permukaan respon pengaruh agitasi dan lama … · judul skripsi: permukaan respon pengaruh agitasi...
TRANSCRIPT
PERMUKAAN RESPON PENGARUH AGITASI DAN LAMA
KUTIVASI DEGRADASI LIGNIN PADA LIMBAH CAIR
PABRIK KELAPA SAWIT OLEH KONSORSIUM
MIKROORGANISME SECARA AEROBIK
LIANITHA KURNIAWATI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul permukaan respon
pengaruh agitasi dan lama kultivasi degradasi lignin pada limbah cair pabrik
kelapa sawit oleh konsorsium mikroorganisme secara aerobik adalah benar karya
saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk
apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau
dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2014
Lianitha Kurniawati
NIM F34090068
ABSTRAK
LIANITHA KURNIAWATI. Permukaan Respon Pengaruh Agitasi Dan Lama
Kultivasi Degradasi Lignin Pada Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Oleh
Konsorsium Mikroorganisme Secara Aerobik. Dibimbing oleh ENDANG
GUMBIRA SA’ID dan PRAYOGA SURYADARMA.
Pengaruh permukaan respon waktu kultivasi dan laju agitasi diinvestigasi
pada proses degradasi lignin dalam Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS).
Pengaruh laju agitasi diukur pada kisaran 100-150 rpm. Sementara, pengaruh waktu
kultivasi dianalisis pada kisaran dua sampai enam hari. Pengaruh dari kedua faktor
tersebut dianalisis menggunakan center point design. Hubungan dari permukaan
respon dengan kedua faktor pada proses degradasi lignin diukur dengan
menggunakan central composite design (CCD). Hasil penelitian menunjukkan laju
agitasi berpengaruh negatif terhadap proses degradasi lignin sebesar 93.53%.
bentuk permukaan respon dari waktu kultivasi dan laju agitasi adalah sadel dengan
persamaan Y= -0.17131 + 0.006315X1 - 0.021844X2 - 0.000032X12 +
0.000068X1X2 + 0.001474X22.
Kata kunci: Limbah cair pabrik kelapa sawit, delignifikasi, aerobik, konsorsium,
agitasi, waktu kultivasi.
ABSTRACT
LIANITHA KURNIAWATI. Response Surface of Agitation and Cultivation Time
on Lignin Degradation in Palm Oil Mill Effluent by Concortia Microorganism
under Aerobic Condition. Supervised by ENDANG GUMBIRA SA’ID and
PRAYOGA SURYADARMA.
The response surface of the cultivation time and agitation rate on lignin
degradation in the palm oil mill effluent (POME) were investigated. The effect of
agitation rate was measured at range 100-150 rpm. Meanwhile, the effect the
cultivation time was analyzed in range of two to six days. The influences of factors
were analyzed using center point design . However, surface response relationship
between both factors on lignin degradation was determined by using central
composite design (CCD). As a result, the agitation rate was significantly (93.53%)
reduced the lignin degradation. The surface response of cutivation time and
agitation rate effect was a saddle point with Y= -0.17131 + 0.006315X1 -
0.021844X2 - 0.000032X12 + 0.000068X1X2 + 0.001474X2
2.
Keywords: Palm Oil Mill Effluent, delignification, aerobic, consortia, agitation,
cultivation time.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian
PERMUKAAN RESPON PENGARUH AGITASI DAN LAMA
DEGRADASI LIGNIN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA
SAWIT OLEH KONSORSIUM KAPANG SECARA AEROBIK
LIANITHA KURNIAWATI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Permukaan Respon Pengaruh Agitasi dan Lama degradasi Lignin
Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit oleh Konsorsium Kapang Secara
Aerobik
Nama : Lianitha Kurniawati
NIM : F34090068
Disetujui oleh
Prof Dr Ir E Gumbira Sa’id, MA. Dev
Pembimbing I
Dr Prayoga Suryadarma, STP, MT
Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
--------------------------------
Judul Skripsi: Permukaan Respon Pengaruh Agitasi dan Lama degradasi Lignin Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit oleh Konsorsium Kapang Secara Aerobik
Nama : Lianitha Kurniawati NIM : F34090068
Disetujui oleh
\ \r
Prof Dr Ir E Gumbira Sa Id, MA. Dev Dr Prayoga Suryadarma, STP, MT Pembimbing I Pembimbing II
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala
rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
Permukaan respon pengaruh agitasi dan lama kultivasi degradasi lignin pada limbah
cair pabrik kelapa sawit oleh konsorsium mikroorganisme secara aerobik dengan
baik.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Ir. E Gumbira Sa’id, MA.
Dev dan Dr. Prayoga Suryadarma, STP, MT selaku dosen pembimbing yang telah
memberikan kesempatan dan arahan untuk melaksanakan penelitian ini serta Prof.
Dr. Ir. Erliza Noor selaku dosen penguji yang telah memberikan saran yang sangat
bermanfaat untuk penyempurnaan skripsi ini.
Penulis sampaikan ucapan terima kasih juga kepada ayahanda Bawawinarta
dan ibunda Rubiyati serta adik tercinta Jovita dwipuspaningrum atas dukungan,
semangat dan kasih sayang yang diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan
skripsi ini. Kepada Bapak Sumarno, Bapak Undang Kadarisman dan Bapak Yanto
dari PT. Condong Garut yang telah membantu selama pengambilan sampel. Kepada
Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi (PPSHB) yang telah
mengizinkan untuk menggunakan Laboratorium Rekayasa Bioproses dan laboran
TIN yang telah membantu dalam penelitian. Kepada rekan satu tim penelitian
(Ricky Susanto Putra, Budimandra Harahap, dan Dian Sukma Riany) serta teman-
teman Teknologi Industri Pertanian (TIN) 46 atas dukungan yang diberikan.
Semoga skripsi ini berguna dan bermanfaat bagi semua pihak yang
memerlukan. Saran dan kritik yang membangun diharapkan demi perbaikan
selanjutnya.
Bogor, Januari 2014
Lianitha Kurniawati
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 3
Ruang Lingkup Penelitian 3
METODE 3
Bahan 3
Alat 3
Tahapan Penelitian 3
HASIL DAN PEMBAHASAN 6
SIMPULAN DAN SARAN 11
Simpulan 11
Saran 12
DAFTAR PUSTAKA 12
LAMPIRAN 14
RIWAYAT HIDUP 21
DAFTAR TABEL
1 Nilai rendah dan nilai tinggi dari perlakuan 5
2 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit 6
3 Pengaruh linier dari faktor utama dan interaksi faktor terhadap kadar
lignin 8
4 Pengaruh linier dari faktor utama dan interaksi faktor terhadap bobot
miselium kering kapang 9
5 Pengaruh linier dari faktor utama dan interaksi faktor terhadap total
padatan 9
DAFTAR GAMBAR
1 Tahapan Penelitian 4
2 Satuan Penyusun Lignin 6
3 Pemotongan Ikatan Cα-Cβ molekul lignin 7
4 Permukaan respon (A) dan Contour plot (B) degradasi lignin sebagai
fungsi dari laju agitasi (X1) dan waktu inkubasi (X2) 11
DAFTAR LAMPIRAN
1 Prosedur uji proksimat LCPKS 14
2 Prosedur analisis residual selulosa dan berat miselium kering kapang
dimodifikasi metode 16
3 Rancangan percobaan faktorial untuk mengetahui pengaruh linear dan
permukaan respon 17
4 Rancangan percobaan dengan respon utama kenaikan nilai absorbansi
kadar lignin 17
5 Rancangan percobaan dengan respon total padatan yang terkandung
dalam LCPKS 18
6. Rancangan percobaan dengan respon berat kering miselium pada LCPKS 18
7 Hasil statistik pengaruh optimasi dan % pengaruh variabel terhadap
peningkatan nilai absorbansi kadar lignin 19
8 Cara perhitungan presentasi lignin yang terdegradasi 20
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas untuk menghasilkan minyak
nabati. Pengolahan minyak tersebut dilakukan melalui beberapa proses, yakni
stasiun penerimaan buah dan sortasi, stasiun sterilisasi, stasiun penebahan buah,
stasiun pengempaan, dan stasiun pemurnian minyak. Menurut Erningpraja (2009),
setiap satu ton Tandan Buah Segar (TBS) dihasilkan 0.6-0.8 m3 Limbah Cair
Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS). LCPKS tersebut dihasilkan dari beberapa proses
pengolahan kelapa sawit, yaitu dari stasiun klarifikasi, stasiun rebusan, hidrisiklon,
dan air cucian pabrik. Menurut Baharuddin et al. (2010), dalam satu liter LCPKS
memiliki kandungan C sebesar 36.36+3.8%, N sebesar 2.71+0.9%, C/N sebesar
13.4, dan total padatan sebesar 41022.0 mg/L, yang terdri dari selulosa
38.36+5.0%, hemiselulosa 23.21+2.9, dan lignin 26.72+3.4%. Ditelaah dari
kandungan LCPKS tersebut, dapat diketahui bahwa LCPKS memiliki potensi
untuk dijadikan bahan baku suatu substrat bioproduk, seperti bahan untuk
pembuatan bioetanol dan alanin. Hal ini dikarenakan LCPKS mengandung karbon
yang cukup untuk dikonsumsi mikroorganisme dalam pertumbuhannya.
Proses pembuatan substrat bioproduk dari bahan yang mengandung
lignoselulosa membutuhkan beberapa tahapan proses, yaitu delignifikasi dan
sakarifikasi. Proses delignifikasi terlebih dahulu dilakukan sebelum dilakukan
proses sakarifikasi. Proses delignifikasi perlu dilakukan karena berfungsi untuk
memecah dan menghilangkan kandungan lignin dan hemiselulosa serta merusak
struktur kristal dari selulosa serta meningkatkan porositas bahan (Sun and Cheng
2002). Rusaknya struktur kristal selulosa akan mempermudah terurainya selulosa
dan hemiselulosa menjadi gula-gula sederhana.
Terdapat beberapa metode yang dilakukan dalam proses delignifikasi yang
sering dilakukan, yaitu secara kimiawi, enzimatis, dan Direct Microorganism
Convertion (DMC). Delignifikasi secara kimiawi memiliki beberapa kekurangan,
yaitu dilakukan dengan menggunakan bahan kimiawi yang intensif dan dengan
energi yang tinggi mengakibatkan terdegradasinya selulosa, sehingga menurunkan
rendemen produk dan menghasilkan hasil samping yang bersifat toksik dan
mencemari lingkungan (Fitria 2008). Selain itu, proses delignifikasi secara
enzimatis menghasilkan rendemen yang lebih banyak dan ramah lingkungan
tetapi biaya produksi yang dibutuhkan lebih besar (Yu et al. 2010). Oleh karena
itu, dilakukan delignifikasi menggunakan proses DMC menggunakan konsorsium
mikroorganisme yang terdapat pada LCPKS. Mikroorganisme tersebut akan
menghasilkan enzim ligninase yang akan membantu dalam proses degradasi lignin.
Proses delignifikasi dengan memanfaatkan langsung isolat konsorsium
mikroorganisme yang terkandung pada LCPKS memiliki banyak keuntungan,
diantaranya lebih ekonomis dan mikroorganisme akan dengan mudah beradaptasi
sehingga pertumbuhannya dapat lebih maksimal. Menurut Karakashev dan
Thomse (2007), pemanfaatan mikroorganisme dari lingkungan mikroorganisme
itu sendiri lebih baik dibandingkan dengan mikroorganisme dari luar lingkungan
mikroorganisme itu sendiri. Mikroorganisme yang didapat dari hasil isolasi ini
digunakan pada proses degradasi lignin dalam bahan, salah satu jenis
2
mikroorganisme yang mampu mendegradasi lignin adalah kapang (Singh 2006).
Selama ini proses delignifikasi secara DMC dilakukan secara anaerobik. Menurut
Suryadarma et al. (2012), suatu proses yang dilakukan secara anaerobik
menyebabkan oksigen yang terkandung sedikit sehingga pertumbuhan sel dan laju
metabolismenya akan terhambat dan menyebabkan pembentukan produk sedikit.
Pada proses delignifikasi, mikroorganisme akan menghasilkan enzim ligninase,
berupa enzim lignin peroksidse (LiP), enzim mangan peroksidase (MnP), dan
enzim lakase (Artiningsih 2010). Oleh karena itu, proses delignifiksi dilakukan
menggunakan konsorsium mikroorganisme LCPKS yang dapat melakukan
degradasi lignin secara aerobik.
Perumusan Masalah
Pabrik kelapa sawit saat ini menghasilkan LCPKS dalam jumlah besar.
LCPKS tersebut mengandung bahan lignoselulosa, yaitu lignin, selulosa, dan
hemiselulosa yang dapat dimanfaatkan sebagai substrat. Pengolahan LCPKS
untuk diolah menjadi bahan bioproduk membutuhkan beberapa tahapan, salah
satunya adalah proses delignifikasi. Dalam melakukan proses delignifikasi
dilakukan menggunakan konsorsium kapang dari LCPKS yang mempunyai
kemampuan untuk mendegradasi lignin.
Proses delignifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain laju agitasi
dan waktu inkubasi. Laju agitasi menunjukkan tegangan geser dari proses tersebut
dan sebagai suplai oksigen untuk kebutuhan mikroorganisme dalam suatu proses
(Riadi 2013). Menurut Abidin dan Anuar (2011), tegangan geser yang dilakukan
dalam labu pengaduk dapat mempengaruhi pertumbuhan dan kelangsungan hidup
dari sel, sehingga didapatkan laju agitasi yang sesuai untuk pertumbuhan
mikroorganisme sehingga tidak merusak pertumbuhan mikroorganisme. Selain itu,
faktor lain yang berpengaruh terhadap proses degradasi lignin adalah waktu
inkubasi. Konsorsium kapang memiliki waktu inkubasi yang berbeda-beda dalam
melakukan delignifikasi. Salah satu kapang yang mampu melakukan degradasi
lignin adalah Phaerochaete chrysosporium. Menurut Revalason et al. (2012)
waktu yang dibutuhkan Phaerochaete chrysosporium untuk menghasilkan enzim
ligninolitik adalah empat hari dan pada agitasi 120 rpm. Oleh karena itu,
diperlukan penentuan faktor yang berpengaruh pada proses degradasi lignin oleh
konsorsium mikroorgnisme supaya dapat ditentukan permukaan respon dari
pengaruh faktor laju agitasi dan waktu inkubasi.
.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan pengaruh faktor laju agitasi
dan waktu inkubasi serta mengetahui permukaan respon dalam proses
delignifikasi pada Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit secara aerobik.
3
Manfaat Penelitian
Penelitian ini bermanfaat untuk dijadikan informasi dasar mengenai
pengolahan bahan yang mengandung lignoselulosa yang akan diolah menjadi
bahan substrat bioproduk.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini meliputi hal-hal sebagai berikut:
1. Karakterisasi awal LCPKS
2. Kultivasi konsorsium mikroorganisme LCPKS untuk mendapatkan pengaruh
faktor laju agitasi dan waktu inkubasi
3. Kultivasi konsorsium mikroorganisme LCPKS untuk mengetahui permukaan
respon dari pengaruh faktor laju agitasi dan waktu inkubasi
METODE
Bahan
Bahan penelitian yang digunakan adalah Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit
yang diperoleh dari PT Condong Garut, Garut. Bahan yang digunakan untuk
karakterisasi LCPKS antara lain akuades, gliserol murni, NaOH pekat, H3BO3,
HCl 0,02N, heksan, H2SO4 0,3 N, NaOH 1,5 N, etanol. Bahan yang digunakan
untuk proses kultivasi antara lain LCPKS, aquabidest, gliserol murni,
chloramphenicol, dan isolat konsorsium kapang dari Kolam Anaerobik-4 PT
Condong Garut yang telah didapat dari penelitian Ricky Susanto Putra (2013).
Bahan yang digunakan untuk kebutuhan analisis antara NaCl 0.9%, reagen asetat
nitrat dan aquades.
Alat
Alat yang digunakan untuk karakterisasi LCPKS antara lain timbangan
analitik, gelas ukur, gelas piala, pipet, corong, muffle furnace, cawan abu porselen,
oven, desikator, Labu Kjeldahl, distilator, soxhlet, corong, dan labu sentrifuse 50
ml. Alat yang digunakan untuk kultivasi antara lain Erlenmeyer 300 ml,
waterbath shaker, dan kapas. Alat-alat yang digunakan untuk analisis antara lain
sentrifuse, labu sentrifuse 15 ml, spektrofotometer Genesys UV Vis., pompa
vakum, dan kertas saring whatman 41.
Tahapan Penelitian
Tahapan penelitian menjelaskan langkah-langkah yang dilakukan dalam
mencapai tujuan penelitian. Langkah-langkah penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1.
4
Gambar 1 Tahapan Penelitian
Karakterisasi Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit
Karakterisasi LCPKS dilakukan untuk mengetahui karakteristik yang akan
digunakan dalam proses delignifikasi. Parameter yang dilakukan untuk
mengetahui karakteristik LCPKS dengan melakukan uji proksimat. Prosedur uji
karakterisasi dari LCPKS dapat dilihat pada Lampiran 1.
Penentuan Pengaruh Faktor Laju Agitasi dan Waktu Inkubasi
Faktor – faktor yang berpengaruh pada proses delignifikasi ini antara lain
laju agitasi dan waktu inkubasi. Proses delignifikasi dilakukan antara suhu 37 0C.
Pada kultivasi, ditambahkan chloramphenicol dan konsorsium mikroorganisme
ditambahkan sebanyak 1%. Laju agitasi dalam proses deglignifikasi tersebut
menunjukkan adanya oksigen yang terlibat dalam proses delignifikasi. Laju
agitasi dikondisikan pada 100 rpm – 150 rpm dan dilakukan selama dua-enam hari.
Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan percobaan faktorial dua
tingkat dengan nilai rendah dan nilai tinggi dari masing – masing faktor yang
disajikan pada Tabel 1.
5
Tabel 1 Nilai rendah dan nilai tinggi perlakuan
No. Jenis Perlakuan Kode Nilai rendah Nilai tinggi
1. Agitasi (rpm) X1 100 150
2. Waktu inkubasi (hari) X2 2 6
Model rancangan percobaan faktorial untuk mengetahui pengaruh linear
yang diinginkan dapat dilihat pada Persamaan 1.
𝑌 = 𝑎0 + 𝑎𝑖𝑥𝑖 2𝑖=1 + 𝑎𝑖𝑗 𝑥𝑖𝑥𝑗𝑖<𝑗 (1)
Keterangan:
Y = respon dari masing-masing perlakuan
a0, ai, aij = parameter regresi
xi = pengaruh linier faktor utama
xixj = pengaruh linier dua factor.
Parameter respon yang digunakan adalah absorbansi kadar lignin, total
padatan, dan bobot miselium kering. Peningkatan nilai absorbansi diukur dengan
memisahkan supernatan dan padatan menggunakan kertas saring whatman 41.
Supernatan yang diperoleh kemudian diencerkan sebanyak 150 kali dan diukur
dengan panjang gelombang 232 nm menggunakan spektrofotometer Genesys UV
Vis. Nilai hasil interaksi antar faktor kemudian dianalisis untuk digunakan sebagai
seleksi faktor dengan mengetahui koefisien parameter regresi dan persen
signifikansi (selang kepercayaan) dari pengaruh respon.
Penentuan Kondisi Terbaik dari Pengaruh Faktor Laju Agitasi dan Waktu
Inkubasi
Penentuan kondisi terbaik dilakukan untuk mengetahui pengaruh masing –
masing faktor perlakuan terhadap respon. Penentuan kondisi optimum digunakan
metode RSM (Response Surface Methodology). Rancangan percobaan yang
digunakan untuk menentukan permukaan respon adalah rancangan Central
Composit Design (CCD) yang dianalisis menggunakan Statistical Analysis
Software (SAS) v9.1. Model rancangan percobaan yang berpengaruh terhadap
proses delignifikasi dapat dilihat pada Lampiran 5 dan model persamaan dari
rancangan percobaan tersebut dapat dilihat pada Persamaan 2.
Y=a0+ 𝑎𝑖𝑥𝑖 + 𝑎𝑖𝑗 𝑥𝑖𝑥𝑗 + 𝑎𝑖𝑖𝑥𝑖2𝑛
𝑖=1𝑖<𝑗 (2)
Keterangan :
Y = respon pengamatan
a0, ai, aij = koefisien parameter
xi = pengaruh linier faktor utama
xixj = pengaruh linier dua faktor
xi2 = pengaruh kuadratik faktor perlakuan utama.
6
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit
LCPKS merupakan salah satu hasil samping dari pabrik minyak kelapa
sawit yang berasal dari stasiun klarifikasi, stasiun rebusan, hidrisiklon, dan air
cucian pabrik (Erningpraja 2009). Pada LCPKS dilakukan karakterisasi yang
meliputi kadar air, kadar abu, kadar protein kadar lemak kasar dan kadar serat
kasar. Karakteristik dari LCPKS dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit
Komponen Data Rujukan
(Teoh dan Mashitah 2010)
Total Padatan (g/L)
Kadar Abu (% bk)
Kadar Protein (% bk)
Kadar Serat Kasar (% bk)
pH
37.61
10.86
16.31
46.54
5
41.022*
18.88-22.22
11.11-16.66
14.44-16.66
4-5 * Baharuddin et al. (2010)
Berdasarkan Tabel 2, perbedaan kandungan dari LCPKS disebabkan
pengambilan sampel uji pada Pabrik Kelapa Sawit (PKS) yang berbeda. Hal ini
dikarenakan adanya perbedaan volume, mutu Tandan Buah Segar (TBS) yang
diolah, serta perbedaan dalam pengolahan limbah pada masing-masing PKS.
Menurut Baharuddin et al. (2010), total padatan yang terkandung dalam
LCPKS mengandung bahan lignoselulosa, yaitu lignin, selulosa, dan hemiselulosa.
Hal ini menunjukkan bahwa LCPKS memiliki potensi untuk diolah menjadi
substrat bioproduk.
Lignin yang terkandung dalam LCPKS dapat menghambat adanya degradasi
selulosa dan hemiselulosa. Lignin merupakan polimer dengan struktur aromatik
yang terbentuk melalui unit penilpropan (Sjoberg 2003). Struktur aromatik
tersebut antara lain p-kumaril alkohol, koniferil alkohol, dan sinapil alkohol.
Struktur dari senyawa aromatik lignin dapat dilihat pada Gambar 2.
(1) (2) (3)
Gambar 2 Satuan Penyusun Lignin. (1) p-kumaril alkohol, (2) koniferil alkohol,
(3) sinapil alkohol (Steffen 2003)
7
Salah satu tahapan proses pengolahannya adalah proses delignifikasi yang
bertujuan untuk memecah struktur lignoselulosa supaya selulosa bebas yang akan
didegradasi oleh enzim yang memecah polimer polisakarida menjadi monomer
gula (Isroi et al. 2011). Proses delignifikasi dilakukan secara DMC (Direct
Microorganism Convertion), yaitu menggunakan mikroorganisme yang
terkandung dalam LCPKS. Salah satu mikroorganisme yang dapat mendegradasi
lignin adalah kapang. Kapang yang mampu mendegradasi lignin dengan
menghasilkan enzim yang memiliki kemampuan dalam mendegradasi lignin.
Enzim yang dibutuhkan dalam mendegradasi lignin yaitu enzim ligninolitik,
antara lain Lignin Peroksidase (LiP), Mangan Peroksidase (MnP), dan lakase.
LiP merupakan katalis utama dalam proses degradasi lignin oleh kapang
karena mampu memecah unit non fenolik yang menyusun sekitar 90% struktur
lignin. Aktivitas enzim bergantung pada H2O2 yang dapat mengoksidasi senyawa
fenolik dan non fenolik dengan mediator veratryl alcohol (Have dan Fransesen
2001). Pada proses delignifikasi LiP memotong ikatan Cα-Cβ molekul lignin
(Srebotnik et al. 1994). Proses tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Pemotongan Ikatan Cα-Cβ molekul lignin
MnP biasanya dihasilkan oleh kapang basidiomycetes. MnP membutuhkan
Mn2+ sebagai sumber substrat pereduksinya, Mn2+ kemudian dioksidasi menjadi
Mn3+ yang kemudian akan mengoksidasi struktur fenolik menjadi radikal fenolik
(Steffen 2003). Potensi redoks MnP-Mn lebih mudah dibandingkan LiP dan lebih
banyak mengoksidasi substrat fenolik.
Lakase merupakan fenol oksidasi yang mengandung tembaga dan tidak
membutuhkan H2O2 tetapi menggunakanmolekul oksigen. Lakase mereduksi O2
menjadi H2O dalam substrat fenolik melalui reaksi satu elektron membentuk
radikal bebas yang dapat disamakan dengan radikal kation yang terbentuk dari
reaksi MnP.
Proses delignifikasi dilakukan secara DMC, yaitu dikultivasi menggunakan
konsorsium kapang dari LCPKS. Pertumbuhan kapang tersebut dipengaruhi oleh
faktor kebutuhan nutrisi, antara lain sumber karbon, nitrogen, mineral, dan
vitamin (Pelczar et al. 2007). Kadar protein merupakan nitrogen yang berfungsi
untuk pertumbuhan dari konsorsium mikroorganisme. Kapang menguraikan
8
protein yang terkandung LCPKS menjadi nitrogen dan karbon kemudian nitrogen
tersebut diuraikan menjadi asam amino dan hasil penguraian tersebut diangkut ke
dalam sel menggunakan sistem transpor (Gandjar et al. 2006). Kadar abu yang
terdapat pada LCPKS menunjukkan adanya kandungan mineral serta kadar serat
kasar yang terkandung dalam LCPKS menunjukkan adanya sumber karbon yang
terkandung dalam LCPKS. Oleh sebab itu, kebutuhan nutrisi dari mikroorganisme
yang terkandung dalam LCPKS dapat dilihat dari jumlah kandungan kadar protein,
kadar abu, dan kadar serat kasar yang terkandung dalam LCPKS.
Sementara itu, pH pada LCPKS adalah 8. Pada proses delignifikasi pH awal
adalah 7 dan setelah proses delignifikasi pH turun menjadi 5. Penurunan pH
tersebut kemungkinan besar disebabkan oleh akumulasi asam organik (asam
vanilat dan asam formik) (Rohmah et al. 2009). Selain itu, kapang memiliki pH
optimum untuk pertumbuhannya yaitu antara 5.5-7.5. Menurut Isroi et al. (2010)
enzim LiP dan MnP memiliki kebutuhan pH 5 pada proses degradasi lignin.
Penentuan Pengaruh Faktor
Proses delignifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain laju agitasi
dan waktu inkubasi. Parameter uji yang dilakukan adalah penurunan kadar lignin
yang terkandung dalam LCPKS yaitu dilihat dari peningkatan nilai absorbansi
pada panjang gelombang 232 nm. Respon pendukung dari proses delignifikasi
antara lain nilai total padatan, kadar selulosa yang terdegradasi, bobot miselium
kering yang terkandung dalam LCPKS tersebut. Peningkatan nilai absorbansi
kadar lignin kemudian dilakukan menggunakan pengujian statistik untuk
mendapatkan faktor yang berpengaruh dalam proses mendegradasi lignin.
Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa faktor-faktor yang diberikan,
yaitu laju agitasi (X1) dan waktu inkubasi (X2) memberikan pengaruh terhadap
penurunan kadar lignin yang terkandung dalam LCPKS. Hubungan antara faktor
reaksi dengan respon dapat disajikan dengan persamaan linear, dari persamaan
linear tersebut akan diketahui pengaruh linear dari faktor laju agitasi dan lama
waktu inkubasi serta interaksi antara kedua faktor tersebut terhadap respon.
Koefisien dan signifikasi kedua faktor terhadap respon dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 Pengaruh linier dari faktor utama dan interaksi faktor terhadap kadar
lignin
Parameter Koefisien Parameter Signifikansi (%)
Intersep 0.360554
Laju agitasi (X1) -0.002215 93.53
Waktu inkubasi (X2) -0.012375 32.49
Interaksi X1 dan X2 0.000067 14.45
R2 73.72
Berdasarkan Tabel 3, faktor yang paling berpengaruh dalam proses
delignifikasi adalah faktor laju agitasi dengan selang kepercayaan 93.53%. Laju
agitasi memberikan pengaruh negatif terhadap proses delignifikasi. Pengaruh
negatif tersebut mengakibatkan nilai absorbansi dari lignin pada LCPKS akan
9
semakin menurun. Penurunan nilai absorbansi kadar lignin tersebut diakibatkan
karena adanya penurunan dari bobot miselium dalam LCPKS.
Penurunan nilai absorbansi lignin pada LCPKS dapat dilihat dari penurunan
bobot miselium kering. Bobot miselium kering kapang tersebut menunjukkan
konsorsium kapang yang terkandung dalam LCPKS. Pengaruh linier dari faktor
utama dan interaksi faktor terhadap bobot miselium kering kapang dapat dilihat
pada Tabel 4.
Tabel 4 Pengaruh linier dari faktor utama dan interaksi faktor terhadap bobot
miselium kering kapang.
Parameter Koefisien Parameter Signifikansi (%)
Intersep 20.19036
Laju agitasi (X1) -0.1017 70.62
Waktu inkubasi (X2) -2.0775 48.62
Interaksi X1dan X2 0.01395 50.35
R2 47.85
Berdasarkan Tabel 4, laju agitasi memiliki nilai yang signifikan terhadap
bobot miselium kering kapang tersebut dengan selang kepercayaan 70.62%. Laju
agitasi memberikan pengaruh negatif terhadap bobot miselium kering kapang
yang terkandung dalam LCPKS. Semakin tinggi laju agitasi dari proses
delignifikasi tersebut, semakin rendah bobot miselium kering kapang sehingga
mempengaruhi nilai absorbansi dari kadar lignin yang terkandung dalam LCPKS
tersebut. Pengaruh penurunan bobot kering miselium kapang tersebut ditunjukkan
dengan menurunnya nilai absorbansi pada LCPKS.
Menurut Gandjar et al. (2006), kapang memiliki bagian tubuh yang
mencolok, yaitu miselium yang merupakan kumpulan hifa yang bercabang-cabang
membentuk suatu jala yang umumnya berwarna putih. Hifa berisi protoplasma
yang dikelilingi oleh suatu dinding yang kuat. Hifa tersebut memiliki fungsi-
fungsi yang berbeda, antara lain menyerap nutrien dari substrat dan menyangga
alat-alat reproduksi. Sementara itu, Menurut Singh (2006), kecepatan agitasi yang
terlalu tinggi dapat mengganggu dinding sel fungi. Oleh karena itu, laju agitasi
yang tinggi dapat memberikan pengaruh yang negatif pada pertumbuhan kapang.
Parameter respon lain yang berpengaruh terhadap proses degradasi lignin
adalah total padatan yang terkandung dalam LCPKS. Pengaruh linier dari faktor
utama dan interaksi faktor terhadap total padatan yang terkandung dalam LCPKS
dapat dilihat pada Tabel 5
Tabel 5 Pengaruh linier dari faktor utama dan interaksi faktor terhadap total
padatan
Parameter Koefisien Parameter Signifikansi (%)
Intersep 19.60089
Laju agitasi (X1) -0.06725 71.81
Waktu inkubasi (X2) -0.1625 2.68
Interaksi X1dan X2 0.001125 3.45
R2 36.38
10
Berdasarkan Tabel 5, faktor yang paling berpengaruh pada proses
delignifikasi terhadap total padatan adalah laju agitasi dengan selang kepercayaan
71.88%. Laju agitasi memberikan pengaruh negatif terhadap total padatan yang
terkandung dalam LCPKS. Pengaruh negatif dari total padatan tersebut
mengakibatkan bobot dari total padatan tersebut menurun. Semakin cepat laju
agitasi akan menurunkan total padatan sehingga berpengaruh terhadap
menurunnya absorbansi pada proses delignifikasi.
Total padatan terdiri dari lignoselulosa dan konsorsium yang terkandung
dalam LCPKS tersebut. Penurunan tersebut mengindikasikan bahwa pertumbuhan
dari mikroorganisme pada LCPKS tersebut tidak mengalami pertumbuhan yang
signifikan. Hal ini diakibatkan adanya laju agitasi yang terlalu tinggi pada proses
degradasi lignin. Kandungan konsorsium mikroorganisme tersebut mempengaruhi
banyaknya total padatan yang terkandung sehingga total padatan yang terkandung
dalam LCPKS tersebut menurun.
Konsorsium kapang yang dikultivasi dalam proses degradasi lignin adalah
Gliomastix sp. dan Aspergillus sp. Kedua kapang tersebut memiliki potensi dalam
mendegradasi lignin. Menurut Rohmah (2009), kapang Gliomastix sp. memiliki
potensi yang paling baik dalam proses mendegradasi lignin diantara koleksi
laboratorium mikrobiologi ITS yang dilakukan selama 10 hari pada media Lignin
Alkali Chloramphenicol (LAC). Kapang Gliomastix sp. mendegradasi lignin
terbaik dengan perlakuan menggunakan rotary shaker dan lama inkubasi selama
10 hari didapatkan penurunan lignin sebesar 46.95%. Menurut Wang et al.
(2005), laju agitasi dalam suatu proses sebaiknya dilakukan pada kisaran yang
rendah, karena apabila laju agitasi pada kisaran yang tinggi maka tegangan geser
pada proses tersebut akan semakin tinggi yang akan merusak miselium pada
kapang . Oleh karena itu, penurunan nilai absorbansi pada lignin dikarenakan
tegangan geser pada laju agitasi yang terlalu cepat sehingga menghambat
pertumbuhan dari kapang dalam mendegradasi lignin.
Penentuan Permukaan Respon
Penentuan pengaruh linier dari faktor reaksi terhadap responnya bertujuan
untuk mengetahui besarnya pengaruh dari masing-masing faktor terhadap
responnya. Faktor linear yang berpengaruh dalam peningkatan absorbansi kadar
lignin adalah laju agitasi dan lama waktu inkubasi dari proses tersebut. Analisis
statistik selanjutnya adalah penentuan permukaan respon dari faktor-faktor yang
berpengaruh dengan menggunakan Metode Permukaan Respon yang bertujuan
untuk mengetahui respon faktor-faktor yang berpengaruh dalam proses degradasi
lignin dan mendapatkan kondisi terbaik proses delignifikasi pada respon tersebut.
Data hasil analisis dari peningkatan absorbansi kadar lignin yang
terdegradasi dapat dilihat pada Lampiran 4. Hasil data tersebut kemudian diolah
menggunakan Statistical Analysis System version 9.1 yang disajikan pada Gambar
4. Model persamaan kuadratik dari hasil analisis permukaan respon tersebut
adalah sebagai berikut:
Y= -0.17131 + 0.006315X1 - 0.021844X2 - 0.000032X12 + 0.000068X1X2 +
0.001474X22
11
(A) (B)
Gambar 4 Permukaan respon (A) dan Contour plot (B) degradasi lignin sebagai
fungsi dari laju agitasi (X1) dan waktu inkubasi (X2)
Berdasarkan Gambar 4 dapat diketahui bahwa model permukaan respon dari
proses delignifikasi adalah berbentuk sadel (saddle point) sehingga tidak dapat
diketahui nilai optimum dari model permukaan respon. Perkiraan terbaik
peningkatan kadar lignin yang terdegradasi sebesar 28.46% yang didapatkan dari
peningkatan nilai absorbansi kadar lignin sebesar 0.0982 (Lampiran 8) dengan
kondisi laju agitasi sebesar 102.83 rpm dan lama waktu inkubasi 5.06 hari.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Proses delignifikasi menggunakan konsorsium mikroorganisme LCPKS
dapat diakukan dengan mengoptimumkan faktor yang berpengaruh pada proses
tersebut. Faktor yang berpengaruh terhadap proses delignifikasi antara lain laju
agitasi dan waktu inkubasi. Laju agitasi dan waktu inkubasi berpengaruh negatif
terhadap proses delignifikasi dengan masing-masing tingkat signifikansi sebesar
93.53% dan 32.49%.
Hasil kanonik terhadap permukaan respon dari faktor laju agitasi (X1) dan
waktu inkubasi (X2) menunjukkan bahwa model permukaan respon berbentuk
sadel (saddle point). Hal ini menyebabkan nilai tertinggi tidak dapat ditentukan
dari model permukaan respon. Model permukaan respon yang menghasilkan nilai
tersebut adalah Y= -0.17131 + 0.006315X1 - 0.021844X2 - 0.000032X12 +
0.000068X1X2 + 0.001474X22. Perkiraan terbaik peningkatan kadar lignin yang
terdegradasi sebesar 28.46% dengan kondisi laju agitasi sebesar 102.83 rpm dan
lama waktu inkubasi 5.06 hari.
12
Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan nilai laju
agitasi yang lebih rendah atau menggunakan baffled flask dan penutupnya pada
proses kultivasi supaya didapatkan nilai optimum pada proses delignifikasi.
DAFTAR PUSTAKA
Abidin Z, Anuar N. 2011. Comparison of the production of recombinant protein
in suspention culture of CHO cells in spinner flask and shake flask system.
IIUM Engineering. 12(4) :43-49.
Artiningsih T. 2006. Aktivitas ligninolitik jenis Ganoderma pada berbagai sumber
karbon. Biodiversitas. 7 (4) : 307-311.
Baharuddin AS, et al. 2010. Effects of palm oil mill effluent (POME) anaerobic
sludge from 500 m3 of closed anaerobic methane digested tank on pressed-
shredded empty fruit bunch (EFB) composting process. Afr J Biotechnol.
9(16): 2427 – 2436.
Erningpraja Lydiasari H, dan Lelyana VD. 2009. Pengolahan Limbah PKS.
Didalam: Sulistyo B, Purba A, Siahaan D, dan Harahap R, editor.
Teknologi pengolahan kelapa sawit dan produk turunannya. Medan (ID) :
Pusat Penelitian Kelapa Sawit.
Fitria F. 2008. Pengolahan biomassa berlignoselulosa secara enzimatis dalam
pembuatan pulp: studi kepustakaan. Jurnal Teknologi Pertanian. 9 (2) :
69-74
Gandjar I, Sjamsuridzal W, Oetari A. 2006. Mikologi Dasar dan Terapan.
Jakarta : Yayasan Obor Indonesia
Ilmi IM dan Kuswytasari D. 2013. Aktifitas enzim lignin peroksidase oleh
Gliomastik sp. T3.7 pada limbah bonggol jagung dengan berbagai pH dan
suhu. Jurnal Sains dan Seni POMITS. Vol. 2, No.1, (2013) 2337-3520
(2301-928X Print)
Isroi, Millati R, Syamsiah S, Niklasson C, Cahyanto MN, Lundquist K,
Taherzadeh MJ.2011. Biological pretreatment of lignocelluloses with
white-rot fungi and itsapplications: A review. BioResources 6: 5224-5259
Karakashev D, Thomse AB. 2007. Anaerobik biotechnological approaches for
product of liquid energy carriers from biomass. Bioechnol Lett. 29:1005-
1012.
Pelczar MJ, Chan ECS. 2007. Dasar-Dasar Mikrobiologi. Volume ke-1.
Hadioetomo RS, Imas T, Tjitrosomo SS, Angka SL, penerjemah. Jakarta
(ID): UI Pr. Terjemahan dari: Elements of Microbiology.
Revalason et al. 2008. Secretome analysis of Phanerochaete chrysosporium strain
CIRM-BRFM1 grown on softwood. App Microbiol Biotechnol, 80:719-
733
Riadi L. 2013. Teknologi Fermentasi. Yogyakarta : Graha Ilmu.
Rohmah YM, Kuswytasari ND, dan Shovitri M. 2009. Studi potensi isolat kapang
tanah dari wonorejo surabaya dalam mendegradasi lignin. Jurusan Biologi,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi
Sepuluh Nopember Surabaya.
13
Singh H. 2006. Micoremediation: Fungal Bioremediation. USA : Wiley-
Interscience
Steffen, K.T. 2003. Degradation of recalcitrant biopolymers and polycyclic
aromatic hydrocarbons by litter-decomposing basidiomycetous fungi.
[disertasi]. Helsinki: Division of Microbiology Department of Applied
Chemistry and Microbiology Viikki Biocenter: University of Helsinki
Sun Y, Cheng, J. 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol
production: a Review. Biorcsource Technology, 83:1-11.
Suryadarma P, Ojima Y, Tsuchida K, Taya M. 2012. Design of Escheria coli cell
culture for regulating alanine production under aerobic condition. Journal
of Chemical Engineering of Japan, Vo 45, No.8, pp. 604-608, 2012-12-14.
Wu TY, Mohammad AW, Jahim JM, Anuar N. 2009. A holistic approach to
managing palm oil mill effluent (POME): biotechnological advances in the
sustainable reuse of POME. Biotechnol Adv 27:40–52.
doi:10.1016/j.biotechadv.2008.08.005.
Yu H, Du W, Zhang J, Ma F, Zhang X, Zhong W. 2010. Fungal treatment of
cornstalks enhances the delignification and xylan loss during mild alkaline
pretreatment and enzymatic digestibility of glucan. Bioresource
Technology. Vol. 101(17) pp. 6728-34, ISSN 1873-2976.
14
Lampiran 1. Prosedur uji proksimat LCPKS (AOAC 1984)
a. Kadar Air
Penentuan kadar air didasarkan pada perbedaan berat contoh sebelum dan
sesudah dikeringkan. Mula –mula cawan kosong dikeringkan dalam oven selama
30 meniit dengan suhu 105 °C, kemudian didinginkan dalam desikator selama 15
menit, kemudian ditimbang. Sebanyak 5 gr contoh dimasukkan ke dalam cawan
kemudian dikeringkan dalam oven 100-102 °C selama enam jam. Cawan
didinginkan dalam desikator selama 30 menit, kemudian ditimbang. Dilakukan
lagi proses pengeringan pada oven 100-102 °C selama 1 jam, didinginkan dalam
desikator selama 30 menit dan ditimbang. Proses tersebut dilakukan berulang kali
sampai didapatkan berat yang konstan.
Kadar air ditentukan dengan rumus:
% kadar air= B-C
B-A x 100%
Keterangan:
A = Bobot cawan kosong (gr)
B = Bobot cawan dengan LCPKS yang telah di sentrifgasi (gr)
C = Bobot cawan dengan LCPKS yang telah dikeringkan (gr)
b. Kadar Abu
Cawan abu porselen dipijarkan dalam tungku pengabuan bersuhu sekitar
60OC selama 1 jam. Cawan abu porselen tersebut didinginkan selama 30 menit
setelah suhu tungku turun menjadi sekitar 200 °C dan ditimbang. Limbah cair
pabrik kelapa sawit sebanyak 1-2 gr dimasukkan ke dalam cawan abu porselen.
Cawan tersebut dimasukkan ke dalam tungku secara bertahap hingga suhu 650 °C.
Proses pengabuan dilakukan sampai abu berwarna putih. Setelah suhu tungku
pengabuan turun menjadi sekitar 200 °C, cawan abu porselen didinginkan selama
30 menit dan kemudian ditimbang beratnya.
Perhitungan kadar abu pada limbah cair pabrik kelapa sawit:
% kadar abu= C-A
B-A x 100%
Keterangan:
A = Bobot cawan abu porselen kosong (gr)
B = Bobot cawan abu porselen dengan LCPKSyang telah disentrifugasi (gr)
C= Bobot cawan abu porselen dengan LCPKS setelah dikeringkan (gr)
c. Kadar Protein (Metode Keldahl)
Sebanyak 0,5 gr contoh dimasukkan ke dalam labu Kjeldahl 50 ml, kemudian
ditambahkan kjeltab dan 2,5 ml H2SO4 pekat. Contoh didestruksi sampai cairan
berwarna hijau bening. Dibiarkan sampai dingin, kemudian dipindahkan ke alat
distilasi. Labu kjeldahl dicuci dengan menggunakan akuades, kemudian air
tersebut dimasukkan ke dalam alat distilasi dan ditambahkan 10 ml NaOH pekat
sampai berwarna coklat kehitaman, kemudian didistilasi. Hasil distilasi kemudian
15
ditampung dalam Erlenmeyer 125 ml yang berisi 5 ml H3BO3 dan indikator
campuran metilen merah dan metilen biru, kemudian dititrasi dengan HCL 0,02 N.
Larutan blanko dianalisis seperti contoh.
Kadar protein dihitung berdasarkan kadar N:
% N= ml HCl-ml blanko x normalitas HCl x 14,007
mg contoh x 100 %
% protein=% N x 6,25
d. Kadar Lemak
Kadar lemak ditentukan dengan menggunakan metode ekstraksi Soxhlet.
Labu lemak dikeringkan dalam oven, didinginkan dalam desikator dan ditimbang.
Contoh sebanyak 5 gr dibungkus dalam kertas saring bebas lemak dan ditutup
dengan kapas bebas lemak, kemudian diletakkan di dalam alat ekstraksi Soxhlet.
Hexane ditambahkan ke dalam labu lemak, kemudian dilakukan refluks selama
minimal 5 jam sampai pelarut yang turun kembali ke labu lemak menjadi jernih.
Pelarut yang ada dalam labu lemak di destilasi, kemudian pelarutnya ditampung.
Selanjutnya labu lemak hasil ekstraksi dipanaskan di dalam oven pada suhu
105 °C. Setelah dikeringkan sampai beratnya tetap, lalu didinginkan dalam
desikator dan ditimbang labu beserta lemaknya. Perhitungan kadar lemak pada
limbah cair pabrik kelapa sawit:
% kadar lemak= W3-W2
W1 x 100%
Keterangan:
W1= Bobot LCPKSyang telah disentrifugasi (gr)
W2= Bobot labu lemak tanpa lemak (gr)
W3= Bobot labu lemak dengan lemak (gr)
e. Kadar Serat Kasar
Sampel ditimbang sebanyak 2 g (X), dimasukkan ke dalam gelas piala 500
mL, ditambahkan 50 ml H2SO4 0,3 N, lalu dipanaskan hingga mendidih selama
30 menit. Setelah itu, ke dalam gelas, ditambahkan 25 ml NaOH 1,5 N dan
didihkan selama 30 menit. Sebuah kertas saring ditimbang (A), kemudian cairan
tersebut disaring menggunakan corong yang berisi kertas saring yang telah
ditimbang tersebut. Sisa penyaringan dicuci berturut-turut dengan 50 mL air panas,
50 mL H2SO4 0,3 N, 50 mL air panas, dan 25 mL etanol. Kertas saring dan isinya
dimasukkan ke dalam oven pada suhu 105 °C selama 1 malam. Kemudian
didinginkan dalam desikator selama 1 jam, dan ditimbang setelah dingin (Y).
Selanjutnya kertas saring dan isinya dipijarkan dalam tanur pada suhu 550-600 °C,
sampai berwarna putih seluruhnya (bebas karbon). Hasil pembakaran dikeluarkan
dan didinginkan pada desikator. Bila sudah dingin kemudian ditimbang (Z).
Kadar serat kasar dihitung dengan rumus:
% kadar serat kasar= Y-Z-A
X x 100%
16
Keterangan:
X = Bobot sampel awal (gr)
Y = Bobot sampel setelah dioven 105°C (gr)
Z = Bobot sisa pembakaran 550-600°C (gr)
A= Bobot kertas saring (gr)
Lampiran 2 Prosedur analisis residual selulosa dan berat miselium kering kapang
dimodifikasi metode Updegraff (1969) (Fadzilah dan Mashitah 2010)
Prosedur Rusidu Selulosa
Tabung sentrifugasi 15 ml dikeringkan dan ditimbang. Sampel sebanyak 10
ml dimasukkan kedalam tabung tersebut kemudian disentrifugasi dengan
kecepatan 4500xg. Supernatan yang diperoleh kemudian dipisahkan untuk
dianalisis kadar lignin sedangkan sedimen yang dihasilkan dilakukan uji residual
selulosa.
Uji residual selulosa, sebanyak 3 ml reagen asetat/nitrat dimasukkan
kedalam tabung yang berisi sedimen. Reagen tersebut dimasukkan secara bertahap
kemudian divortex sampai tercampur. Kemudian sampel dipanaskan dalam
penangas air selama 30 menit dan didinginkan pada suhu ruang. Setelah itu,
sampel disentrifugasi kembali dengan kecepatan tinggi selama lima menit dan
supernatan yang dihasilkan dibuang.
Sampel dicuci menggunakan aquades dan disentrifugasi kembali dengan
kecepatan tinggi selama lima menit. Supernatan yang dihasilkan dibuang dan
sedimen yang didapat dioven pada suhu 40 °C hingga berat konstan.
Residu selulosa (g/l)
= Bobot tabung berisi selulosa g -bobot tabung kosong (g)
Volume sampel (ml)x 1000
Prosedur Total Bobot Miselium Kering Kapang
Tabung sentrifugasi 15 ml dikeringkan dan ditimbang. Sampel sebanyak
10 ml dimasukkan kedalam tabung tersebut kemudian disentrifugasi dengan
kecepatan 3000 rpm. Supernatan yang dihasilkan dipisahkan dan sedimen yang
dihasilkan ditambahkan NaCl 0.9% yang bertujuan untuk membersihkan sel dari
media. Sedimen tersebut kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 3000 rpm.
Supernatan yang dihasilkan dibuang dan sedimen di oven pada suhu 90 °C selama
20 jam kemudian ditimbang sampai berat konstan.
Total bobot kering padatan (g/l)
= Bobot tabung berisi sedimen g -Berat tabung kosong (g)
volume sampel (ml) x 1000
Berat Miselium Kering Kapang = Total bobot kering – Residu selulosa
17
Lampiran 3 Rancangan percobaan fatorial untuk mengetahui pengaruh linear dan
permukaan respon
No.
Kode Nilai Sebenarnya
Yield X1 X2 Agitasi (rpm)
Waktu
(hari)
1 -1 -1 100 2
3 1 -1 150 2
4 -1 1 100 6
5 1 1 150 6
6 − 2 0 89.5 4
7 2 0 160.35 4
8 0 − 2 125 1.18
9 0 2 125 6.82
10 0 0 125 4
11 0 0 125 4
12 0 0 125 4
Lampiran 4 Rancangan percobaan dengan respon utama kenaikan nilai
absorbansi kadar lignin
No. Kode Nilai Sebenarnya Nilai
Absorbansi X1 X2 Agitasi (rpm) Waktu (hari)
1 -1 -1 100 2 0.117
3 1 -1 150 2 0.013
4 -1 1 100 6 0.0945
5 1 1 150 6 0.004
6 − 2 0 89.5 4 0.0905
7 2 0 160.35 4 0.015
8 0 − 2 125 1.18 0.103
9 0 2 125 6.82 0.107
10 0 0 125 4 0.0875
11 0 0 125 4 0.114
12 0 0 125 4 0.0455
18
Lampiran 5 Rancangan percobaan dengan respon bobot miselium kering kapang
pada LCPKS
No. Kode Nilai Sebenarnya Konsentrasi
(g/l) X1 X2 Agitasi (rpm) Waktu (hari)
1 -1 -1 100 2 7.65
3 1 -1 150 2 3.96
4 -1 1 100 6 4.92
5 1 1 150 6 4.02
6 − 2 0 89.5 4 4.62
7 2 0 160.35 4 3.77
8 0 − 2 125 1.18 7.3
9 0 2 125 6.82 6.99
10 0 0 125 4 7.26
11 0 0 125 4 7.98
12 0 0 125 4 7.21
Lampiran 6 Rancangan percobaan dengan respon total padatan yang terkandung
dalam LCPKS
No. Kode Nilai Sebenarnya Konsentrasi
(g/l) X1 X2 Agitasi (rpm) Waktu (hari)
1 -1 -1 100 2 11.45
3 1 -1 150 2 8.2
4 -1 1 100 6 11.25
5 1 1 150 6 8.225
6 − 2 0 89.5 4 8.95
7 2 0 160.35 4 8.125
8 0 − 2 125 1.18 11.875
9 0 2 125 6.82 13.675
10 0 0 125 4 12.125
11 0 0 125 4 13.25
12 0 0 125 4 13.25
19
Lampiran 7 Hasil statistik pengaruh optimasi dan % pengaruh variabel terhadap
peningkatan nilai absorbansi kadar lignin
Parameter Derajat
Bebas
Jumlah
Kuadrat
Kuadrat
Tengah
F Pr>F
Model 5 0.014653 0.002931 3.280378 0.109128
X1 1 0.011346 0.011346 12.69978 0.016152*
X2 1 0.000083 0.000083 0.093448 0.772157
X12 1 0.002311 0.002311 2.586682 0.168678
X1X2 1 0.000046 0.000046 0.051 0.830272
X22 1 0.000196 0.000196 0.219725 0.658975
Lack of fit 3 0.002081 0.000694 0.581325 0.682085
*Signifikan
Hasil analisis kanonik permukaan respon
Parameter Nilai Kritis
X1 102.8303
X2 5.05541
Pendugaan nilai Y pada titik stasioner 0.098179
Hasil analisis eigenvektor
Eigenvector
Eigenvalues X1 X2
0.006004 0.064193 0.997937
-0.02034 0.997937 -0.06419
Titik stasioner adalah saddle point
20
Lampiran 8 Cara perhitungan presentasi lignin yang terdegradasi
Diketahui:
Total padatan pada LCPKS : 37.61 g/L
Lignin dalam LCPKS : 26.72% x 37.61 g/L
: 10.05 g/L
Nilai absorbansi setelah degradasi lignin pada LCPKS
=Nilai absorbansi blanko + Peningkatan absorbansi lignin yang terdegradasi
= 0.473 + 0.0982
= 0.5712
Jawab:
a. Konsentrasi lignin yang terdegradasi:
Y = 0.031x – 0.019
x = y+0.019
0.031
= 0.5712+0.019
0.031
= 19.04 ppm
x = 19.04 ppm × pengenceran
= 19.04 ppm × 150
= 2856 ppm
= 2,86 g/L
b. Persentase lignin yang terdegradasi:
=konsentrasi lignin yang terdegradasi
konsentrasi total padatan LCPKS × 100%
=2.86
10.05 × 100%
= 28.46 %
y = 0.031x - 0.019
R² = 0.999
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 20 40 60 80 100 120
Abso
rban
si [-
]
Konsentrasi Lignin [ppm]
21
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kotabumi pada tanggal 5 Agustus 1991. Penulis
merupakan anak pertama dari dua bersaudara pasangan Bawawinarto dan
Rubiyati. Pendidikan formal yang pernah dijalani penulis dimulai pada TK PGRI
Semuli Jaya (1995-1997), SD N I Semuli Jaya (1997-2003), SMP Xaverius
Kotabumi (2003-2006), SMA N 3 Kotabumi (2006-2009). Pada tahun 2009,
penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi
Masuk IPB (USMI) pada jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas
Teknologi Pertanian.
Selama menjalani kegiatan akademik di universitas penulis pernah menjadi
anggota Keluarga Mahasiswa Katolik IPB (KEMAKI), anggota Himpunan
Mahasiswa Teknologi Industri IPB (HIMALOGIN), dan kepanitiaan acara di
lingkungan IPB. Selain itu, penulis pernah menjadi asisten dari mata kuliah teknik
optimasi dan melakukan praktek lapang di PT. Madubaru, PG. Madukismo,
Bantul, Yogyakarta. Untuk menyelesaikan pendidikan di Departemen Teknologi
Industri Pertanian, penulis melakukan penelitian yang berjudul “Permukaan
Respon Pengaruh Agitasi Dan Lama Kultivasi Degradasi Lignin Pada Limbah
Cair Pabrik Kelapa Sawit Oleh Konsorsium Mikroorganisme Secara Aerobik”.