Kajian Ekstraksi dan Hidrolisis Xylan dari Tongkol Jagung (Zea mays L.)

AIN EKSTRAKSI DAN HIDROLISIS XILAN
DARI TONGKOL JAGUNG (Zea mays L.)

Oleh:
FARIDA ANGGRAINI
F03499002

2003
FAKULTAS TENOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
I

BOGOR

KAJIAN EKSTRAKSI DAN HIDROLISIS XILAN
DAR! TONGKOL JAGUNG (Zea mays L.)

SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat uotuk memperoieh g elar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
Pada Jurusan Teknologi Industri PertaDian,

Fakultas Teknologi Pertanian,
Institot Pertanian Bogar

OIeh:
FARIDA ANGGRAINI
F03499002

2003
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR

I NSTITUTPERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TENOLOGIPERTANIAN

KAJIAN EKST RAKSI DAN ID ROLISIS XI LAN
DAR! TONG KOL JAGUN G

(Zea mas L.)


SRIPSI
Sebagai salah satn syarat untuk memeroleh gelar
SARJANATENOLOGIPERTANAN
Pada Jurusan Teknologi IndustnPertanian,
Fakultas TeknologiPertaoian,
InstitutPertaoian Bogor

Oleh:
FARIDAAN G G RAI NI
F03499002

Dilahirkao pada laoggalll Februari 1982
di Jepara

Taoggal lulus: 18 Desember 2003

Menyetujui,

·chana MSi


Dr.
DosenPembimbing I

DosenPe bimbiog II

SURATPERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-ennya bahwa Skripsi denganjudul :

" KAJIAN EKSTRAKSI VAN HIDROLISIS XILAN DAl TONGKOL JAGUNG

(Zea mays L.)

..

adalah karya asH saya sendiri, dengan arahan dosen pembimbing

akademik, kecuali yang denganjelas ditunjukkan rujukannya.

Bogor,


Desember 200x

Yang Menhuat Pernyataan

Nama

Faida Anggraini

NRP

F034tt002

FAIDA ANGGRAINI. F03499002. The Study of Xylon Extraction and
Hydrolysis from Corncob (Zea mays L.). Under guidance: Tatit . Bunalor and
Nur Richaos. 2003.
SUMMRY
Concob hs one om the materhal waste resultd rom com manumacturhng
hniusrm. Nowaiams, concob hs applhcatd echallm mor anhmal mei. Its utilization
mor hniustrhal raw material has not been applicatei met. Chemhallm. ht hs conshierei

that concob contains manm fibers racthon (lhnocellulose) that comosei om
cellulose, hemhcellulose ani lhgnhn. Xmlan hs the mahn component om hemhcellulose.
Concob hs a potenshal xmlan source (the content hs 31jt4%)j Xmlan has manm uthlhthes
as iniustrhal raw materhalv one of these hs hts uthlhathon towari xmlose, bm achi or
enzmmathc hmirolmshs.
The obwecthves of thhs research are to get ani compare khnis om comcob xmlan
extracthon process ani hts purhicathon ani also stuim the effect om hmirolmshs methois
perfonnei (achi ani enzmmathc) towari xmlose. In the irst stage, ht hs stuihei two
methois hn concob xmlan extracthon (neuralhathon ani achihication methoi) ani
the efect om soihum hmiroxhie concentration usd to extract the xmlanj In the seconi
stage, xmlan hmirolmshs was permonnei bm achi ani enzmme. In enzmmaic hmirolmsisv
the iosage enzmme usei are 2, 4, 6, 8 ani 10 Unht/ml hemhcellulse enzmme, whereas
hn the achimc one ht hs usei sulurhc achi concentrathon 0.3, 0.5 ani 1 ercent (v/v).
Chop concob usei hn thhs research I:omosei om water 11.84%, ash 1i58%v
fiber 27.65% ani lhgnhn 15.12%i nasei on hienthicathon test result ushng zhnk
chlorhie ani hoihumv to ietermhne the puritm om xmlan vhsuallm, ht hs known that xmlan
got mrom achihicathon methoi has higher puritm than xmlan got rom nueralhzathon
onev shown rom the blue color hntenshtm fonnd. Purhicathon n hncrease the purhtm
of xmlani At the same soihš hmiroxiie concentrathon, xmlan from achihicathon
methoi has more brown hn colour than that from neutralhzathon one. The xmlan mheli

from achiiicathon ani neutralhzathon methois are respecthvelm 11.20 %iiw ani 10.t8
%i.w. More hhgher soihum hmiroxhie concentrathon useiv xml..
l whll be more brown
hn color. The xmlan mheli from soihum hmiroxhie concenrathon 10, 15 ani 20% are
7.31 %i.w, 11.45 %i.w ani 10.t0 %i.w, respecthvelm.
Xmlan hmirolmsis bm hemhcellulases enzmme has not prducei xmlose metv as
!he proiuct desh:ei. Th� pdu;;t h; sŽn!l olhg»CchoIhde, that shows the hmdrolmsh3
process ioesn't permorm completelm. Chemhcallmv ht hs shown rom the high sugar
total (the average hs t2.24 mg/rol), meanwhile the reiuchng sugar hs low (the average
hs 2j1t mg/ml), "i also mrom the iegee om olmmerizathon that hs still hhgh enough
(the average hs 43.42).
wn xmlan hmirolmshs process bm achiv xmlose can be monnd. The opthmum achi
concentrathon at h ižlysis ;ondithom pelf,}uei is 0.3%, whh.h ghves aœerage Ÿmlose
mheli 83j12%, reiuchng sugar 8ti23 mg/ml, sugar total t4.57 mg/ml, iegree of
polmmerhzathon 1.06, irhei -naterial content w5.33% ani xmlose claritm 46.tt %T.

FADA AN G G RAINI. F03499002. Kajian Ekstraksi dan Hdoss Xilan dari
Tongkol Jagung (Zea mas L.). Di bawah bimbingao Tatit . Bunasor dan Nur
Richaoa. 203.
I N GSAN

T ongkol jagung merupakan salah u limbab padat yang dihasilkan i
industri pengolahan jagung. Selama ini, tongkoljagung banyak dimanaatkan sebagai
makan tel. Pemanfaatannya sebagai bahn ba.\u indusri belwr. banyak
dilakukan. Ditinjau dari komposisi kimianya, tongkol jagung mengandung banyak
fraksi serat (linoselulosa) yang terdiri dari selulosa, hemiseluloa n linin. Xilan
adalah komonen utama hemiselulosa. Tongkol jagung merupakan sumer xilan
yang potensial (dengan kadar xiIan sebesar 31,t4%). Xilan mempunyai banyak
kegan sebagai bahan baku industri, diantaranya dapat dnanfaatkan menjadi
xilosa melalui proses hidrolisis seeara asam maupun enzimatis.
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan dan membandingkan eerapa
metode eksraksi xilan dari tongkol jagung dan pemumiannya serta mengkaji
pengaruh cara hidrolisis (asam dan enzimatis) terhadap xHosa yang dibasilkan. Pada
tahap perta, dipelajari dua metode eksraksi xilan (metde nealisasi n
asidifikasi) dan pengaruh taraf konsenrasi NaOH yang digunakan untuk
mengekstrak xilan. Pada tahap kedua dilakukan hidrolisis xilan, dia pada
hidrolisis xilan secara enzimatis dosis yang digunakan adalah 2, 4v 6v 8 n s0
Unitlml enzim hemiselulase, sedangkan pada hidrolisis asam digunakan konsentr�i
H2S04 0,x, 0v5 dan I persen (v/v).
Tongkol jagung yang digunakan dalam penelitian ini berentuk cacahan
tongkol dengan kadar air sebesar 1s,84%, kadar abu s,t8%, ka�ar serat 27,65% n

kadar lignin s5,12%. Berdasarkan hasil uji identiikasi menggunakan nCh n h
untuk menentukan kemnian xilan secara kualitatif (visual), diketahui bahwa xilan
hasil metode asidiikasi memiliki kemumian lebih tinggi dibanding xilan metode
netralisasi, ditunjukkan dengan intensitas wna bim yang terbentuk. Puriftkasi dapat
lebih meningkatkan kemumian xilan. Pada konsentrasi NaOH yang sa, xilan basil
metode asidifikasi berwna lebih coklat dibanding xHan metode neraliasi.
Rendemen xilan asidifikasi dan netralisasi berturut-turut adalah ss,20% b.k n
s0,t8% b.k. Semakin tinggi konsentrasi NaOH digunakan, eksrak xHan semakin
coklat wnanya. Rendemen xilan ywg diperoleh dari konsenrasi NaOH s0, 15 dan
20% berturut-turut adalab 7,3s % b.k., s1,45% b.k. dan s0vt0 % b.k.

Hidrolisis xilan menggunakan enzim hemiselulase belum dapat menghasilkan
xHosa sebagai produ. yang diinginkan. HasH hidrolisis masih erupa oligoida,
yang menandakan proses hidrolisis tidak erlangsung dengan sempna Secara
"
kimiawi, hal ini ditandai denga.l
sementara gula pereduksinya rendah (ra�a-rata 2,1t mg/ml). serta masih cukup
tingginya derajat polimerisasi yang dihasilkan (rata-rata 43,12).
Pada proses hidrolisis xilan secara asam, xilosa dapat dihasHkan. Konsenrasi
asam optimum pada kondisi hidrolisis yang dilakukan adalah 0,3%, dimana

dihasilkan rata-rata rendemen xilosa sebesar 83,12%v gula perduksi 8tv23 mg/mI,
total gula t4v57 mg/mI, derajat polimensasi s,06, kadar bahan kering s5,33% n
kejemihan 46,tt %Tl

KATAPENGANTAR

Alhamdulillah, segal. puji bagi Allab SWT yang lelab memerikan rahmal
serta hidayah-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini merupakan
hasil penelitian penulis yang dilaksanakan sejak bulan Februari - Agustus 2003 di
Balai Penelitian Pasea Panen, Cimanggu Bogor. Pada kesempatan ini penulis ingin
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besamya kepada :
s.

Dr. Hj. Tatit K. Bunasor, MSc, selaku dosen pembimbing I yang telab banyak
memberikan bimbingan, araban serta nasehat selama enulis melaksanakan
studi di Jurusan Teknologi Industri Pertanian.

2.

Ir. Nur Richana, MSi, selaku dosen pembimbing II yang telah banyak

memberikan bimbingan, masukan, perhatian dan dukungan moril selama
penulis melaksn penelitian dan menyelesaikan sipsi ini.

3.

Dr. Ir. Liesbetini Hartoto, MS, selaku dosen enguji yang telab banyak
memerikan saran n masukan dalam penyelesaian skripsi ini.

4.

Kedua orang tua penulis dan Indra adikku. Terima kasih atas d0R, kasih
sayang, ketulusan, dan semangat yang selalu diberikan.

5.

Pak Lalu, Bu Pia, Mely, Dewi, Mas Yudi, Pak Danu, Mas Dian dan ;:genap
karyawan Balai Penelitian Pasea Panen

Cimanggu Bogor, yang telah


menyediakan fasilitas dan telah banyak membantu pelaksaan penelitian
penulis.
6.

Ane, Nita serta tenan-tenan seperjuangan dari AKA, Universitas Pakuan dan
Universitas Juanda Bogor. Terima kasih atas kebemaan. dngan n
semangat yang diberikan selama berlangsullgnya penelitian.

7.

Sahabatku, Nia. Terima kasih atas segala bantuan, doR, ketuiusan, saran,
semangat, kebersamaan n kesetiaan menemani penulis serta waktu yang
selalu kau luangkan. Semoga persahabatan kita abadi.

8.

Sobaf-sobatku TIN '16 : Dian, Fitri, Wiwi, Kiki dan Wiwid. Teriwa kasih
atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan.

t.

Tenan-tenan Balqis : Mbak Neni, Mbak Wiwi, Fida, Dayu, )i, Muji,
Shinta, Ikhlas dan Yulia. TerinlJ. kRSih alis dukung1lya.

l

Penulis menyadari bahwa masih tet kekurangan lm enyusunan
skripsi ini. Oleh ea itu. enulis sangat mengharapkan saran dan kritik ›tk
kesempan skripsi ini. Akhir kata enulis mengharapkan semoga sripsi i dapat
ennanfaat bagi semua pihak yang memerlukn dan memberikan sumbangan yang
erarti bagi dunia Hmu pengetahuan dan teknologi. Amien.

Bogor,

Desember 2003

Penulis

iv

DAfAR ISI

Halaman
KATA PENGANTAR .........i.......j......ii......................................................

III

DAFTAR TAnEw ..........j...........................................................................i

vii

DAFTAR GAMnAR .......i...................................jj.....................................

V111

DATAR LAMPlRAN.............i....i.....i.........

x

I.

PENDAHUwUAN ..jlj....l..................................l.................i....ii....i......

s

A. wATAR nELAKANG .....i....ii....iii.....ii.....ii........ii..i.jj...l....l...........

1

n. TUJUAN ll..l.................i.....ii....i....iiii.....i....:i...........jj.jj..j.....j...l....l.

x

TwNJAUAN PUyTAKA.....ii...ii...ii............................i..ii.jj..ljjl.l...jl..ll.

4

A. TONGKOw JAGUNG ...............................................ii..i..i..............

4

n. HEMwyEwUwOyA ................i.i................................i..i...j.jjjl.jljl.l.lll

4

C. XILAN..j..lj...lj............i.......ii............ii..........i....i...i...i......l..jlj.lll..ll..

6

Di EKyTRAKyI XwwAN ... ..ii...ii....ii.....iii....i....i.....i..i.jj..ll.ll....l.......l..

t

E. XwwOyAj..lj..ll..........................i.....i............i....i....i..i..jj....jjj..jj...jj...j

12

F. HwDROwwywy ENZIM

sx

Gj HIDROLIyIy AyAM

s6

11.

111. METODOwOGJ PENELwTwAN ......................i...ii...ii......i.jl.llll.l...ll....l
A. nAHAN DAN ALAT .........ii.....ii....i.....ii.......j....ll.ll.ll...................

.

1t
st

n. METODA PENEwwTwAN...................l....l....l.......................i....i...i..

st

s. Pene|itian tahap I ..................l..................................i.....ii...i...j...jj.

20

2. Pene1itian tahap 11

20

.••..•....•...•......•......•...•.••.....................................

x. nCtign ecwbl ..................................................................j

2s

c. TATA wAKyANA PENEwwTwAN iii....ii.......jji.jjj.j..........................

22

IV. HAyIw DAN PEMnAHAyAN j...........j..........................i..i.......i...i....i

x2

Aj PENEwITIAN TAHAP w i...jj.jlll.j.jj....j....l....jl....l....................i...ii...

x2

A.Il Komposii kimia bahan baku .jjii...jii...i.......j...j.........................

x2

A.2. Delignifvkasi .......j..j.............j......j............................i......i....i....i

xx

A.x. Eksraksi xilan metode netralisasi .ji...........jjj............................

x4

A.4. Ekstraksi xilan netode asidiikasii...i.........i..i..j.jl..l..........l....l..

x6

A.S. Perbandingan antar metode ekstraksi .i....i...iijj..l...................... .

x7

v

A.6. Pengaruh konsenrasi NaOH tep rendemen dan
teristik xilan......................................................................

37

A.7. Puriikasi xilan .................................j.....j.............i..i .......j..j...i..

4s

A.S. Uji identiikasi xilan..................................................................

42

PENELITIAN TAHAP II..................................................................

4

Hidrolisis xilan secara enzimatis...............................................

4

Penentuan aktivitas enzim hemiselulase ........... ......... ........

4

B.l.2. Penentuan konsentrasi subsrat.......................... .l.....ll .lj.j...

45

Penentuan waktu hidrolisis.................................................

47

B.l .4. Penelitian utama .................................................................

48

Hidrolisis xilan scara asam .............................................. ..... .

58

n.2.s.

Penelitian pendahuluan.......................................................

58

n.2.2.

Penelitian utama ............... .................................................

58

KESIMPI JLAN DAN SARAN................................ ..... ..... ................

69

A. KESIMPULAN .................................................................................

69

SARAN .................. ..................................................... .. ................

70

DFTAR PUSTAKA ..................................................... ..........................

7s

Lt.MPlRAN................................................................................................

75

n.

n.l.

n.s.s.

n.I.3i

n.2.

V.

.

.

.

n.

.

.

.

.

..

.

. .