Praperlakuan yang banyak digunakan pada beberapa penelitian yang telah dilakukan adalah metode secara kimia dan fisik. Dalam skala besar metode secara
kimia dan fisik praktis dan tidak memerlukan waktu yang lama dalam prosesnya hanya praperlakuan tersebut terkendala pada masalah baru seperti limbah kimia yang
dihasilkan, dan penggunaan energi yang besar. Oleh karenanya pada penelitian ini praperlakuan secara fisik dan biologi dipilih sebagai metode praperlakuan dalam
produksi enzim selulase karena lebih mungkin mengurangi limbah berbahaya dan aman bagi lingkungan.
1.2 Perumusan Masalah
Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan bahwa praperlakuan memiliki peranan penting dalam membantu proses produksi enzim selulase menggunakan
mikroba komersial seperti Aspergillus niger dan Trichoderma reesei, maka perumusan masalah yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. Bagaimana pengaruh kedua praperlakuan fisik dan biologi dalam
mendegradasi lignin sehingga selulosa dapat dihidrolisis mikroba untuk pertumbuhannya maupun produksi enzim selulase.
b. Bagaimana aktivitas enzim selulase yang dihasilkan dengan dilakukannya
dua praperlakuan fisik dan biologi dan monokulturmix kultur penggunaan mikroba dalam proses fermentasi.
Universitas Sumatera Utara
1.3 Tujuan Penelitian
Pada penelitian yang dilakukan ini diharapkan dapat: 1.
Menganalisis keberhasilan metode praperlakuan fisik dan biologi pada aktivitas mikroba dalam memproduksi enzim selulase.
2. Menentukan kondisi terbaik kelembabanmoisture content substrat, waktu
fermentasi, monomix kultur mikroba terhadap aktivitas mikroba.
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai produksi enzim selulase dengan praperlakuan yang lebih murah sehingga dapat
dimanfaatkandiaplikasikan oleh masyarakat yang berada di sekitar pertumbuhan eceng gondok.
1.5 Lingkup Penelitian
Penelitian ini terbatas pada produksi enzim selulase dengan batasan-batasan masalah:
a. Tahap praperlakuan: melakukan dua metode praperlakuan terhadap eceng
gondok yaitu secara fisik dengan pengecilan ukuran dan biologi dengan menggunakan jamur pelapuk putih Ganoderma boninense yang berasal
dari Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Jurusan Biologi Universitas Sumatera Utara.
b. Tahap proses produksi enzim selulase:
Universitas Sumatera Utara
1. Mikroba yang digunakan dalam fermentasi untuk produksi enzim
selulase adalah Aspergillus niger dan Trichoderma reesei. 2.
Variabel bebas yang digunakan antara lain: moisture content 65- 85, waktu fermentasi 3-9 hari, dan pemakaian monomix kultur
mikroba. 3.
Variabel terikat adalah medium pertumbuhan dan komposisi nutrisinya, medium fermentasi medium Mandel Weber, suhu
fermentasi 30
o
C, dan pH 5 Oberoi dkk, 2010. c.
Tahap analisis hasil proses: parameter pada penelitian ini adalah kadar lignin, selulosa, dan aktivitas enzim selulase.
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
Tabel 1.1 Perkembangan Produksi Enzim Selulase dari Bahan LignoselulosaSelulosa PenelitiJudul
penelitian Substratmediasumber
selulosa Metode praperlakuan
Jenis mikroba Hasil
1. Qin Liu-Hui dkk, 2012
Evaluation of cellulases
produced from four fungi
cultured on furfural residues
and microcrystalline
cellulose MCC 2. Quiroz Estela
R dkk, 2010 Evaluation of
different lignocellulosics
substrates for the production of
cellulases and Residu furfural dan
mikrokristal selulosa Serbuk kayu oak dan
cedar, sekam padi, tunggul jagung, jerami
padi dan kulit biji jarak
Fisik : pengeringan dan pengecilan ukuran
40-60 meshresidu furfural
Fisik : pengeringan dan pengecilan ukuran
maksimum 4 mm dan minimum 0,5 mm.
Trichoderma viridee, T. Koningii, T. Reesi,
Aspergillus Niger
Bjerkandera adusta and Pycnoporus sanguineus
- Produksi selulase pada MCC : pada waktu fermentasi 15 hari, T =
30
o
C, konsentrasi substrat 20 gL aktivitas enzim selulase tertinggi
ditunjukkan oleh T.Koningii T. viridee A. Niger T. Reesei.
Walaupun demikian masing-masing fungi unggul dalam satu atau dua
bagian enzim sinergis selulase. - Produksi selulase pada residu
furfural : waktu, suhu dan kinsentrasi yang sama menunjukkan
T. viridee A. Niger T. Koningii T. Reesei.
Secara umum, aktivitas enzim selulase diperoleh pada waktu
maksimum fermentasi hari ke 10-19. Fermentasi oleh kedua fungi di-
lakukan pada suhu 28
o
C, selama 6- 15 hari.
Aktivitas enzim selulase pada fungi P. Sangineus pada ke enam bahan
lignoselulosa menunjukkan : serbuk kayu cedar serbuk kayu oak
Universitas Sumatera Utara
PenelitiJudul penelitian
Substratmediasumber selulosa
Metode praperlakuan Jenis mikroba
Hasil xylanases by the
basiodiomycete fungi
Bjerkandera adusta and
Pycnoporus sanguineus
3. Oberoi H.S dkk, 2010
Production of cellulases
through solid state
fermentation using kinnow
pulp as a major substrate
Kinnowjeruk pulp, dan dedak gandum
campuran untuk variasi perlakuan
Fisik : pengeringan dan pengecilan ukuran
menggunakan cyclotec mill diayak
sampai ukuran kurang lebih 0,83 mm.
Trichoderma Reesei jerami gandum tunggul jagung
kulit biji jarak sekam padi Waktu optimum fermentasi pada
hari ke delapan aktivitas enzim selulase pada fungi
B.adusta : serbuk kayu cedar jerami gandum sekam padi
serbuk kayu oak kulit biji jarak tunggul jagung
Waktu optimim fermentasi pada hari ke enam
Waktu fermentasi 5 hari, pH 6, T = 30
o
C -Penelitian ini memvariasikan
antara: 1.substratkinnow pulp K + penambahan airW
2. K + penambahan mandel weber medium MW
3. K + penambahan dedak gandum WB + W K:WB = 4:1
4. K + WB + W K:WB = 3:2 5. K + WB + MW K:WB = 4:1
6. K + WB + MW K:WB = 3:2 Dengan waktu optimum hari ke-4,
didapat aktivitas enzim selulase : 6 4 = 5 3 2 1.
Universitas Sumatera Utara
PenelitiJudul penelitian
Substratmediasumber selulosa
Metode praperlakuan Jenis mikroba
Hasil 4. De Castro A.
M dkk, 2010 cellulases from
Penicillium funiculosum :
production, properties, and
application to cellulose
hydrolysis 5. Feng Yue dkk,
2011 Enzymatic degradation of
steam-pretreated lespedeza stalk
by cellulosic substrate
induced cellulases
6. Singh Anita dkk, 2009
Production of cellulases by
Aspergillus Heteromorphus
Bagas tebu Tangkai bunga
Lespedeza Jerami gandum
Kimia : -
Praperlakuan asam : 3 vv
H
2
SO
4aq
- Praperlakuan basa
: 4 wv Fisik : steam dengan
tekanan 2 MPa selama 4 menit, dihaluskan
dengan ayakan 60 mesh
Tidak ada keterangan praperlakuan
Penicillium funiculosum
Trichoderma viridee
Aspergillus Heteromorphus
-Penelitian ini memvariasikan media tanpa praperlakuan, dengan satu
praperlakuan asambasa, dan dua praperlakuan campuran asam dan
basa. -suhu fermentasi optimum pada
37
o
C, pH 4,82-4,96, waktu inkubasi 7-8 hari yaitu pada media dengan
campuran dua praperlakuan. Penelitian ini membandingkan
aktivitas selulase hasil fermentasi antara lespedeza dengan tiga sumber
karbohidrat yaitu Filter paper FP, microcrystalin selulosaMCC, dan
carboxymethyl selulosa.CMC Aktivitas enzim selulase terbaik
adalah FP lespedeza MCC CMC pada T = 30
o
C waktu fermentasi 7 hari.
Penelitian ini memvariasikan pH 3- 8, suhu 20 – 45
o
C dan waktu fermentasi 0-7 hari.
Kondisi optimum aktivitas enzim selulase adalah pada hari ke-5
fermentasi pada T=30
o
C dan pH 5.
Universitas Sumatera Utara
PenelitiJudul penelitian
Substratmediasumber selulosa
Metode praperlakuan Jenis mikroba
Hasil from wheat straw
under submerged Fermentation
7. Herculano P Nunes dkk, 2011
cellulase production by
Aspergillus Japonicus URM
5620 using waste from castor bean
under solid state fermentation
8. Kumar Sanjay dkk, 2011
Effect of substrate and
Fermentations conditions on
pectinase and cellulase
production by Aspergillus
Niger NCIM 548 in Submerged
and Solid state Ampas biji castor
cake Dedak gandum,dedak
jagung dan kulit jeruk 2:1:2
Fisik : Pengecilan ukuran antara 3 dan 8
mm Fisik :pengecilan
ukuran dengan pengayakan 40 mesh
Aspergillus Japonicus
Aspergillus Niger Penelitian ini memvariasikan jumlah
substrat 5-10 g, kelembaban 15- 35, pH 4-6, suhu 25-35
o
C Kondisi terbaik produksi emzim
selulase adalah pada substrat 5 gr, kelembaban 15, pH 6, dan suhu
25
o
C. Kondisi optimum penelitian ini :
-SMF : perolehan selulase optimum pada 5-6 hari, pH 4,6 , dan pada
konsentrasi sumber karbon 65 gL -SSF : perolehan selulase optimum
pada 6-7 hari, pH 4,5, moisture content 65.
Universitas Sumatera Utara
PenelitiJudul penelitian
Substratmediasumber selulosa
Metode praperlakuan Jenis mikroba
Hasil fermentation
9. Ilyas Umbrin dkk, 2011 Solid
state fermentation of
Vigna Mungo for cellulase
production by Aspergillus
Niger 10. Juhasz T,
2005 Enzymes for improved
hydrolysis of lignocellulosic
Vigna mungo biji- bijianblack matpe
bean Solka flok, willow
SPW ,spruce SPS, corn stover SPCS
dengan steam pretreated, dan serat
jagung chemical pretreated CPCF.
Fisik-kimia : pengecilan ukuran
Direndam NaOH dan H
2
SO
4
Fisik : untuk SPW, SPS, dan SPCS
disteam dengan impregnant SO
2
pada substrat pada
temperature dan waktu tertentu utk
berbeda substrat Kimia: pada suhu
120
o
C selama 2 jam Aspergillus niger
Mixed culture of T.Reesei dan A. Niger
Penelitian ini memvariasikan sumber N, moisture content 60-
95, waktu fermentasi 48-192 jam,
suhu 25-45
o
C, dan konsentrasi alkali pada pretreatment
kimia. Hasil terbaik aktivitas enzim
selulase ditunjukkan : -sumber N : NH
4 2
SO
4
urea NH
4
NO
3
yeast ekstrak NH
4
Cl NH
4 2
PO
4
malt ekstrak pepton tripton NaNO
3
. -moisture content 70
-suhu 30
o
C, pH 4,5 , dan waktu fermentasi 96 jam 4 hari.
SPCS adalah sumber karbon terbaik dalam fermentasi selulase, pada T =
30
o
C dan pH 5 selama 168 jam = 7 hari.
Universitas Sumatera Utara
PenelitiJudul penelitian
Substratmediasumber selulosa
Metode praperlakuan Jenis mikroba
Hasil 11. Devi M.
Charita dan Kumar M. Sunil,
2012 Production
optimization and partial
purification of cellulose by
Aspergillus Niger fermented
with paper and timber sawmill
industrial wastes 12.Pradnya
Deshpande dkk, 2012 Water
Hyacinth as Carbon Source
for the Production of
Cellulase by Trichoderma
Kertas dan limbah industry kayu serbuk
kayu Eceng gondok
direndam dalam 2,5 NaOH dan 0,006
larutan H
2
O
2
Fisik : dicuci, kedua substrat masing-
masing diblend dengan mixer dan
dikeringkan. Fisik : steam
Kimia : direndam dalam NaOH 1-5,
H
2
PO
4
Aspergillus Niger
Trichoderma Reesei Untuk mendapatkan titik optimum
aktivitas enzim selulase penelitian ini memvariasikan suhu 30-50
o
C, pH 3-8, waktu fermetasi 2-8 hari,
dan didapat : -waktu optimum adalah 7 hari untuk
kedua substrat -pH optimum 4,5 untuk kedua
substrat -suhu optimum 45
o
C untuk kedua substrat
Penelitian ini memvariasikan pH 4,5–8, konsentrasi NaOH pada
praperlakuan 1-5, suhu fermentasi 25-50
o
C, konsentrasi substrat 1-8 wv.
Hasil terbaik dicapai pada praperlakuan substrat dengan 1
Universitas Sumatera Utara
PenelitiJudul penelitian
Substratmediasumber selulosa
Metode praperlakuan Jenis mikroba
Hasil Reesei
13. Heba I dkk, 2012
Purification and characterization
of CMCase and Protease by
Ulocladium botrytis Preuss
ATCC 18042 using Water
Hyacinth as a substrate under
solid state fermentation
Eceng gondok
Tidak ada keterangan praperlakuan
12 strain fungi : Aspergillus candidus,
A. flavus A.Niger
A. Terreus A. Ustus
Fusarium scirbi Penicillium chrysogenum
P. citrinum P. claviforme
P. velutinum Trichoderma viridee
Ulocladium botrytis NaOH, pH 5 dan diatasnya,
temperature inkubasi 30
o
C, konsentrasi substrat 1 wv, dan
waktu inokulasi hari ke 7 dan ke 15. Perolehan maksimal aktivitas
selulase ±73,3 IUg selulosa. Aktivitas spesifik enzim 6.25 IUmg
protein. Pada hidrolisis glukosa menggunakan 1,2 IUg dapat
mensakarifikasi 28,7 dalam 1 jam Selain memvariasikan fungi,
penelitian ini juga memvariasikan sumber nitrogen, pH 3,6-5,2, suhu
20-70
o
C, konsentrasi substrat 0,4- 1,6 wv
Hasil terbaik dicapai oleh fungi Ulocladium botrytis, dengan sumber
nitrogen dari yeast dan malt extract, pH 5,2, optimum temperatur
inkubasi pada 60
o
C, dan konsentrasi substrat 1,2 wv. Perolehan
aktivitas spesifik enzim selulase 852,11 Umg
Universitas Sumatera Utara
PenelitiJudul penelitian
Substratmediasumber selulosa
Metode praperlakuan Jenis mikroba
Hasil
Universitas Sumatera Utara
II. TINJAUAN PUSTAKA
