draft tesis intan 2012.9.10(revisi 2012.9.16)
TRANSCRIPT
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Komponen utama yang terkandung dalam bahan baku berupa
tandan kosong skelapa sawit (TKKS) berupa selulosa, hemiselulosa,
lignin, dan ekstraktif (maksudnya apa?). . Hasil analisa yang diperoleh
menunjukkan bahwa TKKS tandan kosong sawit berpotensi untuk diolah
menjadi produk yang memiliki nilai ekonomis tinggi, salah satu caranya
adalah produksi selulosa atau monomernya glukosa. Untuk memperoleh
selulosa, sampel TKKS harus dilakukan perlakuan pendahuluan (Pre-
treatment). Perlakuan pendahuluan TKKS bertujuan untuk menghilangkan
atau mengurangi kandungan lignin,membantu proses hidrolisis sehingga
pada tahap hidrolisis, senyawa selulosa yang merupakan polisakarida
akan lebih mudah terhidrolisisdegradasi menjadi gula yang lebih
sederhana (glukosa). Selulosa yang terdapat di dalam tandan kososng
kelapa sawit dapat dihidrolisis menghasilkanjadi glukosa yang dapat
dikonversi lebih lanjut menghasilkan bahan bakar seperti etanol ataupun
hyidrogen. (Padil et al., 2011).
Selulosa memiliki gugus monomer yang terdiri dari unit monomer
D-glukosa yang terikat pada ikatan 1,4-glikosida. Selulosa cenderung
membentuk mikrofibril melalui ikatan inter dan intra molekuler sehingga
memberikan struktur yang larut. Mikrofibril selulosa terdiri dari 2 tipe, yaitu
kristalin dan amorf (Anidnyawati, 2009).
53
Menurut Demirbas (2005) terdapat dua jenis proses hidrolisis yang
dapat dilakukan, yaitu hidrolisis enzimatis dan hidrolisis kimiawi.
Pada penelitian dilakukan hidrolisis enzimatis karena memiliki
beberapa keuntungan yaitu dapat mengurangi penggunaan asam
sehingga dapat meminimalisir efek negatif terhadap lingkungan, tidak
terjadi degradasi gula hasil hidrolisis, kondisi proses yang lebih
ringanlunak (suhu rendah, pH netral), berpotensi memberikan hasilyield
yang tinggi, dan biaya pemeliharaan peralatan relatif rendah karena tidak
ada bahan yang korosif (Taherzadeh & Karimi, 2007). Namun dari
beberapa hasil penelitian terdahulu tersebut menyatakan bahwa proses
hidrolisis enzimatik juga memiliki kelemahan yaitu dimana proses tersebut
membutuhkan waktu yang lama untuk utnuk menghasilkan yields yang
lebih baik dan lebih besar jika dibandingkan dengan proses hidrolisis
kimiawi (hidrolisis asam)(literatur??).
Proses hidrolisis selulosa berlangsung melalui dua tahap yaitu
degradasi selulosa menjadi selobiosa oleh endo-β-1,4-glukanase dan
ekso-β-1,4 glukanase, tahap selanjutnya dilanjutkan dengan pemecahan
selobiosa oleh β-1,4 glukosidase. Kebanyakan sistem selulase yang
dihasilkan oleh jamur selulotik, jumlah β-glukosidasenya kurang dari yang
dibutuhkan untuk hidrolisis selulosa menjadi glukosa, sehingga produk
utama hidrolisisnya bukan glukosa melainkan selobiosa (Juhasz et al.,
2003; Martins et al., 2008; Ahamed dan Vermette, 2008), yang merupakan
inhibitor kuat terhadap pada saat mendegradasi selulosa. Sementara
54
Aspergillus niger dapat menghasilkan β-glukosidanse tinggi
sedangkanmentara endo-β-1,4-glukanase dan ekso-β-1,4-glukanasenya
rendah (LIPI, 2012). (APAKAH PROSES HIDROLISIS DAN
SAKARIFIKASI SAMA ATAU BERBEDA?, KALO SAMA PARAGRAF INI
DAN PARAGRAF BERIKUT DI INCORPORATE)
Proses sakarifikasihidrolisis dilakukan dengan menambahkan
kompleks enzim selulase dan β-glukosidase. Kompleks senzim selulase
berperan untuk memutuskan ikatan glikosidik β-1,4 didalam selulosa,
sedodekstrin, selobiosa, dan turunan selulosa lainnya. Kompleks enzim
selulase terdiri dari endoglukanase (karboksimetilselulosa-selulase) dan
eksoglukaase. Enzim endoglukanase akan memotong ikatan glikosidik β-
1,4 serat selulosa secara acak pada sisi internal daerah amorf serat
selulosa sehingga sisi yang terbuka dapat diserang oleh β-glukosidase
dan menghasilkan sebagian besar selo-oligosakarida serta sebagian kecil
glukosa. Enzim eksoglukanase akan memotong ujung-ujung rantai
individu serat selulosa. Enzim tersebut menyerang bagian luar ujung gula
non-pereduksi selulosa dan mampu menghidrolisis daerah kristalin
selulosa untuk menghasilkan selobiosa dari ujung pereduksi dan non-
pereduksi. Sedangkan enzim β-glukosidase berperan untuk memutus
ikatan glikosidik β-1,4 pada maltosa untuk menghasilkan glukosa (LIPI,
2012).
Pada penelitian ini dilakukan hidrolisis enzimatik terhadap tandan
kosong kelapa sawit menggunakan enzim selulase yang dihasilkan oleh
55
jamur Aspergillus niger. Proses hidrolisis dilakukan dengan
memvariasikan waktu hidrolisis dan volume enzim selulase. Sebelum
dilakukan proses hidrolisis, sampel TKKS harus melalui tahap yang paling
penting yaitu perlakuan pendahuluan. Perlakuan pendahuluan yang
dilakukan bertujuan untuk menghilangkan lignin (delignifikasi) yang
mengikat selulosa (delignifikasi) dan hemiselulosa. L sehingga lignin tidak
diinginkan karena menjadi inhibitor utama padabagi proses hidrolisis.
Semakin optimal proses delignifikasi berlangsung, maka semakin banyak
lignin yang lepas dari sampel. Hal initu akan menghasilkan semakin
banyak selulosa yang bisa dihidrolisis menjadi glukosa, mengakibatkan
selulosa terurai dari ikatan antar senyawa yang dibentuk lignin sehingga
akan menghasilkan kadar glukosa yang tinggi. .
Proses delignifikasi dilakukan dengan metode kimiawi yaitu melalui
proses ozonolisis. Proses ozonolisis berlangsung melalui dimana
dilakukan reaksi antara ozon dengan sampel TKKS dengan kelembapan
tertentu. Ozon sebagai oksidator kuat diyakini mampu mendegradasi
lignin sehingga melepaskan selulosa yang kemudian dapat di hidrolisis
menjadi glukosa. Dari hasil penelitian ozonolisis, didapat sampel TKKS
dengan kadar lignin terendah diperoleh sebesar 11,6% adalah pada
proses ozonolisis dengansaat laju alir oksigen sebesar 32literL/menit dan
dalam waktu pretreatment selama 10 menit. Adapun kadar lignin yang
didapat turun sebesar .?...% dari .?....% menjadi .?..%. Hasil ini
56
menunjukkan bahwa.....................(interpretasi terhadap data hasil
tersebut)
Proses hidrolisis dipengaruhi oleh beberapa variabel, diantaranya
waktu hidrolisis dan volume enzim selulase untuk mendapatkan kadar
glukosa yang optimum (Wulandari, 2012). Penelitian ini ini berlangsung
padamenggunakan variasi waktu hidrolisis yaitu 5, 10, 15, 20 dan 25 jam,
kemudianserta variasi volume enzim selulase yaitu 5, 10, 15, 20, dan
25mL. Penggunaan Aspergillus niger pada proses pembentukan enzim
selulase dikondisikan selama waktu 4 hari denganantara pH 4-5
agardengan tujuan untuk mengoptimalkan perolehan enzim selulase dari
TKKS untuk menghasilkan glukosa lebih optimal. Aspergillus niger
merupakan jenis jamur yang memiliki keunggulan, yaitu dapat
menghasilkan enzim ekstraseluler dengan aktivitas tinggi serta mudah
dalam pemeliharaannya. Selain itu, secara ekonomi jamur tersebut mudah
didapat dengan harga yang murah, dan mampu berkembang pada media
yang biayanya relatif murah serta ketersediaannya mudah didapatkan
(Murni dkk., 2011).
Hasil analisis glukosa yang didapat pada penelitian ini dari hasil
proses hidrolisis enzimatik dengan berat sampel TKKS sebesar 50 gram
dan pH 4-5 pada berbagai volume enzim selulase 5, 10, 15, 20 dan 25 ml
selama waktu hidrolisis 5, 10, 15, 20 dan 25 jam dapat dilihat pada tabel 9
berikutadalah sebagai berikut :
57
Tabel 9. Hasil Analisa Glukosa
Berat TKKS (gram)
pHWaktu
Hidrolisis (jam)Volume Enzim
Selulase (ml)Kadar
glukosa (%)
530 4-5'
5 jam
5 2,7000%10 3,0912%15 3,2016%20 3,3120%25 3,4224%
10 jam
5 2,9808%10 3,0912%15 3,8280%20 3,9600%25 4,0920%
15 jam
5 3,8556%10 2,8000%15 2,9000%20 3,6360%25 4,4268%
20 jam
5 3,5640%10 3,6960%15 4,1412%20 3,9600%25 4,0920%
25 jam
5 3,5640%10 3,3936%15 4,4660%20 3,9600%25 4,7740%
Kontrol 25 1,4731%
4.1 Pengaruh variasi Waktu Hidrolisis dan Volume Enzim TKKS hasil Pretreatment Ozonolisis terhadap berbagai Volume Enzim yang berasal dari Aspergillus niger terhadap Kadar Glukosa
58
Ada beberapa hal yang mempengaruhi proses hidrolisis enzimatik,
antara lainsalah satunya adalah ketepatan pemakaian enzim serta jumlah
enzim yang dipakai. Adapun enzim yang dapat digunakan untuk
menghidrolisis selulosa menghasilkan gula sederhana atau glukosa
adalah enzim selulase. Selulase kompleks mampu menghidrolisis kristal
selulosa menjadi gula-gula terlarut secara efisien (Gong dan Tsao, 1979).
Mikroorganisme penghasil selulase secara ekstraseluler tersebar
pada kapang dan bakteri. Aspergillus niger telah dikenal sebagai salah
satu m jenis kapang yang memiliki kemampuan yang tinggi dalam
menghasilkan berbagai enzim yang penting peranannya dalam bidang
pangan seperti selulase (Yani, Alvi. 1993). Pada dasarnya bBegitu
banyak sekali enzim komersial yang dijual untuk menghidrolisis selulase,
salah satunya enzim yang diproduksi oleh Navozyme yang dipakai untuk
menghidrolisis selulosa menjadi glukosa pada penelitian Garcia-Cubero
(2009). , nNamun harga enzim tersebut sangat mahal, sehingga dipilih
alternatif yang lebih murah yaitu menggunakan jamur Aspergillus niger
yang mampu menghasilkan enzim selulase sebagai pendegradasi
selulosa menghasilkan gula sederhana atau glukosa.
Penambahan Aspergilus niger diinokulasi selama 4 hari
sehinggauntuk membentuk enzim selulase. Menurut Darwis et al., 1995
aktivitas tertinggi diperoleh pada saat pasca eksponensial (stasioner) yaitu
setelah hari ke-4. inokulasi (punya kurva pertumbuhan A.niger dak, data
sekunder juga dak apa2?, apa betul 4 hari itu sudah lewat fase
59
eksponential). Hal itu pula yang menunjukkan bahwa enzim selulase yang
terbentuk mampu bekerja dengan baik pada aktifitas tertinggi. Selulosa
yang terdegradasi menjadi rantai karbon yang lebih sederhana
memudahkan kinerja enzim selulase yang diproduksi oleh Aspergillus
niger untuk merombak selulosa menjadi glukosa. Hal ini sesuai dengan
hasil penelitian Villena et al., (2007) bahwa Aspergillus niger dapat
memproduksi enzim lignoselulotik seperti enzim selulase.
Proses hidrolisis berlangsung dengan memvariasikan waktu
hidrolisis dan volume enzim sebagai variabel berubah terhadap beberapa
volume enzim yang bertujuan mencari waktu optimal proses untuk
hidrolisis dengan volume enzim tertentu. Hasil analisis kadar glukosa pada
berbagai perlakuan waktu hidrolisis selama 5, 10, 15, 20 dan 25 jam pada
berbagai volume enzim selulase 5, 10, 15, 20 dan 25 ml ditunjukkan pada
penjelasan adalah sebagai berikut ini :
4.1.1 Pengaruh Volume Enzim terhadap Kadar Glukosa pada Waktu Hidrolisis 5 jam
terhadap berbagai variasi volume enzime selulase yang berasal dari Aspergillus niger terhadap Kadar Glukosa
Hasil analisis kadar glukosa pada perlakuan waktu hidrolisis
selama 5 jam terhadap variasi pemakaian enzim selulase ditunjukkan
pada Gambar 13 berikut.
Glukosa yang dihasilkan dari perlakuan waktu hidrolisis 5 jam
dengan variasi pemakaian enzim selulase seperti terlihat pada gambar 13
60
mengalami trend kenaikan dari volume enzim selulase sebanyak 5ml
sampai dengan volume enzim selulase sebanyak 25ml.
Berdasarkan hasil pengujian kadar glukosa dari proses hidrolisis
selama 5 jam yang semakin meningkat terlihat dari kadar glukosa pada
penambahan 5 ml enzim selulase didapatkan sebesar 2,7%, kemudian
terjadi peningkatan sebesar 3,0912% pada penambahan enzim selulase
sebesar 10 ml, terlihat peningkatan kembali pada penambahan 15 ml
enzim selulase dengan kadar glukosa sebesar 3,2016%.
Waktu Hidrolisis 5 Jam
0,0000%
0,5000%
1,0000%
1,5000%
2,0000%
2,5000%
3,0000%
3,5000%
4,0000%
0 5 10 15 20 25 30
Volume Enzim
Kad
ar G
luko
sa
Waktu Hidrolisis 5 Jam
0,0000%
0,5000%
1,0000%
1,5000%
2,0000%
2,5000%
3,0000%
3,5000%
4,0000%
0 5 10 15 20 25 30
Volume Enzim
Ka
da
r G
luk
os
a
Series1
61
Gambar 13. Grafik Hubungan Antara Waktu Hidrolisis selama 5jam dengan Kadar Glukosa
Peningkatan kadar glukosa tersebut dilanjutkan dengan
penambahan 20 ml enzim selulase dimana didapatkan kadar glukosa
sebesar 3,3120% dan terakhir kadar glukosa tertinggi yang didapat pada
waktu hidrolisis selama 5 jam yaitu pada penambahan 25 ml enzim
selulase dengan kadar sebesar 3,4224%.
Daripat data tersebut, dapat disimpulkan bahwa hasil glukosa
dipengaruhi oleh banyaknya pemakaian volume enzim selulase yang
digunakan dalam proses hidrolisis. Pada proses hidrolisis tersebut, maka
pada pemakaian volume enzim selulase sebanyak 25 ml dengan waktu
hidrolisis 5 jam didapatkan kadar glukosa dengan nilai tertinggi yaitu
sebesar 3,4224% dan kadar glukosa terendah sebesar 2,7000% berada
pdiperoleh pada pemakaian volume enzim selulase sebanyak 5 ml..
Kenaikan kadar glukosa seiring dengan besarnya volume
penambahan enzim selulase ini dikarenakan banyaknya kadar enzim
selulase yang mengakibatkan sisi aktif enzim untuk memecah rantai
selulosa menjadi glukosa semakin meningkat sehingga aktfitas enzim pun
meningkat. Menurut Anwar, dkk 2010 enzim selulase terdiri dari tiga
komponen yaitu endo1,4-β-D-glukanase, ekso-1,4-β-D- glukanase dan
1,4-β-D-glukosidase yang dapat dihasilkan oleh berbagai macam
mikroorganisme (mirip sama di paragraf awal, gabung saja literaturnya).
Makin besar aktivitas enzim, makin banyak sisi aktif enzim yang tersedia
untuk memecah selulosa sampai menjadi glukosa.
62
4.1.2 Pengaruh Volume Enzim terhadap Kadar Glukosa pada Waktu Hidrolisis 10 jam Pengaruh Waktu Hidrolisis 10 jam terhadap berbagai variasi
volume enzime selulase yang berasal dari Aspergillus niger terhadap
Kadar Glukosa
Pada dasarnya penambahan enzim selulase pada waktu hidrolisis
tertentu mampu meningatkan kadar glukosa yang didapat. Menurut
Wulandari, 2012 hidrolisis dipengaruhi oleh banyaknya sisi aktif enzim
selulase yang bekerja pada proses hidrolisis yang berasal dari Aspergillus
niger. Maka semakin banyak enzim selulase yang ditambahkan maka
semakin banyak pula sisi aktif yang bekerja untuk menghidrolisis rantai
polisakarida menjadi monosakarida.
Hal ini sesuai dengan kadar glukosa yang dihasilkan dari proses
hidrolisis selama 10 jam terhadap variasi volume enzim yang divariasikan.
Hasil yang didapatkan yaitu kadar glukosa sebesar 2,9808% untuk
pemakaian enzim selulase sebasar 5 ml, penambahan enzim selulase 10
ml kadar glukosa menjadi 3,0912%, penambahan 15ml enzim selulase
didapat kadar glukosa sebesar 3,8280%, pada 20 ml enzim selulase
sebesar 3,9600% dan pada penambahan 25 ml enzim selulase
didapatkan kadar sebesar 4,0920% (Coba bandingkan dengan hasil
literatur berapa banyak glukosa yang dihasilkan, kalo tidak ada data
hidrolisis enzimatis, data dari hidroiss asam juga dak apa2).
63
.
Berdasarkan data yang didapat dapat dilihat bahwa kadar glukosa
mengalami peningkatan dari penambahan volume enzim selulase terkecil
hingga terbesar. Hal ini juga dapat dilihat dari grafik dibawah ini.
Pada grafik 14 terlihat bahwa kadar glukosa terendah berada pada
penambahan volume enzim sebesar 5 ml dan kadar glukosa tertinggi
pada penambahan 25 ml enzim selulase, itu berarti semakin besar enzim
selulase yang ditambahkan terhadap jumlah substrat yang tetap, maka
semakin besar pula kadar glukosa yang dihasilkan.
64
Waktu Hidrolisis 10 jam
0,0000%
0,5000%
1,0000%
1,5000%
2,0000%
2,5000%
3,0000%
3,5000%
4,0000%
4,5000%
0 5 10 15 20 25 30
Volume Enzim
Kad
ar G
luko
sa
Waktu Hidrolisis 10 jam
0,0000%
0,5000%
1,0000%
1,5000%
2,0000%
2,5000%
3,0000%
3,5000%
4,0000%
4,5000%
0 5 10 15 20 25 30
Volume Enzim
Ka
da
r G
luk
os
a
Series1
Gambar 14. Grafik Hubungan Antara Waktu Hidrolisis selama 10jam dengan Kadar Glukosa
Menurut Setyawati,dkk (2011) ini dikarenakan jumlah Aspergillus
niger yang banyak akan akan berbanding lurus dengan jumlah enzim
disertai pula dengan kenaikan enzim yang dihasilkan. Jika aktivitas enzim
meningkat dan jumlah substrat tetap tentu saja jumlah kadar glukosa yang
dihasilkan akan semakin tinggi.
65
4.1.3 4.1.3 Pengaruh Volume Enzim terhadap Kadar Glukosa pada Waktu Hidrolisis 15 jam
Pengaruh Waktu Hidrolisis 15 jam terhadap berbagai variasi volume
enzime selulase yang berasal dari Aspergillus niger terhadap Kadar
Glukosa
Hasil analisis terhadap glukosa yang diperoleh dari beberapa perlakuan
proses hidrolisis dengan menggunakan enzim selulase yang dibuat dari
Aspergillus niger dengan waktu hidrolisis selama 15 jam dan beberapa
perlakuan volume enzim selulase ditunjukkan pada Gambar 45 berikut ini.
Glukosa yang dihasilkan dari berbagai perlakuan seperti terlihat
pada gambar 14 mengalami trend kenaikan dari penambahan volume
enzim selulase sebesar 5 ml hingga penambahan enzim selulase sebesar
25 ml.
66
Waktu Hidrolisis 15 Jam
0,0000%
1,0000%
2,0000%
3,0000%
4,0000%
5,0000%
0 5 10 15 20 25 30
Volume Enzim
Kad
ar G
luko
sa
Waktu Hidrolisis 15 Jam
0,0000%
0,5000%
1,0000%
1,5000%
2,0000%
2,5000%
3,0000%
3,5000%
4,0000%
4,5000%
5,0000%
0 5 10 15 20 25 30
Volume Enzim
Ka
da
r G
luk
os
a
Series1
Gambar 15. Grafik Hubungan Antara Waktu Hidrolisis selama 15jam dengan Kadar Glukosa
Glukosa yang dihasilkan dari berbagai perlakuan seperti terlihat
pada gambar 14 mengalami trend kenaikan dari penambahan volume
enzim selulase sebesar 5 ml hingga penambahan enzim selulase sebesar
25 ml.
Dapat dilihat pada gambar tersebut, bahwa hasil glukosa
dipengaruhi oleh penambahan enzim selulase. Namun tidak seperti pada
67
proses hidrolisis selama 5 jam dan 10 jam, pada proses hidrolisis selama
15 jam trend yang terbentuk tidak begitu sempurna. Pada penambahan
enzim selulase sebesar 5 ml didapatkan kadar glukosa sebesar 3,8556%,
pada 10 ml kadar glukosa turun menjadi 2,8%, kemudian pada volume 15
ml meningkat kembali menjadi 2,9%, kembali meingkat sebesar 3,6360%
pada 20 ml, dan meningkat lagi menjadi 4,4268% pada penambahan 25
ml enzim selulase.
Penurunan yang terjadi juga dapat dikarenakan proses hidrolisis
selulosa berlangsung melalui dua tahap yaitu degradasi selulosa menjadi
selobiosa oleh endo-β-1,4-glukanase dan ekso-β-1,4 glukanase
dilanjutkan dengan pemecahan selobiosa oleh β-1,4 glukosidase. Pada
dasarnya Aaspergillus niger, jumlah β-glukosidasenya kurang dari yang
dibutuhkan untuk hidrolisis selulosa menjadi glukosa secara efisien
(Anwar, dkk., 2010), sehingga produk utama hidrolisisnya bukan glukosa
melainkan selobiosa.
Berdasarkan data di atas, walaupun mengalami penurunan pada
beberapa titik, namun hasil analisa tetap menunjukkan bahwa kadar
glukosa terendah tetap pada penambahan volume enzim terendah 5 ml
dengan hasil 3,5640% dan adar glukosa terendah pada penambahan
volume enzim terbanyak yaitu 25 ml dengan kadar glukosa 4,4268%. Hal
ini masih menunjukkan bahwa hidrolisis dipengaruhi oleh banyaknya
enzim selulase yang ditambahkan.
68
Hal itu dikarenakan pada waktu tersebut aktivitas enzim sedang
berada pada aktifitas tertinggi sehingga menjadi lebih cepat dalam
pemutusan ikatan rantai karbon selulosa menjadi monosakarida,
sedangkan pada waktu hidrolisis yang semakin lama, dimungkinkan
delignifikasi sampel yang tidak merata mengakibatkan ada beberapa
bagian sampel yang kandungan ligninnya belum terurai secara optimal,
sehingga kadar glukosa yang dihasilkan belum optimal.
4.1.4 Pengaruh Volume Enzim terhadap Kadar Glukosa pada Waktu Hidrolisis 20 jam Pengaruh Waktu Hidrolisis 20 jam terhadap berbagai variasi volume enzime selulase yang berasal dari Aspergillus niger terhadap Kadar Glukosa
Setelah dilakukan proses hidrolisis terhadap sampel TKKS yang
terlebih dahulu telah di delegnifikasi menggunakan metode ozonolisis,
maka didapatkan hasil analisis kadar glukosa dari berbagai penambahan
volume enzim selulase sebesar 5 ml, 10 ml, 15 ml, 20 ml, dan 25 ml
terhadap waktu hidrolisis selama 20 jam, seperti ditunjukkan pada
gambar 165
Hasil pengujian glukosa pada perlakuan variasi volume
penambahan enzim selulase sebanyak 5 ml, 10 ml, 15 ml, 20 ml, dan 25
ml, didapatkan kadar glukosa tertinggi sebesar 4,1412 % pada
penambahan volume enzim selulase sebanyak 15 ml, dan nilai kadar
glukosa terendah pada penambahan enzim selulase 5 ml dengan kadar
glukosa sebanyak 3,5640%.
69
Hal ini disebabkan kemungkinan karena lamanya waktu hidrolisis
yang dilakukan dan juga banyaknya enzim selulase yang ditambahkan
sehingga enzim selulase memiliki aktifitas tertinggi untuk mendegradasi
selulosa.
Waktu Hidrolisis 20 Jam
3,5000%
3,6000%3,7000%
3,8000%3,9000%
4,0000%4,1000%
4,2000%
0 5 10 15 20 25 30
Volume Starter
Kad
ar G
luko
sa
Waktu Hidrolisis 20 Jam
3,5000%
3,6000%
3,7000%
3,8000%
3,9000%
4,0000%
4,1000%
4,2000%
0 5 10 15 20 25 30
Volume Starter
Ka
da
r G
luk
os
a
Series1
Gambar 16. Grafik Hubungan Antara Waktu Hidrolisis selama 20jam dengan Kadar Glukosa
Pada gambar 16 dapat dilihat bahwa adanya tren kenaikan pada
setiap garis. Namun pada proses hidrolisis kali ini terlihat bahwa
penambahan volume enzim selulase sebanyak 15 ml memiliki kadar
70
glukosa yang tertinggi. Setelah 15 mlmenit, kadar glukosa yang
dihasilkan terjadi penurunan, menunjukkan bahwa penambahan 15ml
merupakan penambahan jumlah enzim selulose optimum untuk
menghasilkan jumlah glukosa optimum untuk waktu hidrolisis 20 jam.
Suhartono (1989) menyatakan bahwa nutrien yang ditambahkan ke
dalam media akan dihabiskan selama berlangsungnya proses fermentasi
sampai dihasilkan aktivitas enzim yang maksimal, kemudian dengan
berkurangnya nutrien akan mengakibatkan aktivitas produksi enzim dan
pertumbuhan mikroorganisme akan menurun. Jadi aktifitas enzim juga
dipengaruhi oleh nutrien yang diserap mikroorganisme. Menurut
Marsedan dan Gray (1986), Aada dua hal yang menyebabkan selulosa
sukar dihidrolisis oleh enzim. Pertama struktur kristalin selulosa, dan
kedua adalah asosiasinya dengan molekul lignin dan hemiselulosa
sehingga sisi serang enzim menjadi terbatas. Hal tesebut di atas dapat
menjadikan kadar glukosa yang dihasilkan tidak sesuai dengan kondisi
pengaruh dari variabel yang divariasikan (Marsedan and Gray, 1986Alvira,
et al., 2009).
.
4.1.5 Pengaruh Volume Enzim terhadap Kadar Glukosa pada Waktu Hidrolisis 25 jam Pengaruh Waktu Hidrolisis 25 jam terhadap berbagai variasi volume enzime selulase yang berasal dari Aspergillus niger terhadap Kadar Glukosa
71
Hasil analisis terhadap kadar glukosa yang diperoleh dari beberapa
perlakuan variasi volume enzim selulase yaitu 5, 10, 15, 20 dan 25ml dan
waktu hidrolisis selama 25 jam ditunjukkan pada Gambar 17 berikut ini.
Waktu Hidrolisis 25 Jam
0,0000%
1,0000%
2,0000%
3,0000%
4,0000%
5,0000%
6,0000%
0 5 10 15 20 25 30
Volume Starter
Kad
ar G
luko
sa
Waktu Hidrolisis 25 Jam
0,0000%1,0000%
2,0000%3,0000%4,0000%
5,0000%6,0000%
0 10 20 30
Vlume Starter
Kad
ar G
luko
sa
Series1
Gambar 17. Grafik Hubungan Antara Waktu Hidrolisis selama 25jam dengan Kadar Glukosa
72
Pada dasarnya peningkatan waktu hidrolisis dapat meningkatkan
kadar glukosa yang dihasilkan seiring dengan banyaknya volume enzim
yang ditambahkan. Hal ini dikarenakan semakin lama waktu yang
diberikan maka semakin banyak sisi aktif enzim selulase bekerja
memotong rantai karbon pada struktur selulosa menjadi struktur yang
lebih sederhana seperti glukosa atau waktu yang lama memungkinkan
adanya reaksi berkelanjutan dari enzim untuk menghidrolisis selulosa
menjadi glukosa. Begitu juga sebaliknya semakin sedikit waktu yang
diberikan untuk melangsungkan proses hidrolisis makan semakin sedikit
pula enzim selulase bekerja untuk menghidrolisis selulosa menjadi
glukosa, sehingga kadar glukosa yang dihasilkan juga semakin kecil.
Terlihat dari hasil pengujian kadar glukosa yang didapat seperti
pada grafik di atas. Hasil pengujian kadar glukosa memang menunjukkan
trend kenaikan nilai glukosa seiring dengan meningkatnya penambahan
enzim selulase. Dari grafik didapatkan nilai tertinggi glukosa sebesar
4,7740% pada penambahan volume enzim selulase sebanyak 25ml dan
terendah pada volume enzim selulase 5 ml sebesar 3,5640%.
Menurut Dekker (1985) proses hidrolisis enzimatik menggunakan
enzim selulase yang diisolasi dari Aspergillus niger sangat dipengaruhi
juga oleh waktu hidrolisis. Semakin lama waktu yang dipakai untuk
hidrolisis makan semakin banyak kadar glukosa dihasilkan. Namun
menurut Dekker, batas waktu untuk enzim selulase aktif dalam proses
hidrolisis adalah selama Aspergillus niger mendapatkan substrat yang
73
cukup. Waktu Hidrolisis 25 jam menrupakan waktu yang paling optimal
untuk menghasilkan kadar glukosa tertinggi dari proses hidrolisis sampel
yang didelignifikasi menggunakan proses ozonolisis.
Jika ditinjau dari interaksi antara variasi waktu hidrolisis dengan
volume enzim selulase yang maksimal,maka hasil yang didapatkan adalah
kadar glukosa tertinggi yaitu pada waktu hidrolisis 25 jam sebesar
4,7740% dan terendah pada waktu hidrolisis 5 jam yaitu sebesar 3,4224
pada penambahan volume enzim selulase optimal sebanyak 25 ml.
Menurut hasil yang diperoleh oleh Rina Andayani (2011), dimana TKKS
yang didelignifikasi dengan alkaline pretreatment NaoH dan dihidrolisis
dengan Aspergillus niger kadar glukosa yang dihasilkan sebanyak 0,52%
selama 8 hari. Hal tersebut menunjukkan bahwa proses delignifikasi
ozonolisis dan hidrolisis enzimatik yang dilakukan pada penelitian ini
cukup efektif untuk menghasilkan kadar glukosa yang tinggi.
4.2. Pengaruh variasi Waktu Hidrolisis TKKS hasil Pretreatment Ozonolisis terhadap berbagaiVariasi Volume Enzim yang berasal dari Aspergillus niger terhadap Kadar Glukosa berdasarkan Analisa HPLC
Dari Hasil analisis kadar glukosa hasil hidrolisis menggunakan
HPLC (Hihg Performance Liquid Chromatography) dari perlakuan
delignifikasi tandan kosong kelapa sawit denganmenggunakan metode
74
ozonolisis yang dilanjutkan dengan hidrolisis menggunakan Aspergillus
niger 25ml selama 25 jam diperlihatkan seperti pada gambar 18. berikut
ini.
Data dari hasil uji kadar glukosa yang diperlihatkan pada gambar
18 diatas memperlihatkan bahwa interaksi antar perlakuan berpengaruh
cukup signifikan terhadap perolehan kadar glukosa dari masing-masing
perbedaan perlakuan.
(TAMPILKAN JUGA HASIL KROMATOGRAM, JELASKAN
TENTANG JENIS KARBOHIDRAT YANG DIANALISIS!!!)
Kadar Glukosa dengan Analisa HPLC
0
1020
3040
50
0 10 20 30
volume enzimselulase (ml)
kad
ar g
luko
sa (
pp
m)
glukosa
Kadar Glukosa dengan Analisa HPLC
0
1020
3040
50
0 10 20 30
volume enzimselulase
kad
ar g
luko
sa
glukosa
75
Gambar 18. Grafik Hubungan Antara Waktu Hidrolisis dengan Kadar Glukosa
Data dari hasil uji kadar glukosa yang diperlihatkan pada gambar
18 diatas memperlihatkan bahwa interaksi antar perlakuan berpengaruh
cukup signifikan terhadap perolehan kadar glukosa dari masing-masing
perbedaan perlakuan.
Grafik di atas menunjukkan tren kenaikan dari perolehan kadar
glukosa hasil hidrolisis TKKS dari waktu hidrolisis selama 25 jam, dengan
penambahan volume enzim selulase yang bervariasi mulai dari kontrol (0
ml),15 ml dan 25 ml terus mengalami peningkatan kadar glukosa. Hal ini
bersesuaian dengan analisis kadar glukosa yang dilakukan menggunakan
metode Lluff Sschoorl diatas.
Jika dilihat pada grafik, didapatkan untuk 0 ml enzim selulase telah
menghasilan kadar glukosa sebesar 24 ppm. H hal ini menunjukkan
bahwa sebelum proses pretreatment atau delignifikasi TKKS
menggunakan metode ozonolisis telah mampu memotong sebagian kecil
selulosa sehingga menghasilkan glukosa. Kemudian, dilanjutkan dengan
proses hidrolisis selama 25 jam dengan penambahan enzim selulas
sebanyak 15 ml, kadar glukosa meningkat menjadi 36 ppm, lalu jika
ditambahkan sebanyak 25 ml enzim selulase maka kadar glukosa
meningkat menjadi sebesar 42 ppm.
Menurut Wulandari 2012 persentase Aspergillus niger berpengaruh
signifikan terhadap proses hidrolisis selulosa menjadi glukosa. Demikian
76
juga dengan jumlah enzim selulase yang dikonsumsi. Hal ini dapat
ditunjukkan oleh grafik kadar glukosa yang didapat.
77