Jurnal Kimia Unand ISSN No. 2303-3401, Volume 2 Nomor 3, Agustus 2013
16
F. Persiapan inokulum ragi Saccharomyces cerevisiae
Ragi Saccharomyces cerevisiae sebanyak 3 jarum ose diinokulasikan dari agar miring
ke dalam medium medium Yeast Peptone Dextrose YPD diinkubasi pada suhu
kamar dengan shaker 130 rpm selama 48 jam. Diambil 10 mL kaldu disentrifugasi
pada 4500 rpm selama 5 menit. Supernatan dituangkan, pellet ditambahkan dengan 10
mL akuades steril, disentrifugasi dan supernatan dituang. Perlakuan dengan
akuades dilakukan 2 kali. Pelet yang diperoleh ditambahkan 10 mL buffer sitrat
50 mM pH 5,0 dan digunakan sebagai inokulum.
G. Variasi lama fermentasi pada SSF Sebanyak 0,7 gram bubuk ampas tebu, 1,0 g
ekstrak ragi dan 2.0 g pepton ditempatkan di masing-masing labu Erlenmeyer 250 mL,
buffer sitrat 50 mM, pH 5,0 ditambahkan untuk
membentuk suspensi
80 mL.
Kemudian diautoklaf pada 121
o
C selama 20 menit. Setelah dingin pada temperatur
kamar, 10 mL dari filtrat kultur Aspergillus niger
dan 10 mL inokulum S. cerevisae
dimasukkan ke tiap erlenmeyer. Erlenmeyer diinkubasi pada suhu kamar dishaker pada
110 rpm selama 2, 3, 4 dan 5 hari. Kemudian disentrifugasi pada 4500 rpm selama 10
menit dan supernatan didestilasi. Destilat disimpan untuk analisis etanol pada gas
kromatografi.
8,13
H. Pengaruh Variasi Jumlah Ampas Tebu Pada Fermentasi
Variasi jumlah substrat ampas tebu yang digunakan 1,4, 2,1, 2,8, 3,5 dan 4,2 g. Ke
dalam masing-masing substrat ditambahkan 1 g ekstrak ragi, 2 g pepton dan 80 ml buffer
sitrat
pH 5,0.
Setelah diautoklaf
ditambahkan 10 ml ekstrak kasar enzim selulase dan 10 ml inokulum ragi.
Fermentasi dilakukan selama 3 hari pada suhu kamar menggunakan shaker pada 110
rpm. Konsentrasi etanol yang dihasilkan diukur dengan kromatografi gas.
13
H. Penentuan Konsentrasi Etanol dengan
Kromatografi Gas
Konsentrasi etanol ditentukan dengan menggunakan Kromatografi Gas GC 2010
SHIMADZHU , dilengkapi dengan detektor
ionisasi nyala FID. Digunakan sebuah kolom kromatografi dengan panjang kolom
30 m dan diameter 0,25 mm. Gas pembawanya N
2
nitrogen dengan laju alir 136,3 mL menit dan tekanan 100 kPa.
Suhu injektor, suhu kolom dan suhu detektor masing-masing 150, 60-240, 200
o
C. Volume yang disuntikkan 1 µl. Identifikasi
dan kuantifikasi
didasarkan pada
perbandingan langsung kromatogram gas dengan standar etanol. Standar etanol yang
digunakan adalah etanol p.a 96 . III. Hasil dan Pembahasan
3.1
Pretreatment Ampas
Tebu dengan
Campuran NaOH dan NH
4
OH Pada Gambar 1 dapat dilihat perbandingan
optimum ialah 1 : 15 karena sampel bersisa paling
sedikit. Jika
volume larutan
dinaikkan, yaitu perbandingan 1 : 20, berat sisa ampas tebu mendekati berat sisa pada
perbandingan 1 : 15.
Gambar 1. Kurva Pengaruh Konsentrasi
NH
4
OH terhadap berat sisa ampas tebu
Perbandingan berat ampas tebu dengan volume larutan perendam 1:10
Perbandingan berat ampas tebu dengan volume larutan perendam 1:15
Perbandingan berat ampas tebu dengan volume larutan perendam 1:20
Pada perbandingan volume campuran 1:10 sampel tidak terendam dengan sempurna
sehingga reaksi antara NaOH dan NH
4
OH dalam melepaskan lignin tidak sempurna,
dapat dilihat berat sisa sampel ampas tebu paling banyak. Pada konsentrasi NaOH 2
Jurnal Kimia Unand ISSN No. 2303-3401, Volume 2 Nomor 3, Agustus 2013
17
dan NH
4
OH 10 diperoleh berat sisa ampas tebu paling rendah. Berat sisa ampas tebu
yang diperoleh hampir mendekati berat sisa ampas tebu pada perlakuan dengan NaOH
2 dan NH
4
OH 8 . Di sini tidak dilakukan lagi
peningkatan konsentrasi
NH
4
OH karena jumlah NH
4
OH yang digunakan sudah mendapatkan berat sisa ampas tebu
yang mendekati konstan. 3.2 Hasil Aktifitas Enzim dengan Substrat CMC
CMC yang dipakai sebanyak 0,1 dalam buffer natrium asetat 0,1 M pH 5,0.
Konsentrasi glukosa ditentukan dengan cara memasukkan nilai absorban yang terukur
ke dalam persamaan regresi yang diperoleh dari perhitungan kurva standar glukosa.
Konsentrasi
glukosa yang
didapatkan adalah 130,24 ppm. Aktifitas enzim yang
diperoleh dengan substrat CMC didapatkan 1,4471 unit.
3.3 Pengaruh Konsentrasi Substrat Ampas Tebu
Terhadap Konsentrasi Glukosa Pada Gambar 2 dapat diketahui bahwa
semakin banyak ampas tebu maka semakin tinggi pula konsentrasi glukosa yang
dihasilkan. Konsentrasi glukosa optimum diperoleh pada jumlah susbtrat ampas tebu
0,7 g yaitu 96,15 ppm. Hal ini terjadi karena selulosa yang terdapat pada substrat ampas
tebu telah habis dihidrolisis atau enzim telah mencapai kecepatan tetap dan
kecepatan
reaksi mencapai
kondisi optimum. Pada jumlah ampas tebu 0,8 g
hingga jumlah 1 g terjadi penurunan konsentrasi glukosa yang dihasilkan. Jika
konsentrasi substrat terlalu tinggi dapat menyebabkan
inhibisi unkompetitif
terhadap enzim yang digunakan sehingga kinerja enzim menurun dan konsentrasi
glukosa yang dihasilkan menurun.
Gambar 2. Kurva hubungan jumlah ampas
tebu terhadap
konsentrasi glukosa yang dihasilkan.
3.4 Pengaruh Lama Sakarifikasi Terhadap Konsentrasi Glukosa
Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa lama sakarifikasi optimum terjadi pada waktu
sakarifikasi 75 menit, konsentrasi glukosa 98,49 ppm. Pada waktu sakarifikasi 45 menit
hingga 75 menit konsentrasi glukosa yang dihasilkan mendekati konstan. Pada saat ini
terjadi kontak yang sempurna antara enzim dengan substrat. Namun apabila waktu
tersebut dilanjutkan lebih dari 75 menit maka konsentrasi glukosa yang dihasilkan
mengalami
penurunan. Pada
lama sakarifikasi 90 menit hingga 105 menit
dihasilkan konsentrasi
glukosa yang
semakin menurun yaitu 95,79 ppm dan 72,17 ppm.
Tabel 1. Hubungan lama sakarifikasi
terhadap konsentrasi
gula yang dihasilkan.
3.5 Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Konsentrasi Etanol
Waktu sakarifikasi yang terlalu lama menyebabkan kestabilan dan ketahanan
Waktu Sakarifikasi menit
Konsentrasi Glukosa ppm
30 96,15
45 97,23
60 97,77
75 98,49
90 95,79
105 72,17
Jurnal Kimia Unand ISSN No. 2303-3401, Volume 2 Nomor 3, Agustus 2013
18
enzim menurun. Pada proses ini enzim selulase
yang digunakan
merupakan ekstrak selulase kasar sehingga daya tahan
enzim cepat menurun pada suhu kamar, yang menyebabkan konsentrasi glukosa
rendah. Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa etanol
terbentuk pada lama fermentasi lebih dari 2 hari karena pada lama fermentasi 2-3 hari
fase pertumbuhan mikroba berada pada fase eksponensial. Pada lama fermentasi 2
hari, etanol belum terbentuk sehingga tidak terdeteksi dengan alat GC. Hal ini
disebabkan karena Saccharomyces cerevisiae membutuhkan waktu yang lama untuk
beradaptasi
dengan medium
yang mengandung ampas tebu dan ekstrak kasar
enzim selulase. Pada lama fermentasi 3 hari konsentrasi etanol yang diperoleh 0,23
Glukosa dalam medium selain digunakan untuk produksi etanol, juga dimanfaatkan
oleh
khamir untuk
pertumbuhannya. Konsentrasi glukosa yang rendah dalam
medium akan mengakibatkan rendahnya konsentrasi
etanol yang
dihasilkan. Selanjutnya pada lama fermentasi 4 hari dan
5 hari, konsentrasi etanol yang dihasilkan semakin menurun. Pada lama fermentasi 4
hingga 5 hari ini pertumbuhan mikroba telah mencapai fase stationer hingga fase
death sehingga konsentrasi etanol yang dihasilkan sangat sedikit.
Gambar 3.
Kurva hubungan
lama fermentasi
terhadap konsentrasi etanol yang
dihasilkan. 3.5 Pengaruh Jumlah Ampas Tebu Terhadap
Konsentrasi Etanol
Gambar 4. Kurva konsentrasi etanol yang
dihasilkan bedasarkan variasi jumlah ampas tebu.
Pada Gambar 4 dapat diketahui bahwa jumlah substrat ampas tebu sebanyak 3,5 g
menghasilkan konsentrasi etanol yang optimum yaitu 2,11 disebabkan jumlah
nutrisi dan glukosa yang tersedia sesuai dengan jumlah mikroba yang digunakan
sehingga mikroba bekerja dengan baik untuk mengubah glukosa menjadi etanol.
Pada jumlah ampas tebu 4,2 g konsentrasi bioetanol yang didapatkan menurun yaitu
0,25. IV. Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa pretreatment
optimum untuk melepaskan lignin adalah pada konsentrasi NaOH 2 dan NH
4
OH 10 dengan perbandingan berat ampas tebu
dan volume larutan
perendam 1:15 .
Aktifitas enzim selulase dari Aspergillus niger
dengan substrat CMC 0,1 adalah 1,4471 unit. Konsentrasi glukosa optimum
didapatkan 98,49 ppm pada jumlah ampas tebu 0,7 g dan lama sakarifikasi 75 menit.
Dengan metoda SSF didapatkan konsentrasi etanol maksimum 2,11 dengan lama
fermentasi 3 hari. V. Ucapan terima kasih
Penulis mengucapkan terima kasih kepada analis Laboratorium Bioteknologi Jurusan
Kimia FMIPA Unand.
Jurnal Kimia Unand ISSN No. 2303-3401, Volume 2 Nomor 3, Agustus 2013
19
Referensi 1. Howard, R. L. A, E., Resburg, J. V. E. L.,
Howard, S.,
2003, Lignicellulose
