

= 65,82 %

4

Lampiran II

Skema Kerja Pembuatan Bioetanol Dari Limbah Padat Sagu

Limbah padat sagu (Metroxylon sagus Rottb)

- Dibersihkan, dikeringkan, dibersihkan, di blender.

- Suspensi konsentrasi dengan air suling @ 100 ml

Suspensi Limbah Padat Sagu

40% b/v 50% b/v 60% b/v 70% b/v

- Ditambahkan HCl 4N- Dipanaskan Suhu 121oC

Dihidrolisis

Hidrolisat Limbah Padat Sagu

40% b/v 50% b/v 60% b/v 70% b/v

- Disaring

4

Filtrat

- Diatur pH 5- Ditambahkan nutrien - Dipanaskan suhu 70oC

Difermentasi

- Ditambahkan larutan starter- Diinkubasi pada inkubator aerob selama 2 hari

Didestilasi

Bioetanol

Residu

- Dilakukan uji serik nitrat - Dihitung kadar etanol

40% b/v 50% b/v 60% b/v 70% b/v

Lampiran III

Komposisi Media yang Digunakan

1. Komposisi Medium NA :

Gelatin peptone : 0,5 g

Bacteriological agar : 0,15 g

Beef extract : 0,3 g

Air suling ad 100 ml

2. Komposisi nutrien :

Amonium sulfat ( NH4)2SO4) 1 g

Amonium karbonat ( NH4 )2CO3) 1g

Amonium dihidrogen fosfat ( (NH 4)H2 PO4 ) ) 0,01 g

Kalium dihidrogen fosfat ( KH 2 PO 4 ) 0,01 g

Magnesium sulfat ( MgSO4 ) 0,01 g

Air suling hingga ad 100 ml

4

Lampiran IV

Pembuatan pereaksi Serik Nitrat

Dilarutkan 200 gram serik ammonium nitrat (NH4)2[Ce(NO3)6 ] ke

dalam 500 ml larutan HNO3 2N, kemudian dipanaskan. Larutan yang

terbentuk adalah serik nitrat.

4

Lampiran V DAFTAR BOBOT JENIS DAN KADAR ETANOL

(Farmakope Indonesia Edisi III, 1979, hal 819 – 823)

Daftar berikut menunjukkan hubungan antara bobot jenis dan kadar etanol

Bobot jenis

Kadar etanol Koreksi bobot jenis untuk perbedaan

suhu 1o, berlaku untuk suhu antara 10o dan

30o

% b/b % v/v

                0.7905   100.0   100.0   0.00085   10   99.8   99.9   85  

20   99.5   99.8   85  30   99.2   95.5   85  40   98.9   99.3   85  50   98.6   99.1   86  60   98.2   98.9   86  70   97.9   98.7   86  80   97.5   98.5   86  90   97.2   98.3   86  

0.8000   96.9   98.1   86  10   96.5   97.9   86  20   96.2   97.7   86  30   95.8   97.4   86  40   95.5   97.2   86  50   95.1   96.9   86  60   94.1   96.7   86  70   94.4   96.4   86  80   94.1   96.2   86  90   93.7   95.9   86  

0.8100   93.4   95.7   86  10   93.0   95.4   86  20   92.6   95.1   86  30   92.3   94.9   86  40   91.9   94.6   86  50   91.5   94.4   86  60   91.2   94.1   86  70   90.8   93.8   86  80   90.5   93.6   86  90   90.1   93.3   86  

4

Bobot jenis Kadar etanol Koreksi bobot jenis untuk perbedaan

suhu 1o, berlaku untuk suhu antara 10o dan

30o

% b/b % v/v

0.8200   89.7   93.0   86  10   89.3   92.7   86  20   88.9   92.4   86  30   88.6   92.1   86  40   88.2   91.8   86  50   87.8   91.6   86  60   87.4   91.3   86  70   87.1   91.0   86  80   86.7   90.8   86  90   86.3   90.5   86  

0.8300   86.0   90.2   86  10   85.6   89.9   86  20   85.2   89.6   86  30   84.8   89.3   86  40   84.3   89.0   86  50   83.9   88.8   86  60   83.5   88.5   86  70   83.1   88.2   86  80   82.7   87.8   86  90   82.3   87.5   86  

0.8400   81.9   87.2   86  10   81.5   86.8   86  20   81.1   86.4   86  30   80.7   86.1   86  40   80.3   85.7   86  50   79.9   85.4   86  60   79.5   85.1   86  70   79.1   84.7   86  80   78.7   84.3   86  90   78.2   84.0   86  

0.8500   77.8   83.8   86  10   77.4   83.4   86  20   77.0   83.1   85  30   76.6   82.7   85  40   76.2   82.4   85  50   75.8   82.0   85  60   75.4   81.7   85  70   75.0   81.3   85  

4

80   74.6   81.0   85  90   74.1   80.6   85  

Bobot jenis

Kadar etanol Koreksi bobot jenis untuk perbedaan

suhu 1o, berlaku untuk suhu antara 10o dan

30o

% b/b % v/v

0.8600   73.7   80.3   85  10   73.3   79.9   85  20   72.9   79.5   85  30   72.5   79.2   85  40   72.0   78.8   85  50   71.7   78.4   85  60   71.3   78.0   85  70   70.9   77.7   85  80   70.4   77.3   85  90   70.0   76.9   85  

0.8700   69.9   76.5   85  10   69.2   76.2   84  20   68.8   75.8   84  30   68.4   75.4   84  40   67.9   75.1   84  50   67.5   74.7   84  60   67.1   74.3   84  70   66.7   73.9   84  80   66.2   73.5   84  90   65.8   73.2   84  

0.8800   65.4   72.8   84  10   64.9   72.4   83  20   64.5   72.0   83  30   64.1   71.6   83  40   63.7   71.2   83  50   63.2   70.8   83  60   62.8   70.4   83  70   62.4   70.0   83  80   61.9   69.6   83  90   61.5   69.2   83  

0.8900   61.1   68.8   83  10   60.7   68.4   83  20   60.2   68.0   83  30   59.8   67.6   83  40   59.4   67.2   82  50   59.0   66.8   82  60   58.5   66.3   82  

4

Lanjutan

70   58.1   65.9   82  80   57.7   65.5   81  90   57.2   65.1   81  

Bobot jenis

Kadar etanol Koreksi bobot jenis untuk perbedaan

suhu 1o, berlaku untuk suhu antara 10o dan

30o

% b/b % v/v

0.9000   56.8   64.7   81  10   56.3   64.2   81  20   55.9   63.8   81  30   55.4   63.3   81  40   55.0   62.9   81  50   54.5   62.5   81  60   54.1   62.0   81  70   53.7   61.6   80  80   53.2   61.1   80  90   52.8   60.7   80  

4

LAMPIRAN VI

FOTO PENELITIAN

Gambar 5. Limbah Padat Sagu

Gambar 6. Destilasi

4

4

4

4

4

4