Pengaruh Variasi Konsentrasi Asam dan Waktu Hidrolisis terhadap Produksi Bioetanol dari Limbah Kulit Pisang Kepok Kuning (Musa balbisiana BBB)

UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

PENGARUH VARIASI KONSENTRASI ASAM DAN
WAKTU HIDROLISIS TERHADAP PRODUKSI
BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT PISANG KEPOK
KUNING (Musa balbisiana BBB)

SKRIPSI

VINA FAUZIAH
NIM. 1111102000100

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN
PROGRAM STUDI FARMASI
JAKARTA
JUNI 2015

UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

PENGARUH VARIASI KONSENTRASI ASAM DAN
WAKTU HIDROLISIS TERHADAP PRODUKSI

BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT PISANG KEPOK
KUNING (Musa
(
balbisiana BBB)

SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Farmasi

VINA FAUZIAH
NIM. 1111102000100

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN
PROGRAM STUDI FARMASI
JAKARTA
JUNI 2015

ii

ABSTRAK
Judul :

Pengaruh Variasi Konsentrasi Asam dan Waktu Hidrolisis terhadap
Produksi Bioetanol dari Limbah Kulit Pisang Kepok Kuning (Musa
balbisiana BBB)

Kulit pisang mengandung pati dan serat yang dapat dijadikan sebagai substrat
potensial pada fermentasi etanol. Pati dan serat harus dipecah menjadi gula
sederhana

melalui

proses

hidrolisis

sehingga

dapat

dikonversi

oleh

Saccharomyces cereviceae menjadi etanol. Penelitian ini bertujuan untuk melihat
pengaruh variasi konsentrasi asam dan waktu hidrolisis terhadap produksi
bioetanol dari limbah kulit pisang kepok kuning (Musa balbisiana BBB).
Penelitian ini menggunakan dua parameter yang berbeda yaitu waktu hidrolisis
dan konsentrasi asam sulfat. Waktu hidrolisis yang digunakan adalah 120 menit,
150 menit, dan 180 menit. Sedangkan konsentrasi asam yang digunakan adalah
0,2 N, 0,5 N dan 0,8 N. Kadar gula pereduksi terbanyak selanjutnya dilakukan
fermentasi dan destilasi guna memisahkan etanol. Hasil penelitian menunjukkan
dari 50 g sampel tepung limbah kulit pisang kepok yang digunakan, kadar gula
pereduksi terbanyak dihasilkan pada sampel dengan konsentrasi asam sulfat 0,8 N
dihidrolisis selama 180 menit sebesar 12,7183272 µg/mL. Kadar etanol tertinggi
dihasilkan pada waktu fermentasi ke 96 jam sebesar 12%. Dan Kadar etanol
tertinggi didapatkan setelah destilasi ke tiga dengan menggunakan suhu 600C
sebesar 90% sebanyak 6 mL.

Kata kunci : Pisang Kepok (Musa balbisiana L), Bioetanol, Hidrolisis, Asam
Sulfat, Nelson Somogyi, dan Destilasi

vi

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

ABSTRACT

Title

: Effect Of Acid Concentration Variation and Hydrolysis Time Toward
Bioethanol Production from Waste of Peel Kepok Yellow Banana (Musa
balbisiana BBB)

Banana peel contains starch and fiber which can be as a potential substrate in ethanol
fermentation. Starch and fiber have to be broken down into simple sugars through
hydrolysis that can be converted into ethanol by Saccharomyces cereviceae. This
study aims to look at the effects of various concentrations of acid and hydrolysis
time on the production of bioethanol from waste of peel kepok yellow banana (Musa
balbisiana BBB). This study uses two different parameters, they are hydrolysis time
and concentration of sulfuric acid. Hydrolysis times that used are 120 minutes, 150

minutes, and 180 minutes. While the concentrations of acid that used are 0.2 N, 0.5
N and 0.8 N. The highest levels of reducing sugars that will be fermented and
distillation further. The results showed from 50 g waste flour of kepok banana peel
was used, the highest levels of reducing sugars produced in the samples using
sulfuric acid concentration of 0.8 N hydrolyzed for 180 minutes at 12.7183272
mg/mL. The highest levels of ethanol produced in the fermentation time to 96 hours
is 12%. And the highest levels of ethanol obtained after the third distillation by used
the temperature of 600C is 90% with total volume 6 mL.

Keywords :

Kepok Banana (Musa balbisisana L), Bioethanol, Hydrolysis, Sulfuric
Acid, Nelson Somogyi, and Distilation

vii

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur senantiasa kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha

Esa Allah SWT yang telah melimpahkan berbagai macam nikmat, karunia serta
kasih sayang-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan
penyusunan skripsi ini. Shalawat serta salam tak lupa pula kami haturkan kepada
pemimpin seluruh umat dan rahmat bagi semesta alam baginda Nabi Besar
Muhammad SAW, beserta keluarga, sahabat dan para pengikutnya hingga hari
akhir nanti, semoga kita senantiasa mendapatkan syafaat dari beliau.
Skripsi dengan judul “Pengaruh Variasi Konsentrasi Asam dan Waktu
Hidrolisis terhadap Produksi Bioetanol dari Limbah Kulit Pisang Kepok Kuning
(Musa balbisiana BBB)” ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat
menempuh ujian akhir guna mendapatkan gelar Sarjana Farmasi pada Program
Studi Farmasi Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Universitas Islam Negeri
Syarif Hidayatullah Jakarta.
Dalam proses penelitian dan penyusunan skripsi ini, penulis menyadari
adanya beberapa pihak yang memberikan kontribusi kepada penulis. Oleh karena
itu penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya, khususnya
kepada :
1.

Dr. H. Arif Sumantri, SKM, M.Kes selaku Dekan Fakultas Kedokteran
dan Ilmu Kesehatan UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

2.

Yardi, M.Si., Ph.D., Apt selaku Ketua Program Studi Farmasi Fakultas
Kedokteran dan Ilmu Kesehatan UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

3.

Eka Putri, M. Si., Apt sebagai Pembimbing I dan Supandi, M. Si., Apt
sebagai Pembimbing II yang telah meluangkan waktu, pikiran dan
tenaganya serta memberikan ilmu terbaik yang dimiliki sehingga menutupi
banyak keterbatasan penulis.

4.

Ibu/Bapak Dosen dan Staf Akademika Program Studi Farmasi Fakultas
Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Universitas Islam Negeri Syarif
Hidayatullah Jakarta yang telah memberikan ilmunya kepada penulis.

viii

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

5.

Ayahanda Nana Supriatna S.Pd sebagai pemimpin dalam keluarga yang
selalu memberikan semangat dan menjadi panutan penulis dalam meraih
cita-cita dan Ibunda Uum Umamah S.Pd tercinta yang selalu memberikan
kasih sayang, perhatian, dukungan, do’a dan nasihat tak terhingga yang tak
akan pernah mampu penulis membalasnya. Saudara penulis, Ahmad Yudi
Satibi, Abdul Fariz Azizi, Renna Khairunnisa, dan Nurul Khamalia Shofi
yang selalu memberikan semangat dan dorongan untuk kesuksesan
penulis.

6.

Sahabat-sahabat tercinta satu tim penelitian pisang kepok, Qadrina Sufy
dan Faradhila Nur saraswati yang telah membantu dan bekerja sama dalam
melakukan penilitan ini.

7.

Sahabat-sahabat penulis Puspita, Lela Laelatu, Vernanda, Tia Monica,
Khairunnisa, Ageng Hasna F, Miyadah Samiyah, Hestiawati, serta temanteman farmasi angkatan 2011 yang telah menjadi keluarga kedua penulis
selama menjadi mahasiswa di program studi farmasi ini.

8.

Laboran yang telah membantu keseharian penulis selama penelitian di
laboraturium FKIK UIN Syarifhidayatullah, mba Rani, Kak Tiwi, Kak
Lisna, Kak Eris dan Kak Rahmadi serta semua pihak yang telah membantu
penulis yang belum bisa disebutkan satu per satu.
Penulis sadar bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak kelemahan

dan kekurangan, kritik dan saran pembaca diharapkan penulis untuk memperbaiki
kemampuan penulis.
Jakarta, 12 Juni 2015

Penulis

ix

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ..................................................................................... ii
LEMBAR ORIGINALITAS ........................................................................
LEMBAR PERSETUJUAN SKRIPSI .........................................................
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI ..........................................................
ABSTRAK.....................................................................................................
ABSTRACT ..................................................................................................
KATA PENGANTAR ...................................................................................
HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ................
DAFTAR ISI .................................................................................................
DAFTAR GAMBAR.....................................................................................
DAFTAR TABEL .........................................................................................
DAFTAR GRAFIK .......................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................

iii
iv
v
vi
vii
viii
x
xi
xiv
xv
xvi
xvii

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

1

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

1

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

3

1.3 Tujuan Penelitian .......................................................................

3

1.4 Manfaat Penelitian .....................................................................

3

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................

4

2.1 Tanaman Pisang..........................................................................

4

2.1.1 Manfaat ...........................................................................

5

2.1.2 Pisang Kepok ..................................................................

6

2.1.3 Klasifikasi Pisang Kepok .................................................

7

2.1.4 Kandungan Kimia Kulit Pisang .......................................

8

2.2 Bioetanol ...................................................................................

9

2.3 Hidrolisis Asam ..........................................................................

14

2.4 Karbohidrat ................................................................................

15

2.5 Fermentasi ..................................................................................

17

2.6 Saccharomyces sereviceae .........................................................

21

2.6.1

Taksonomi .......................................................................

21

2.6.2

Morfologi ........................................................................

21

2.6.3

Fisiologi .........................................................................

22

2.7 Kromatografi Gas .......................................................................

22

2.8 Spektrofotometri UV-Vis ............................................................

23

xi

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

BAB 3 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

3.3 Prosedur Kerja .............................................................................

26

3.3.1

Penyiapan Sampel ...........................................................

26

3.3.2

Karakteristik Tepung Kulit Pisang Kepok ........................

26

3.3.2.1. Kadar Air ...........................................................

26

3.3.2.2. Kadar Abu ..........................................................

27

3.3.2.3. Kadar Lemak .....................................................

27

3.3.2.4. Kadar Protein ......................................................

27

3.3.2.5. Kadar Serat Kasar ..............................................

28

3.3.2.6. Kadar Pati ..........................................................

29

Hidrolisis Asam ...............................................................

29

3.3.3

3.3.3.1. Pengaruh Variasi Waktu Hidrolisis dan Konsentrasi
Asam .................................................................. 29
3.3.3.2. Perhitungan Gula Pereduksi ...............................

30

Fermentasi Bioetanol .......................................................

30

3.3.4.1. Persiapan Media Fermentasi ...............................

30

3.3.4.2. Fermentasi Bioetanol ..........................................

31

Analisis Bioetanol ...........................................................

31

3.3.5.1. Analisis Kadar Bioetanol Metode Berat Jenis .....

31

3.3.5.2. Rendemen Bioetanol ...........................................

32

3.3.5.3. Analisis Struktur Bioetanol .................................

32

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................

33

4.1 Penyiapan Sampel.......................................................................

33

4.2 Karakterisasi Tepung Kulit Pisang Kepok ...................................

34

4.3 Hidrolisis Tepung Kulit Pisang Kepok .......................................

36

4.4 Perhitungan Gula Pereduksi Metode Nelson Somogyi .................

40

4.5 Fermentasi Bioetanol .................................................................

42

4.6 Analisis Kadar Bioetanol Metode Berat Jenis..............................

45

4.7 Analisis Kualitatif dengan Menggunakan GC-MS.......................

46

3.3.4

3.3.5

xii

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................

47

4.1 Kesimpulan ................................................................................

47

4.2 Saran .........................................................................................

47

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................

49

LAMPIRAN ...................................................................................................

55

xiii

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pisang Kepok dan Kulit Pisang Kepok Kuning ...........................

7

Gambar 2.2 Rumus Bangun Bioetanol ............................................................

10

Gambar 2.3 Proses Konversi Gula Menjadi Etanol ..........................................

12

Gambar 2.4 (a) Struktur Amilosa dan (b) Satruktur Amilopektin.....................

16

Gambar 4.1 (a) Limbah Kulit Pisang Segar. (b) Tepung Limbah Kulit Pisang .

34

Gambar 4.2 Larutan Hasil Hidrolisis ..............................................................

39

xiv

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi Tiap 100 g Kulit Pisang Kepok. ....................................

9

Tabel 2.2. Sifat Fisika Etanol. .........................................................................

13

Tabel 4.1. Karakteristik Tepung Limbah Kulit Pisang Kepok ..........................

35

Tabel 4.2. Kadar Gula Pereduksi Hasil dari Hidrolisi Asam. ...........................

40

Tabel 4.3. Pengaruh Lamanya Fermentasi Terhadap Perubahan pH. ................

44

Tabel 4.4. Kadar Bioetanol Setelah Destilasi. ..................................................

45

xv

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

DAFTAR GRAFIK
Tabel 4.1. Kadar Gula Pereduksi Hasil dari Hidrolisis Asam. ..........................

41

Tabel 4.2. Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Bioetanol. ................

43

Tabel 4.3. Perubahan pH Selama Fermentasi...................................................

44

xvi

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Lampiran 2.
Lampiran 3.
Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
Lampiran 9.
Lampiran 10.
Lampiran 11.
Lampiran 12.
Lampiran 13.
Lampiran 14.
Lampiran 15.
Lampiran 16.

Hasil Determinasi Tanaman Kulit Pisang Kepok .......................... 55
Hasil Analisis Proksimat ............................................................... 56
Kadar Air Tepung Kulit Pisang Kepok ......................................... 57
Kurva Standar Gula Pereduksi Metode Nelson Somogyi .............. 58
Kadar Etanol Selama Fermentasi Metode Berat Jenis .................. 59
Perhitungan Rendemen .................................................................. 59
Perhitungan Kadar Abu ................................................................. 59
Perhitungan NPK dan Ragi ........................................................... 60
Pembuatan Pereaksi Nelson Somogyi ............................................ 60
Hasil GC-MS Standar Etanol ........................................................ 61
Hasil Analisis GC-MS Sampel Bioetanol ..................................... 63
Hasil MS Sampel Bioetanol .......................................................... 65
Hasil MS Standar Etanol ............................................................... 66
COA Glukosa ............................................................................... 67
Kerangka Penelitian....................................................................... 68
Dokumentasi Selama Penelitian ................................................... 69

xvii

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Etanol merupakan cairan hasil proses fermentasi gula dari sumber
karbohidrat (pati) menggunakan bantuan mikroorganisme, salah satunya
adalah Saccharomyces cereviceae (Dewati, 2008). Menurut Schlegel, (1994)
dalam Martiningsih, (2007) kebutuhan etanol semakin bertambah dengan
semakin banyaknya pabrik-pabrik farmasi dan sekolah farmasi maupun kimia
di Indonesia yang menggunakan etanol. Berbagai jenis produk dapat
dihasilkan dari etanol terutama yang erat kaitannya dengan industri kimia,
baik untuk keperluan medis maupun industri kosmetik.
Bahan-bahan yang mengandung monosakarida (C6H12O6) sebagai
glukosa langsung dapat difermentasi menjadi etanol. Akan tetapi disakarida,
pati ataupun karbohidrat kompleks harus dihidrolisis terlebih dahulu menjadi
komponen sederhana yaitu monosakarida. Oleh karena itu, agar tahap proses
fermentasi dapat berjalan secara optimal, bahan tersebut harus mengalami
perlakuan pendahuluan sebelum masuk ke dalam proses fermentasi (Sari
Ketut, 2009).
Hidrolisis adalah reaksi kimia antara air dengan suatu zat lain yang
menghasilkan satu zat baru atau lebih dan juga dekomposisi suatu larutan
dengan menggunakan air. Proses ini melibatkan pengionan molekul air
ataupun peruraian senyawa yang lain (Pudjaatmaka dan Qodratillah, 2002).
Reaksi antara pati dengan air berlangsung sangat lambat, Maka untuk
memperbesar kecepatan reaksinya diperlukan penambahan katalisator.
Penambahan katalisator ini berfungsi untuk memperbesar keaktifan air,
sehingga reaksi hidrolisis tersebut berjalan lebih cepat. Katalisator yang sering
digunakan adalah asam sulfat dan asam klorida (Retno dan Nuri, 2011).

1

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

2

Limbah hayati merupakan salah satu sumber yang paling potensial
penggunaannya dalam produksi etanol dari sekian banyak sumber alternatif
yang memungkinkan, terutama bagi industri kimia. Alasan utama penggunaan
limbah hayati terutama berasal dari tumbuhan berkaitan dengan senyawa
dasar pembentuk makhluk hidup yang juga merupakan persenyawaan
hidrokarbon yang membentuk struktur molekul etanol. Disamping itu karena
berasal dari persenyawaan hayati, diharapkan mampu memberikan dampak
positif bagi lingkungan serta perkembangan industri produsen etanol karena
penggunaan limbah sebagai bahan baku akan menurunkan biaya produksi.
(Nugroho, 2004)
Limbah kulit pisang merupakan salah satu sumber karbohidrat atau
gula

yang berpotensi

dalam

menghasilkan

bioetanol. Kulit

pisang

mengandung karbohidrat dengan komposisi cukup besar, yaitu sekitar
18,50%. Selain itu juga, Amsal (2005) menyebutkan bahwa tingginya hasil
etanol pada kulit pisang kepok dibandingkan dengan kulit Cavendish dan kulit
pisang nangka disebabkan kandungan karbohidrat pada kulit pisang kepok
yang lebih tinggi dibandingkan dengan kedua pisang tersebut. Kulit pisang
Cavendish menghasilkan kadar etanol sebesar 0,37%, kulit pisang nangka
sebesar 0,20% sedangkan kulit pisang kepok sebesar 0,45%. Dari hasil
penelitian ini, kulit pisang kepok yang berpotensi besar dalam menghasilkan
bioetanol terbanyak diantara kulit pisang yang lainnya.
Beberapa faktor yang mempengaruhi besarnya kadar bioetanol dari
proses hidrolisis adalah konsentrasi asam dan waktu hidrolisis. Dari hasil
penelitian Retno dan Nuri (2011) menyebutkan bahwa dengan menggunakan
konsentrasi asam sulfat 0,5 N sebagai katalis pada proses hidrolisis asam serta
waktu hidrolisis selama 150 menit didapatkan kadar bioetanol sebesar
13,54%. Nilai ini merupakan kadar bioetanol terbesar yang dihasilkan bila
dibandingkan dengan hasil penelitian yang lainnya. Akan tetapi, masih belum
diketahui mengenai pengaruh penggunaan konsentrasi asam dan waktu

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

3

hidrolisis yang lainnya terhadap kadar bioetanol. Sehingga dilakukanlah
penelitian ini yang bertujuan untuk melihat pengaruh variasi konsentrasi asam
dan waktu hidrolisis terhadap kadar bioetanol yang dihasilkan dari limbah
kulit pisang kepok kuning (Musa balbisiana BBB).
1.2.Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang tersebut, perlu adanya laporan penelitian
mengenai pengaruh konsentrasi asam dan waktu hidrolisis terhadap produksi
bioetanol untuk mendapatkan kondisi hidrolisis paling tepat dalam
menghasilkan bioetanol dengan kadar dan volume yang tinggi dari tepung
limbah kulit pisang kepok kuning (Musa balbisiana BBB).
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi
konsentrasi asam dan waktu hidrolisis terhadap jumlah bioetanol yang
dihasilkan, sehingga didapatkanlah kondisi hidrolisis paling tepat dalam
menghasilkan jumlah bioetanol terbanyak.
1.4.Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai
pemanfaatan dari limbah kulit pisang kepok (Musa balbisiana BBB) menjadi
bahan bakar alternatif yaitu bioetanol serta mengetahui kondisi hidrolisis
terbaik untuk menghasilkan bioetanol secara maksimal. Selain itu, penelitian
ini juga diharapkan memberikan kontribusi dalam menurunkan angka
pencemaran lingkungan baik yang disebabkan oleh limbah kulit pisang
ataupun polutan yang berbahaya dari penggunaan bahan bakar minyak.
Karena bioetanol yang dihasilkan merupakan bahan bakar dari sumber nabati
yang ramah lingkungan.

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanaman Pisang
Pisang merupakan tanaman asli daerah Asia Tenggara termasuk Indonesia
yang memiliki nama latin Musa paradisiaca. Nama ini diberikan sejak sebelum
masehi, diambil dari nama dokter kaisar Romawi Octavianus Augustus (63 SM-14
M) yang bernama Antonius Musa (Munadjim,1988 dalam Dewati 2008). Tanaman
pisang ini oleh masyarakat dapat dimanfaatkan mulai dari bunga, buah, daun, batang
sampai bonggol pun dapat dimanfaatkan untuk dibuat sayur. Pisang merupakan
tanaman hortikultura yang penting karena potensi produksinya yang cukup besar dan
produksi pisang berlangsung tanpa mengenal musim (Dewati, 2008).
Sejak lama pisang sudah dikenal sebagai buah yang lezat dan berkhasiat bagi
kesehatan, karena pisang mengandung gizi sangat baik, antara lain menyediakan
energi cukup tinggi dibanding dengan buah-buahan lain. Walaupun demikian,
pemanfaatan pisang masih terbatas. Selain dapat dimakan langsung sebagai buah
segar, pisang juga dapat diolah dalam keadaan mentah maupun matang. Pisang
mentah dapat diolah menjadi gaplek, tepung dan keripik, sedangkan pisang matang
dapat diolah menjadi anggur, sari buah, pisang goreng, pisang rebus, kolak, getuk dan
lain sebagainya (Dewati, 2008).
Dalam proses pengolahan buah pisang seperti disebutkan di atas tentunya
terdapat limbah kulit pisang. Masyarakat pedesaan memanfaatkan kulit pisang
sebagai pakan ternak (Susanto dan Saneto,1994 dalam Dewati 2008). Karbohidrat
tersebut yang nantinya akan diubah menjadi alkohol. Untuk mengurangi limbah kulit
pisang dan seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, kini kulit
pisang dapat difermentasi menjadi minuman. Caranya kulit pisang diolah dengan
bantuan Saccharomyces cereviceae (Lintal Muna, 2007).

4

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

5

2.1.1. Manfaat
Tanaman pisang merupakan tanaman yang serba guna, mulai dari akar sampai
daun dapat digunakan (Munadjim, 1998 dalam Dewati 2008).
a. Umbi batang (Bonggol)
Pati yang terkandung dalam umbi batang pisang dapat dipergunakan sebagai
sumber karbohidrat bahkan bisa dikeringkan untuk menjadi abu. Dimana abu
dari umbi ini mengandung soda yang dapat digunakan sebagai bahan
pembuatan sabun dan pupuk.
b. Batang pohon
Dapat digunakan sebagai makanan ternak di musim kekurangan air dan secara
sederhana dapat dipergunakan sebagai bahan baku pembuatan pupuk kompos
yang bernilai humusnya sangat tinggi.
c. Daun pisang
Daun yang segar dapat digunakan sebagai makanan ternak dimusim kering
dan dimanfaatkan oleh masyarakat sebagai pembungkus makanan secara
tradisional.
d. Bunga pisang
Bunga pisang yang masih segar (jantung pisang) bisa dijadikan makanan
sebagai sayur.
e. Buah pisang
Selain enak dimakan secara langsung, bisa dijadikan selai pisang yang daya
awetnya tinggi dan dapat menghasilkan uang yang lebih serta juga bisa dibuat
tepung pisang dari buah yang tua yang belum masak.
f. Kulit buah pisang
Kulitnya pun bisa untuk makanan ternak, selain itu bisa untuk menghasilkan
alkohol yaitu etanol karena mengandung gula yang mempunyai aroma yang
menarik.

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

6

2.1.2. Pisang Kepok
Pisang adalah tanaman herba yang berasal dari kawasan Asia Tenggara
(termasuk Indonesia). Tanaman buah ini kemudian menyebar luas ke kawasan Afrika
(Madagaskar), Amerika Selatan dan Amerika Tengah. Penyebaran tanaman ini
selanjutnya hampir merata ke seluruh dunia, yakni meliputi daerah tropik dan
subtropik, dimulai dari Asia Tenggara ke timur melalui Lautan Teduh sampai ke
Hawai. Selain itu tanaman pisang menyebar ke Barat melalui Samudera Atlantik,
Kepulauan Kenari sampai Benua Amerika (Suyanti dan Supriyadi, 2008).
Produksi pisang dunia dalam 120 negara diperkirakan mencapai 68 juta setiap
tahunnya. Negara-negara Asia Tenggara penghasil pisang yang terkenal diantaranya
adalah Filipina, Thailand, Malaysia dan Indonesia. Indonesia, Filipina dan Thailand
merupakan negara penghasil pisang nomor satu di kawasan Asia Tenggara (Verheij
dan Coronel, 1992 dalam Fitri 2013).
Pisang merupakan tumbuhan basah yang besar, biasanya mempunyai batang
semu yang tersusun dari pelepah-pelepah daun. Tangkai daun jelas beralur pada sisi
atasnya, helaian daun lebar, bangun jorong memanjang, dengan ibu tulang yang nyata
dan tulang-tulang cabang yang menyirip dan kecil-kecil. Bunga dalam suatu bunga
majemuk dengan daun-daun pelindung yang besar dan berwarna merah. Masingmasing bunga mempunyai tenda bunga yang menyerupai mahkota atau jelas
mempunyai kelopak dan mahkota yang biasanya berlekatan, zigomorf. Benang sari 6
yang 5 fertil yang satu staminoidal. Bakal buah tenggelam, beruang 3 dengan 1 bakal
biji dalam tiap ruang. Tangkai putik berbelah 3-6. Biji mempunyai salut, endosperm
dan juga perisperm (Tjitrosoepomo, 1994).
Pemanfaatan pisang telah meluas di kalangan masyarakat, baik dari mulai
daun, batang, bunga, buah hingga kulitnya. Buah pisang memiliki kandungan kalium
yang tinggi yang dapat membantu mengatasi stress yang memacu gangguan sulit
tidur dengan cara menurunkan tekanan darah dan menyingkirkan rintangan berupa
penyumbatan dalam pembuluh darah (Apriadji, 2007). Mencegah stroke, memberikan
tenaga untuk berfikir dan menghindari kepikunan atau mudah lupa (Suyanti dan
Supriyadi, 2008). Kulit buah pisang selain untuk pakan ternak juga dapat dijadikan

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

7

sebagai bahan campuran krim antinyamuk. Kulit buah pisang juga dapat diekstrak
untuk dibuat pektin. Bagian dalam kulit pisang matang yang dikerok dan dihancurkan
dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan nata pisang. Sementara tepung
kulit pisang yang dicampur dengan ampas tahu dapat digunakan sebagai pakan ayam
buras untuk meningkatkan pertumbuhannya. Manfaat lainnya dapat dijadikan sebagai
pembunuh larva serangga, yakni dengan menambahkan sedikit urea dan pemberian
bakteri. Berdasarkan hasil temuan dari Taiwan diketahui bahwa kulit pisang yang
mengandung vitamin B6 dan serotonin dapat diekstrak dan dimanfaatkan untuk
kesehatan mata (Suyanti dan Supriyadi, 2008).

Sumber : Koleksi Pribadi

Gambar 2.1. Pisang Kepok Dan Kulit Pisang Kepok Kuning

2.1.3 Klasifikasi Pisang Kepok (Musa balbisiana)
Berikut adalah klasifikasi dari pisang kepok berdasarkan Herbarium Bogoriense:
Jenis

: Musa balbisiana (grup BBB)

Suku

: Musaceae

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

8

Sehingga taksonomi dari Musa balbisiana berdasarkan United States
Department of Agriculture (USDA) adalah:
Kerajaan

: Plantae

Subkerajaan

: Tracheobionta

Superdivisi

: Spermatophyta

Divisi

: Magnoliophyta

Kelas

: Liliopsida

Subkelas

: Zingiberidae

Ordo

: Zingiberales

Famili

: Musaceae

Genus

: Musa L.

Spesies

: Musa balbisiana

Musa balbisiana tersebar dari India termasuk Kepulauan Andam hingga
Myanmar utara (Burma), Thailand dan Indocina ke Cina Selatan dan Filipina. Musa
balbisiana merupakan salah satu spesies yang berasal dari Indocina (OECD, 2010).
Menurut Cahyono (2009) pisang kepok memiliki banyak jenis, namun yang
terkenal adalah pisang kepok kuning dan kepok putih. Daging buah pisang kepok
kuning berwarna kuning sedangkan kepok putih berwarna putih. Daging buahnya
bertekstur agak keras. Pisang kepok kuning memiliki rasa yang lebih manis dan enak
dibandingkan kepok putih. Buah pisang kepok tidak beraroma harum. Kulit buah
pisang kepok sangat tebal, pada buah yang sudah masak berwarna hijau kekuningan.
Dalam satu tandan bisa terdapat hingga 16 sisir dan pada setiap sisirnya terdapat
hingga 20 pisang, berat setiap tandannya sekitar 14-22 kg. Buah pisang kepok cocok
untuk disantap dalam bentuk olahan makanan.
2.1.4. Kandungan Kimia Kulit Pisang
Kulit pisang merupakan sumber yang kaya pati (3%), protein kasar (6-9%),
lemak kasar (3,8-11%), serat makanan total (43,2-49,7%), dan asam lemak ganda tak
jenuh (PUFA), terutama asam linoleat dan α-linolenat, pektin, asam amino esensial

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

9

(leusin, valin, fenilalanin dan treonin) dan mikronutrien (K, P, Ca, Mg). Kulit pisang
juga merupakan sumber yang baik dari lignin (6-12%), pektin (10-21%), selulosa
(7,6-9,6%), hemiselulosa (6,4-9,4%) dan asam galakturonat. Pektin yang diekstrak
dari kulit pisang juga mengandung glukosa, galaktosa, arabinosa, rhamnosa, dan
xilosa. Mikronutrien (Fe dan Zn) ditemukan dalam konsentrasi tinggi pada kulit
dibandingkan pada pulp. Sehingga, kulit bisa menjadi bahan pakan yang baik untuk
ternak dan unggas. Kulit pisang juga dapat digunakan dalam minuman anggur,
produksi etanol, sebagai substrat untuk produksi biogas dan sebagai bahan dasar
untuk ekstraksi pektin. Abu kulit pisang dapat digunakan sebagai pupuk untuk
tanaman pisang dan sebagai sumber alkali untuk produksi sabun (Mohapatra, et al.,
2010).
Tabel 2.1 Data komposisi tiap 100 gr kulit pisang kepok
Komponen

Gram

Air

50.31

Protein

7.36

Pati

18.4

Lemak

1.84

Selulosa

1.84

Polisakarida non selulosa dapat larut

4.29

Polisakarida non selulosa tak dapat larut

0.61

Lignin

1.23

Fiber (serat)

6.75
Sumber : Kundarto, 2004

2.2. Bioetanol
Pembuatan etanol dapat dilakukan dari bahan yang mengandung glukosa.
Glukosa pada mahluk hidup terdapat dalam bentuk polimer seperti pati, selulosa dan
oligosakarida. Polisakarida dan oligosakarida dipecah menjadi molekul monosakarida
agar dapat dipergunakan oleh khamir menjadi etanol. Proses pemecahan polisakarida

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

10

dan oligosakarida dapat dilakukan dengan dua cara yaitu hidrolisis asam dan
hidrolisis enzim. Proses hidrolisis asam dapat menggunakan beberapa
beberapa jenis asam
yang sudah banyak diteliti, antara lain HCl, H2SO4, dan HNO3. Proses hidrolisis pati
secara enzimatik terdiri dari dua tahap yaitu liquifikasi dengan
dengan α
α–amilase dan
sakarifikasi menggunakan aminoglikosidase. Reaksi yang terjadi pada proses
produksi etanol secara sederhana dibagi menjadi dua tahap yaitu (1) pemecahan
komponen polisakarida menjadi komponen monosakarida (pemecahan sempurna) dan
komponen oligosakarida yang dapat dilakukan
dilakukan secara enzimatis maupun secara
kimiawi. Proses pemecahan tahap pertama ditunjukkan pada persamaan reaksi 1.
H2O + (C6H10O5)n  n C6H12O6 + n H2O ….. (1)
(2) pengubahan komponen monomer glukosa mejadi etanol yang dilakukan dengan
bantuan agen mikroba. Mikroba pengubah monomer glukosa menjadi etanol yang
paling efektif adalah jenis khamir spesies S. cereviceae.. Proses konversi monomer
glukosa

menjadi

senyawa

etanol

ditunjukkan

pada

persamaan

reaksi

2

(Wirahadikusumah 1985).
(C6H12O6)n  2C2H5OH + 2 CO2 ……………(2)

Sumber : Koleksi Pribadi

Gambar 2.2. Rumus Bangun Bioetanol
Purwadi (2006), membagi kualitas alko
hol dengan beberapa tingkatan :
alkohol
1.

Alkohol Teknis (96,5%)

Digunakan terutama untuk kepentingan industri sebagai bahan pelarut organik,
bahan baku maupun bahan antara produksi berbagai senyawa organik lainnya.

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

11

2.

Alkohol Murni (96,0 – 96,5%)

Digunakan terutama untuk kepentingan farmasi dan konsumsi misal untuk minuman
keras.
3.

Alkohol Absolut ( 99,7 – 99,8%)

Digunakan dalam pembuatan sejumlah besar obat-obatan dan juga sebagai bahan
antara dalam pembuatan senyawa-senyawa lain skala laboratorium. Alkohol jenis ini
disebut Fuel Grade Ethanol (F.G.E) atau anhydrous ethanol yaitu etanol yang bebas
air atau hanya mengandung air minimal.
Bioetanol bersifat multi-guna karena dicampur dengan bensin pada komposisi
berapapun memberikan dampak yang positif. Berikut kelebihan-kelebihan bioetanol
dibandingkan bensin:
a) Bioetanol aman digunakan sebagai bahan bakar, titik nyala etanol tiga kali
lebih tinggi dibandingkan bensin.
b) Emisi hidrokarbon lebih sedikit.
Kekurangan-kekurangan bioetanol dibandingkan bensin:
a) Pada mesin dingin lebih sulit melakukan starter bila menggunakan bioetanol.
b) Bioetanol bereaksi dengan logam seperti magnesium dan aluminium.
Produksi bioetanol (alkohol) dengan bahan baku tanaman yang mengandung
pati atau karbohidrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula
(glukosa) larut air. Sebagai alternatif digunakan campuran bioetanol dengan bensin.
Sebelum dicampur, bioetanol harus dimurnikan hingga 100%. Campuran ini dikenal
dengan sebutan gasohol (Skadrongautama, 2009).
Etanol selain diproduksi dari bahan baku tanaman yang mengandung pati atau
karbohidrat, juga dapat diproduksi dari bahan tanaman yang mengandung selulosa.
Ada tiga macam bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan bioetanol yaitu
gula (sukrosa), bahan berpati dan bahan berselulosa. Sumber gula/sukrosa berupa
nira, tebu, molasses, nira nipah, nira kelapa, nira siwalan, nira sorgum manis, dan sari
buah. Sumber bahan berpati berupa tepung-tepung sorgum biji (jagung cantel), sagu,
ubi kayu/gaplek, ubi jalar, ganyong, garut, umbi-umbian dan sumber pati lainnya.

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

12

Bahan berselulosa misalnya kayu, jerami, batang pisang, bagas dan lain-lain
(Susmiati, 2010).
Secara biokimia, proses pembentukan etanol didahului dengan proses
glikolisis yaitu proses perubahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat.
Proses glikolisis secara garis besar dibagi menjadi dua bagian :
1. Proses pemakaian energi. Di dalam tahap persiapan ini, glukosa mengalami
proses fosforilasi dan pemecahan menjadi dua molekul triosa yaitu
gliseraldehid-3-fosfat. Proses ini mengkonsumsi 2 ATP.
2. Proses pembentukan energi. Dua molekul gliseraldehid-3-fosfat akan
dikonversi menjadi piruvat yang disertai dengan pembentukan 4 ATP.
Respirasi terhenti dalam keadaan tanpa oksigen karena proses pengangkutan
elektron yang dirangkaikan dengan fosforilasi bersifat oksidasi melalui rantai
pernafasan yang menggunakan molekul oksigen sebagai penerima elektron
terakhir tidak berjalan. Akibatnya jalan metabolisme lingkar asam
trikarboksilat (daur krebs) akan terhenti pula sehingga piruvat tidak lagi
masuk ke dalam daur krebs melainkan dialihkan pemakaiannya yaitu diubah
menjadi etanol (Wirahadikusumah, 1985).

Sumber : Wirahadikusumah, 1985

Gambar 2.3. Proses Konversi Glukosa Menjadi Etanol

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

13

Khamir memproduksi etanol dan CO2 melalui dua reaksi yang berurutan.
1. Proses dekarboksilasi piruvat menjadi asetaldehid dan CO2 dengan katalis
piruvat dekarboksilase (enzim ini tidak ada di binatang). Proses dekaboksilasi
merupakan reaksi yang tidak reversibel membutuhkan ion Mg2+ dan koenzim
tiamin pirofosfat. Reaksi berlangsung melalui beberapa senyawa antara yang
terikat secara kovalen pada koenzim.
2. Reduksi asetaldehid menjadi etanol oleh NADH dengan dikatalisis oleh
alkohol dehidrogenase, dengan demikian pembentukan NAD+ akan digunakan
di dalam proses reaksi GADPH glikolisis (Voet et al, 2006).
Tabel 2.2. Sifat Fisika Etanol
Parameter
Titik didih normal (oC)
Titik lebur (oC)
Berat molekul (g/grmol)
Densitas (g/mL)
Indeks bias (cP)
Viskositas (cP)
Panas penguapan (kal/g)
Merupakan cairan tidak berwarna
Dapat larut dalam air dan eter
Memiliki bau yang khas

Komposisi
78,4
-112
46,07
0,7893
1,36143
1,17
200,6

Sumber : Perry (1999)

Etanol memiliki berat jenis sebesar 0,7937 g/ml (15oC) dan titik didih sebesar
78,32oC pada tekanan 760 mmHg. Etanol larut dalam air dan eter dan mempunyai
panas pembakaran 328 Kkal dan fermentasi etanol membutuhkan waktu 30-72 jam
(Paturau, 1981 dalam Juara, 2011). Prescott dan Dunn (1981) menyatakan bahwa
waktu fermentasi etanol yang dibutuhkan adalah 3 hingga 7 hari. Frazier dan
Westhoff (1978) menambahkan suhu optimum fermentasi adalah 25-30oC dengan
kadar gula 10-18%.

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

14

2.3. Hidrolisis Asam
Hidrolisis asam dapat dipergunakan untuk memecah komponen polisakarida
menjadi monomer-monomernya. Proses hidrolisis yang sempurna akan memecah
selulosa dan pati menjadi glukosa, sedangkan hemiselulosa akan terpecah menjadi
pentosa dan heksosa. Asam sulfat (H2SO4) merupakan asam yang dapat digunakan
sebagai katalis asam selain asam klorida (HCl). Hidrolisis asam dikelompokkan
menjadi dua yaitu hidrolisis asam pekat dengan konsentrasi tinggi dan hidrolisis asam
encer dengan konsentrasi rendah (Taherzadeh & Karimi 2007).
Keuntungan hidrolisis menggunakan asam konsentrasi tinggi antara lain
proses hidrolisis dapat dilakukan pada suhu yang rendah dan hasil gula yang
didapatkan tinggi. Namun penggunaan asam konsentrasi tinggi mempunyai
kelemahan antara lain jumlah asam yang digunakan sangat banyak, potensi korosi
pada peralatan produksi terutama alat yang terbuat dari besi, penggunaan energi yang
tinggi untuk proses daur ulang asam dan waktu reaksi yang lama yaitu berkisar antara
dua hingga enam jam. Hidrolisis menggunakan asam dengan konsentrasi rendah
mempunyai keuntungan antara lain jumlah asam yang digunakan sedikit dan waktu
tinggal yang sebentar. Namun kerugian dalam penggunaan asam encer dengan
konsentrasi rendah antara lain membutuhkan suhu tinggi dalam proses operasinya,
gula yang didapatkan sedikit, potensi korosi pada peralatan produksi terutama alat
yang terbuat dari besi dan pembentukan produk samping yang tidak diharapkan
(Taherzadeh & Karimi 2007).
Hidrolisis asam dengan konsentrasi rendah dilakukan dalam dua tahap yaitu
tahap pertama yang melibatkan asam encer untuk menghidrolisis gula dari golongan
pentosa yang umumnya terdapat dalam fraksi hemiselulosa. Tahap ini biasanya
menggunakan H2SO4 1% pada suhu 80oC-120oC selama 30-240 menit. Tahap kedua
menggunakan asam dengan konsentrasi yang lebih tinggi untuk menghidrolisis gula
yang berasal golongan heksosa seperti selulosa biasanya dilakukan dengan
konsentrasi asam 5-20% H2SO4 dengan suhu 180oC. Proses hidrolisis bertahap ini
dapat memaksimalkan hasil glukosa yang dihasilkan dan meminimumkan hasil
samping yang tidak diinginkan (Purwadi, 2006).

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

15

Penentuan konsentrasi asam tergantung pada ukuran, bentuk dan kadar air
pada partikel lignoselulosa. Asam sulfat biasanya digunakan pada bahan terlarut
dengan konsentrasi tidak melebihi 10% berat (H2SO4 umum digunakan tidak lebih
dari 5%). Penggunaan katalis asam encer selalu terjadi penambahan air yang banyak
pada bahan lignoselulosa dan hal itu membutuhkan energi panas yang lebih banyak
selama proses pemanasan (Patent Cooperation Treaty, 1998).
Proses hidrolisis menggunakan konsentrasi asam encer, selain dapat
menguraikan glukosa juga menghasilkan hasil samping yang dapat menghambat
proses fermentasi. Hasil samping yang dapat menghambat proses fermentasi antara
lain furfural, 5-hidroksimetilfurfural (HMF), asam lefulenat, asam asetat, asam
format, asam uronat dan lain-lainnya (Taherzadeh & Karimi 2007).
Hidrolisis asam pada bahan lignoselulosa, hemiselulosa merupakan komponen
yang paling mudah terhidrolisis oleh asam yang akan terdegradasi menjadi xilosa,
manosa, asam asetat, galaktosa arabinosa dan sejumlah kecil rhamnosa, asam
glukuronat, asam metil glukronat dan asam galakturonat (Morohoshi 1991; Sjӧstrӧm
1993). Selulosa akan terdegradasi menjadi glukosa. Xilosa akan terdegradasi menjadi
furfural dan 5-hidroksimetilfurfural (HMF) pada kondisi suhu dan tekanan tinggi.
Komponen fenol terbentuk dari lignin yang terpecah sebagian dan juga selama proses
degradasi karbohidrat (Palmqvist & Hahn Hӓgerdal, 2000). Lignin merupakan
komponen komplek yang tersusun oleh phenylpropane yang terikat di dalam struktur
tiga dimensi. Ikatan kimia terjadi di antara lignin dan hemiselulosa bahkan terkadang
juga dengan selulosa. Lignin sangat tahan terhadap reaksi kimia dan enzimatik
(Taherzadeh 1999; Palmqvist & Hahn-Hӓgerdal 2000).
2.4. Karbohidrat
Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air,
berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang
dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk
fotosintesis) dalam jangka panjang. Pati dapat dibuat dari tumbuhan singkong (ubi
kayu), ubi jalar, kentang, jagung, sagu dan lain-lain (Widowati, 2001).

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

16

Pati terdiri dari dua fraksi yaitu fraksi amilosa dan amilopektin. Fraksi
amilosa mempunyai struktur lurus dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa, sedangkan
amilopektin mempunyai cabang dengan ikatan α-(1,6)-D-glukosa sebanyak 4-5%
berat total. Molekul-molekul glukosa di dalam amilosa saling berikatan melalui
gugus glukopiranosa β-1,4. Pada amilopektin sebagian dari molekul-molekul glukosa
di dalam rantai percabangannya saling berikatan melalui gugus α-1,6. Ikatan α-1,6
sangat sukar diputuskan, apalagi jika dihidrolisis menggunakan katalisator asam
(Tjokroadikoesoemo 1986).

(a)

(b)
Sumber : Koleksi Pribadi

Gambar 2.4. (a) Struktur Amilosa dan (b) Satruktur Amilopektin
Selulosa merupakan serat-serat panjang dan komponen terbesar (33-51%)
dalam lignoselulosa yang secara bersama-sama dengan hemiselulosa dan lignin
membentuk struktur jaringan yang memperkuat dinding sel tanaman. Selulosa tidak

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

17

dapat dicerna oleh manusia dan tidak larut dalam air. Selulosa pada tumbuhan
terdapat di dalam dinding sel pelindung tanaman, terutama pada tangkai, batang,
dahan, dan semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan. Komponen ini terdiri dari
unit monomer D-glukosa yang terikat melaui ikatan β-1, 4-D-glukopiranosa. Struktur
kimia selulosa berupa polisakarida linear yang tersusun dari pengulangan unit β-1, 4D-glukopiranosa dan berasosiasi dengan hemiselulosa (Hayn et al. 1993.).
Selulosa dapat larut dalam asam pekat seperti H2SO4 72%. Asam tersebut
akan menghidrolisis selulosa menjadi glukosa. Peningkatan temperatur dan tekanan
akan meningkatkan laju hidrolisis. Hidrolisis selulosa dapat dihambat oleh lignin dan
hemiselulosa (Sjostrom 1994).
Hemiselulosa termasuk dalam kelompok polisakarida heterogen yang
dibentuk melalui biosintetis yang berbeda dari selulosa. Berbeda dengan selulosa
yang merupakan homopolisakarida. Hemiselulosa relatif mudah dihidrolisis dengan
asam menjadi komponen-komponen monomernya yang terdiri dari D-glukosa, Dmanosa, D-galaktosa, D-xilosa, dan sejumlah kecil L-ramnosa disamping menjadi
asam

D-glukuronat,

asam

4-0-metil-glukuronat

dan

asam

D-galakturonat

(Sastrohamidjojo dan Prawirohatmodjo 1995)
Hemiselulosa merupakan polisakarida dengan bobot molekul lebih kecil
dibandingkan selulosa. Molekul hemiselulosa lebih mudah menyerap air, bersifat
plastis dan mempunyai permukaan kontak antar molekul lebih luas dibandingkan
dengan selulosa (Judoamidjojo et al.1989). Ikatan di dalam rantai hemiselulosa
banyak bercabang karena gugus β-glukosida di dalam molekul yang satu berikatan
dengan gugus hidroksil C2, C3 dan C4 dari molekul yang lain. Berbeda dengan
selulosa, hemiselulosa berbentuk amorf (Tjokroadikoesoemo 1986).
2.5. Fermentasi
Fermentasi adalah suatu kultur mikroba dalam kondisi optimum untuk
menghasilkan produk berupa metabolit-metabolit, enzim, atau produk lain (seperti
biomassa) (Saepudin, 2009). Awalnya fermentasi didefinisikan sebagai anggur yang
mendidih, kemudian pengertiannya berkembang secara luas menjadi penggunaan

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

18

mikroorganisme untuk bahan pangan. Oleh Louis Pasteur, fermentasi didefinisikan
sebagai proses penguraian gula pada buah anggur menjadi gelembung-gelembung
udara (CO2) oleh khamir yang terdapat pada cairan ekstrak buah anggur tersebut.
Fermentasi etanol yang juga biasa disebut fermentasi alkohol, adalah proses biologi
dimana gula seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa dirubah menjadi energi selular dan
menghasilkan etanol dan karbondioksida sebagai metabolit samping. Persamaan
reaksi kimia pada fermentasi alkohol :
C6H12O6  2 C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (ΔG : 118 kJ per mol) atau
Gula  Alkhol + Karbon Dioksida + Energi (ATP)
Fermentasi yang dilakukan dalam penelitian kali ini menggunakan
Saccharomyces cereviceae sebagai mikroorganisme yang berperan dalam mengubah
1 mol glukosa menjadi 2 mol etanol. Pada proses ini, Saccharomyces cereviceae akan
memetabolisme glukosa membentuk asam piruvat melalui tahapan reaksi jalur
Embden-Meyerhof-Parnas,

sedangkan

asam

piruvat

yang

dihasilkan

akan

didekarboksilasi menjadi asetaldehida yang kemudian mengalami dehidrogenasi
menjadi etanol (Roukas, 1996).
Prosesnya dimulai ketika satu molekul glukosa dipecah menjadi piruvat
melalui proses glikolisis (jalur Embden-Meyerhof-Parnas) (Stryer, 1975).
C6H12O6 2CH3COCOO- + 2H+
Reaksi ini mengubah dua molekul NAD+ menjadi NADH dan menghasilkan 2
ATP serta 2 molekul air. Piruvat lalu diubah menjadi asetaldehid dan karbondioksida
oleh enzim piruvat dekarboksilase dan menghasilkan tiamin difosfat sebagai kofaktor
(Stryer, 1975).
CH3COCOO- + H+  CH3CHO + CO2
Setelah itu, asetaldehid direduksi oleh NADH yang dihasilkan dari glikolisis menjadi
etanol.
CH3CHO + NADH  C2H5OH + NAD+
Alkohol yang diperoleh dari proses fermentasi ini, biasanya alkohol dengan
kadar hanya 8 sampai 10% volume, sebab, bila dari proses fermentasi sudah

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

19

diperoleh alkohol dengan kadar 10%, mikroba akan mengalami lisis karena pengaruh
dari alkohol tersebut.
Proses fermentasi dapat digolongkan berdasarkan cara operasinya, yaitu sebagai
berikut:
A. Proses Fermentasi Cair (Roukas, 1996)
Submerged fermentation adalah yang melibatkan air sebagai fase kontinyu dari
sistem pertumbuhan sel bersangkutan atau substrat, baik sumber karbon maupun
mineral terlarut atau tersuspensi sebagai partikel-partikel dalam fase cair.
Fermentasi cair dengan teknik tradisional tidak dilakukan pengadukan, berbeda
dengan tenik fermentasi cair modern melibatkan fermentor yang dilengkapi
dengan : pengadukan (agar medium tetap homogen), aerasi, pengaturan suhu
(pendinginan dan pemanasan) dan pengaturan pH.
Fermentasi ini dapat dibagi menjadi 3 macam :
1) Batch process, yaitu fermentasi dengan cara memasukkan media dan
inokulum secara bersamaan ke dalam bioreaktor dan pengambilan produk
dilakukan pada akhir fermentasi. Pada sistem batch, bahan media dan
inokulum dalam waktu yang hampir bersamaan dimasukkan ke dalam
bioreaktor. Pada saat proses berlangsung, akan terjadi perubahan kondisi
dalam bioreaktor (nutrient akan berkurang sedangkan produk serta limbah
bertambah), hingga pada suatu keadaan tertentu (sesuai keadaan yang
diinginkan). Untuk proses fermentasi yang baru, maka bioreaktor harus
dikosongkan.
2) Feed batch process, yaitu fermentasi dengan cara memasukkan sebagian
sumber nutrisi ke dalam bioreaktor dengan volume tertentu hingga diperoleh
produk yang mendekati maksimal, akan tetapi konsentrasi sumber nutrisi
dibuat konstan.
3) Continous process, yaitu fermentasi yang dilakukan dengan cara pengaliran
substrat dan pengambilan produk dilakukan secara terus menerus (sinambung)
setiap saat setelah diperoleh konsentrasi produk maksimal atau substrat
pembatasnya mencapai konsentrasi yang hampir tetap.

UIN Syarif Hidayyatullah Jakarta

20

B. Fermentasi Padat (Solid State fermentation)
Fermentasi media padat merupakan proses fermentasi yang berlangsung dalam
substrat tidak larut, namun mengandung air yang cukup sekalipun tidak mengalir
bebas. Solid state fermentation mempunyai kandungan nutrisi per volume jauh
lebih pekat sehingga hasil per volume dapat lebih besar.
Keuntungan fermentasi dengan cara ini adalah :
1.

Medium yang digunakan relatif sederhana

2.

Ruang yang diperlukan untuk peralatan fermentasi relatif kecil, karena
air yang digunakan sedikit

3.

Inokulum dapat disisapkan secara sederhana

4.

Kondisi medium tempat pertumbuhan mikroba mendekati kondisi
habitat alaminya

5.

Aerasi dihasilkan dengan mudah karena ada ruang di antara setiap
partikel substratnya

6.

Produk yang dihasilkan dapat dipanen dengan mudah

Menurut Budiyanto (2003) dalam Rusdianto, untuk mendapatkan hasil
fermentasi yang optimum perlu diperlihatkan hal-hal berikut:
1

Kadar gula yang terlalu tinggi akan menghambat aktivi