delignifikasi batang rumput gajah dengan naoh dan...

DELIGNIFIKASI BATANG RUMPUT GAJAH

DENGAN NaOH dan KAPANG Phanerochaete chrysosporium

YANG DIIRADIASI SINAR GAMMA UNTUK

MENINGKATKAN PRODUKSI BIOETANOL

SKRIPSI

YUKE PUSPITA

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2018 M/1439 H

DELIGNIFIKASI BATANG RUMPUT GAJAH

DENGAN NaOH dan KAPANG Phanerochaete chrysosporium

YANG DIIRADIASI SINAR GAMMA UNTUK

MENINGKATKAN PRODUKSI BIOETANOL

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh:

YUKE PUSPITA

1113096000040

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF H IDAYATULLAH JAKARTA

2018 M/1439 H

ABSTRAK

YUKE PUSPITA. Delignifikasi Batang Rumput Gajah dengan NaOH dan

Kapang Phanerochaete Chrysosporium yang Diiradiasi Sinar Gamma Untuk

Meningkatkan Produksi Bioetanol. Dibimbing oleh TRI RETNO D. L dan SITI

NURBAYTI.

Biomassa lignoselulosa yang terdapat pada batang rumput gajah yang

mengandung selulosa tinggi harus dilakukan proses pemisahan selulosa,

hemiselulosa dan lignin agar dapat dimanfaatkan sebagai salah satu bahan

produksi etanol. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas perlakuan

kimia dan inokulan kapang Phanerochaete chrysosporium yang diradiasi gamma

terhadap peningkatan produksi bioetanol pada fermentasi padat substrat batang

rumput gajah. Penelitian ini dilakukan perlakuan awal substrat batang rumput

gajah dengan menambahkan larutan akuades (1:5) (A) dan NaOH (2, 4, 6, 8, 10%)

(1:5) (B) serta iradiasi gamma pada kapang Phanerochaete chrysosporium.

Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, tahap pertama optimasi waktu di dalam

medium SSF (Solid State Fermentation) substrat batang rumput gajah selama 8

hari dengan penambahan kapang Phanerochaete chrysosporium yang diiradisi

sinar gamma (0, 500, 1.000, 1.500, dan 2.000 Gy). Tahap kedua menentukan

kadar etanol yang difermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae selama 2 hari

untuk menentukan dosis optimum iradiasi gamma terhadap kadar etanol yang

dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa substrat batang rumput gajah

dengan perlakuan awal NaOH 4% mampu menghasilkan kadar lignin terendah

sebesar 6,40%. Dosis iradiasi gamma 1.000 Gy pada kapang Phanerochaete

chrysosporium dengan perlakuan awal NaOH 4% mampu meningkatkan efisiensi

delignifikasi sebesar 82,03%, hasil delignifikasi optimum pada hari ke-8 memiliki

pH 7,16 kadar air 75,09%, kadar glukosa 13,74 mg/g dan menghasilkan aktivitas

enzim LiP tertinggi sebesar 9.656 U/mg. Dosis optimum iradiasi gamma pada

kapang Phanerochaete chrysosporium yang mampu menghasilkan kadar etanol

tertinggi sebesar 10,85% yaitu pada dosis 1.000 Gy.

Kata kunci : bioetanol, delignifikasi, iradiasi gamma, Phanerochaete

chrysosporium.

ABSTRACT

YUKE PUSPITA. Delignification Elephant Grass (Pennisetum purpureum) Stem

with NaOH and Gamma Irradiated Phanerochaete Chrysosporium for Increase

Production of Bioethanol. Guided by TRI RETNO D. L and SITI NURBAYTI.

Lignocellulosic biomass such as elephant grass should be processed to

separate cellulose, hemicellulose and lignin so that it can be utilized. This study

aims to determine the effectiveness of chemical pretreatment and Phanerochaete

chrysosporium inoculant, gamma irradiation on increasing the production of

bioethanol in solid fermentation of elephant grass rod substrate. In this study,

pretreatment of elephant stem grass substrate by adding aqueous solution (1:5) (A)

and NaOH (2, 4, 6, 8, 10%) (1:5) (B) and gamma irradiation on Phanerochaete

chrysosporium. This study was conducted in two stages, the first phase of

optimization time in SSF medium for 8 days with the addition of Phanerochaete

chrysosporium gamma irradiation (0, 500, 1.000, 1.500, and 2.000 Gy). The

second stage determines the ethanol content fermented with Saccharomyces. sp

for 2 days and determines the optimum dose of gamma irradiation on the resulting

ethanol content. The results showed that elephant stem grass substrate with 4%

NaOH pretreatment able to decrease lignin level by 6,40%. Gamma irradiation

dose of 1.000 Gy on paddy straw substrate with 4% NaOH pretreatment can

increase delignification efficiency by 82,03%, optimum delignification result on

day 8 has pH 7,16 moisture content 75,09%, glucose level 13,74 mg/g and yield

highest LiP enzyme activity equal to 9.656 U/mg. The optimum dosage of gamma

irradiation on Phanerochaete chrysosporium mold is capable of producing the

highest ethanol content of 10,85% at 1.000 Gy dose.

Keywords: bioethanol, delignification, gamma irradiation, Phanerochaete

chrysosporium, pretreatment.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Esa, karena

berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Delignifikasi Batang Rumput Gajah dengan NaOH dan Kapang

Phanerochaete Chrysosporium yang Diiradiasi Sinar Gamma Untuk

Meningkatkan Produksi Bioetanol”. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya

penelitian ini tak lepas dari bantuan dan peranan banyak pihak. Pada kesempatan

ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dra. Tri Retno Diah Larasati, M.Si selaku Pembimbing I yang telah

memberikan pengarahan serta bimbingannya sehingga banyak membantu

penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

2. Dr. Siti Nurbayti selaku Pembimbing II yang telah memberikan pengarahan

serta bimbingannya sehingga banyak membantu penulis dalam

menyelesaikan skripsi ini.

3. Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia Fakultas

Sains dan Teknologi sekaligus Penguji I yang telah banyak memberikan

saran serta masukan yang bermanfaat.

4. Dr. Sandra Hermanto, M.Si sebagai Penguji II yang telah memberikan saran

serta masukan yang bermanfaat.

5. Dr. Agus Salim, M.Si selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN

Syarif Hidayatulllah Jakarta.

ix

6. Nana Mulyana, S.T selaku pembimbing teknis yang telah membantu dan

memberikan banyak masukan serta solusi dalam penelitian ini.

7. Ibu, Bapak, Kakak dan adik tercinta atas segala doa, pengorbanan, nasihat

dan motivasinya kepada penulis.

8. Mas Arif, Pak Wardi, Pak Edi, yang telah membantu pelaksanaan

penelitian.

9. Segenap dosen Program Studi Kimia atas ilmu pengetahuan dan

pengalaman hidup yang dengan ikhlas diajarkan dan diberikan kepada

penulis.

10. Ayun, Yulia dan teman-teman angkatan 2013 yang selalu memberikan

dukungan dan motivasi kepada penulis.

Penulis berharap penelitian ini dapat bermanfaat bagi penulis dan umumnya

bagi kemajuan ilmu dan teknologi.

Jakarta, Mei 2018

Penulis

x

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... x

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv

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

1.1 Latar Belakang ............................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................... 5

1.3 Hipotesis ........................................................................................................ 6

1.4 Tujuan Penelitian ........................................................................................... 6

1.5 Manfaat Penelitian ......................................................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 7

2.1 Rumput Gajah ................................................................................................ 7

2.2 Lignoselulosa ................................................................................................. 8

2.2.1 Selulosa .............................................................................................. 9

2.2.2 Hemiselulosa .................................................................................... 10

2.2.3 Lignin ............................................................................................... 11

2.3 Phanerochaete chrysosporium .................................................................... 12

2.4 Enzim Pendegradasi Lignin ......................................................................... 13

2.5 Enzim Selulase ............................................................................................. 15

2.6 Saccharomyces cerevisiae ........................................................................... 17

2.6 Iradiasi Sinar Gamma .................................................................................. 18

2.7 Fermentasi.................................................................................................... 20

2.8 Spektrofotometer UV-Vis ............................................................................ 21

2.9 Kromatografi Gas ........................................................................................ 23

BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 25

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ...................................................................... 25

3.2 Alat dan Bahan ............................................................................................ 25

3.2.1 Alat ................................................................................................... 25

3.2.2 Bahan ............................................................................................... 25

xi

3.3 Rancangan Percobaan .................................................................................. 26

3.4 Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 27

3.5 Prosedur Kerja ............................................................................................. 28

3.5.1 Preparasi Substrat ............................................................................ 28

3.5.2 Preparasi Kultur Kapang P. chrysosporium Yang Diradiasi Sinar

Gamma ............................................................................................. 28

3.5.3 Delignifikasi melalui fermentasi padat ............................................ 29

3.5.4 Penanaman S. cerevisiae pada Media Cair YPD ............................. 29

3.5.5 Fermentasi S. cerevisiae ................................................................... 30

3.6 Parameter Penelitian .................................................................................... 30

3.6.1 Kadar Air ......................................................................................... 30

3.6.2 Penentuan pH ................................................................................... 31

3.6.3 Penentuan Kadar Glukosa ................................................................ 31

3.6.4 Kadar Lignin .................................................................................... 32

3.6.5 Pengukuran Aktivitas Enzim Selulase ............................................. 32

3.6.6 Penentuan Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP) .................... 33

3.6.7 Analisis Kadar Etanol dengan GC ................................................... 34

3.7 Analisa Data ................................................................................................. 35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 36

4.1 Optimasi Perlakuan Awal NaOH pada Substrat Batang Rumput Gajah .... 36

4.2 Optimasi Dosis Iradiasi Gamma Kapang P. Chrysosporium....................... 40

4.2.1 Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP) ..................................... 40

4.2.2 Efisiensi Degradasi Lignin .............................................................. 42

4.3 Hidrolisis Batang Rumput Gajah .................................................................... 46

4.3.1 Nilai pH ........................................................................................... 46

4.3.2 Kadar Air ........................................................................................ 48

4.3.3 Aktivitas Enzim Selulase ................................................................ 49

4.3.6 Kadar Glukosa ................................................................................ 51

4.4 Fermentasi padat pada Subtrat Batang Rumput Gajah dengan

Saccharomices cerevisea ............................................................................. 54

4.4.1 Nilai pH ........................................................................................... 54

4.4.2 Konversi Gula ................................................................................. 55

xii

4.4.3 Kadar Etanol .................................................................................... 57

BAB IV PENUTUP ............................................................................................. 59

5.1 Simpulan ...................................................................................................... 59

5.2 Saran ............................................................................................................ 59

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 60

LAMPIRAN ......................................................................................................... 70

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap kadar lignin ................. 37

Tabel 2. Aktivitas LiP substrat batang rumput gajah terhadap waktu

inkubasi pada berbagai perlakuan (U/mL) ........................................... 40

Tabel 3. Efisiensi degradasi lignin substrat A (Akuades) ................................... 43

Tabel 4. Efisiensi degradasi lignin substrat B (NaOH 4%) ................................. 43

Tabel 5. Perubahan nilai pH substrat batang rumput gajah ................................. 46

Tabel 6. Perubahan kadar air substrat batang rumput gajah terhadap waktu

inkubasi pada berbagai perlakuan (%).................................................. 48

Tabel 7. Aktivitas enzim selulase pada substrat batang rumput gajah

terhadap waktu inkubasi berbagai perlakuan (U/g) .............................. 50

Tabel 8. Kadar glukosa substrat batang rumput gajah terhadap waktu

inkubasi berbagai perlakuan (mg/g) ..................................................... 51

Tabel 9. Perubahan nilai pH selama proses fermentasi ...................................... 54

Tabel 10. Konversi gula pereduksi pada substrat A (Akuades) ........................... 55

Tabel 11. Konversi gula pereduksi pada substrat B (NaOH 4%) ........................ 55

Tabel 12. Kadar etanol substrat batang rumput gajah fermentasi

S. Cerevisiae dengan berbagai dosis radiasi ......................................... 57

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Penyusun dinding sel tanaman .......................................................... 8

Gambar 2. Struktur selulosa ................................................................................. 9

Gambar 3. Struktur hemiselulosa ....................................................................... 10

Gambar 4. Struktur tiga prekursor lignin ........................................................... 11

Gambar 5. Struktur lignin ................................................................................... 11

Gambar 6. Kapang P. chrysosporium .................................................................. 12

Gambar 7. Mekanisme biodegradasi lignin ........................................................ 14

Gambar 8. Mekanisme hidrolisis selulosa oleh enzim selulase ......................... 16

Gambar 9. Hidrolisis enzim selulase pada substrat CMC dan reaksi DNS ........ 17

Gambar 10. Jalur fermentasi glukosa oleh S. cerevisiae ..................................... 21

Gambar 11. Komponen spektrofotometer UV-Vis ............................................. 22

Gambar 12. Reaksi pemutusan ikatan lignoselulosa dengan NaOH ................... 39

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Proses Pretreatment NaOH ........................................................... 70

Lampiran 2. Proses biodelignifikasi Solid State Fermentation (SSF) batang

rumput gajah .................................................................................. 70

Lampiran 3. Proses Fermentasi dengan Saccharomyces.sp pada substrat batang

rumput gajah .................................................................................. 72

Lampiran 4. Contoh perhitungan........................................................................ 73

Lampiran 5. Data uji statistik IBM SPSS 22.0 ................................................... 83

Lampiran 6. Data GC ......................................................................................... 92

Lampiran 7. Dokumentasi penelitian ................................................................. 92

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Krisis energi terjadi karena mulai menipisnya cadangan bahan bakar fosil.

Bahan bakar fosil merupakan energi utama yang tidak dapat terbarukan dan setiap

tahunnya konsumsi bahan bakar mengalami peningkatan. Salah satu upaya untuk

mengatasi hal tersebut yaitu mencari energi alternatif. Pemerintah mengeluarkan

Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional untuk

mendorong pengembangan sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan

bakar minyak sehingga pada tahun 2025 pemenuhan kebutuhan energi di

Indonesia diharapkan 17%-nya berasal dari energi baru terbarukan.

Salah satu energi alternatif adalah etanol, khususnya bioetanol berbasis

lignoselulosa. Penggunaan bahan biomassa berlignoselulosa digunakan untuk

produksi bioetanol harus menjadi perhatian utama untuk produksi bioetanol di

masa yang akan datang (Scordia et al., 2014). Allah menciptakan semua yang ada

di bumi ini untuk dimanfaatkan dengan baik seperti bahan lignoselulosa, karena

setiap yang diciptakan-Nya terdapat manfaat dan tidaklah sia–sia sesuai dengan

firman Allah yang berbunyi:

Artinya : “Dan Dia telah menundukkan untukmu apa yang di langit dan apa yang

di bumi semuanya, (sebagai rahmat) daripada-Nya. Sesungguhnya pada yang

demikian itu benar-benar terdapat tanda-tanda (kekuasaan Allah) bagi kaum yang

berfikir’’ (Al Jatsiah: 13 ).

2

Menurut ayat di atas Allah SWT telah menciptakan apa yang ada di langit

dan di bumi semuanya untuk dimanfaatkan oleh umat manusia dengan sebaik

mungkin. Manusia dengan kekuatan akal pikirannya dapat menggunakan dan

memanfaatkannya untuk kepentingan mereka dalam melaksanakan tugas sebagai

khalifah Allah di muka bumi. Manusia dengan akal fikirannya wajib berusaha

mencari faedah dan kegunaan ciptaan Allah bagi mereka.

Indonesia mempunyai iklim yang mempermudah tumbuhnya rumput gajah,

sehingga ketersediaan rumput gajah dapat secara kontinyu melimpah. Rumput

gajah merupakan salah satu tanaman yang kurang dimanfaatkan, hanya digunakan

sebagai makanan ternak, terkadang rumput gajah juga dianggap sebagai tanaman

pengganggu, padahal rumput gajah mempunyai kadar selulosa tinggi (40,85%)

yang dapat digunakan sebagai salah satu bahan penghasil etanol (Sari, 2009).

Pemanfaatan batang rumput gajah sebagai sumber produksi etanol berpotensi

sebagai salah satu sumber energi melalui proses konversi, yang akan memisahkan

lignin dan selulosa, agar secara keseluruhan selulosa dapat dikonversi menjadi

etanol. (Osvaldo et al., 2012).

Proses konversi seringkali terhambat karena kandungan lignin yang tinggi

pada bahan lignoselulosa (Wan dan Li, 2012). Oleh karna itu, perlu dilakukan

teknik tertentu untuk mendegradasi lignin dari batang rumput gajah yang akan

dijadikan bietanol. Lignin dapat didegradasi secara kimiawi yaitu dengan

penambahan bahan-bahan seperti NaOH, H2SO4, dan senyawa alkali (Sudiyani et

al,. 2010). Proses delignifikasi menggunakan NaOH lebih efektif dalam

solubilisasi (kelarutan) lignin dibandingkan dengan asam (Tomas et al,. 2011).

Beberapa penelitian sudah dilakukan tentang keunggulan NaOH sebagai metode

3

perlakuan awal bahan berlignoselulosa. Sudiyani et al. (2010) melaporkan bahwa

perlakuan awal NaOH 1N pada tandan kosong kelapa sawit lebih mampu

menghilangkan lignin dibandingkan asam, dengan tingkat kehilangan lignin yang

optimal adalah 45,8%. Nlewem dan Thrash (2010) membandingkan beberapa

perlakuan awal terhadap switchgrass, yaitu dengan 0,5-10% NaOH, pada suhu 80-

90 °C selama 1 jam; dengan asam sulfat 0,5-6%, 121 °C selama 1 jam; dan

dengan air panas 100 °C selama 1 jam yang menyimpulkan bahwa konsentrasi

gula lebih tinggi diperoleh pada perlakuan awal NaOH 0,5% dibandingkan

dengan lainnya. Asgher et al. (2013) juga telah melaporkan bahwa perlakuan

NaOH 4% selama 30 menit pada suhu 121 °C pada ampas tebu menghasilkan

delignifikasi sebesar 48,7%.

Penelitian diatas dinilai kurang efisien dalam mengurangi kandungan lignin

karena hanya sebagian lignin yang dapat didegradasi, agar lignin dapat

didegradasi secara keseluruhan, salah satu caranya adalah dengan memanfaatkan

kapang ligninolitik. Kapang Phanerochaete chrysosporium ini dapat

memproduksi enzim ligninase dan selulase yang tinggi (Howard et al., 2003),

yang merupakan jamur pelapuk putih yang dikenal kemampuannya dalam

mendegradasi lignin dan selulosa yang lebih tinggi dibanding kapang selulotik

seperti Trichoderma sp (Hattaka, 2001).

Penggunaan iradiasi gamma mampu meningkatkan aktivitas lignoselulotik

pada berbagai jenis kapang. Seperti penelitian yang dilakukan Larasati et al.

(2016) yang menjelaskan bahwa kapang P. chrysosporium yang diiradiasi dengan

dosis 600 Gy memberikan aktivitas enzim LiP optimal sebesar 30 U/mL dengan

kemampuan degradasi lignin pada jerami padi sebesar 42%. Mulyana et al. (2015)

4

menjelaskan bahwa Aspergilus niger yang dipapari sinar gamma dosis 500 Gy

memiliki aktivitas selulase yang lebih tinggi 3,9 kali dibandingkan Aspergilus

niger tanpa radiasi.

Radiasi gamma mampu menstimulasikan pertahanan diri kapang. Hal ini

disebabkan karena radiasi dapat menimbulkan radikal bebas, di mana radikal

bebas memicu terjadinya stres oksidatif. Sebagai akibat dari stres oksidatif yang

ditimbulakan, sel akan mengembangkan mekanisme proteksi diri untuk melawan

efek oksigen reaktif dengan menghasilkan enzim yang lebih banyak (Sreedhar et

al., 2013), dengan menghasilkan enzim yang lebih banyak pada P. chrysosporium

yang diiradiasi gamma diharapkan mampu menurunkan kadar lignin lebih banyak

sehingga kandungan selulosa yang terdapat pada substrat dapat dimanfaatkan

secara keseluruhan untuk dikonversi menjadi etanol.

Produksi enzim secara umum dapat dihasilkan melalui proses fermentasi.

Metode yang sering dipakai adalah Submerged Fermentation (SmF) atau

fermentasi media cair. Tetapi biaya yang mahal serta rendahnya enzim yang

dihasilkan menjadi masalah utama dalam aplikasinya (Kang et al., 2004). Metode

fermentasi lain yang dapat dijadikan alternatif adalah Solid State Fermentation

(SSF) atau fermentasi fase padat. SSF sebuah metode yang potensial untuk

memproduksi enzim lebih banyak dengan biaya yang murah serta pengaturan

operasi yang lebih sederhana (Shinghania, 2009).

Rusaknya struktur lignin akan mempermudah terurainya struktur selulosa

menjadi glukosa yang dapat difermentasi lebih lanjut menjadi etanol (Shofiyanto,

2008). Fermentasi pada produksi bioetanol dimaksudkan untuk mengubah glukosa

menjadi etanol dengan menggunakan khamir. Khamir yang digunakan adalah

5

Saccharomyces cereviseae. Khamir jenis ini merupakan spesies khamir yang

memiliki daya konversi gula menjadi etanol sangat tinggi dan mempunyai

toleransi tinggi terhadap etanol hingga konsentrasi 180 g/L (Jonsson et al., 2013).

Novia et al. (2015) telah melakukan produksi etanol dengan khamir S. cereviseae

dengan substrat daun nanas yang diberi perlakuan awal 0,8 N NaOH

menghasilkan glukosa dengan kadar 3,64 %, dan dengan waktu fermentasi selama

3 hari menghasilkan kadar etanol sebesar 3,21 %.

Sejauh ini, perlakuan delignifikasi untuk meningkatkan kadar etanol masih

jarang dilakukan, sehingga pada penelitian ini akan diproduksi enzim LiP yang

dihasilkan melalui batang rumput gajah menggunakan kapang P. chrysosporium

yang dipapari sinar gamma. Enzim yang dihasilkan akan digunakan untuk

hidrolisis enzimatik batang rumput gajah untuk memproduksi glukosa. Hasil

hidrolisis kemudian difermentasi padat dengan S. cerevisiae untuk meningkatkan

produksi bioetanol. Parameter yang dianalisis meliputi kadar air, kadar lignin,

kadar glukosa, aktivitas enzim selulase, aktivitas lignin peroksidase, dan etanol.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana pengaruh variasi konsentrasi NaOH pada proses delignifikasi

batang rumput gajah terhadap kadar lignin yang dihasilkan?

2. Bagaimana pengaruh iradiasi gamma pada kapang P. chrysosporium

terhadap aktivitas LiP yang dihasilkan?

3. Bagaimana pengaruh kapang P. chrysosporium yang diiradiasi dengan dosis

optimal mampu meningkatkan kadar etanol yang dihasilkan melalui proses

fermentasi dengan S. cerevisiae?

6

1.3 Hipotesis

1. Variasi konsentrasi NaOH pada proses delignifikasi batang rumput gajah

dapat menurunkan kadar lignin yang dihasilkan.

2. Kapang P. chrysosporium yang diberi perlakuan sinar gamma dapat

menghasilkan aktivitas LiP tertinggi.

3. Kapang P. chrysosporium yang diradiasi dengan dosis optimal berpengaruh

dalam menghasilkan etanol yang lebih banyak melalui proses fermentasi

dengan khamir S. cerevisiae.

1.4 Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh variasi konsentrasi NaOH pada proses delignifikasi

batang rumput gajah terhadap kadar lignin yang dihasilkan.

2. Mengetahui pengaruh iradiasi gamma terhadap kapang P. chrysosporium

dalam menghasilkan aktivitas LiP tertingggi

4. Meningkatkan produksi etanol pada substrat batang rumput gajah dengan

perlakuan awal NaOH pada fermentasi menggunakan khamir S. cerevisiae.

1.5 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi dan memanfaatkan

batang rumput gajah yang belum dimanfaatkan secara maksimal untuk

menghasilkan etanol dengan kadar yang lebih tinggi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Rumput Gajah

Rumput gajah (Pennisetum purpureum) berasal dari Afrika dan terdapat di

Indonesia sejak tahun 1926 merupakan salah satu rumput yang tersebar secara

luas (Surono et al., 2006). Rumput gajah dapat tumbuh pada dataran rendah dan di

pegunungan. Toleransi terhadap tanah yang cukup luas asalkan tidak mengalami

genangan air. Responsif terhadap pemupukan nitrogen dan membutuhkan

pemeliharaan yang cermat. Pemberian pupuk kandang dapat memperbaiki

perkembangan akarnya (Sari, 2011).

Rumput gajah merupakan salah satu tanaman yang kurang dimanfaatkan.

Terkadang rumput gajah juga dianggap sebagai tanaman pengganggu. Tetapi

rumput gajah mempunyai kadar selulosa yang dapat digunakan sebagai salah satu

bahan penghasil etanol, komposisi rumput gajah adalah 48,05% selulosa, 4,86%

glukosa dan 13% lignin (Sari, 2011).

Rumput gajah mempunyai klasifikasi sebagai berikut (USDA, 2015):

Kelas : Liliopsida-Monocotyledons

Ordo : Cyperales

Famili : Gramineae–Grass Familly

Genus : Pennisetum Rich. ex Pers.-fountaingrass

Spesies : Pennisetum purpereum Schumach

Rumput gajah disebut juga Elephant grass, Uganda Grass, Napier grass, dan

dalam bahasa latinnya adalah Pennisetum purpereum. Rumput gajah termasuk

keluarga rumput-rumputan (graminae) yang telah dikenal manfaatnya sebagai

pakan ternak (Sari, 2011).

8

2.2 Lignoselulosa

Lignoselulosa merupakan komponen utama pada tanaman berkayu dan

rumput-rumputan. Lignoselulosa terdiri dari selulosa (35-50%), hemiselulosa (20-

35%) dan lignin (10-25%). Komponen ini merupakan sumber utama untuk

menghasilkan produk bernilai seperti gula dari hasil fermentasi, bahan kimia,

bahan bakar cair, sumber karbon dan energi. Lignoselulosa juga dikenal sabagai

bahan baku yang menguntungkan tidak hanya karena ketersediaannya yang

melimpah tapi juga karena tingginya energi potensial yang dimiliki oleh bahan

lignoselulosa. Bahan lignoselulosa bisa diperoleh dari berbagai sumber, misalnya

tangkai kayu, jerami padi, daun, rumput dan sebagainya (MacLellan, 2010).

Gambar 1. Penyusun dinding sel tanaman (Lee et al., 2014)

Struktur lignoselulosa terdiri dari mikrofibril-mikrofibril selulosa yang

membentuk kluster-kluster. Mikrofibril mempunyai struktur dan orientasi yang

berbeda pada setiap lapisan dinding sel (Perez et al., 2002). Mikrofibril dikelilingi

oleh hemiselulosa dan lignin, bagian antara dua dinding disebut lamela lengan

yang diisi oleh hemiselulosa dan lignin (Gambar 1). Hemiselulosa dihubungkan

oleh ikatan kovalen dengan lignin. Selulosa secara alami terproteksi dari degradasi

dengan adanya hemiselulosa dan lignin.

9

2.2.1 Selulosa

Selulosa merupakan salah satu bentuk karbohidrat yang termasuk

polisakarida arsitektural, yang memberikan kekuatan pada kayu dan dahan bagi

tumbuhan. Polisakarida adalah senyawa yang mengandung banyak satuan

monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glukosida. Hidrolisis lengkap

akan mengubah suatu polisakarida menjadi monosakarida. Selulosa merupakan

senyawa organik yang melimpah di alam. Diperkirakan sekitar 1011 ton selulosa

dibiosintesis setiap tahun, dan selulosa mencakup sekitar 50% dari karbon bebas

di bumi (Fessenden dan Fessenden, 1982).

Selulosa terdiri atas rantai panjang unit-unit glukosa yang terikat dengan

ikatan 1-4ß-glukosida. Struktur kimia selulosa terdiri dari unsur C, O, H yang

membentuk rumus molekul (C6H10O5)n, n merupakan derajat polimerisasi yang

jumlahnya antara 1.200-10.000 dan panjang molekulnya lebih kurang 5.000 nm.

Struktur molekul dari selulosa dapat dilihat pada Gambar 2. Rantai panjang

selulosa terhubung secara bersama melalui ikatan hidrogen dan gaya Van der

Walls (Perez et al., 2002). Molekul selulosa merupakan mikrofibril dari glukosa

yang terikat satu dengan lainnya membentuk rantai polimer yang sangat panjang.

Adanya lignin serta hemiselulosa di sekeliling selulosa merupakan hambatan

utama untuk menghidrolisis selulosa (Sjostrom, 1995).

Gambar 2. Struktur selulosa (Habibi et al., 2010)

10

2.2.2 Hemiselulosa

Hemiselulosa adalah polisakarida pada dinding sel tanaman yang larut

dalam alkali dan menyatu dengan selulosa. Hemiselulosa terdiri atas D-glukosa,

D-galaktosa, D-manosa, D-xylosa, dan L-arabinosa yang terbentuk bersamaan

dalam kombinasi dan ikatan glikosidik yang bermacam–macam (Mc Donald et

al., 2002). Struktur molekul dari hemiselulosa dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Struktur hemiselulosa (Meevootisom et al., 2014)

Rantai hemiselulosa lebih pendek dibanding selulosa, karena hemiselulosa

memiliki derajat polimerisasi yang lebih rendah dan molekul hemiselulosa terdiri

dari 300 unit gula. Hemiselulosa merupakan salah satu senyawa pada dinding sel

tanaman dengan jumlah 30% dari berat kering tanaman (Wenjuan, 2010).

Hemiselulosa dapat tersusun oleh gula dengan rumus C5H10O5 disebut pentosan

atau gula dengan rumus C6H12O6 disebut heksosan. Zat-zat ini terdapat sebagai

bahan bangunan dinding-dinding sel dan juga sebagai bahan cadangan.

(Dumanauw, 2001).

11

2.2.3 Lignin

Lignin adalah suatu polimer yang terdiri dari unit- unit fenil propana dengan

sedikit ikatan yang dapat dihidrolisis. Lignin melindungi selulosa dan bersifat

tahan terhadap hidrolisis. Struktur senyawa lignin kompleks dan bersifat kaku,

maka secara alamiah lignin sukar didekomposisi dan hanya sedikit

mikroorganisme yang mampu mendegradasinya (Artiningsih, 2006). Penyusun

lignin ditunjukan pada Gambar 4 dan struktur lignin ditunjukkan pada Gambar 5.

Gambar 4. Struktur tiga prekursor lignin (Fengel dan Wagener, 1989)

Gambar 5. Struktur lignin (Stewart et al., 2009)

12

2.3 Phanerochaete chrysosporium

Kapang P. chrysosporium (Gambar 6) merupakan kapang kelas

Basidiomycetes yang menyerang holoselulosa, namun pilihan utamanya adalah

lignin. Klasifikasi kapang ini sebagai berikut (Alexopoulus et al., 1996):

Kingdom : Kapang

Filum : Basidiomyceta

Kelas : Basidiomycetes

Ordo : Aphylophorales

Famili : Certiciaceae

Genus : Sporotrichum (Phanerochaete)

Spesies : Phanerochaete sp.

Gambar 6. Kapang P. chrysosporium (Mikrobe, 2008)

P. chrysosporium merupakan mikroorganisme bersel banyak, kapang ini

menggunakan senyawa organik seperti substrat dan bereproduksi secara aseksual

dengan spora. Kebutuhan metabolisme mereka sama seperti bakteri, namun

membutuhkan lebih sedikit nitrogen serta dapat tumbuh dan berkembang biak

pada pH rendah (Dyah dan Adi, 2010). P. chrysosporium memiliki miselia yang

bercabang sehingga memungkinkan untuk terdistribusi ke dalam substrat untuk

mendegradasi lignin (Reddy, 2001).

13

2.4 Enzim Pendegradasi Lignin

Enzim pendegradasi lignin terdiri dari lakase, lignin peroksidase (LiP) dan

mangan peroksidase (MnP). Ketiganya merupakan multi enzim ekstraseluler yang

berperan dalam proses depolimerisasi lignin (Widyastuti, 2007). LiP merupakan

katalis utama dalam proses ligninolisis oleh kapang karena mampu memecah unit

non fenolik yang menyusun sekitar 90 persen struktur lignin (Srebotnik et al,.

1994). LiP dan MnP mempunyai mekanisme yang berbeda dalam proses

ligninolisis (Broda et al., 1996).

Prinsip kerja LiP yaitu mengkatalis oksidasi satu elektron cincin aromatik

substrat donor dan menghasilkan radikal kation aril, yang kemudian mengalami

berbagai reaksi postenzymatic, LiP mengkatalis oksidasi senyawa lignin non

fenolik serupa dengan perubahan veratril alkohol menjadi veratril aldehid yang

diaktivasi oleh H2O2. Pemotongan ikatan pada posisi Cα-Cβ merupakan jalur

utama perombakan lignin oleh berbagai kapang pelapuk putih (Hattaka, 1994).

Enzim ekstraseluler lainnya yang terlibat dalam degradasi lignin adalah

oksidasi penghasil H2O2 dan dihidrogenase penghubung miselium yang

mengurangi senyawa turunan lignin. Enzim pembentuk termasuk Aryl-alcohol

Oksidase (AAO) yang terdapat dalam Pleurotus eryngii dan kapang lainya, dan

glyoxal oxidase (GLOX) dalam P. crysosphorium. Aryl-alcohol dehidrogenase

(AAD) dan quinon reduktase (QR) juga terlibat dalam degradasi lignin.

14

Gambar 7. Mekanisme biodegradasi lignin (Martinez et al., 2005)

Biodegradasi lignin pada Gambar 7, LiP yang dihasilkan mampu

mengoksidasi polimer lignin dengan menghasilkan radikal aromatis (a), kemudian

berkembang dengan reaksi non-enzimatis, termasuk pemutusan C4-ether (b),

pemutusan cincin aromatis (c), pemutusan Cα-Cβ (d), dan demetoksilasi (e).

senyawa aldehid aromatis terbentuk karena pemutusan Cα-Cβ pada lignin atau

sintesis de novo (f, g), merupakan substrat untuk menghasilkan H2O2 oleh AAO

dalam reaksi redoks siklik yang juga melibatkan AAD. Radikal fenoksi dari

pemutusan C4-ether (b) dapat membentuk lignin lagi (h), jika tidak direduksi oleh

oksidase menjadi senyawa fenol (i), oleh AAO.

15

Senyawa fenol yang terbentuk dioksidasi kembali oleh peroksidase atau

lakase (j). radikal fenoksi juga dapat menyebabkan pemutusan Cα-Cβ (k)

menghasilkan p-quinon. Quinon dari g atau k memiliki kontribusi untuk aktivitas

oksigen dalam reaksi redoks siklik yang melibatkan QR, peroksidase dan lakase

(l, m), hasil dari reduksi ion besi (III) yang terdapat dalam kayu dengan salah satu

dari radikal kation superoksida atau radikal semiquinon, dan reoksidasinya

bersamaan dengan reduksi H2O2 menjadi radikal bebas hidroksil (OH.) (o).

Bentuk terakhir pemutusan oksidator sangat kuat yang dapat memulai degradasi

lignin (p) pada tahap awal pelapukan kayu saat ukuran kecil pori-pori dalam

dinding sel utuh menghalangi penetrasi enzim ligninolitik. Kemudian degradasi

lignin mengikuti rute seperti yang dijelaskan diatas. Pada tahap akhir, produk

sederhana degradasi lignin masuk dalam hifa kapang dan bergabung dalam rute

katabolis intraseluler (Martinez et al., 2005).

2.5 Enzim Selulase

Selulase merupakan enzim yang memutuskan ikatan β-1,4-glukosida dalam

selulosa, selodekstrin, selobiosa serta turunan selulosa lainnya (Sekarsari, 2003).

Enzim selulase memecah ikatan β (1,4) pada selulosa menjadi unit gula yang lebih

kecil dan akhirnya membentuk molekul glukosa (Verma et al., 2012). Enzim

selulase terdiri dari endoglukanase, selobiohidrolase dan ß glukosidase (Ahamed

dan Vermette 2008). Selulase terdiri dari tiga komponen enzim yaitu:

1. Endo-1,4-β-D-glukanase (endoselulase, karboksi metil selulase atau CMCase)

mengurai polimer selulosa secara acak pada ikatan internal α-1,4-glikosida

untuk menghasilkan oligodekstrin dengan panjang rantai yang bervariasi.

16

2. Ekso-1,4-β-D-glukanase (selobiohidrolase) mengurai selulosa dari ujung

pereduksi dan non pereduksi untuk menghasilkan glukosa.

3. β–glukosidase (selobiase) mengurai selobiosa untuk menghasilkan glukosa

(Miyamoto, 1997).

Mekanisme hidrolisis selulosa oleh enzim selulase dapat dilihat pada gambar

berikut :

Gambar 8. Mekanisme hidrolisis selulosa oleh enzim selulase (Milyanto,1997)

Aktivitas enzim selulase ditentukan dengan menggunakan metode DNS dan

CMC sebagai substratnya. Larutan DNS berfungsi untuk memberikan warna pada

saat enzim dan substrat telah bereaksi. Larutan DNS dengan komponen utamanya

asam 3,5-dinitrosalisilat yang berwarna kuning akan mengalami reduksi menjadi

asam 3-amin-5-nitrosalisilat. Reaksi reduksi pada gugus nitro dikarenakan adanya

gula pereduksi yang merupakan hasil hidrolisis substrat oleh enzim selulase

(Miller, 1959).

17

Gambar 9. Hidrolisis enzim selulase pada substrat CMC dan reaksi DNS (Lynd

et al., 2002)

Penggunaan substrat CMC sebagai media dalam penelitian ini dimasksud

untuk mengukur aktivitas enzim endoglukanase, di mana enzim ini merupakan

enzim yang berperan dalam proses awal pemecahan selulosa murni berbentuk

amorf. Enzim ini berkerja pada rantai dalam CMC menghasilkan oligosakarida

atau rantai selulosa yang lebih pendek (Lynd et al., 2002).

2.6 Saccharomyces cerevisiae

Khamir adalah salah satu mikroorganisme yang termasuk dalam golongan

kapang yang dibedakan bentuknya dari kapang karena bersifat uniseluler.

Reproduksi vegetatif khamir terutama dengan cara pertunasan. Khamir

mempunyai ukuran sel yang lebih besar, dan dinding sel yang lebih kuat daripada

bakteri, serta tidak melakukan fotosintesis dan pertumbuhan yang lebih cepat

dibandingkan ganggang atau alga (Judoamidjojo, 1992).

18

Khamir yang dapat mengkonversi gula menjadi etanol yang sangat tinggi

adalah S. cerevisiae. Khamir ini menghasilkan enzim zimase dan invertase. Fungsi

enzim invertase adalah untuk memecah sukrosa ataupun polisakarida (pati) yang

belum terhidrolisis untuk diubah menjadi monosakarida (glukosa). Enzim zimase

selanjutnya mengubah monosakarida menjadi etanol dengan proses fermentasi

(Judoamidjojo, 1992). S. cerevisiae merupakan mikroba fakultatif aerob yang

dapat menggunakan baik sistem aerob maupun anaerob untuk memperoleh energi

dari proses pemecahan glukosa S. cerevisiae memiliki toleransi yang tinggi

terhadap etanol serta dapat tumbuh optimum pada kondisi lingkungan dengan pH

optimum 4-5, suhu 28–30 ºC (Elevri dan Putra, 2006). Sel berbentuk silindris,

dengan ukuran sel sebesar 5-20 mikron, dan biasanya 5–10 kali lebih besar dari

ukuran bakteri. Khamir ini bersifat non-patogenik dan non-toksik sehingga

banyak digunakan dalam berbagai proses fermentasi seperti pembuatan roti dan

alkohol (Buckle et al., 1987).

2.6 Iradiasi Sinar Gamma

Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam

bentuk panas, partikel, atau gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber

energy. Radiasi energi tinggi adalah bentuk-bentuk energi yang melepaskan

tenaga dalam jumlah yang besar juga disebut sebagai radiasi ionisasi (BATAN,

2008). Terdapat beberapa tipe radiasi secara garis besar Sinar X, Sinar alfa (α),

Sinar beta (β) dan Sinar Gamma (γ). Sinar beta hanya dapat menembus kertas

tipis, dan tidak dapat menembus tubuh manusia, sehingga pengaruhnya dapat

19

diabaikan, demikian pula dengan sinar alfa, yang hanya dapat menembus

beberapa milimeter udara (Wardhana, 2006).

Sinar gamma (γ) adalah radiasi elektromagnetik yang diproduksi oleh

radioaktivitas atau subatomik lainnya seperti penghancuran elektron-positron.

Sinar gamma memiliki panjang gelombang yang paling kecil dan energi terbesar

dibandingkan spektrum gelombang elektromagentik yang lain (sekitar 10.000 kali

lebih besar dibandingkan dengan energi gelombang pada spektrum sinar tampak).

sinar gamma merupakan reaksi nuklir eksotermis yang akan menghasilkan

partikel inti yang lebih ringan (sering disebut produk fisi) (Astriani, 2015).

Paparan radiasi pada organisme dapat memberikan dua efek, yaitu efek

langsung dan efek tidak langsung, efek langsung terjadi akibat adanya tumbukan

dari energi radiasi atau elektron dalam mikroba yang menyebabkan terputusnya

ikatan rantai DNA dan mempengaruhi kemampuan sel untuk bereproduksi dan

bertahan. Efek tidak langsung terjadi apabila radiasi mengenai molekul air yang

merupakan komponen utama dalam sel sehingga terjadi proses radiolisis pada

molekul air dan terbentuk radikal bebas (Putri et al., 2015).

Akibat paparan Iradiasi gamma terhadap sel akan menimbulkan

pembentukan radikal bebas dengan cepat, radikal bebas tersebut dapat menggangu

struktur dan fungsi dari komponen sel, sehingga memicu terjadinya stres oksidatif.

Stres oksidatif merupakan ketidakseimbangan antara radikal bebas yang terbentuk

dengan antioksidan dalam sel, sebagai akibat dari stres yang ditimbulkan. Sel

tersebut akan mengembangkan mekanisme proteksi untuk melawan efek oksigen

reaktif dengan menghasilkan enzim yang lebih banyak, oleh karena itu akan

meningkatkan aktivitas enzimatis (Sreedhar et al., 2013).

20

Pengaruh radiasi terhadap spesimen biologis bergantung pada total energi

yang diabsorpsi dan jenis radiasi pengion. Jumlah unit energi yang diserap

persatuan massa akibat radiasi dinyatakan dalam rad (radiation absorbtion dose)

atau Gray/Gy (Bueche et al., 1994). Berdasarkan sistem internasional, satuan

untuk dosis serap ini adalah Gray (Gy). Satuan Gy didefinisikan sebagai dosis

radiasi yang diserap dalam satu joule (J) per kilogram (kg). Jadi, 1 Gy=1 J/kg.

Gray berlaku untuk semua jenis bahan yang dikenai oleh radiasi (Cember dan

Johnson, 2009).

2.7 Fermentasi

Fermentasi adalah proses oksidasi yang meliputi perombakan media organik

pada mikroorganisme anaerob atau fakultatif anaerob dengan menggunakan

senyawa organik sebagai akseptor elektron terakhir. Fermentasi karbohidrat oleh

khamir merupakan proses penghasil etanol dan karbondioksida secara anaerob

(Sudarmadji et al., 1989).

Prinsip dasar fermentasi adalah mengaktifkan kegiatan mikroba tertentu

untuk tujuan mengubah sifat bahan, agar dapat dihasilkan sesuatu yang

bermanfaat (Sudarmadji et al., 1989). Fermentasi glukosa oleh S. cerevisiae

menghasilkan produk utama etanol dengan produk samping berupa gliserol, 2,3-

butanadiol, dan asam asetat yang jumlahnya lebih kecil dari etanol. Etanol

didapatkan melalui jalur glikolisis glukosa menjadi gliseraldehid-3-fosfat dengan

menghasilkan 1 NAD+ (Brigham dan Macedo, 2014). Gambar di bawah ini

menunjukkan proses fermentasi glukosa oleh S. cerevisiae:

21

Gambar 10. Jalur fermentasi glukosa oleh S. cerevisiae (Brigham dan Macedo,

2014)

2.8 Spektrofotometer UV-Vis

Prinsip kerja spektrofotometer adalah bila cahaya (monokromatik maupun

campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk akan

dipantulkan, sebagian diserap, dan sisanya diteruskan. Nilai yang keluar dari

cahaya yang diteruskan dinyatakan dalam nilai absorbansi dan berbanding lurus

dengan konsentrasi sampel. Spektrofotometer UV-Vis tersusun atas sumber

spektrum yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel

atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan

blanko ataupun pembanding (Khopkar, 2003). Skema spektrofotometer UV-Vis

dapat dilihat pada Gambar 8.

22

Gambar 11. Komponen spektrofotometer UV-Vis (Schmid, 2001).

Komponen-komponen pokok dari spektrofotometer meliputi:

1. Sumber tenaga radiasi yang stabil, sumber yang biasa digunakan adalah

lampu wolfram.

2. Monokromator untuk memperoleh sumber sinar yang monokromatis.

3. Sel absorbsi, pada pengukuran di daerah visible menggunakan kuvet kaca

atau kuvet kaca corex, tetapi untuk pengukuran pada UV menggunakan sel

kuarsa karena gelas tidak tembus cahaya pada daerah ini.

4. Detektor radiasi yang dihubungkan dengan sistem meter atau pencatat.

Peranan detektor penerima adalah memberikan respon terhadap cahaya pada

berbagai panjang gelombang (Khopkar, 1990).

Spektrofotometer UV-Vis adalah metoda analisis yang digunakan pada penurunan

intensitas cahaya yang diserap oleh suatu media (Day dan Underwood, 1986).

Spektrofotometer UV-Vis bermanfaat untuk penentuan aktivitas enzim

ekstraseluler yang dapat menyerap radiasi pada daerah ultraviolet 310 nm dengan

penentuan absorbansi dari larutan sampel yang diukur dalam proses delignifikasi

menggunakan kapang pelapuk putih.

23

2.9 Kromatografi Gas

Kromatografi gas adalah metode analisis, di mana sample terpisahkan secara

fisik menjadi bentuk molekul-molekul lebih kecil (hasil pemisahan dapat dilihat

berupa kromotogram). Kegunaan umum dari kromatografi gas adalah untuk

pemisahan dinamis dan identifikasi semua jenis senyawa organik yang mudah

menguap dan juga untuk melakukan analisis kualitatif dan kuantitatif senyawa

dalam suatu campuran (Gandjar, 2007).

Bagian dasar yang ada di kromatografi gas:

1. Gas Pembawa

Gas pembawa tujuan utamanya yaitu membawa sampel (solute) menuju

kolom dan tidak berpengaruh pada selektifitas. Syarat gas pembawa yaitu

murni dan tidak reaktif, gas pembawa keadaan murni agar tidak

berpengaruh pada detektor dan disimpan dalam tangki bertekanan tinggi.

2. Sistem Injeksi Sampel

Komponen utama selanjutnya adalah ruang suntik atau inlet. Fungsinya

adalah untuk menghantarkan sampel ke aliran gas pembawa menuju kolom.

3. Kolom

Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena di dalamnya

terdapat fase diam, sehingga merupakan komponen yang sentral. Kolom

yang berfungsi sebagai pemisah mengandung fase diam yang bias berupa

adsorben (kromatografi gas, padat) atau cairan.

4. Fase Diam

Fase diam yang dipilih berdasarkan polaritas dari sampel yang akan

diujikan, dengan prinsip “ like dissolve like ”.

24

5. Detektor

Detektor merupakan perangkat yang berada di ujung kolom tempat

keluarnya fase gerak yang membawa sampel yang telah di pisahkan menjadi

komponennya. Detektor harus mempunyai karakteristik sebagai berikut

sensitivitas yang tinggi, stabil, waktu respon terhadap senyawa yang cepat,

respon yang baik pada semua komponen organik, dan kemudahan

penggunaan (Day dan Underwood, 1986). Flame-ionization detector (FID)

adalah detektor yang paling popular dikarenakan memiliki sesitivitas yang

tinggi 0.02 coloumb per gram dari hidrokarbon (Dean, 1995). Detektor ini

tidak sensitif terhadap kebanyakan bahan anorganik dan termasuk air,

sehingga pelarut dapat diinjeksikan dan tidak mengganggu hasil

kromatogram (Christian, 2004).

6. Pengaturan Suhu

Kromatografi gas didasarkan pada dua sifat senyawa yang dipisahkannya

yakni kelarutan senyawa dan titik didih senyawa.

7. Analisis kuantitatif

Analisis kuantitatif secara kromatografi gas menggunakan metode standar

internal karena terdapat ketidakpastian yang disebabkan injeksi sampel,

kecepatan aliran gas, dan variasi keadaan kolom dapat diminimalisasi.

Dalam prosedur ini, standar internal yang telah diukur dengan seksama

dimasukkan ke dalam setiap larutan baku dan sampel, dan rasio luas puncak

analit terhadap luas puncak standar internal adalah parameter analisisnya.

Puncak standar internal dan puncak lainnya harus terpisah dengan baik

sebagai syarat keberhasilan metode ini (Skoog et al., 1994).

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan dari bulan Mei hingga Desember 2017 di

Laboratorium Bidang Lingkungan dan Industri. Badan Tenaga Nuklir Nasional,

Jalan Lebak Bulus Raya, Pasar Jumat, Jakarta Selatan.

3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah gamma chamber 4000 A

dengan laju dosis 2,1 kGy/jam, spektrofotometer UV–VIS (Hitachi), Gas

Chromatography (Shimadzu), inkubator (Blue M, Adams Air Bath, Heraeus),

autoklaf (Wiseclave), oven (Memmert), pH meter (Pcstestr 35), magnetic stirrer

(Wisestir MHD 20), tanur, laminar air flow (LK 180), sentrifuge (Hitachi Himac

CR 21G II), timbangan analitik (Acculab), desikator (Sanplatec), hot plate,

micropipette, microtube, cawan petri, cawan porselein, alumunium foil dan

peralatan gelas lainnya.

3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan diantaranya batang rumput gajah yang diperoleh dari

lahan pembibitan unggul di PAIR-BATAN, strain P. chrysosporium koleksi

PAIR-BATAN, Potatoes Dextrose Broth (PDB), Potatoes Dextrose Agar (PDA),

dinitrosalisilat (DNS), Yeast Peptone Dextrose (YPD), asam sulfat (H2SO4) 72% ,

26

larutan fisiologis (NaCl), natrium hidroksida (NaOH), dikalium hidrogen fosfat

(K2HPO4), kalium dihidrogen fosfat (KH2PO4), magnesium sulfat (MgSO4).

3.3 Rancangan Percobaan

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan Rancangan Acak

Lengkap (RAL) faktorial dengan 2 faktor dan 2 ulangan. Rancangan ini disebut

rancangan acak lengkap, karna pengacakan perlakuan dilakukan pada seluruh unit

percobaan untuk melihat perbedaan atau pengaruh antar perlakuan. Faktor

pertama optimasi waktu medium SSF (Solid State Fermentation) substrat batang

rumput gajah selama 8 hari dengan penambahan P. chrysosporium yang diiradisi

sinar gamma (0, 500, 1.000, 1.500, dan 2.000 Gy). Faktor kedua menentukan

kadar etanol yang difermentasi dengan Saccharomyces. sp selama 2 hari dengan

menentukan dosis optimum iradiasi gamma terhadap kadar etanol yang

dihasilkan.

27

3.4 Diagram Alir Penelitian

Dicacah dengan choper mekanis dan

dihaluskan dengan cutting mill.

Dilakukan perlakuan awal dengan

akuades (1:5) (A) kontrol, larutan NaOH 2,

4, 6, 8, 10% (1:5) (B) dikeringkan dalam

oven pada 105 ºC selama 150 menit.

Iradiasi gamma dengan variasi

dosis 0 (kontrol), 500, 1.000,

1.500, dan 2.000 Gy

Dilakukan analisis kadar lignin

Optimasi fermentasi kapang P. chrysosporium

dengan metode SSF selama 8 hari

Evaluasi hari ke 4

(Analisis kadar air, pH, kadar

glukosa, aktivitas enzim selulase

dan aktivitas lignin peroksidase)

Analisis pH, kadar glukosa,

dan kadar etanol.

Fermentasi dengan Saccaromycess. sp

selama 2 Hari

Pengolahan Data

Evaluasi hari ke 8

(Analisis kadar air, pH, kadar

glukosa, aktivitas enzim selulase

dan aktivitas lignin peroksidase)

Batang Rumput Gajah

Kapang P. chrysosporium

28

3.5 Prosedur Kerja

3.5.1 Preparasi Substrat (Mulyana et al., 2015)

Batang rumput gajah dipotong-potong dengan mesin pencacah (choper).

Kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 60-70 ºC selama 48 jam.

Selanjutnya, dihaluskan dengan mesin penepung (cutting mill). Substrat tersebut

diberi pelakuan dengan NaOH. Substrat ditambahkan masing-masing dengan

NaOH (0, 2, 4, 6, 8, dan 10%) dengan perbandingan 1:5. Masing-masing

campuran bahan tersebut diaduk secara merata dan dibiarkan selama 1-2 jam

kemudian dilakukan pencucian sebanyak 2-3 kali dengan air mengalir kemudian

disaring dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60-70 ºC sampai diperoleh berat

yang konstan kemudian dilanjutkan dengan analisis kadar lignin. Penurunan kadar

lignin yang tertinggi diinokulasi dengan kapang P. chrysosporium yang diiradiasi

gamma dosis 0 (kontrol), 500, 1.000, 1.500 dan 2.000 Gy

3.5.2 Preparasi Kultur Kapang P. chrysosporium Yang Diradiasi Sinar

Gamma (Mulyana et al., 2015)

Kultur kapang P. chrysosporium yang telah dipapari sinar gamma pada

dosis 0 (kontrol), 500, 1.000, 1.500 dan 2.000 Gy dipindah tanam ke permukaan

PDA dalam cawan petri yang berdiameter 12 cm dan diinkubasi selama 4 hari.

Sekitar 0,5x0,5 cm kultur kapang tersebut dipindahkan ke dalam 30 mL medium

PDB dan diinkubasi dalam shaker pada 100 rpm dan suhu ruang sekitar 28-32 ºC

selama 4 hari sehingga diperoleh kultur cair (starter) dengan kerapatan sekitar 107

propagul/mL.

29

3.5.3 Delignifikasi melalui fermentasi padat (Kheiralla et al., 2013)

Batang rumput gajah yang kadar lignin terendah ditimbang sebanyak 3 gram

disterilkan dengan autoklaf pada suhu 121 °C selama 15 menit lalu didinginkan.

Kemudian, substrat ditambahkan 6 mL larutan nutrisi yang sudah disterilkan yang

setiap liternya mengandung 13,25 g PDB, 0,5 g K2HPO4, 0,5 g KH2PO4 dan 0,1 g

MgSO4.7H2O. Setelah dilakukan penambahan larutan nutrisi, pada starter kapang

P. chrysosporium yang telah diiradiasi diinokulasikan masing-masing sebanyak

250 µL. Kemudian, diinkubasi pada suhu ruang sekitar 28-32 ºC selama 8 hari

(dianalisis pada hari ke 4 dan ke 8), dilakukan pemisahan dengan sentrifugasi dan

dilanjutkan analisis. Parameter yang dianalisis terdiri dari kadar air, pH, kadar

glukosa, aktivitas enzim selulase dan aktivitas lignin peroksidase. Kadar glukosa

yang tertinggi akan dilanjutkan proses fermentasi untuk menghasilkan bietanol.

3.5.4 Penanaman S. cerevisiae pada Media Cair YPD (Bari et al., 2013)

Komposisi media cair untuk S. cerevisiae adalah yeast extract 10 g/L;

pepton 20 g/L; dan glukosa 20 g/L. Medium dibuat dengan cara menimbang 1,5

gram yeast extract; 3 gram pepton, 3 gram glukosa dan dilarutkan dengan akuades

sampai 150 mL dan diatur derajat keasamannya dengan buffer sitrat pada kondisi

pH 5,5. Media tersebut disterilisasi menggunakan autoklaf pada temperatur 121

oC selama 20 menit. Ujung ose digoreskan pada biakan S. cerevisiae dalam agar

miring YPD berumur 72 jam dan dicelupkan pada medium cair steril pH 5,5,

kemudian diinkubasikan pada suhu 30 oC dan diagitasi dengan rotary shaker pada

150 rpm selama 24 jam.

30

3.5.5 Fermentasi S. cerevisiae (Mulyana et al., 2015)

Substrat batang rumput gajah hasil yang memiliki kadar glukosa tertinggi

ditimbang 2 gram dan ditambahkan 4 mL larutan nutrisi yang sudah disterilkan

dengan autoklaf dan setiap liternya mengandung YPD (yeast extract 10 g/L;

pepton 20 g/L; dan glukosa 20 g/L). Setelah penambahan larutan nutrisi, starter

khamir S. cerevisiae diinokulasikan sebanyak 500 µL. Kemudian diinkubasi pada

suhu ruang 28-32 ºC selama 2 hari, dilakukan pemisahan dengan sentrifugasi dan

dilanjutkan analisis. Variabel pengamatan analisis terdiri dari pH, kadar glukosa,

dan kadar etanol.

3.6 Parameter Penelitian

3.6.1 Kadar Air (AOAC, 2005)

Cawan porselen yang sudah bersih kemudian dikeringkan dalam oven pada

suhu 105 oC selama 1 hari. Kemudian didinginkan didesikator selama 30 menit

lalu ditimbang (a). Sampel seberat 1 gram ditimbang kedalam cawan (b). Cawan

yang berisi sampel dimasukkan kedalam oven dengan suhu 105 oC selama 1 hari.

Cawan kemudian dimasukkan kembali ke dalam desikator dan dibiarkan selama

30 menit kemudian ditimbang hingga memperoleh bobot yang tetap (c).

Perhitungan kadar air dapat dilakukan menggunakan rumus:

Keterangan:

a = berat cawan kosong (gram)

b = berat cawan yang diisi dengan sampel (gram)

c = berat cawan yang sudah dikeringkan (gram)

31

3.6.2 Penentuan pH (Alidadi et al., 2007)

Sebanyak 1 gram sampel dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer berukuran

100 mL, kemudian ditambahkan 20 mL akuades dan dikocok menggunakan

shaker pada 100 rpm selama 30 menit. Endapan dipisahkan dengan kertas saring

dan supernatan ditampung dalam labu erlenmeyer 50 mL, kemudian dilakukan

pengukuran pH sampel dengan pH meter digital.

3.6.3 Penentuan Kadar Glukosa (Miller, 1959)

Kadar glukosa ditentukan dengan menggunakan metode DNS. Sebanyak 1

gram sampel ditambahkan 10 mL akuades dan di shaker pada 100 rpm selama 1

jam. Lalu, sebanyak 1 mL supernatan dimasukkan kedalam microtube dan

disentrifugasi pada 8.000-12.000 rpm selama 10 menit. Supernatan murni diambil

sebanyak 500 µL dan ditambahkan larutan DNS 500 µL. Kemudian ditutup

dengan alumunium foil dan dipanaskan pada 100 ºC selama 5 menit sampai

terbentuk warna coklat kemerahan dan ditambahkan 2 mL akuades. Kadar glukosa

diukur menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm. Kadar

glukosa dapat diketahui dengan rumus:

Keterangan:

Fp = faktor pengenceran

Abs = absorbansi sampel

A = slope kurva standar glukosa

DM = bobot bahan kering

32

3.6.4 Kadar Lignin (Ayeni et al., 2015)

Dimasukan 0,4 g sampel ke dalam erlenmeyer ukuran 250 mL. Kemudian

ditambahkan 5 mL larutan 72% H2SO4 dikocok secara hati-hati dengan interval

waktu 30 menit selama 2 jam. Ditambahkan 140 mL akuades kemudian

dipanaskan dalam autoclave pada 121 oC selama 3x15 menit dan didinginkan.

Hidrolisat dipisahkan dengan filter vakum dalam cawan masir kemudian endapan

dikeringkan dalam oven pada 105 o

C selama 24 jam. Endapan dipanaskan dalam

tanur pada 575-650 oC selama 5 jam.

3.6.5 Pengukuran Aktivitas Enzim Selulase (Miller, 1972)

Proses ekstraksi enzim selulase dilakukan dengan mencampurkan 2 gram

substrat batang rumput gajah dengan 10 mL larutan buffer sitrat dan

dihomogenkan selama 15 menit. Selanjutnya dilakukan proses sentrifugasi dengan

mengambil 1 mL supernatan yang dihasilkan sebagai ekstrak enzim kasar ke

dalam mikrotube dan disentrifugasi dengan kecepatan 12.000 rpm selama 5 menit.

Sebanyak 250 μL ekstrak enzim tersebut ditambah dengan 250 μL buffer sitrat

dan 250 μL carboxymethylcellulose (CMC) 1%. Masing-masing diinkubasi

selama 30 menit pada suhu 50 oC. Campuran substrat dan enzim yang telah

diinkubasi diambil sebanyak 250 μL dan ditambah dengan 250 μL DNS.

Kemudian dipanaskan sampai mendidih dan terjadi perubahan warna menjadi

kecoklatan. Larutan kemudian ditambah 2 mL akuades dan dilakukan pengukuran

aktifitas enzim menggunakan spektrofotometer UV-VIS dengan panjang

33

gelombang 540 nm. Penentuan aktivitas enzim selulase dapat dihitung

menggunakan rumus sebagai berikut:

Keterangan:


Abs = absorbansi sampel

a = slope kurva standar glukosa


0,37 = standart internasional (1 unit enzim mampu menghasilkan 0,37 gram

glukosa)

3.6.6 Penentuan Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP) (Bonnen et al.,

1994)

Ke dalam tabung reaksi 20 mL, dimasukan: 0,4 ml veratril alkohol 8 mM,

0,8 mL buffer asetat 50 mM pH 3, 1,8 mL akuades, 0,2 mL H2O2 5 mM, 0,8 mL

enzim (supernatan hasil fermentasi/kultur kapang) (volume total = 4 mL).

Tabung/cuvet dikocok perlahan agar semua bahan tercampur. Reaksi aktivitas

enzim dilakukan pada suhu 30 ºC. Kemudian Absorbansi diukur pada waktu 0 dan

10 menit pada panjang gelombang (λ) 310 nm. Perhitungan :

Keterangan:

∆OD : Selisih absorbansi pada 10 dan 0 menit,

Vtotal : 4 mL

Venzim : 0,2 mL

maks : Absorpsivitas molar veratril alkohol 9.300/M.cm,

d : Tebal bagian dalam kuvet (cm)

t : Waktu reaksi aktivitas enzim (menit)

34

3.6.7 Analisis Kadar Etanol dengan GC (Mangunwidjaja, 1994)

Analisis kadar etanol dapat dilakukan menggunakan GC yang dilengkapi

dengan detektor flame ionization (FID) dan software yang terintegrasi dengan

komputer. Suhu detektor FID diatur 270 oC dan suhu injection port diatur 195

oC.

Nitrogen digunakan sebagai gas pembawa dan digunakan dengan flow rate 3

oC/menit. Kolom kapiler yang digunakan adalah kolom kuarsa (SGE ID-BP20),

30 m, dan diameter 0,25 mm. Suhu oven diatur sebesar 60 oC pada saat awal,

diitingkatkan hingga 80 oC dan diprogram 10

oC/menit dan ditahan selama lima

menit. Kurva standar dapat dibuat dengan berbagai variasi yaitu 2.000 ppm, 4.000

ppm, 6.000 ppm dan 8.000 ppm. Untuk mengetahui konsentrasi etanol dalam

sampel dilakukan analisis terhadap sampel hasil fermentasi. Sampel diambil

sebanyak 2 mL kemudian ditampung dalam microtube. Sampel tersebut

disentrifugasi dengan kecepatan 12.000 rpm pada suhu 4 0C selama 2x15 menit.

untuk memisahkan cairan dan padatannya. Filtrat diambil dan disaring dengan

syringe filter dan dimasukan ke dalam autosample vial GC untuk keperluan

analisis.

Analisis kadar Etanol dapat diketahui dengan rumus:

…………….........………(8)

Keterangan :


L.p = Luas puncak

a = slope kurva standar etanol


35

3.7 Analisa Data

Data hasil penelitian ini dianalisis menggunakan analysis of variance

(ANOVA) pada SPSS versi 20.0 dengan batas kepercayaan sebesar 95% (α=0,05)

dan uji lanjut Duncan. Pengujian hipotesis didasarkan pada ketetapan H0 dan H1.

H0 : Kapang P. chrysosporium yang diiradiasi gamma tidak berpengaruh

nyata terhadap pembentukan etanol yang dihasilkan.

H1 : Kapang P. chrysosporiumyang diiradiasi gamma berpengaruh nyata

terhadap pembentukan etanol yang dihasilkan.

Penarikan kesimpulan berdasarkan nilai signifikansi, yaitu :

Jika p < 0,05 maka H1 diterima dan Ho ditolak

Jika p > 0,05 maka H1 ditolak dan Ho diterima

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Optimasi Perlakuan Awal NaOH pada Substrat Batang Rumput Gajah

Substrat batang rumput gajah merupakan bahan lignoselulosa yang dapat

dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, dalam bahan

lignoselulosa, lignin dapat menghambat proses biokonversi lignoselulosa menjadi

etanol karena lignin melindungi selulosa sehingga selulosa sulit untuk dihidrolisis

menjadi glukosa dan mengakibatkan aktifitas enzim yang terdapat di dalam ragi

terhambat (Wiratmaja et al., 2011).

Tahap pertama dalam biokonversi bahan lignoselulosa menjadi bioethanol

adalah pengurangan ukuran dan perlakuan awal. Tujuan dari semua teknologi

perlakuan awal untuk mengurangi atau menghilangkan berbagai bahan/senyawa

yang dapat menghambat laju hidrolisis dan meningkatkan produksi bioetanol dari

gula sederhana yang berasal dari selulosa dan hemiselulosa (Balat et al., 2008).

Sebelum dilakukan perlakuan awal dengan NaOH, substrat rumput gajah

dipreparasi terlebih dahulu dengan perlakuan mekanik dan kimia.

Perlakuan mekanik dengan mengeringkan dan mencacah substrat,

selanjutnya dihaluskan dengan menggunakan cutting mill, hal ini bertujuan untuk

memperkecil ukuran partikel sehingga luas permukaanya meningkat (Utomo dan

Soejono, 1987). Luas permukaan yang lebih besar akan mempermudah aktivitas

mikroorganisme perombak sehingga proses dekomposisi menjadi lebih cepat

(Djuarnani et al., 2008). Perlakuan selanjutnya perlakuan awal dengan kimia

substrat dengan menggunakan NaOH 0 (kontrol), 2, 4, 6, 8 dan 10% perbandingan

1:5 selama 1 jam. Perlakuan awal dengan NaOH dapat menghilangkan kandungan

37

lignin yang mengikat selulosa pada batang rumput gajah. Tujuan perlakuan awal

untuk memecah struktur lignin, memecah kristal selulosa, meningkatkan porositas

bahan, memecah hemiselulosa dan depolimerisasi hemiselulosa. Perlakuan awal

juga efektif untuk meningkatkan kinerja dari enzim saat hidrolisis (Sun dan

Cheng, 2002).

Tabel 1. Pengaruh konsentrasi larutan NaOH terhadap kadar lignin

Konsentrasi

NaOH (%)

Kadar Lignin (%)

0 12,03c

2 9,39b

4 6,40a

6 6,43a

8 6,49a

10 6,45a

Keterangan: Superscipt huruf yang berbeda pada baris yang sama menunjukan berbeda nyata

(p<0,05 ); Superscipt huruf yang sama pada baris yang sama menunjukan tidak berbeda

nyata (p>0,05).

Tabel 1 menunjukkan bahwa kadar lignin semakin rendah dengan

meningkatnya konsentrasi NaOH. Hal ini terjadi karena semakin besar konsentrasi

NaOH, semakin banyak molekul NaOH yang merusak struktur lignin sehingga

pengurangan kadar lignin semakin besar (Mardina et al,. 2013). Berdasarkan

Tabel 1 dapat dilihat bahwa penurunan optimum kadar lignin berada pada

konsentrasi 4-10% dengan menghasilkan kadar lignin yang hampir sama sebesar

6,40%. Hasil analisis Duncan juga menunjukkan bahwa perlakuan awal dengan

NaOH 4-10% tidak beda nyata terhadap kadar lignin yang dihasilkan, sedangkan

konsentrasi 0-4% berbeda nyata terhadap kadar lignin yang dihasilkan (Lampiran

5).

Kandungan lignin sampel dengan konsentrasi NaOH 0% (kontrol) sebesar

12,03%. Untuk kandungan lignin terendah terdapat pada sampel dengan

konsentrasi NaOH 4% yaitu sebesar 6,40% dengan mengalami penurunan kadar

38

lignin sebesar 46,82% dari kontrol. Sedangkan kandungan lignin tertinggi terdapat

pada sampel dengan konsentrasi NaOH 2% yaitu sebesar 9,39% yang mengalami

penurunan kadar lignin hanya sebesar 22% dari kontrol.

Hasil penelitian yang telah dilakukan tidak jauh berbeda dengan hasil yang

telah dilakukan oleh Sahare et al. (2012) yang menggunakan NaOH 4% untuk

merusak struktur lignin pada tongkol jagung dan menghasilkan persentase

pengurangan lignin sebesar 50%. Begitu juga dengan Zheng et al. (2009) yang

telah melakukan penelitian dengan menggunakan NaOH untuk merusak lignin

pada cattail dan menghasilkan persentase pengurangan lignin maksimum sebesar

32,85% pada suhu ruangan untuk waktu proses 24 jam dengan konsentrasi NaOH

4%. Sudiyani et al. (2010) juga melaporkan bahwa perlakuan awal NaOH 1N

pada TKKS lebih mampu menghilangkan lignin dibandingkan asam, dengan

tingkat kehilangan lignin yang optimal adalah 45,8%.

Larutnya lignin disebabkan ion OH- dari NaOH akan memutuskan ikatan-

ikatan dari struktur dasar lignin membentuk natrium fenolat. Garam fenolat ini

mudah larut (Dashtban et al., 2009). Pernyataan tersebut didukung oleh Rosdiana

et al. (2013), yang menyatakan bahwa lignin dalam larutan NaOH akan

membentuk garam fenolat yang larut dalam air, apabila garam fenolat terbentuk

maka ikatan antara selulosa dengan lignin akan lepas sehingga diperoleh selulosa

dalam keadaan bebas lignin. Begitu juga menurut Nlewem dan Thrash (2010),

penggunaan basa pada bahan lignoselulosa dapat meningkatkan solubilisasi

(kelarutan) dari lignin, pembengkakan selulosa dan mengakibatkan lignin larut

serta terpisah dari selulosa. Berikut reaksi pemutusan lignoselulosa oleh larutan

NaOH, seperti terlihat pada Gambar 11.

39

Gambar 12. Reaksi pemutusan ikatan lignoselulosa dengan NaOH (Stewart et

al., 2009)

Lignin yang terlarut ditandai dengan warna hitam pada larutan yang disebut

lindi hitam. Hasil yang diperoleh yaitu berkurangnya berat sampel dan terjadinya

perubahan fisik serta berubahnya warna substrat batang rumput gajah. Hal ini

dapat diduga bahwa kandungan lignin yang terdapat pada substrat batang rumput

gajah telah hilang dan lepas sehingga didapat sampel selulosa yang akan

digunakan untuk proses fermentasi.

40

4.2 Optimasi Dosis Iradiasi Gamma Kapang P. Chrysosporium

4.2.1 Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP)

Adanya perlakuan yang berbeda pada sampel membuat hasil enzim LiP juga

berbeda, aktivitas enzim LiP dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Aktivitas LiP substrat batang rumput gajah terhadap waktu inkubasi

pada berbagai perlakuan (U/mL)

Dosis Radiasi

(Gy)

Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 Gy 2.624±0,08bc

3.936±0,26c 1.026±0,00

a 1.551±0,00

a

500 Gy 3.936±0,00a 5.248±0,00

a 5.518±0,00

a 7.180±0,00

b

1.000 Gy 6.560±0,09a 7.232±0,08

a 7.605±0,09

a 9.656±0,00

ab

1.500 Gy 5.248±0,10a 4.608±1,01

a 8.241±2,04

b 8.949±1,11

b

2.000 Gy 3.264±0,04a 4.576±0,06

a 3.466±0,09

a 5.376±0,09

a



nyata (p>0,05).

Berdasarkan Tabel 2 kapang P. chrysosporium 1.000 Gy menghasilkan

aktivitas enzim LiP tertinggi dengan fermentasi selama 8 hari pada substrat batang

rumput gajah yang diberi perlakuan awal NaOH 4%, dengan menghasilkan

aktivitas enzim LiP sebesar 9.656 U/mL dengan mengalami kenaikan sebesar

72,83% dari kontrol. Aktivitas enzim LiP yang terdapat pada kontrol sebesar

2.624 U/mL. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan sinar gamma berpengaruh

terhadap aktivitas LiP yang dihasilkan selama proses fermentasi.

Hari ke-8, aktivitas enzim LiP pada substrat batang rumput gajah dengan

kapang P. chrysosporium yang diradiasi dan tanpa iradiasi mengalami

peningkatan. Hal ini dikarenakan kapang akan memasuki fase pertumbuhan

logaritma atau eksponensial. Fase ini merupakan fase pertumbuhan kapang akan

seimbang, sehingga aktivitas enzim LiP yang dihasilkan untuk mendegradasi

lignin juga akan cenderung meningkat dan konstan (Sreedhar et al., 2013). Hal ini

juga sejalan dengan penelitian Mimity (2016), yang menyataakan bahwa aktivitas

41

enzim LiP kapang P. chrysosporium iradiasi 600 Gy pada substrat TKKS

mengalami peningkatan di hari ke-7 dan pada hari ke-14 aktivitas LiP terjadinya

penurunan.

Penurunan LiP pada dosis 1.500 dan 2.000 Gy diduga karena radikal H2O2

di dalam sel tidak dapat dapat ditolelir sehingga menyebabkan kematian sel dan

efek penghambatan bagi pertumbuhan (Sreedhar et al., 2013). Menurut Robertson

et al. (2012) pertumbuhan kapang berkorelasi langsung dengan dosis radiasi

gamma yaitu dosis gamma yang lebih tinggi menyebabkan penurunan

pertumbuhan kapang, sedangkan dosis rendah gamma bertindak sebagai agen

stimulasi untuk pertumbuhan kapang.

Peningkatan aktivitas LiP disebabkan juga oleh penambahan substrat batang

batang rumput gajah. Ketika hifa melekat pada dinding sel substrat lignoselulosa,

hifa kapang akan merespon adanya nutrisi dari substrat dengan menstimulasi

kapang mensekresikan enzim ligninase (Zheng dan Obbard 2002). Menurut

penelitian sebelumnya pertumbuhan dan produksi enzim LiP oleh kapang P.

chrysosporium ITB dalam serbuk gergaji lebih besar karena banyak mengandung

sumber karbon (Susanti et al., 2016).

Penelitian oleh Larasati et al. (2016) juga menyatakan P. chrysosporium

dosis 600 Gy menghasilkan aktivitas enzim LiP sebesar 30 U/mL dengan

mengalami peningkatan sebesar 47% dari kontrol yang tanpa radiasi. Hasil ini

membuktikan bahwa proses radiasi dapat meningkatkan aktivitas LiP dan

tergantung pada dosis batas maksimum kapang dalam mentolerir pengion, seperti

dalam penelitian ini dosis radiasi optimum pada P. chrysosporium yaitu pada

dosis 1.000 Gy dan batas toleransi kapang terhadap radiasi gamma terlihat dari

42

penurunan aktivitas LiP pada dosis 1.500 dan 2.000 Gy. Peningkatan aktivitas

enzim LiP pada dosis 1.000 Gy dikarenakan ketahanan kapang terhadap

konsentrasi radikal yang tinggi. Hal ini disebabkan ketika kapang diradiasi sinar

gamma akan bereaksi dengan molekul air, sehingga terjadi proses ionisasi

mengubah H2O di dalam sel menghasilkan radikal superoksida (O-2

), dan radikal

hidroksida (OH-) membentuk hidrogen peroksida (H2O2) yang merusak DNA dan

bersifat mutagenik (Sreedhar et al., 2013).

Jika di dalam sel radikal bebas terbentuk dalam jumlah yang mampu

ditolelir oleh kapang maka akan menyebabkan terjadinya gangguan homoestatis

sel dan stimulasi untuk mempertahankan hidup. Efek dari radikal tersebut

membuat sel kehilangan molekul air dan segera memproduksi reactive oxygen

species (ROS) sebagai respon terhadap stres oksidatif, sehingga sel menghasilkan

enzim yang lebih banyak untuk mempertahankan diri melawan efek oksigen

reaktif tersebut (Sreedhar et al., 2013). Hal ini mengindikasikan bahwa sinar

gamma menyebabkan mutasi pada sel pengatur produksi enzim sehingga terjadi

perubahan pada produksi enzim tersebut di mana pada kapang yang diradiasi lebih

banyak produksinya daripada kapang yang tidak diradiasi (Djajanegara et al.,

2007).

4.2.2 Efisiensi Degradasi Lignin

Lignin merupakan komponen dinding sel tanaman yang mengalami

perkembangan setelah tanaman mengalami proses pendewasaan. Lignin biasanya

terakumulasi selama proses degradasi lignoselulosa. Hasil degradasi lignin pada

penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 3 dan 4.

43

Tabel 3. Efisiensi degradasi lignin substrat A (Akuades)

Uraian Ulangan Dosis Radiasi (Gy)

0 500 1.000 1.500 2.000

Kadar lignin awal, % 1 12,03 12,03 12,03 12,03 12,03

Kadar lignin akhir, % 1 9,27 8,12 5,62 5,95 9,94

2 9,56 7,82 5,57 5,96 10,09

Efisiensi delignifikasi,% 1 22,89 32,46 53,31 50,57 17,38

2 20,52 34,97 53,67 50,44 16,14

Rerata 21,70 33,71 53,49 50,50 16,76

Tabel 4. Efisiensi degradasi lignin substrat B (NaOH 4%)


0 5.00 1.000 1.500 2.000



2 4,51 3,75 1,10 2,81 4,43


2 29,69 41,41 82,81 56,25 31,25

Rerata 28,91 42,58 82,03 60,23 28,13

Efektivitas degradasi lignin hasil fermentasi oleh kapang P. chrysosporium

terdapat pada perlakuan dosis iradiasi 1.000 Gy pada substrat yang diberi

perlakuan NaOH 4% dengan waktu inkubasi 8 hari (Tabel 4). Persentase efisiensi

delignifikasi 73,55% lebih baik dibandingkan dengan kapang tanpa iradiasi.

Kandungan lignin substrat batang rumput gajah sebelum difermentasi dan

diradiasi yaitu sebesar 12,03% (Tabel 3). Hal ini sesuai dengan Lestari (2012)

yang menyatakan bahwa kandungan lignin batang rumput gajah sekitar 10-30%.

Penurunan kandungan lignin pada sampel substrat batang rumput gajah

dengan diberi perlakuan awal NaOH 4% setelah fermentasi dan diradiasi berkisar

antara 28-82% (Tabel 4). Penurunan kandungan lignin terendah terdapat pada

sampel substrat A (2.000 Gy) yaitu sebesar 16,76% dan tertinggi terdapat pada

sampel substrat B (1.000 Gy) yaitu sebesar 82,03%. Iradiasi gamma merupakan

teknik yang efektif untuk pretreatment biomassa dan saat proses iradiasi

digabungkan dengan yang lain (kimiawi, fisik) ada peningkatan efisiensi seluruh

44

proses yang dapat menghasilkan hasil yang sama menggunakan dosis yang lebih

rendah (Gunam et al., 2010). Penurunan kadar lignin adalah salah satu dari

langkah paling penting dalam proses konversi bahan baku bioetanol dan juga

untuk tujuan lain (Kim et al., 2015).

Senyawa fenolik dari reaksi depolimerisasi lignin sebagian besar berasal

dari pembelahan ikatan antara tiga unit fenilpropana, yaitu syringylpropane (3,5-

diametoksi-4-hidroksifenilpropana) (S), guaiacylpropane (4-hidroksi-3-metoksi-

fenilpropana) (G), dan 4-hydroxyphenylpropane (H) kelompok (Monteil-Rivera et

al., 2013; Toledano et al., 2014). Degradasi lignin yang tertinggi terjadi pada fase

miselium, di mana koniferil alkohol yang merupakan salah satu monomer utama

penyusun lignin didehidrogenasi oleh enzim lakase atau peroksidase. Perubahan

kandungan lignin pada substrat terjadi karena perombakan struktur lignin menjadi

komponen yang lebih sederhana, degradasi lignin diakibatkan karena terjadinya

pertumbuhan pada kapang P. chrysosporium yang memproduksi enzim LiP yang

dapat mendegradasi lignin (Higuchi, 1993).

Penurunan kadar lignin diduga oleh peningkatan ketersediaan nutrien hasil

perombakan komponen lignoselulosa. Degradasi lignin merupakan reaksi spontan

upaya memenuhi kebutuhan nutrien untuk pertumbuhan. Hasil perombakan

komponen lignoselulosa ini akan dimanfaatkan oleh kapang untuk pertumbuhan

yang berarti akan menekan proses degradasi lignin dan aktivitas degradasi akan

terjadi kembali jika ketersediaan nutrien dalam media berkurang. Degradasi lignin

akan membuka akses untuk perombakan selulosa dan hemiselulosa (Zheng et al.,

2009).

https://translate.googleusercontent.com/translate_f#12







45

Depolimerisasi dan demineralisasi lignin oleh kapang menjadi CO2 dan air

menyebabkan penurunan kandungan lignin pada substrat. P. chrysosporium

mempunyai kemampuan untuk mendegradasi lignoselulosa secara selektif yaitu

mendegradasi lignin lebih dahulu diikuti dengan perombakan hemiselulosa dan

selulosa (Tuomela et al., 2000). Pada penelitian sebelumnya menyatakan bahwa

degradasi lignin tongkol kapas yang difermentasi dengan P. chrysosporium

mengalami efesiensi degradasi lignin sebesar 21% setelah difermentasi selama 4-

10 hari (Shi et al., 2009).

Penelitian Fadilah et al. (2008) dengan kapang P. chrysosporium mampu

mendegradasi lignin mencapai 81,4% pada inkubasi selama 30 hari dengan

substrat batang jagung. Begitu juga pada penelitian Larasati et al. (2016) efisiensi

degradasi lignin tertinggi dengan kapang P. chrysosporium iradiasi gamma 600

Gy yang terdapat pada sampel serbuk kayu jati pretreatment menggunakan H2SO4

1 % yaitu sebesar 25.65% selama 21 hari. Dilihat dari penelitian-penelitian

sebelumnya adanya perbedaan waktu fermentasi dan semakin lama waktu

fermentasi yang dilakukan maka semakin tinggi pula kemampuan dalam

mendegradasi lignin. Penilitian ini jauh lebih tinggi dalam mendegradasi lignin

hal ini disebabkan karena adanya pengaruh radiasi pada kapang P. chrysosporium

sehingga menghasilkan enzim LiP yang banyak.

46

4.3 Hidrolisis Batang Rumput Gajah

4.3.1 Nilai pH

pH merupakan satu diantara beberapa faktor penting yang mampu

mempengaruhi pertumbuhan kapang dan proses fermentasi. Perubahan nilai pH

selama fermentasi dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Perubahan nilai pH substrat batang rumput gajah



nyata (p>0,05).

Berdasarkan Tabel 5 nilai pH yang dihasilkan selama proses fermentasi

berkisar antara 6-7, hal ini menandakan semua perlakuan mengalami proses

degradasi atau menunjukkan adanya metabolisme kapang P. Chrysosporium

selama proses fermentasi. Menurut Denny (2009) pertumbuhan yang optimum

kapang P. chrysosporium yaitu pada pH 4-7. pH optimum akan mempengaruhi

pertumbuhan kapang di mana pertumbuhan biomassa kapang dapat meningkat.

pH juga merupakan faktor yang mempengaruhi kerja enzim.

Kondisi pH yang optimum akan membantu enzim untuk mengkatalis suatu

reaksi dengan baik. Enzim tidak dapat bekerja pada pH yang terlalu rendah atau

yang terlalu tinggi karena akan mengakibatkan enzim terdenaturasi sehingga sisi

aktif enzim terganggu (Safaria et al., 2013). Saat pH optimum, struktur dan sisi

aktif enzim berada pada keadaan yang paling sesuai untuk berikatan dengan

Dosis Radiasi

(Gy)

Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 6,58±0,11a 7,32±0,01

b 6,72±0,01

a 7,53±0,01

c

500 6,68±0,11a 7,27±0,02

b 6,82±0,02

a 7,56±0,01

c

1.000 6,91±0,08a 7,35±0,01

c 7,16±0,02

b 7,63±0,01

d

1.500 6,75±0,07a 7,38±0,01

b 7,05±0,21

a 7,59±0,01

b

2.000 7,14±0,085a 7,42±0,01

c 7,26±0,02

b 7,70±0,02

d

47

substrat dan proses katalisis. Semakin jauh dari pH optimum maka struktur dan

sisi aktif enzim semakin tidak sesuai karena terjadi perubahan akibat pelipatan

pada struktur enzim akibat perubahan ionisasi pada asam aminonya (Safaria et

al., 2013). Perubahan pH dapat mempengaruhi pembentukan hasil samping

fermentasi. Nilai pH pertumbuhan berhubungan dengan pembentukan asam

piruvat, pada pH tinggi maka lag phase akan lebih singkat dan aktivitas

fermentasi akan meningkat (Yumas dan Rosniati, 2014).

Kondisi peningkatan pH medium dapat disebabkan oleh 2 kemungkinan,

pertama karena degradasi lignin menghasilkan berbagai senyawa fenolik yang

memiliki gugus –OH. Keberadaan gugus tersebut dapat meningkatkan nilai pH

pada masa akhir inkubasi, yang kedua yaitu terjadinya jumlah sel yang lisis.

Menurut Judoamidjojo et al. (1992) sel yang lisis tersebut terdeaminasi dan

menyebabkan peningkatan pH. Kenaikan pH disebabkan oleh dilepaskannya

amonia sebagai hasil metabolisme ammonium sulfat dan adanya proses

deaminasi substrat protein dalam medium (Rahayuningsih, 2003).

Nilai pH pada penelitian ini tidak jauh berbeda dengan nilai pH pada

penelitian Larasati et al. (2016) yang menyatakan pertumbuhan P. chrysosporium

yang diradiasi gamma 0 dan 600 Gy terhadap proses fermentasi serbuk kayu jati

putih selama 21 hari berada pada kisaran pH 5,5-7,5. Begitu juga pada penelitian

Aeni (2018) yang menyatakan bahwa terjadinya peningkatan pH pada hari ke-8

pada kapang P. chrysosporium yang diradiasi gamma (0 dan 1.000 Gy) terhadap

proses fermentasi dengan substrat jerami di mana pH awal 6,09 setelah

difermentasi 8 hari terjadinya kenaikan pH sebesar 7,59.

48

4.3.2 Kadar Air

Kadar air substrat batang rumput gajah selama proses fermentasi cenderung

mengalami peningkatan dapat dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Perubahan kadar air substrat batang rumput gajah terhadap waktu

inkubasi pada berbagai perlakuan (%)



nyata (p>0,05).

Tabel 6 menunjukan kadar air sampel pada hari ke-4 fermentasi berkisar

pada 71-75% sedangkan pada hari ke-8 mengalami kenaikan berkisar pada 73-

76% (Lampiran 3). Kenaikan kadar air selama proses fermentasi disebabkan oleh

hasil metabolisme kapang P. chrysosporium pada substrat batang rumput gajah.

Pada proses fermentasi, kadar air berfungsi untuk proses transport nutrien dan

produk-produk metabolit melalui membran sel (Hilakore, 2008).

Peningkatan kadar air yang terjadi selama proses fermentasi disebabkan

karena semakin lama waktu fermentasi, aktivitas kapang P. chrysosporium juga

semakin meningkat. Hal ini terjadi karena pada proses fermentasi terjadi

perombakan karbohidrat menjadi gula-gula sederhana yang kemudian diubah

menjadi energi dengan hasil sampingan berupa metabolit, alkohol, asam,

karbondioksida (CO2) dan air (H2O) sehingga akan meningkatkan kadar air pada

bahan kering, dengan kata lain, kadar air yang tinggi disebabkan karena semakin

Dosis

Radiasi (Gy)

Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 72,45±0,57a 73,67±0,004

a 75,22±0,74

a 76,39±3,39

a

500 72,06±0,93ab

71,64±0,91a 74,96±1,05

a 73,33±1,31

ab

1.000 74,81±2,68a 72,30±0,48

a 76,12±0,89

a 75,09±0,87

a

1.500 71,36±3,24a 73,21±0,09

a 75,47±0,65

a 75,38±3,44

a

2.000 71,75±0,06a 72,31±0,39

a 75,59±1,04

b 74,96±0,63

b

49

lama proses fermentasi maka perubahan glukosa menjadi CO2 dan H2O semakin

tinggi (Winarno et al., 1980).

Sebagian besar air yang terbentuk akan tertinggal dalam produk dan

sebagian lagi akan keluar dari produk. Air yang tertinggal dalam produk inilah

yang akan menyebabkan kadar air menjadi tinggi dan bahan kering menjadi

rendah (Winarno et al., 1980). Pengurangan kadar air yang terjadi juga dapat

disebabkan oleh pemanfaatan air tersebut oleh kapang untuk proses

metabolisme dalam tubuhnya. Kapang dapat tumbuh dengan baik pada

kelembaban kurang lebih 80%, dan pada kondisi lingkungan yang hipotonik

cairan dari lingkungan akan masuk ke dalam sel kapang. Keadaan yang kering

dapat menyebabkan proses pengeringan protoplasma yang berakibat berhentinya

metabolisme (Waluyo, 2004).

Kadar air yang dihasilkan pada penelitian ini tidak jauh berbeda dengan

kadar air pada penelitian Larasati et al. (2016) yang menyatakan bahwa kadar air

substrat kayu jati putih selama fermentasi dengan kapang P. chrysosporium yang

diradiasi gamma 0 dan 600 Gy cenderung mengalami peningkatan sampai pada hari

ke-21 di mana kadar air berkisar pada 70-81%.

4.3.3 Aktivitas Enzim Selulase

Enzim selulase dari substrat batang rumput gajah diekstrak menggunakan

larutan buffer natrium sitrat pH 5,5. Penggunaan Buffer sitrat dapat

mempertahankan kondisi enzim agar tidak terjadi perubahan pH dan tidak

mengalami inaktivasi (Zusfahir dan Santi, 2008). Aktivitas enzim selulase selama

proses fermentasi dapat dilihat pada Tabel 7.

50

Tabel 7. Aktivitas enzim selulase pada substrat batang rumput gajah terhadap

waktu inkubasi berbagai perlakuan (U/g)



nyata (p>0,05).

Berdasarkan Tabel 7 setelah dilakukan fermentasi yang memiliki nilai

aktivitas enzim selulase tertinggi terdapat pada sampel substrat batang rumput

gajah yang diberi perlakuan NaOH 4% dengan lama fermentasi 8 hari pada dosis

1.000 Gy yang menghasilkan aktivitas enzim selulase sebesar 2,83 U/g, dengan

mengalami kenaikan sebesar 29% dibanding dengan kapang P. chrysosporium

tanpa radiasi (0 Gy) dengan substrat yang sama. Terjadinya peningkatan aktivitas

enzim selulase menunjukan bahwa kapang P. chrysosporium telah melakukan

degradasi pada fraksi selulosa yang terdapat pada substrat untuk menghasilkan

glukosa yang dipergunakan untuk metabolisme sel (Arnata, 2009).

Selama proses fermentasi SSF, hifa dari kapang berinteraksi dan menembus

permukaan substrat dengan mengekresikan enzim (Bhargav et al., 2008). Dengan

membandingkan tabel kadar air (Tabel 6) dan tabel aktivitas enzim selulase (Tabel

7), terlihat bahwa lebih tingginya kadar air yang diperoleh pada substrat batang

rumput gajah yang diberi perlakuan NaOH dengan lama fermentasi 8 hari selaras

dengan besarnya aktivitas enzim selulase yang terjadi. Hal tersebut sesuai dengan

pendapat Sukandar (2002), semakin tinggi kadar air maka aktivitas enzim selulase

Dosis Radiasi

(Gy)

Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 1,03±0,00a 1,26±0,09

a 1,66±0,00

b 2,01±0,19

c

500 1,08±0,08a 1,45±0,00

a 1,77±0,00

b 2,14±0,00

c

1.000 1,51±0,00b 2,29±0,00

c 2,78±0.19

d 2,83±0,09

c

1.500 1,49±0,08a 2,36±0,00

c 2,45±0,18

c 2,45±0,36

d

2.000 1,34±0,00a 2,29±0,00

c 2,33±0,00

c 2,53±0,00

d

51

akan semakin meningkat. Kadar air yang tinggi akan meningkatkan proses

pertumbuhan dan metabolisme kapang P. chrysosporium untuk menghasilkan

enzim selulase.

Hidrolisis selulosa oleh enzim selulase terdiri dari beberapa tahap. Pada

tahap pertama enzim endoglukanase menyerang daerah amorf dari selulosa secara

acak dan membentuk makin banyak ujung-ujung pereduksi yang memudahkan

enzim eksoglukanase. Pada tahap kedua enzim eksoglukanase menghidrolisis

daerah kristal dari selulosa dengan membebaskan dua unit glukosa. Kerjasama

kedua enzim ini menghasilkan unit-unit sakarida yang lebih kecil. Tahapan

selanjutnnya adalah unit-unit sakarida yang lebih kecil dihidrolisis oleh β-

glukosidase menghasilkan glukosa (Nugraha, 2006).

4.3.6 Kadar Glukosa

Analisis glukosa hasil fermentasi pada substrat batang rumput gajah dengan

kapang P. chrysosporium yang diradiasi gamma dilakukan dengan menghitung

kadar gula reduksi menggunakan metode DNS. Besarnya kadar glukosa substrat

batang rumput gajah selama proses fermentasi dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Kadar glukosa substrat batang rumput gajah terhadap waktu inkubasi

berbagai perlakuan (mg/g)

Dosis

Radiasi (Gy)

Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 3,73±0,00a 4,55±0,00

a 10,36±0,98

c 12,32±1,02

d

500 3,98±0,43a 5,43±0,00

a 10,93±0,00

c 12,19±0,00

d

1.000 4,75±0,00a 6,49±0,44

b 12,54±0,51

d 13,74±1,00

d

1.500 5,08±0,42a 5,43±0,45

a 11,51±0,49

c 13,21±0,98

d

2.000 5,15±0,43a 5,25±1,31

a 7,89±0,00

b 12,30±0,00

d



nyata (p>0,05).

52

Berdasarkan Tabel 8 kadar glukosa mengalami peningkatan pada hari ke-8

baik yang diberi perlakuan awal NaOH 4% maupun tanpa perlakuan. Sampel yang

memiliki kadar glukosa tertinggi yaitu pada P. chrysosporium yang diradiasi

gamma 1.000 Gy pada hari ke 8 dengan perlakuan awal NaOH 4% dengan kadar

glukosa sebesar 13,74 mg/g dengan mengalami kenaikan sebesar 72,85% dari

kontrol. Sedangkan yang terendah terdapat pada kapang P. chrysosporium tanpa

radiasi gamma (0 Gy) pada hari ke 4 tanpa perlakuan awal NaOH 4% dengan

kadar glukosa sebesar 3,73 mg/g.

Hasil analisis Duncan juga menunjukkan sampel di hari ke 4 berbeda nyata

dengan hari ke 8. Hal ini dikarenakan adanya perlakuan awal berupa penambahan

NaOH dan radiasi gamma pada sampel yang mampu merombak struktur lignin

menjadi komponen yang lebih sederhana (Larasati et al., 2016). Sehingga dapat

meningkatkan kadar gula reduksi. Adanya peningkatan gula yang terjadi

membuktikan bahwa kapang memiliki kemampuan yang lebih baik untuk

mendegradasi selulosa sehingga terjadi pemecahan selulosa menjadi gula-gula

sederhana (Salsabila et al., 2014).

Peningkatan kadar glukosa yang terjadi karena adanya aktivitas enzim

selulase sinergis antara endoglukanase (CMCase), eksoselulase, β-glukosidase.

Endoglukanase menghidrolisis ikatan 1,4 secara acak dan bekerja bagian amorf

dari serat selulosa. Selanjutnya eksoselulase menghidrolisis ujung rantai selulosa

dan menghasilkan selobiosa. Di mana selebiosa ini dihidrolisis oleh β-glukosidase

menjadi glukosa (Naufala et al, 2015). Kenaikan kadar glukosa pada penilitian ini

sesuai dengan teori di mana ketika aktivitas enzim selulase meningkat maka

terjadi juga peningkatan pada kadar glukosa. Glukosa akan terbentuk dari hasil

53

gula reduksi pada proses hidrolisis enzimatik substrat batang rumput gajah dengan

katalis enzim selulase (Pandey et al., 1994).

Kadar glukosa yang dihasilkan pada penelitian ini memiliki kadar yang

lebih tinggi dari penelitian yang dikakukan oleh Saparianti et al. (2012) di mana

kadar glukosa teritnggi hasil hidrolisis ampas tebu oleh Trichoderma viride

sebesar 13,44 mg/g, tetapi kadar glukosa yang dihasilkan pada penelitian ini lebih

rendah dibandingkan penelitian yang dilakukan Safaria et al. (2013), yang

melakukan hidrolisis campuran enzim selulase dan A.niger dan T.reesei dengan

menghasilkan kadar glukosa paling tinggi yaitu sebesar 22,3 mg/g.

Penelitian yang dilakukan dan penelitian sebelumnya adanya perbedaan

perlakuan, sehingga kadar glukosa yang dihasilkan dalam penelitian ini berbeda

dari penelitian sebelumnya, seperti penggunaan kapang yang berbeda dan

penambahan enzim selulase sehingga menghasilkan kadar glukosa yang lebih

tinggi. Glukosa hasil hidrolisis tersebut dapat dikonversi menjadi etanol. Kadar

glukosa dalam substrat mempengaruhi kadar etanol yang dihasilkan. Besarnya

kadar glukosa akan menghasilkan kadar etanol yang besar pula, tetapi kadar

glukosa yang terlalu tinggi akan menghambat aktifitas kapang (Jannah, 2010).

Subtrat yang akan dikonversi menjadi etanol yaitu subtrat yang memiliki kadar

glukosa tertinggi yaitu substrat yang diberi perlakuan awal NaOH 4% dengan

masa waktu fermentasi 8 hari.

54

4.4 Fermentasi padat pada Subtrat Batang Rumput Gajah dengan

Saccharomices cerevisea

4.4.1 Nilai pH

Perubahan nilai pH yang terjadi selama proses fermentasi pada media

fermentasi awal dan akhir dapat dilihat pada Tabel 9.

Tabel 9. Perubahan nilai pH selama proses fermentasi



nyata (p>0,05).

Berdasarkan Tabel 9 penurunan pH terbesar terjadi pada fermentasi substrat

B yaitu substrat yang diberi perlakuan awal dengan NaOH 4% dari pH 6 turun

menjadi pH 5 pH ini masih dianggap pH optimal, di mana kondisi pertumbuhan S.

cereviseae pada pH 3,5-6,5 dan pada kondisi basa S. cereviseae tidak dapat

tumbuh (Roukas, 1994). Semakin asamnya pH media menunjukan terjadinya

proses fermentasi dengan terbentuknya etanol dan gas CO2. Pada fermentasi ini

pH awal yang digunakan yaitu pH 6 dan pada suhu kamar 27 0C. Diharapkan

dengan kondisi fermentasi ini kadar etanol yang diperoleh tinggi.

Selama waktu fermentasi terjadinya penurunan pH, hal ini disebabkan

karena proses fermentasi akan mengalami proses biosintesis piruvat yang

menghasilkan produk asam, seperti asam butirat, asam asetat, aseton, asetildehid

dan alkohol. Yuniarsih (2009) juga mengatakan bahwa hasil dari proses

fermentasi secara anaerob adalah asam piruvat yang kemudian akan dirubah

menjadi asam asetat, etanol dan CO2. Nilai pH merupakan salah satu faktor

Perlakuan Dosis Radiasi (Gy)

0 500 1.000 1.500 2.000

Awal Aquades 6,20±0,01a 6,15±0,02

a 6,16±0,02

bc 6,05±0,21

b 6,26±0,01

c

Akhir Aquades 5,40±0,07b 5,60±0,08

a 5,20±0,01

ab 5,43±0,06

ab 5,52±0,06

a

Awal NaOH 6,53±0,01d 6,56±0,07

d 6,30±0,01

de 6,59±0,01

de 6,70±0,02

e

Akhir NaOH 5,10±0,05b 5,14±0,10

a 5,05±0,05

ab 5,30±0,11

ab 5,20±0,00

a

55

penting yang perlu diperhatikan pada saat proses fermentasi. pH mempengaruhi

pertumbuhan S. cereviseae, oleh karena itu pada awal fermentasi substrat yang

akan digunakan terlebih dahulu diuji pH nya.

4.4.2 Konversi Gula

Konversi gula pereduksi menjadi etanol dapat dilihat pada Tabel 10 dan 11.

Tabel 10. Konversi gula pereduksi pada substrat A (Akuades)

Tabel 11. Konversi gula pereduksi pada substrat B (NaOH 4%)


0 500 1.000 1.500 2.000

Kadar glukosa awal (%) 1 12,32 12,19 13,74 13,21 12,30

Kadar glukosa akhir (%) 1 6,16 6,77 6,70 8,61 8,10

2 8,52 8,22 7,50 7,75 7,15

Penurunan kadar glukosa,

(%)

1 50,02 44,46 49,10 34,82 34,15

2 30,80 32,57 45,47 41,33 41,87

Rerata 40,41 38,51 47,28 38,07 38,01

Penurunan kadar gula pereduksi dari ke-2 tabel di atas menunjukkan

pereduksi pada subtrat B lebih tinggi jika dibandingkan dengan penurunan kadar

gula pereduksi pada subtrat A. Penurunan kadar gula reduksi dapat disebabkan

karena kandungan gula digunakan oleh khamir S. cerevisiae sebagai sumber

karbon (Azizah, 2012). Kandungan gula tersebut kemudian akan dikonversi

menjadi bioetanol oleh khamir S. cerevisiae. Konversi gula reduksi yang tertinggi

terjadi pada substrat B dengan perlakuan kapang P. chrysosporium yang diradiasi


0 500 1.000 1.500 2.000



2 9,59 9,12 10,52 10,46 7,31

Penurunan kadar glukosa

(%)

1 30,60 21,22 23,76 10,17 19,62

2 7,46 16,59 16,10 9,12 7,26

Rerata 19,03 18,90 19,93 9,65 13,44

56

gamma pada dosis 1.000 Gy yaitu sebesar 47,28% dengan mengalami kenaikan

60% dari kontrol.

Berdasarkan Tabel 10 dan 11 dapat diketahui bahwa secara umum terjadi

penurunan kadar gula reduksi antara substrat A dan B selama proses fermentasi

dengan berbagai variasi dosis pada kapang P. chrysosporium yang diradiasi

gamma. Tingginya penurunan kadar gula reduksi secara langsung berpengaruh

pada tingginya kadar etanol yang dihasilkan. Fermentasi substrat B (1.000 Gy)

mengalami penurunan yang paling besar dari 13,74% menjadi 6,70%. Data ini

menunjukkan bahwa dosis 1.000 Gy yang mengandung kapang P. chrysosporium

diradiasi gamma merupakan medium yang paling sesuai bagi S. cerevisiae.

Semakin banyak gula reduksi yang dimanfaatkan oleh khamir S. cerevisiae

maka makin tinggi pula kadar etanol yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan

pendapat Winarti (1996), yang menyatakan bahwa semakin banyak gula yang

dapat dipecah oleh sel khamir menjadi bioetanol maka semakin tinggi pula

kosentrasi bioetanol yang dihasilkan. Pada variasi dosis substrat A, penurunan

kadar gula reduksinya paling sedikit yakni dari 9-19%. Hal ini mungkin

disebabkan karena pada medium substrat A merupakan substrat yang difermentasi

tanpa perlakuan awal NaOH sehingga masih banyak kandungan lignin yang masih

tersisa disubstrat tersebut dan tidak terhidrolisis secara sempurna. Menurut Imman

et al. (2014). Gula pereduksi yang terbentuk itu karena terhidrolisisnya

hemiselulosa dan selulosa yang terlarut menjadi monomer gula.

57

4.4.3 Kadar Etanol

Hasil analisa kadar etanol yang diperoleh ditunjukkan pada Tabel 12.

Tabel 12. Kadar etanol substrat batang rumput gajah fermentasi S. Cerevisiae

dengan berbagai dosis radiasi

Uraian Dosis Radiasi (Gy)

0 500 1.000 1.500 2.000

Substrat A 6,29a 7,12

ab 9,00

def 8,52

cd 7,54

bc

Substrat B 8,92de

9,34def

10,85g 9,74

ef 10,02

fg



nyata (p>0,05).

Berdasarkan Tabel 12 kadar etanol tertinggi terdapat pada substrat diberi

perlakuan awal NaOH 4% dengan dosis radisi 1.000 Gy menghasilkan kadar

etanol tertinggi sebesar 10,85% dengan mengalami peningkatan kadar etanol

sebesar 72,53% dari kontrol dengan konversi gula sebesar 47,28%. Sedangkan

kadar etanol terkecil terdapat pada substrat batang rumput gajah dengan dosis

radisi 0 Gy tanpa perlakuan penambahan NaOH dengan menghasilkan kadar

etanol sebesar 6,29%.

Hasil uji statistik Duncan juga menyatakan beda nyata pada substrat diberi

perlakuan awal NaOH 4% dengan subtrat tanpa diberi perlakuan awal. Hal ini

sebanding dengan hasil konversi gula pereduksi yang tertinggi pada dosis 1.000

Gy. Hal ini juga menunjukan gula pada substrat diberi perlakuan awal NaOH 4%

dengan dosis radisi 1.000 Gy dikonversi sempurna menjadi etanol, yang ditunjang

dengan lebih rendahnya pH pada substrat yang diberi perlakuan awal NaOH 4%

dibandingkan dengan pH pada substrat tanpa diberi perlakuan awal. Tetapi setelah

mencapai dosis yang optimal dalam proses pembentukan etanol S. cerevisiae

hanya menggunakan sisa gula untuk pertumbuhannya, yang terlihat dengan

penurunan kadar gula pereduksi sampai pada dosis yang lebih tinggi selama

58

proses fermentasi. Peningkatan kadar etanol juga ditunjukkan pada saat gula

pereduksi sudah cukup sebagai sumber karbon bagi yeast, maka yeast akan

bekerja untuk merubah gula-gula menjadi etanol pada dosis tertentu selama proses

fermentasi. Sedangkan kadar gula pereduksi cenderung menurun disebabkan gula

yang terdapat dalam medium digunakan sebagai sumber karbon bagi sel ragi

untuk mensintesis energi melalui proses fermentasi etanol.

Berkurangnya kadar etanol disebabkan karena etanol telah dikonversi

menjadi senyawa lain, seperti ester sehingga menurunkan kadarnya (Sari et al.,

2008). Lamanya waktu fermentasi menyebabkan oksigen yang terdapat dalam

fermentor mengalami reaksi lanjut membentuk asam asetat dan air seiring dengan

waktu fermentasi yang semakin lama (Sari, 2011). Lama fermentasi yang paling

optimal untuk proses pembuatan bioetanol dengan yeast S. cerevisiae adalah 3

hari. Jika fermentasi dilakukan lebih dari 3 hari, justru kadar etanolnya dapat

berkurang (Sari et al., 2008).

Berdasarkan penelitian sebelumnya Novia et al. (2015) telah melakukan

produksi etanol dari daun nanas dengan konsentrasi 0,8 N NaOH menghasilkan

kadar glukosa 3,64%, selama 3 hari fermentasi menghasilkan kadar etanol 3,21%.

Selain itu penelitian Asip et al. (2016) mengatakan bahwa kadar etanol tertinggi

dipengaruhi oleh kadar glukosa dari proses hidrolisa sehingga kadar etanol

tertinggi terdapat pada substrat sabut kelapa dengan hidrolisa yang melalui proses

pretreatment NaOH 5% yaitu sebesar 5,31%. Kadar etanol yang dihasilkan dari

penilitian ini lebih tinggi kadarnya dari penelitian sebelumnya hal ini karena

adanya perlakuan iradiasi gamma pada kapang yang mampu menghasilkan gula

pereduksi jauh lebih tinggi dari lainnya.

BAB V

PENUTUP

5.1 Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Substrat batang rumput gajah dengan perlakuan awal NaOH 4% mampu

menurunkan kadar lignin sebesar 46,82%.

2. Hidrolisi kapang P. chrysosporium dengan radiasi gamma 1.000 Gy pada

substrat batang rumput gajah yang diberi perlakuan awal NaOH 4% mampu

menghasilkan aktivitas enzim LiP tertinggi sebesar 9.656 U/mg.

3. Hasil fermentasi padat (SSF) dengan khamir S. cerevisiae yang diberi

perlakuan awal NaOH 4% dengan dosis 1.000 Gy pada P. chrysosporium

mampu meningkatkan kadar etanol tertinggi sebesar 10,85% selama 2 hari.

5.2 Saran

Pada penelitian selanjutnya, perlu dilakukan radiasi pada subtstrat batang

rumput gajah agar lebih meningkatkan kadar etanol yang dihasilkan dan perlunya

optimasi waktu melalui proses fermentasi pada khamir S. cerevisiae.

DAFTAR PUSTAKA

Aeni, U.A. 2018. Perlakuan Sinar Gamma pada Substrat Jerami Padi dan Kapang

Phanerochaete chrysosporium untuk Meningkatkan Efisiensi Delignifikasi

melalui Fermentasi Padat. Skripsi. Fakultas Sains dan Teknologi. UIN

Jakarta.

Ahmed, A.P. dan Vernette. 2008. Culture-based strategies to enhance cellulose

enzyme production from Trichoderma resei RUT-C30 in bioreactor culture

conditions. Biochemical Engineering Journal. 40: 399-407.

Alexopoulos, C.J., Mims, C.W., dan Blackwell, M. 1996. Introductory Mycology

4th

. Canada. John Wiley.

Alidadi, H., Parvaresh, A.R., Shahmansouri, M.R. 2007. Combine Compost and

Composting Process in the Treatment and Bioconversion of Sludge,

Pakistan. Journal of Biological Science. 10(21):3944-3947.

Arnata, I.W., Dwi, S., Richana, N. 2009. Bioprocess Technology to Produce

Bioethanol from Cassava by Co-Culture Trichoderma viride, Aspergillus

niger, Saccharomyces cerevisiae. Prossiding. International Conferece on

Biotechnology for Sustainable Future.

Artiningsih, T. 2006. Aktivitas Ligninolitik Jenis Ganoderma pada Berbagai

Sumber Karbon. Biodiversitas. 7:307-311.

Asgher, M., Asad, M.J., Imran, M., Gulfraz, Watoo, F.H., Hadri, S.H., dan

Mehboob, N. 2013. Production of Lignin Peroxidase by Ganoderma

Leucidum Using Solid State Fermentation. African Journal of

Biotechnology. 10(48):9880–9887.

Asip, F., Yoga, P.W., dan Reza, T.W. 2016. Pengaruh Basa Terhadap Penurunan

Lignin dan Konsentrasi Hcl Pada Hidrolisis Sabut Kelapa Untuk

Memproduksi Bioetanol. Journal of Teknik Kimia. 1(22):102-110.

Association of Official Analytical Chemists (AOAC). 2005. Official Methods of

Analysis. Benjamin Franklin Station, Washington.

Astriani, T. 2015. Penggunaan Iradiasi Gamma untuk Meningkatkan Aktivitas

Enzim Kitinase T. harzianum. Skripsi. Fakultas Sains dan Teknologi. UIN

Syarif Hidayatullah Jakarta.

Ayeni, A.O., Adeeyo, O.A., Oresegun, O.M., dan Oladimeji, T.E. 2015.

Compositional Analysis of Lignoselullosic Materials, Evaluation of an

Economicaly Viable Method Suitable for Woody and Non–woody

Biomass. American Journal of Engineering and Research. 4(4):14–19.

61

Azizah, N. 2012. Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Kadar Alkohol, pH, dan

Produksi Gas Pada Proses Fermentasi Bioetanol dari Whey dengan

Substitusi Kulit Nanas. Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan. 1(2): 72-77.

Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN). 2008. Dasar Proteksi Radiasi dan

Lingkungan. Pusdiklat. Jakarta.

Balat, M., Balat, H., dan Oz, C. 2008. Progress in Bioethanol Processing Progress

in Energy and Combustion. Jurn Science. 34:551–573.

Bari, I.D., Canio, P.D., Cuna, D., Liuzzi, F., Capece, A., Romano, P. 2013.

Bioethanol production from mixed sugars by Scheffersomyces stipitis free

and immobilized cells, and co-cultures with Saccharomyces cerevisiae.

Jurn Biotechnology. 30:591-597.

Bhargav, S.P., Panda, M., Ali, S.J. 2008. Solid State Fermentation: An Overview.

Chem Biochem Eng Q. 22:49–70.

Bonnen, A.M., Anton, L.H. dan Orth, A.B. 1994. Lignin-degrading enzymes of

the commercial button mushroom, Agaricus bisporus. J Appl Environ

Microbiol. 60:960-965.

Brigham, C.J., dan Macedo, N. 2014. From Beverages to Biofuels: The Journeys

of Ethanol-Producing Microorganisms. International Journal of

Biotechnology for Wellness Industries. 3:79-87.

Broda P., Birch, P.R. Brooks dan Sims. 1996. Lignocellulose degradation by

Phanerochaete chrysosporium: gene families and gene expression for a

complex process. Molecul. Microbiol.19(5):923-932.

Buckle, K.A., Edwards, G.H., Fleet, dan Wotton, M. 1987. Ilmu Pangan.

Terjemahan H Purnomo dan Adiono. UI–Press. Jakarta.

Bueche, F., dan Wallach, D.L. 1994. Technical Physics.4 th ed, John Willey dan

Sons, Inc. New York. 558-569.

Cember, H., dan Johnson, T.E. 2009. Introduction to Health Physics. New York:

The McGraw-Hill Companies, Inc.

Christian, G.D. 2014. Analytical Chemistr. Sixth Edition, Jhon Wiley and Sons.

Dashtban, M., Schraft, H., dan Qin, W. 2009. Fungal Bioconversion of

Lignocellulosic Residue: Opportunities and Perspectives. Int. J. Biol. Sci.

578-595.

Day, R.A., dan Underwood, A.L. 1986. Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta.

Erlangga.

62

Day, R.A., dan Underwood, A.L. 2002. Analisis Kimia Kuantitatif. Edisi Keenam.

Jakarta. Erlangga.

Dean, J.A. 1995. Analytical Chemistry Handbook, Mc Graw-Hill, Inc. United

States of America.

Denny. 2009. Rancang Bangun Alat Ukur Kecepatan dan Arah Arus Laut Dengan

Kontrol Mikrokontroler ATMEGA 8535. Skripsi. Fakultas Teknologi

Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya.

Djajanegara, I., Wahyudi, P., Tjokrokusumo, D., Widyastuti, N., Harsoyo. 2007.

Pengaruh Mutasi dengan Radiasi Sinar Gamma (Co60) Terhadap

Produktivitas Jamur Tiram Abu-Abu (pleurotus sajur-caju). Berk Penel

Hayati. 13:(57–61).

Djuarnani, N., Kristian dan Budi. 2008. Cara Cepat Membuat Kompos. Jakarta.

Agro Media Pustaka.

Dumanauw, J.F. 2001. Mengenal Kayu. Jakarta. Gramedia.

Dyah, S. dan Adi, S.E. 2010. Optimalisasi Konsentrasi Phanerochaete

chrysosporium pada Biosorpsi Ion Logam Pb dalam Limbah Cair

Elektroplatting. Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan. Fakultas Teknik

Industry, UPN Jawa Timur, 2(2):1-8.

Elevri, S., dan Putra R.P. 2006. Produksi Etanol Menggunakan Saccharomyces

cerevisiae yang Diamobilisasi dengan Agar Batang. Jurnal Akta Kimindo.

1(2):105114.

Fadilah, D., Sperisa, K.A., Enny dan Arif, J. 2008. Biodelignifikasi Batang

Jagung dengan Jamur Pelapuk Putih Phanerochaete crysosporium. Journal

of Ekuilibrium. 7(1):7-11.

Fengel, D., dan Wegener, G. 1989. Wood; Chemistry, Ultrastucture dan

Reactions. De Gruyter Berlin. 132-174.

Fessenden, R.J., and Fessenden, J.S. 1998. Dasar-Dasar Kimia Organik. Jakarta.

Binarupa Aksara

Gandjar, G.I. 2007. Kimia Farmasi Analisis. Yogyakarta. Pustaka Pelajar.

Gunam, I.B.W., Ketut, B., Imade, Y.S.G. 2010. Pengaruh Perlakuan Delignifikasi

dengan Larutan NaOH dan Konsentrasi Substrat Jerami Padi Terhadap

Produksi Enzim Selulase dari Aspergillus Niger NRL A-11, 264. Jurnal

Biology. 14(1):55-61.

63

Habibi, Y., Lucian, A., Lucia dan Orlando, J.R. 2010. Cellulose Nanocrystals:

Chemistry, Self-Assembly and Applications. Chemical Reviews. 110(6):

3479-3600.

Hattaka, A. 2001. Lignin Modifying enzymes from selected white rot kapang

production and role in lignin degradation. FEMS Microbiol. 13:125-135.

Hatakka A. 1994. Lignin-modifying enzymes from selected white-rot fungi:

production and role in lignin degradation. FEMS Microbiol. Rev. 13: 125-

135.

Higuchi, T. 1993. Lignin Structure and Morphological Distribution in Plan Cell

Walls. Chemistry and Potential Applications. 1:2-17.

Hilakore, M.A. 2008. Peningkatan Kualitas Nutrisi Putak Melalui Fermentasi

Campuran Trichoderma Reesei dan Aspergillus Niger Sebagai Pakan

Ternak Ruminansia. Tesis. Fakultas Pertanian, Institute Pertanian Bogor.

Bogor.

Howard, R.L., Abotsi, E., Van, R.J., dan Howard, S. 2003. Lignocelluose

Biotechnolog: Issues of Bioconversion and Enzyme Production. Journal of

Biotechnology. 2:602-619.

Imman, S., Arnthong, J., Burapatana, V., Champreda, V., dan Laosiripojana, N.

2014. Effects of Acid and Alkali Promoters on Compressed Liquid Hot

Water Preteatment of Rice Straw. Bioresource Technology. 171:29-36.

Jannah, A.M. 2010. Proses Fermentasi Hidrolisat Jerami Padi untuk

Menghasilkan Bioetanol. Jurnal Teknik Kimia. 371:19-27.

Judoamidjojo, M. 1992. Teknologi Fermentasi. Jakarta. Rajawali Pers.

Jonsson, L.L., Ylitalo, G.M., Myers, M.S., Anulacion, B.F., Buzitis, J., dan

Collier, T.K. 2013. Aluminums Melter-derived Polycyclic Aromatic

Hydrocarbon Sand Fatfish Health in The Kitimat Marine Ecosystem. Br.

Columbia Can. Sci. Total Environ. 512:227–239.

Kang, S.W., Park, Y.S., Lee, J.S., Hong, S.I., dan Kim, S.W. 2004. Production of

Cellulaces and Hemicellulaces by Aspergillus niger, KK2 from

Lignocellulosic Biomass. Bioresources Tehcnol. 91:153-156.

Kheiralla, H.Z., Said, M.B.E., Saad, M.A.M., Douaa, H.A.A. 2013. Optimization

of Cultural Conditions for Lignin Peroxidase Production Phanerochaete

chrysosporium and Pleurotus Ostreatus. Academia Journal of

Biotechnology. 2315–7747.

Khopkar, S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta. UI Press.

64

Khopkar, S.M. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta. UI Press.

Kim, J.Y., Na, C.S., Kim, D.S., Kim, J.B., dan Seo, Y.W. 2015. Efek dari Iradiasi

Sinar Gamma Kronis Pada Lignoselulosa dari Branchypodium distachyon.

Selulosa. 22:2419-2430.

Larasati, T.R.D., Mulyana, N., Nurhasni dan Hasanah, U. 2016. Pengaruh Radiasi

Gamma terhadap Kemampuan Degradasi Lignin Phanerochaete

chrysosporium dan Ganoderma lucidum. Jurnal Sains dan Teknologi

Nuklir Indonesia. 17(1):21-36.

Lee, H.V., Hamid, S.B.A., dan Zain, S. 2014. Conversion of Lignoselulosic

Biomass to Nanocellulose: Strukture and Chemical Process. The scientific

World Journal. 20:321-340.

Lestari, W.I. 2012. Pengambilan Lignin dari Batang Rumput Gajah dengan Proses

Ekstraksi. Tesis. Fakultas Teknik Kimia, UPN Jatim. Jatim.

Lynd, L.R., Weimer, W.H. Zyl, W.H., dan Pretorius. 2002. Microbial Cellulose

Utilization: Fundamentals and Biotechnology. Microbiol. Mol. Biol. Rev.

66(3):506-577.

MacLellan, J. 2010. Strategis of Enhance Enzymatic Hydrplysis of Cellulose in

Lignocellulosic Biomass. Basic Biotechnology, 6:31-35

Mangunwidjaja, D. 1994. Teknologi Bioproses. Jakarta: Penebar Swadaya

Mardina, P., Prathama, H.A., Hayati, D.M. 2013. Pengaruh Waktu Hidrolisis dan

Konsentrasi Katalisator Asam Sulfat Terhadap Sintesis Furfural dari Jerami

Padi. Jurnal Konversi. 3(2):1-8.

Mc. Donald, P., Edward, J.F.D., Greenhalg dan Morgan. 2002. Animal Nutrition,

6 th

edition. Longman Scientific Technical Co. Pumbished in The United

States with John Willey and Sons Inc. New York.

Meevooitism, V., Suthep, W., dan Duangnate, I.N.A. 2014. Research and Phytase

and Non-Starch Polysaccharide Hydrolase Enzymes. Mahidol University.

Microbe, W. 2008. Struktur Mikroskopis Miselia Phanerochaete chrysosporium

Hasil Scanning Electron Micrograph (SEM).

https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/File:040504062021.jpg 20

Desember 2017 (14.10).

Miller, G.L. 1959. Use of Dinitrosalycylic Acid Reagen for Determination of

Reducing Sugar. Anal. Chem. 31:426.

Miller, J. 1972. Experiments in Molecular Genetics. New York: Cold Spring

Harbor Laboratory.

https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/File:040504062021.jpg

65

Milyanto, K. 1997. Renewable Biological Systems For Alternative Sustainable

Energy Production. FAO-Food and Agriculture Organization of the United

Nations.

Mimity, A. 2016. Kualitas Nutrisi dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Hasil Fermentasi Padat dengan Fungi Phanarochaete chrysosporium yang

dipapar Sinar Gamma. Skripsi. Fakultas Sains dan Teknologi. UIN Jakarta.

Monteil-Rivera, F., Phuong, M.Y.M., Halasz, J., dan Hawari, J. 2013. Isolation

and Characterization of Herbaceous Lignins for Applications In

Biomaterials. Industrial Crops And Products. Green Chemistry. 16(4):1897-

1903.

Mulyana, N., Tri, R.D.L., Nurhasni dan Meliana, N. 2015. Peningkatan Aktivitas

Enzim Selulase dan Produksi Glukosa Melalui Fermentasi Substrat Jerami

Padi dengan Fungi Aspergillus niger yang Dipapari Sinar Gamma. Jurnal

Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi. 11(1):13-25.

Nlewem, K.C., dan Thrash, J.M.E. 2010. Comparison of Different Pretreatment

Methods Based On Residual Lignin Effect. Bioresource Technology. 101:

5426–5430.

Naufala, Wilda, A., dan Ellina, S.P. 2015. Hidrolisis Eceng Gondok dan Sekam

Padi untuk Menghasilkan Gula Reduksi sebagai Tahap Awal Produksi

Bioetanol. Jurnal Teknik ITS. 4(2):109-114.

Novia, Khairunnisa dan Gigih, T.P. 2015. Pengaruh Konsentrasi NaOH Saat

Pretreatment dan Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Etanol dari Daun

Nanas. Jurnal Teknik Kimia. 3(21):16-26.

Nugraha, R. 2006. Produksi Enzim Selulase oleh Penicillium nalgiovense SS240

pada Substrat Tandan Sawit. Skripsi. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Osvaldo, Z.S., Panca, P.S., Faizal, M. 2012. Pengaruh Konsentrasi Asam dan Waktu

Pada Hidrolisis dan Fermentasi Pembuatan Bioetanol dari Alang–Alang. Jurnal

Teknik Kimia. 18(2):11-18.

Pandey, A., Selvakumar, P., dan Ashakumary, L. 1994. Glucoamylase production

by Aspergillus niger on ricebran is improved by adding nitrogen source.

World J Microbila Biotechnol 10:348–349.

Perez, J., Munoz, J., Dorado, T., Rubia dan Martinez, J. 2002. Biodegradation and

Biological Treatments of Cellulose, Hemicellulose and Lignin: an overview,

Int. Microbiol. 5:53-63.

Putri, F.N.A., Agustin, K.W., dan Harsojo. 2015. Aplikasi Teknologi Iradiasi

Gamma dan Penyimpanan Beku Sebagai Upaya Penurunan Bakteri Patogen

66

pada Seafood: Kajian Pustaka. Jurnal Pangan dan Agroindustri. 3(2):345-

352.

Rahayuningsih, M. 2003. Toksisitas dan Aktivitas Dipterosidal Bioinsektisida

Bacillus thuringiensis israelensis Tipe Liar dan Mutan pada Berbagai

Formulasi Media dan Kondisi Kultivasi. Disertasi. Institut Pertanian Bogor.

Bogor.

Reddy, C.A., dan Mathew, Z. 2001. Bioremediation Potential of White Rot fungi.

In: Gadd GM (ed) fungi in Bioremediation. Cambridge Univ Press:

Cambridge.

Robertson, K.L., Mostaghim, A., Cuomo, C.A., Soto C.M., Lebedev, N, Bailey,

R. F., Wang, Z. 2012. Adaptation of the Black Yeast Wangiella dermatitidis

to ionizing radiation :Molecular and cellular mechanisms. Pios One

Rosdiana, N.S., Sarjono, P.R., dan Mulyani, N.S. 2013. Aktivitas Fusarium

oxysporim dalam Menghidrolisis Eceng Gondok dengan Variasi

Temperatur. Chem Expo. 1(1):220-225.

Roukas, T. 1994. Continuous Ethanol Productions From Carob Pod Extract By

Immobilized Saccharomycess Cerevisiae In A Packed Bed Reactor.

Journal Chemistry Technology Biotechnol. 59:387-393.

Safaria, S., Idiawati, N., dan Zaharah, T.A. 2013. Efektivitas Campuran Enzim

Selulase dari Aspergillus niger dan Tricoderma reesei dalam menghidrolisis

Substrat Sabut Kelapa. JKK. 2(1): 46–51.

Sahare, P., Singh, R., Laxman, R.S., Rao, M. 2012. Effect of Alkali Pretreatment

on the Structural Properties and Enzymatic Hydrolysis of Corn Cob. Appl.

Biochem. Bioetechnol. 168:1806-1819.

Salsabila, U., Mardiana, D., dan Indahyanti, E. 2014. Kinetika Reaksi Fermentasi

Glukosa Hasil Hidrolisis Pati Biji Durian Menjadi Etanol. Kimia Student

Journal. 2(1):345-352.

Saparianti, E., Dewanti, T., dan Dhoni, S.K. 2013. Efektivitas Campuran Enzim

Selulase Menjadi Glukosa Cair oleh Kapang T.viride. Jurn Tek-Pert.

5(1):1-10.

Sari, I.M., Noverita dan Yulneriwarni. 2008. Pemanfaatan Jerami Padi dan Alang-

Alang dalam Fermentasi Etanol Menggunakan Kapang Trichoderma Viride

dan Khamir Saccaromyces cerevisia. Vis Vitalis. 5(2):55-62.

Sari, N.K. 2009. Produksi Bioetanol dari Rumput Gajah Secara Kimia. Jurnal

Teknik Kimia. 4(1):265-273.

67

Sari, P.S. 2011. Sakarifikasi dan Ko-Fermentasi Serentak (SKSF) untuk Produksi

Bioetanol dari Limbah Padat Industri Pulp dan Paper. Skripsi Sarjana.

Fakultas Teknik, Universitas Riau. Pekanbaru.

Schmid, F. 2001. Biological Macromolecules: UV-Visible Spectrophotometry.

Encyclopedia of Life Sciences. Nature Publishing Grup.

Scordia, D., Testa, G, dan Cosentino, S.L. 2014. Perennial grasses as

lignocellulosic feedstock for second-generation bioethanol production in

Mediterannean environment. Italian Journal of Agronomy. 9(581):84-92.

Sekarsari, I.D. 2003. Seleksi Isola Bakeri Rumen (Anaerob) Penghasil

Karboksimetil Selulase. Bogor: Institut Pertanian Bogor.

Shi, J., Sharma, R., Shivappa, R. 2009. Microbial Pretreatment of Cotton Stalk by

Cultivitation of P. crysphorium. Bioreour Technol. 100:4388-6564

Shofiyanto, M.E. 2008. Hidrolisis Tongkol Jagung oleh Bakteri Selulolitik untuk

produksi Bioetanol dalam Kultur Campuran. Skripsi. Institut Pertanian

Bogor. Bogor.

Shinghania. 2009. Cellulolytic Enzymes. Biotechnology for Agro-Industrial

Residues Utilization. 20:371-381.

Sjostrom, E. 1995. Wood Chemistry. Second Edition. Terjemahan

Sastrohamidjojo. Kimia Kayu dan Dasar-dasar Kimia. Gajah Mada

University Press. Yogyakarta.

Skoog, D.A., West, D.M, dan Holler, F.J. 1994 Analytical Chemistry An

Introduction. Sixth Edition, Saunders College Publishing. USA.

Srebotnik, E., Jensen dan Hammel. 1994. Fungal Degradation Of Recalcitrant

Nonphenolic Lignin Structure Without Lignin Peroxidase. Proc Natl Acad

Sci. 91:12794-12797

Sreedhar, M., Chaturvedi, A.M., Aparna, D., Pavan, K., Singhal R.K dan Babu

P.V. 2013. Influence of γ-radiation Stres on Scavenging Enzyme Activity

and Cell Ultra Structure In Groundnut (Arachis hypogaea L.). Applied

Science Research. 4(2):35-44.

Stewart, J.J., Akiyama, T., Chapple, C., Ralph, J., dan Mansfield, S.D. 2009. The

Effect On Lignin Structure Of Overexpression Of Ferulate 5-Hydroxylase

In Hybrid Poplar. Plant Physiol, 150:621-635

Sudarmadji, S., Haryono, B., dan Suhardi. 1989. Prosedur Analisa untuk Bahan

Makanan dan Pertanian. Liberty. Yogyakarta.

68

Sudiyani, Y., Heru, R., dan Alawiyah, S. 2010. Pemanfaatan Biomassa Limbah

Lignoselulosa Untuk Bioetanol Sebagai Sumber Energi Baru Terbarukan.

Ecolab. 4(1):1-54.

Sukandar, U. 2002. Proses Metabolisme. Bandung: Institut Teknologi Bandung.

Sun, Y. dan Cheng, J. 2002. Hydrolysis of Lignocellulosic Materials for Ethanol

Production: A Review. Bioresource Technology. 83:1-11.

Surono, M. Soejono dan Budhi, S.P.S. 2006. Kehilangan Bahan Kering dan Bahan

Organik Silase Rumput Gajah pada Umur Potong dan Level Aditif yang

Berbeda. Jurnal Pengembangan Peternakan Tropis. 1(31):62-67.

Susanti, E., Ardyati., Suharjono dan Aulaniam. 2016. Optimizing of Lignin

Peroxidase Production by The Suspected Novel Strain of Phanerochaete

chrysosporium ITB Isolate. International Journal of ChemTech Research,

9(11), 24-33.

Tomas, P.E., Alvira, P., Ballesteros, M., Negro, M.J. 2011. Pretreatment

Technologies for Lignocellulose-to-Bioethanol Conversion. Di dalam

Pandey A (ed.), Biofuels: Alternative Feedstocks and Conversion

Processes, pp: 149-176.

Toledano, A., Serrano, L., Pineda, A., Romero, A.A., Luque, R dan Labidi, J.

2014. Depolymerisation Microwave dibantu dari organosolv lignin melalui

ringan hidrogen bebas hidrogenolisis: skrining Catalyst, Terapan Katalisis

B-Lingkungan 145: 43-55.

Tuomela, M., Vikman, M., Hatakka, A., dan Itavaara M. 2000. Biodegradation of

lignin in a compost environment. Bioresource technology. 72:169-183.

United States Department of Agriculture (USDA). 2015. Pennisetum purpureum

classifications. https://plants.usda.gov/core/profile?symbol=PEPU2 20

Desember 2017 (14.10).

Utomo, R.S dan Soejono. 1987. Singkronisasi Degradasi Energy dan Protein

Dalam Rumen Pada Ransum Basal Jerami Padi Untuk Meningkatkan

Kecernaan Nutrient Sapi Potong. Laporan Penelitian. Lembaga Penelitian

Gajah Mada. Yogyakarta.

Verma, V., Alpika, V. dan Akhilesh, K. 2012. Isolation Dan Production Of

Cellulose Enzyme From Bacteria Isolated From Agricultural Fields In

District Hardoi, Uttar Pradesh, India. Adv Appl Sci Res. 3(1):171-174.

Waluyo, L. 2004. Mikrobiologi. Bogor : CV Rajawali.

Wan, C., dan Li, Y. 2012. Fungal pretreatment of lignocellulosic biomass. Journal

of Biotechnol Adv. 30(6):1447-1457.

https://plants.usda.gov/core/profile?symbol=PEPU2

69

Wardhana, A.W. 2006. Proteksi radiasi dan aplikasinya. Yogyakarta: Andi

Yogyakarta.

Wenjuan, Q. 2010. High Consistency Enzimatic Hydrolysis Of

Lignocellulose. The Faculty Of Graduate Studies. The University Of

British Colombia .140.

Widyastuti. 2007. Jamur Ganoderma philippii dan Rigidoporus lignosus. Fakultas

Kehutanan. Universitas Gajah Mada.

Winarno, F.G., Fardiaz, S. dan Fardiaz, D. 1980. Pengantar Teknologi Pangan.

Jakarta: PT Gramedia.

Winarti, S. 1996. Pengaruh Lama Fermentasi dan Kadar Substrat Terhadap

Produksi Etanol Pada Fermentasi Onggok Oleh S. cerevisie. Fakultas

MIPA. Universitas Brawijaya Malang.

Wiratmaja, I.G., Kusuma, I.G.B.J., Winaya, I.N.S. 2011. Pembuatan Etanol

Generasi Kedua dengan Memanfaatkan Limbah Rumput Laut Eucheuma

Cottoni Sebagai Bahan Baku. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin. 5(1):75-84.

Yumas, M., dan Rosniati. 2014. Pengaruh Konsentrasi Starter dan Lama

Fermentasi Pulp Kakao Terhadap Konsentrasi Etanol. Biopropal Industri,

5(1) 13-22.

Yuniarsih, F.N. 2009. Pembuatan Bioetanol dari Dekstrin dan Sirup Glukosa Sagu

Menggunakan Sacchromyceas Cerevesae var. Ellipsoideus. Skripsi.

Fakultas Teknologi Pertanian Bogor. Bogor.

Zheng, G., Yu, M., Chen, Y., Huang, D., Zhang, J., Huang, H., Jiang R., dan Yu

Z. 2009. Efects of Inoculation with P.crysphorium at Various Time Points

on Enzyme Activities During Agricultural Waste Composting. Bioresource

Technology. 101: 222-227.

Zheng, Z., dan Obbard, J.P. 2002. Oxidation of polycyclic aromatic hydrocarbons

(PAH) by the white rot fungus, Phanerochaete chrysosporium. Enzyme

Microb. Technol, 31, 3–9.

Zusfahir dan Santi, N.H. 2008. Pemanfaatan Batang Ubi Kayu sebagai Sumber

Enzim Peroksidase untuk Penurunan Kadar Fenol. Seminar Nasional

Aplikasi Sains dan Teknologi, IST AKPRIND Yogyakarta.

70

LAMPIRAN

Lampiran 1. Proses Pretreatment NaOH

a. Perubahan kadar lignin pretreatment NaOH

Parameter Larutan NaOH

0% 2% 4% 6% 8% 10%

Kadar lignin % 12,03c 9,39

b 6,40

a 6,43

a 6,49

a 6,45

a

Penurunan % - 22 46,82 46,53 46,03 46,32

Lampiran 2. Proses Biodelignifikasi Solid State Fermentation (SSF) Batang

Rumput Gajah a. Perubahan pH medium SSF terhadap waktu inkubasi

b. Perubahan kadar air medium SSF terhadap waktu inkubasi

c. Aktivitas LiP dalam medium biodelignifikasi

Perlakuan Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 Gy 2.624±0,08bc

3.936±0,26c 1.026±0,00

a 1.551±0,00

a

500 Gy 3.936±0,00a 5.248±0,00

a 5.518±0,00

a 7.180±0,00

b

1.000 Gy 6.560±0,09a 7.232±0,08

a 7.605±0,09

a 9.656±0,00

ab

1.500 Gy 5.248±0,10a 4.608±1,01

a 8.241±2,04

b 8.949±1,11

b

2.000 Gy 3.264±0,04a 4.576±0,06

a 3.466±0,09

a 5.376±0,09

a

Perlakuan Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 Gy 6,58±0,11a 7,32±0,01

b 6,72±0,01

a 7,53±0,01

c

500 Gy 6,68±0,11a 7,27±0,02

b 6,82±0,02

a 7,56±0,01

c

1.000 Gy 6,91±0,08a 7,35±0,01

c 7,16±0,02

b 7,63±0,01

d

1.500 Gy 6,75±0,07a 7,38±0,01

b 7,05±0,21

a 7,59±0,01

b

2.000 Gy 7,14±0,085a 7,42±0,01

c 7,26±0,02

b 7,70±0,02

d

Perlakuan Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 Gy 72,45±0,57a 73,67±0,004

a 75,22±0,74

a 76,39±3,39

a

500 Gy 72,06±0,93ab

71,64±0,91a 74,96±1,05

a 73,33±1,31

ab

1.000 Gy 74,81±2,68a 72,30±0,48

a 76,12±0,89

a 75,09±0,87

a

1.500 Gy 71,36±3,24a 73,21±0,09

a 75,47±0,65

a 75,38±3,44

a

2.000 Gy 71,75±0,06a 72,31±0,39

a 75,59±1,04

b 74,96±0,63

b

71

d. Kadar glukosa dalam medium biodelignifikasi

Perlakuan Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 Gy 3,73±0,00a 4,55±0,00

a 10,36±0,98

c 12,32±1,02

d

500 Gy 3,98±0,43a 5,43±0,00

a 10,93±0,00

c 12,19±0,00

d

1.000 Gy 4,75±0,00a 6,49±0,44

b 12,54±0,51

d 13,74±1,00

d

1.500 Gy 5,08±0,42a 5,43±0,45

a 11,51±0,49

c 13,21±0,98

d

2.000 Gy 5,15±0,43a 5,25±1,31

a 7,89±0,00

b 12,30±0,00

d

e. Delignifikasi selama 8 hari

Uraian (Substrat

Akuades)

Ulangan Dosis Radiasi (Gy)

0 500 1.000 1.500 2.000



2 9,56 7,82 5,57 5,96 10,09


2 20,52 34,97 53,67 50,44 16,14

Rerata 21,70 33,71 53,49 50,50 16,76

Uraian (Substrat

NaOH 4%)


0 5.00 1.000 1.500 2.000

Kadar lignin awal, % 1 6.40 6.40 6.40 6.40 6.40

Kadar lignin akhir, % 1 4.60 3.61 1.22 2.29 4.85

2 4.51 3.75 1.10 2.81 4.43

Efisiensi delignifikasi,% 1 28.13 43.75 81.25 64.22 25.00

2 29.69 41.41 82.81 56.25 31.25

Rerata 28.91 42.58 82.03 60.23 28.13

f. Aktivitas enzim selulase dalam medium biodelignifikasi

Perlakuan Hari ke 4

(Aquades)

Hari ke 4

(NaOH)

Hari ke 8

(Aquades)

Hari ke 8

(NaOH)

0 Gy 1,03±0,00a 1,26±0,09

a 1,66±0,00

b 2,01±0,19

c

500 Gy 1,08±0,08a 1,45±0,00

a 1,77±0,00

b 2,14±0,00

c

1.000 Gy 1,51±0,00b 2,29±0,00

c 2,78±0.19

d 2,45±0,09

c

1.500 Gy 1,49±0,08a 2,36±0,00

c 2,45±0,18

c 2,83±0,36

d

2.000 Gy 1,34±0,00a 2,29±0,00

c 2,33±0,00

c 2,53±0,00

d

72

Lampiran 3. Proses Fermentasi dengan Saccharomyces.sp Pada Substrat

Batang Rumput Gajah

a. Perubahan pH medium fermentasi

b. Konversi gula pereduksi substrat A (Akuades)

c. Konversi gula pereduksi substrat B (NaOH 4%)


0 500 1.000 1.500 2.000



2 8,52 8,22 7,50 7,75 7,15

Penurunan kadar glukosa,

% (g/g)

1 50,02 44,46 49,10 34,82 34,15

2 30,80 32,57 45,47 41,33 41,87

Rerata 40,41 38,51 47,28 38,07 38,01

d. Kadar etanol dalam medium fermentasi

Uraian Dosis Radiasi (Gy)

0 500 1.000 1.500 2.000

Substrat A 6.29a 7.12

ab 9.00

def 8.52

cd 7.54

bc

Substrat B 8.92de

9.34def

10.85g 9.74

ef 10.02

fg

Perlakuan 0 Gy 500 Gy 1.000 Gy 1.500 Gy 2.000 Gy

Awal Aquades 6.20±0,01a 6.15±0,02

a 6.16±0,02

bc 6.05±0,21

b 6.26±0,01

c

Akhir Aquades 5.40±0,07b 5.60±0,08

a 5.20±0,01

ab 5.43±0,06

ab 5.52±0,06

a

Awal NaOH 6.53±0,01d 6.56±0,07

d 6.30±0,01

de 6.59±0,01

de 6.70±0,02

e

Akhir NaOH 5.10±0,05b 5.14±0,10

a 5.05±0,05

ab 5.30±0,11

ab 5.20±0,00

a


0 500 1.000 1.500 2.000



2 9,59 9,12 10,52 10,46 7,31

Penurunan kadar

glukosa, % (g/g)

1 30,60 21,22 23,76 10,17 19,62

2 7,46 16,59 16,10 9,12 7,26

Rerata 19,03 18,90 19,93 9,65 13,44

73

Lampiran 4. Contoh Perhitungan

a. Kadar lignin

Uraian Ulangan 0% 2% 4%

SBE, g 1 0.4276 0.4198 0.4044

2 0.4157 0.4198 0.4044

LA, g (a) 1 0.0593 0.0503 0.0310

2 0.0575 0.0503 0.0310

Abu, g (b) 1 0.0061 0.0056 0.0018

2 0.0064 0.0056 0.0018

Lignin, g (c) 1 0.0532 0.0447 0.0292

2 0.0511 0.0447 0.0292

BK sampel, g (d) 1 0.4395 0.4760 0.4566

2 0.4272 0.4760 0.4566

Kadar lignin, % 1 12.095 9.385 6.396

2 11.960 9.385 6.396

Rerata 12.0277 9.3854 6.3960

74

b. Kadar air, %

Perlakuan Ulangan Subtrat B

0 Gy 500 Gy 1.000 Gy 1.500 Gy 2.000 Gy

W0 (a), g 1 12.6048 12.455 10.8265 19.5003 21.2598

2 11.0480 12.532 11.8155 20.1718 20.2322

W1 (b), g 1 13.6146 13.4562 11.8271 20.5015 22.2612

2 12.0550 13.5372 12.8173 21.1728 21.2349

W2 (c), g 1 12.819 12.7128 11.0819 19.7224 21.515

2 11.3099 12.8094 12.0589 20.4426 20.4788

Bb sampel, g 1 1.0098 1.0012 1.0006 1.0012 1.0014

2 1.0070 1.0052 1.0018 1.0010 1.0027

Bk sampel, g 1 0.2142 0.2578 0.2554 0.2221 0.2552

2 0.2619 0.2774 0.2434 0.2708 0.2466

Kadar air, % 1 78.788 74.251 74.475 77.817 74.516

2 73.992 72.404 75.704 72.947 75.406

Rerata 76.390 73.327 75.090 75.382 74.961

75

c. Aktivitas Enzim Lignin Peroksidase (LiP)

Uraian Ulangan Subtrat B

0 Gy 500 Gy 1.000

Gy

1.500

Gy

2.000

Gy

Faktor pengenceran 1 1 1 1 1

Abs T=0 1 0.580 0.600 0.550 0.585 0.540

2 0.585 0.580 0.570 0.590 0.560

Abs T=30 1 0.575 0.625 0.585 0.615 0.560

2 0.595 0.615 0.605 0.625 0.580

Delta absorbansi 1 0.005 0.018 0.035 0.030 0.020

2 0.010 0.035 0.035 0.035 0.020

Volume total, ml 4 4 4 4 4

Tebal kuvet, cm 1 1 1 1 1

Volume enzim, ml 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

t pengukuran, menit 1 19 19 19 19 20

2 20 20 20 20 20

Rerata 19,5 19,5 19,5 19,5 19,5

Aktivitas LiP, U/ml 1 141.48 495.19 990.38 848.90 537.63

2 268.82 940.86 940.86 940.86 537.63

Rerata 205.15 718.025 965.62 894.88 537.63

76

d. Kurva Standar Glukosa

Uraian Ulangan I II III IV V VI

Kadar glukosa, mg/ml 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Absorbansi pada 540 nm 1 0.00 0.12 0.21 0.38 0.46 0.58

2 0.00 0.10 0.21 0.39 0.47 0.58

Rerata 0.00 0.11 0.21 0.38 0.47 0.58

Kurva standar :

Absorbansi pada 540 nm 0.0 0.1 0.2 0.4 0.5 0.6

Glukosa, mg/ml 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

77

e. Kadar glukosa

Uraian Ulangan Dosis Gy

0 500 1.000 1.500 2.000

Sampel, g 1 1 1 1 1

Volume medium, ml 20 20 20 20 20

Kadar air sampel, % 76.390 73.327 75.090 75.382 74.961

Bk sampel, g 0.2361 0.2667 0.2491 0.2462 0.2504

Faktor pengenceran 1 1 1 1 1

Absorbansi pada 540 nm 1 0.080 0.100 0.110 0.095 0.090

2 0.090 0.100 0.090 0.100 0.095

Slope kurva standar (a) 1.7110 1.7110 1.7110 1.7110 1.7110

Kadar glukosa, mg/ml 1 0.1369 0.1711 0.1882 0.1625 0.1540

2 0.1540 0.1711 0.1540 0.1711 0.1625

Kadar glukosa, mg/g 1 11.595 12.830 15.111 13.205 12.300

2 13.044 12.830 12.363 13.900 12.983

Rerata 12.32 12.83 13.74 13.55 12.64

= 11.595 mg/g

78

e. Efesiensi degradasi lignin

Uraian (Substrat

NaOH 4%)


0 5.00 1.000 1.500 2.000

Kadar lignin awal, % 1 6.40 6.40 6.40 6.40 6.40

Kadar lignin akhir, % 1 4.60 3.61 1.22 2.29 4.85

2 4.51 3.75 1.10 2.81 4.43

Efisiensi delignifikasi,% 1 28.13 43.75 81.25 64.22 25.00

2 29.69 41.41 82.81 56.25 31.25

Rerata 28.91 42.58 82.03 60.23 28.13

= 28,13 %

79

g. Konversi Gula Pereduksi

Uraian Ulangan Dosis Radiasi Gy

0 500 1.000 1.500 2.000

Kadar glukosa awal, 12.32 12.83 13.74 13.55 12.64

Kadar glukosa akhir, 1 6.157 6.766 6.993 8.613 8.098

2 8.525 8.215 7.492 7.751 7.145

Penurunan kadar

glukosa, % (g/g)

1 50.024 47.265 49.096 36.451 35.945

2 30.803 35.965 45.460 42.806 43.481

Rerata 40.414 41.615 47.278 39.628 39.713

= 50.024 %

80

h. Kurva standar etanol GC

Etanol, g/100 ml (%) 0 0.2 0.4 0.6 0.8

Etanol, mg/ml 0 2 4 6 8

Luas puncak 0 1948 2206

Konsentrasi, ppm (µg/ml) 0 6000 8000

81

i. Kadar etanol

Uraian Ulangan Dosis Radiasi Gy

0 500 1.000 1.500 2.000

Sampel, g 2 2 2 2 2

Akuades, ml 10 10 10 10 10

Kadar air sampel, % 1 65.45 67.01 65.40 59.56 66.10

2 62.30 62.18 66.09 60.98 62.06

Bk sampel, g 1 0.69 0.66 0.69 0.81 0.68

2 0.75 0.76 0.68 0.78 0.76

Rerata luas puncak (GC) 1919 1971 2217 2308 2141

Slope kurva standar 3.353 3.353 3.353 3.353 3.353

Rerata etanol (GC), ppm

(µg/ml)

6434 6609 7434 7739 7179

Kadar etanol, ppm (µg/g) 1 93111 100150 107416 95682 105893

2 85333 87378 109613 99152 94597

Rerata 89222 93764 108514 97417 100245

Kadar etanol, % (g/g) 1 9.31 10.02 10.74 9.57 10.59

2 8.53 8.74 10.96 9.92 9.46

Rerata 8.92 9.38 10.85 9.74 10.02

= 93111 ppm

= 9,31 %

Lampiran 5. Data Uji Statistik IBM SPSS 22.0

1. Pretreatment Larutan NaOH

a. Kadar Lignin

ANOVA

VAR00006

Sum of

Squares df

Mean

Square F Sig.

Between

Groups 58.094 5 11.619 27.646 .000

Within Groups 2.522 6 .420

Total 60.616 11

VAR00006

Duncan

BB N

Subset for alpha = .05

1 2 3

6.00 2 6.2080

4.00 2 6.3250

5.00 2 6.3920

3.00 2 6.3960

2.00 2 9.3850

1.00 2 12.0275

Sig. .789 1.000 1.000

Means for groups in homogeneous subsets are displayed.

a Uses Harmonic Mean Sample Size = 2.000.

84

2. Optimasi : Biodelignifikasi

a. Kadar air medium biodelignifikasi

F3 (PC-1.000)

ANOVA

VAR00002

Sum of

Squares df Mean Square F Sig.

Between

Groups 15.765 3 5.255 2.354 .213

Within Groups 8.931 4 2.233

Total 24.696 7

VAR00002

Duncana

VAR0000

1 N

Subset for

alpha = 0.05

1

2.00 2 72.30

1.00 2 74.81

4.00 2 75.09

3.00 2 76.12

Sig. .067

Means for groups in homogeneous

subsets are displayed.

a. Uses Harmonic Mean Sample Size

= 2.000.

85

b. Aktivitas LiP medium biodelignifikasi

F3 (PC-1.000)

ANOVA

VAR00002

Sum of


Between

Groups

10678206.37

5 3 3559402.125 4.557 .088

Within Groups 3124505.500 4 781126.375

Total 13802711.87

5 7

VAR00002

Duncana

VAR0000

1 N

Subset for alpha =

0.05

1 2

1.00 2 6560.00

2.00 2 7232.50 7232.50

3.00 2 7604.50 7604.50

4.00 2 9656.50

Sig. .309 .055

Means for groups in homogeneous subsets

are displayed.

a. Uses Harmonic Mean Sample Size =

2.000.

86

c. Kadar Glukosa Medium delignifikasi

F3 (PC-1.000)

ANOVA

VAR00002

Sum of


Between

Groups 95.025 3 31.675 24.253 .005


Total 100.248 7

VAR00002

Duncana

VAR0000

1 N

Subset for alpha = 0.05

1 2 3

2.00 2 4.63

1.00 2 9.85

3.00 2 12.18 12.18

4.00 2 13.74

Sig. 1.000 .111 .245

Means for groups in homogeneous subsets are

displayed.

a. Uses Harmonic Mean Sample Size = 2.000.

87

d. Efesiensi degradasi lignin (Penurunan kadar lignin)

Substrat A

ANOVA

VAR00006

Sum of

Squares df

Mean

Square F Sig.

Between

Groups 2186.230 4 546.557 401.848 .000


Total 2193.030 9

VAR00006

Duncan

BB N


1 2 3 4

5.00 2 16.7600

1.00 2 21.7050

2.00 2 33.7150

4.00 2 50.5050

3.00 2 53.4900

Sig. 1.000 1.000 1.000 .051



88

Substrat B

ANOVA

VAR00006

Sum of

Squares df

Mean

Square F Sig.

Between

Groups 555.122 4 138.780 16.824 .004


Total 596.366 9

VAR00006

Duncan

BB N


1 2 3

5.00 2 51.5750

1.00 2 51.6700

2.00 2 55.9100 55.9100

4.00 2 62.5150

3.00 2 71.1550

Sig. .202 .070 1.000



89

3. Fermentasi

a. pH medium awal fermentasi

ANOVA

VAR00002

Sum of


Between

Groups .621 9 .069 13.711 .000

Within Groups .050 10 .005

Total .671 19

VAR00002

Duncana

VAR0000

1 N

Subset for alpha =

0.05

1 2

1.00 2 5.3000

2.00 2 5.7950

7.00 2 5.7950

5.00 2 5.8200

10.00 2 5.8200

4.00 2 5.8300

9.00 2 5.8300

3.00 2 5.9200

8.00 2 5.9200

6.00 2 5.9700

Sig. 1.000 .051

Means for groups in homogeneous subsets

are displayed.

90

b. pH medium akhir fermentasi

ANOVA

VAR00002

Sum of


Between

Groups .990 9 .110 3.922 .022

Within Groups .280 10 .028

Total 1.270 19

VAR00002

Duncana

VAR0000

1 N


1 2 3 4

8.00 2 4.2200

9.00 2 4.3800 4.3800

7.00 2 4.3850 4.3850

5.00 2 4.5250 4.5250 4.5250

3.00 2 4.5900 4.5900 4.5900 4.5900

4.00 2 4.6650 4.6650 4.6650

10.00 2 4.7000 4.7000 4.7000

6.00 2 4.7200 4.7200 4.7200

1.00 2 4.9150 4.9150

2.00 2 4.9500

Sig. .070 .096 .060 .079



91

c. Kadar etanol

ANOVA

VAR00002

Sum of


Between

Groups 35.453 9 3.939 19.225 .000

Within Groups 2.049 10 .205

Total 37.501 19

VAR00002

Duncana

VAR0000

1 N


1 2 3 4 5 6 7

1.00 2 6.2900

2.00 2 7.1200 7.1200

5.00 2 7.5450 7.5450

4.00 2 8.5200 8.5200

6.00 2 8.9200 8.9200

3.00 2 9.0000 9.0000 9.0000

7.00 2 9.3800 9.3800 9.3800

9.00 2 9.7450 9.7450

10.00 2 10.0250 10.0250

8.00 2 10.8500

Sig. .097 .370 .057 .107 .120 .061 .098



92

Lampiran 6. Data GC

PC-0

PC-500

PC-1.500

PC-2.000

Standar

93

BIODATA MAHASISWA

IDENTITAS PRIBADI

Nama Lengkap : Yuke Puspita

Tempat, Tanggal Lahir : Batupanjang, 28 Oktober 1995

NIM : 1113096000040

Anak ke : 2 dari 7 bersaudara

Alamat Rumah : Jl. Mesjid Jeram, RT/RW: 02/03 Kec.

Rupat, Kab. Bengkalis, Riau.

Telp/HP. : 082386780830

Email : [email protected]

PENDIDIKAN FORMAL

Sekolah Dasar : SDN 16 Batupanjang Lulus tahun 2007

Sekolah Menengah

Pertama

: SMPN 1 Rupat Lulus tahun 2010

SLTA/SMK : SMKN 1 Rupat Lulus tahun 2013

Perguruan Tinggi : UIN Syarif Hidayatullah Jakarta Masuk tahun 2013

PENDIDIKAN NON FORMAL

Kursus/Pelatihan

1. Pengenalan Audit Internal

ISO/IEC 17025:2005

: No. Sertifikat QPM-098/11/2016

2. Pengenalan ISO/IEC 17025:2005 : No. Sertifikat QPM-048/11/2016

3. Keamanan dan Keselamatan Kerja

di Laboratorium Kimia

: No. Sertifikat-

PENGALAMAN ORGANISASI

1. Himpunan Mahasiswa Kimia : Jabatan Anggota Tahun 2013-2014

2. Himpunan Mahasiswa Kimia : Jabatan Staf Departemen Dana Usaha

Tahun 2014-2015

3. Himpunan Mahasiswa Kimia : Jabatan Mentri Departemen Dana Usaha

Tahun 2015 sd 2016

mailto:[email protected]

94

PENGALAMAN KERJA

1. Praktek Kerja Lapangan (PKL) : Balai Besar Riset Pengolahan Produk dan

Bioteknologi Kelautan dan Prikanan

(BBRP2BKP). Slipi.

Judul PKL Isolasi dan Karakterisasi

Natrium Alginat dari Rumput Laut

Sargassum Sp.

SEMINAR/LOKAKARYA

1. Peningkatan Kapasitas Keilmuan

dan Penelitian Bidang Biokimia

dan Bioteknologi Menuju

Kemandirian Bangsa

Mei/2014 Sertifikat Pemakalah ada

2. Keamanan dan Keselamtan Kerja

di Laboratorium Kimia dan

Pengenalan Android untuk

Pembelajaran Kimia di

Laboratorium

September/2013 Sertifikat Pemakalah ada

3. Pengenalan Sistem Manajemen

K3 OHSAS 18001

Mei/2017 Sertifikat Pemakalah ada

4. Pengenalan Sistem Manajemen

Keamanan Pangan ISO

22000:2005

November/2016 Sertifikat Pemakalah ada

delignifikasi batang rumput gajah dengan naoh dan...

Documents