Perbandingan Rendemen Gula Pereduksi antara Hidrolisis Enzimatik dan Gelombang Mikro
Efek positip hidrolis asam-gelombang mikro telah dilaporkan dalam hidrolisis asam-gelombang mikro bambu dengan pra-perlakuan biologis
bab 4. Terjadi peningkatan rendemen gula pereduksi dari hidrolisis asam- gelombang mikro pada pra-perlakuan biologis sebesar 6.74 kali
dibandingkan
dengan hidrolisis
enzimatik simpulan
bab 4.
Mempertimbangkan hasil ini, studi ini sebagai upaya untuk meningkatkan rendemen gula pereduksi dari bambu dengan pra-perlakuan gelombang
mikro. Selain itu, efektifitas metode pra-perlakuan biologis dan gelombang mikro dapat dibandingkan. Untuk proses hidrolisis, asam sulfat umumnya
digunakan sebagai katalis Aguilar et al. 2002. Studi sebelumnya Aguilar et al
.2002; O’Brein et al. 2004 melaporkan bahwa konsentrasi asam sulfat optimal untuk menghidrolisis bahan berlignoselulosa adalah 1-6, sehingga
studi ini menggunakan konsentrasi asam pada kisaran tersebut. Rendemen gula pereduksi berdasarkan bambu awal dan bambu setelah
pra-perlakuan dengan atau tanpa penambahan karbon aktif disampaikan pada Gambar 6.2. Terdapat peningkatan rendemen gula pereduksi yang
tinggi pada sampel setelah pra-perlakuan dibandingkan dengan kontrol. Hal ini menunjukkan bahwa pra-perlakuan merupakan metode yang efektif
untuk memperbaiki ketercernaan substrat.
Gambar 6.2. Rendemen gula pereduksi berbasis bambu awal tanpa karbon aktif A, dan dengan karbon aktif B
5 10
15 20
25 30
5 7.5
10 12.5
R e
n d
e m
e n
g u
la p e
re d
u ksi
b am
b u
awal
Iradiasi menit
5 7.5
10 12.5
Iradiasi menit
Kontrol 5 min
330 W 10 min
330 W 12.5 min
330 W
2 4
6 8
10 12
14
5 7.5
10 12.5
R e
n d
e m
e n
g u
la p e
re d
u ksi
b am
b u
awal
Iradiasi menit
B
5 7.5
10 12.5
Iradiasi menit
Kontrol 5 min
330 W 10 min
330 W 12.5
min 330 W
5 min770
W
1 H2SO4
1 H2SO4 5
H2SO4
A
5 H2SO4
Peningkatan waktu iradiasi dalam hidrolisis asam-gelombang mikro cenderung meningkatkan rendemen gula pereduksi. Waktu iradiasi selama 5
dan 7.5 menit hanya menghasilkan rendemen gula pereduksi yang rendah dibawah 5; sedangkan peningkatan signifikan rendemen gula pereduksi
diperoleh dalam waktu iradiasi 10 dan 12.5 menit. Bambu dengan iradiasi gelombang mikro selama 12.5 menit pada daya 330 W, menunjukkan
rendemen gula pereduksi yang tertinggi 25.81 dari bambu awal atau 27.12 bambu setelah pra-perlakuan dalam hidrolisis asam-gelombang
mikro dengan konsentrasi asam 1. Holoselulosa yang dapat dikonversi menjadi gula pereduksi sebanyak 37.92 atau 36.12 dari rendemen gula
pereduksi teoritis dari bambu awal. Data ini membuktikan bahwa hidrolisis asam-gelombang mikro dapat memperbaiki rendemen gula pereduksi dari
bambu setelah pra-perlakuan. Rendemen ini meningkat 6.2 kali dibandingkan dengan rendemen gula pereduksi tertinggi dari hidrolisis
enzimatis menggunakan enzim selulase 20 FPUg Tabel 6.1. Rendemen ini hampir sama dengan rendemen hidrolisis asam-gelombang mikro selama 10
menit 24.82 dari bambu awal atau 25.56 bambu setelah pra-perlakuan.
Tabel 6.1. Perbedaan rendemen gula pereduksi antara hidrolisis enzimatis dan gelombang mikro
Metode Rendemen
gula pereduki
RGP Kondisi pra-
perlakuan gelombang
mikro Kondisi
hidrolisis Peningkatan x
Terha dap
kontrol Terha
dap RGP
terting gi dari
EH Per bambu
awal Hidrolisis
enzimatis EH
Kontrol 2.52
5 min 770 W
20 FPU 48 jam
- -
Pretreat ment
4.24 1.68
- Hidrolisis
gelombang mikro
MGM Kontrol
6.42 12.5 min
330W 12.5 min
330 W 4.02
6.09 1
H
2
SO
4
25.81 Kontrol
9.82 5 min
770 W 12.5 min
330 W 2.68
6.20 5
H
2
SO
4
26.27
Peningkatan konsentrasi asam dapat memperbaiki rendemen gula pereduksi, dimana pra-perlakuan gelombang mikro selama 5 menit 770 W
menghasilkan rendemen gula pereduksi yang tertinggi 26.27 dari bambu awal atau 26.78 dari bambu setelah pra-perlakuan dalam hidrolisis asam
-gelombang mikro selama 12.5 menit. Pra-perlakuan ini dapat mengkonversi 37.45 holoselulosa menjadi gula pereduksi atau setara
dengan 36.78 dari maksimum potensi gula yang dapat dihasilkan. Hal ini mengindikasikan bahwa peningkatan konsentrasi asam hanya sedikit
berpengaruh terhadap rendemen gula pereduksi. Oleh karena itu, penggunaan konsentrasi asam 1 tampaknya lebih baik daripada
konsentrasi asam 5, dengan mempertimbangkan biaya produksi dan efek terhadap lingkungan. Rendemen gula pereduksi tertinggi diperoleh pada
pra-perlakuan gelombang mikro menggunakan hidrolisis asam 1 ini meningkat 1.5 kali dan 2.4 kali lebih tinggi daripada hidrolisis asam-
gelombang mikro bambu setelah pra-perlakuan biologis menggunakan jamur TV bab 5 dan PC Fatriasari dan Anita 2012. Peningkatan
konsentrasi asam menunjukkan pengaruh yang berbeda antara pra-perlakuan gelombang mikro dan pra-perlakuan biologis dalam hidrolisis asam-
gelombang mikro. Berdasarkan hasil studi ini, perubahan struktur bambu setelah pra-perlakuan memfasilitasi perbaikan kinerja hidrolisis gelombang
mikro. Hal ini karena peningkatan luas permukaan dan ukuran pori, pelunakan substrat dan depolimerisasi sebagian lignin serta perusakan
kompleks lignin-karbohidrat dalam lignoselulosa Conde-Meija et al. 2012 lebih berpengaruh efektif daripada kehilangan lignin dan hemiselulosa pada
bambu dengan pra-perlakuan biologis bab 2.
Aplikasi karbon aktif dalam hidrolisis asam-gelombang mikro cenderung menurunkan rendemen gula pereduksi. Hasil ini sejalan dengan
hidrolisis asam-gelombang mikro bambu setelah pra-perlakuan biologis bab 4.3. Fenomena ini berhubungan dengan adsorpsi oligomer
dipermukaan karbon aktif, sehingga bagian ini tidak ikut dihidrolisis Hermiati 2012. Lebih lanjut, karbon aktif dengan kapasitas adsorpsi
rendah menunjukkan laju hidrolisis yang tinggi dan dapat menurunkan suhu hidrolisis sebesar 10-30
C, sedangkan yang memiliki kapasitas adsorpsi tinggi memiliki kencenderungan sebaliknya. Hidrolisis pati memiliki
hubungan yang terbalik dengan kapasitas adsorbsi dalam fase cair Matsumoto et al. 2011. Lebih lanjut, penggunaan karbon aktif telah
terbukti meningkatkan rendemen glukosa dari hidrolisis gelombang mikro pada onggok dalam medium air, namun tidak dalam medium asam
Hermiati et al. 2012a.