Produksi enzim selulase dengan fermentasi fase padat menggunakan aspergillusniger yang diiradiasi gamma pada limbah jerami padi

PRODUKSI ENZIM SELULASE DENGAN FERMENTASI
FASE PADAT MENGGUNAKAN Aspergillusniger
YANG DIIRADIASI GAMMA PADA LIMBAH JERAMI PADI
SKRIPSI

MELIANA NINGRUM

PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2015 M/1436 H

PRODUKSI ENZIM SELULASE DENGAN FERMENTASI
FASE PADAT MENGGUNAKAN Aspergillus niger
YANG DIIRADIASI GAMMA PADA LIMBAH JERAMI PADI

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh :

MELIANA NINGRUM
1111096000036

\

PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
2015 M/1436 H

PROI}TJKSI ENUEf, SULIJLITSE NEFIGAIT F"SA}USNTAST

FASE FAIIAT MEIYGGT]ITAKAFI Aryergltk s *iger


$IIRAI}IASI CAM*TA }AI}A LIMBAEJSRA*II TAI}I

YATTTC

SKRIPST

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Celar Sarjana Sains

Program Srudi Kimia
Fakuttas Sains dan Teknot*gi
Universitas Islam l.legeri Sy'arif Hidayatullalr Jakarta

Oleh:

MELIANA }IINGRI'M
1111flffifrXx136

*leryetujui,
Pembimbingl


Pennbimbing 1I

-T/
/-="^

Tr,m*:-

tl:dt"*-

=
Dra" Tri R*uc

7--L

e

F:"ah tarasati= M.Si
NtP. l9S3*?t? 1*85S3 : S#5

Nu*iasai- M.Si


litP- t9?'1*6t8 3{S5*i

itfrngetahui,

NIP. r9650t$4 199t03 I fiH.

?

**:

PEIITGSSAIIAFS GJIAil{

Skipsi yang berjudul *Praduki Erzim Scldase d*ngan Fermenhsi

Frss Padrt Meuggunrkea AspugiflN aig* yeng lliiredi*si Gamre padl
Limbeh Jerami Padi" tslah diuji d*n dinyaiakan LIJL{JS pada Sidasg
mmaqqslnh Fakuths Sails dan Tdrnologi Universitas Islam Negeri Syaif
Hidayatullah Jakarta pada hmi


Itumiq l8 JnEi 2lll5. Stxrbsi ini telah dihrima

unfuk rremeiruhi salah satu.ryarat mernperoleh gelar Sarjaaa $aiss Program Studi

Kiffiia-

hfleryetujui,
Peeguji

I

Pe*$$i

fi

lsatmiAzia MT

h-r" !??5$81*:*$5*i i 8*5

b€fP, 1$?5 1 I 1* :*C6*'1


Pembimbingl

: **t

Pembimbingll

\uao*:Naftasni" M.$i
=
hIIP. 19?4{K18
2m501 ? @5

hIIP. 196307t9 198503 2 005

*Iengetahui,
dan ?eknclagi

16 199903

I


0$3

Ks,ela Prcgram

Sfidi Kimia

*gs" He Srlkffidar. M.Si
h{IP. 19650104 t99103 l0{}4

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH HASIL
KARYA SENDIRI DAN BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI SKRIPSI
ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU LEMBAGA
MANAPUN.

Jakarta, Juni 2015

Meliana Ningrum

1111096000036

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Yang Maha Esa, karena
atas limpahan rahmat, kasih sayang serta ridho-Nya penulis dapat menyelesaikan
skripsi yang berjudul “Produksi Enzim Selulase dengan Fermentasi Fase
Padat Menggunakan Aspergillus niger yang Diiradiasi Gamma pada Limbah
Jerami Padi”. Shalawat serta salam tidak lupa diberikan kepada Nabi
Muhammad, seorang rasul pembawa kebenaran bagi seluruh umat manusia.
Penulis menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tak lepas dari
bantuan banyak pihak. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada:
1.

Dra. Tri Retno Dyah Larasati, M.Si selaku Pembimbing I yang telah
memberikan arahan serta bimbingannya sehingga banyak membantu penulis
dalam menyelesaikan skripsi ini.

2.


Nurhasni, M.Si selaku Pembimbing II yang telah membimbing dan
memberikan banyak masukan kepada penulis.

3.

Yusraini Dian Inayati Siregar, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

4.

Dr. Agus Salim, M.Si selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif
Hidayatullah Jakarta.

5.

Nana Mulyana, S.ST yang banyak memberikan bantuan dan arahan selama
penelitian dan banyak meluangkan waktu untuk berdiskusi.

vi


6.

Sandra Hermanto, M.Si dan Isalmi Aziz, M.T selaku dosen penguji yang
telah banyak memberikan masukan dalam skripsi ini.

7.

Mama dan Bapak yang tidak pernah absen mendoakan, memberikan kasih
sayang dan nasihat yang bermanfaat serta memberikan dukungan moril
maupun materil.

8.

Adikku Dela Oktavia yang telah menjadi penyemangat selama proses
penulisan.

9.

Pak Edi, Pak Irawan, Pak Wardi, Mas Arif dan teman seperjuangan Arthalia

Poetri yang banyak membantu selama penelitian.

10. Segenap dosen program studi Kimia atas ilmu pengetahuan dan ilmu hidup
yang dengan ikhlas diajarkan kepada penulis.
11. Teman-teman Kimia angkatan 2011 yang senantiasa memberi dukungan,
motivasi dan keceriaan kepada penulis.
12. Serta semua pihak yang telah membantu secara langsung dan tidak langsung,
yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,
untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun
dari pembaca. Harapan penulis semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca
dan memiliki kontribusi terhadap ilmu pengetahuan.

Jakarta, Juni 2015

Penulis

vii

DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ...........................................................................

vi

DAFTAR ISI .........................................................................................

viii

DAFTAR TABEL .................................................................................

xi

DAFTAR GAMBAR .............................................................................

xii

DAFTAR LAMPIRAN .........................................................................

xiii

BAB I PENDAHULUAN ......................................................................

1

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

1

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

4

1.3. Hipotesis ........................................................................................

5

1.4. Tujuan ...........................................................................................

5

1.5. Manfaat .........................................................................................

6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................

7

2.1. Jerami Padi ....................................................................................

7

2.2. Fermentasi .....................................................................................

9

2.2.1. Fermentasi Substrat Padat/Solid State Fermentation (SSF) ..

10

2.2.2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fermentasi ....................

10

2.2.3. Kelebihan dan Kekurangan SSF ..........................................

12

2.3. Aspergillus niger ............................................................................

13

2.3.1. Klasifikasi Aspergillus niger ...............................................

13

2.3.2. Morfologi Aspergillus niger ................................................

13

2.3.3. Deskripsi Aspergillus niger .................................................

14

2.4. Iradiasi Sinar Gamma Dosis Rendah ..............................................

15

2.5. Enzim Selulase (E.C.3.2.1.4) .........................................................

17

2.6. Glukosa .........................................................................................

19

viii

2.7. Hidrolisis Enzimatik ......................................................................

20

2.8. Spektrofotometer UV-Vis ..............................................................

21

BAB III METODE PENELITIAN ........................................................

23

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................

23

3.2. Alat dan Bahan ..............................................................................

23

3.2.1. Alat ......................................................................................

23

3.2.2. Bahan ...................................................................................

23

3.3. Prosedur Penelitian ........................................................................

24

3.3.1. Preparasi Jerami Padi / Delignifikasi ...................................

25

3.3.2. Preparasi Kultur Sebelum Iradiasi .......................................

25

3.3.2.1. Pembuatan Kultur Cair ...........................................

25

3.3.2.2. Pembuatan Agar Miring dan Media Padat .............

25

3.3.2.3. Kultivasi Kultur ....................................................

26

3.3.3. Proses Iradiasi Kultur ..........................................................

26

3.3.4. Pembuatan Inokulum ...........................................................

26

3.3.5. Penentuan Dosis Iradiasi Optimum ......................................

26

3.3.5.1. Pembuatan Larutan Nutrisi ....................................

27

3.3.5.2. Proses Fermentasi .................................................

27

3.3.6. Fermentasi Jerami Padi dengan Metode SSF .......................

27

3.3.7. Evaluasi Proses Fermentasi .................................................

28

3.3.7.1. pH .........................................................................

28

3.3.7.2. Kadar Air dan Berat Kering ..................................

29

3.3.7.3. Kadar C Organik ...................................................

29

3.3.7.4. Kadar Protein Kasar ..............................................

30

3.3.7.5. Bobot Biomassa Fungi ..........................................

30

3.3.7.6. Aktivitas Enzim Selulase ......................................

31

3.3.7.7. Kadar Glukosa ......................................................

32

ix

3.3.8. Uji Efektivitas Enzim Selulase ............................................

32

3.3.8.1. Uji Kadar Selulosa ................................................

32

3.3.8.2. Uji Hidrolisis Enzimatik .......................................

33

3.3.9. Analisis Data ........................................................................

33

3.3.10. Diagram Alir Penelitian ......................................................

34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................

33

4.1. Iradiasi Sinar Gamma pada Aspergillus niger .................................

35

4.2. Delignifikasi Jerami Padi ...............................................................

37

4.3. Fermentasi Jerami Padi dengan Metode SSF ..................................

39

4.3.1. Nilai pH .............................................................................

40

4.3.2. Kadar Air ...........................................................................

43

4.3.3. Kadar C Organik ................................................................

44

4.3.4. Kadar Protein Kasar ...........................................................

45

4.3.5. Bobot Biomassa Fungi .......................................................

48

4.3.6. Aktivitas Enzim Selulase ....................................................

50

4.3.7. Kadar Glukosa ....................................................................

52

4.4. Uji Efektifitas Enzim Selulase .......................................................

54

BAB V SIMPULAN DAN SARAN .......................................................

57

5.1. Simpulan .......................................................................................

57

5.2. Saran .............................................................................................

57

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

58

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

67

x

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Kandungan Nutrisi Jerami Padi .................................................

8

Tabel 2. Perlakuan Sampel .....................................................................

24

Tabel 3. Komposisi Medium Fermentasi ................................................

28

Tabel 4. Perubahan Kadar Air pada Proses Fermentasi ...........................

43

Tabel 5. Perubahan Kadar C Organik pada Proses Fermentasi ................

44

Tabel 6. Perubahan Kadar Protein Kasar pada Proses Fermentasi ...........

46

xi

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Jerami Padi .........................................................................

7

Gambar 2. Jamur Aspergillus niger ......................................................

14

Gambar 3. Mekanisme Hidrolisis Selulosa oleh Enzim Selulase ..........

19

Gambar 4. Struktur glukosa .................................................................

19

Gambar 5. Skema Spektrofotometer UV-Vis .......................................

22

Gambar 6. Diagram Alir Penelitian ......................................................

34

Gambar 7. Aspergilus niger dalam Media Padat ...................................

35

Gambar 8. Grafik Hubungan Dosis Iradiasi dengan Aktivitas Enzim
Selulase pada Aspergillus niger ..........................................

36

Gambar 9. Reaksi Lignin dengan Gugus Hidroksil dari NaOH .............

38

Gambar 10. Mekanisme Pemutusan Ikatan Lignin dengan Selulosa ........

39

Gambar 11. Perubahan nilai pH selama Proses Fermentasi ....................

41

Gambar 12. Reaksi Pembentukan Asam Organik pada Proses Fermentasi

42

Gambar 13. Grafik Perubahan Bobot Biomassa Mikroba pada Proses
Fermentasi ..........................................................................

48

Gambar 14. Grafik Aktivitas Enzim Selulase pada Proses Fermentasi ....

50

Gambar 15. Grafik Kadar Glukosa pada Proses Fermentasi ...................

53

Gambar 16. Produksi Glukosa dari Proses Hidrolisis .............................

54

Gambar 17. Hidrolisis Glukosa ..............................................................

55

xii

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Data Hasil Penelitian ........................................................

67

Lampiran 2. Contoh Perhitungan ..........................................................

69

Lampiran 3. Kurva Standar Glukosa ....................................................

75

Lampiran 4. Dokumentasi Penelitian ....................................................

76

Lampiran 5. Uji Statistik IBM SPSS 20.5 .............................................

81

xiii

ABSTRAK
Meliana Ningrum. Produksi Enzim Selulase dengan Fermentasi Fase Padat
Menggunakan Aspergillus niger yang Diiradiasi Gamma pada Limbah Jerami Padi.
Dibimbing oleh Tri Retno Dyah Larasati dan Nurhasni.
Jerami padi merupakan limbah pertanian terbesar di Indonesia yang belum
termanfaatkan dengan baik. Kandungan selulosa yang cukup tinggi pada jerami padi
dapat dimanfaatkan untuk memproduksi glukosa melalui proses hidrolisis enzimatik.
Penelitian ini bertujuan untuk memproduksi enzim selulase dari substrat jerami padi
melalui fermentasi fasa padat dan mengetahui efektifitas enzim yang dihasilkan
dengan menghidrolisis jerami padi menjadi glukosa. Fermentasi dilakukan selama 21
hari menggunakan Aspergillus niger yang diiradiasi gamma dengan dosis 0 Gy dan
500 Gy dengan variasi kelembaban substrat 1:6; 1:7 dan 1:8. Hasil menunjukkan
bahwa kelembaban substrat yang optimum adalah 1:6 dengan waktu fermentasi 14
hari. Aspergillus niger dengan dosis 500 Gy memiliki aktivitas enzim selulase yang
lebih tinggi sebesar 48,5384 U/g DM sedangkan Aspergillus niger 0 Gy memiliki
aktivitas enzim selulase sebesar 12,5307 U/g DM. Enzim yang dihasilkan pada proses
fermentasi efektif untuk hidrolisis glukosa. Produksi glukosa tertinggi dihasilkan dari
enzim selulase yang berasal dari Aspergillus niger dengan dosis 500 Gy pada
kelembaban substrat 1:6 dengan kadar glukosa sebesar 35,84 mg/g DM.
Kata kunci: Aspergillus niger, enzim selulase, iradiasi gamma, jerami padi.

ABSTRACT
MelianaNingrum. Production of Cellulase Enzyme in Solid State Fermentation of
Rice Straw by Gamma Irradiated Aspergillusniger. Supervised by Tri
RetnoDyahLarasatiand Nurhasni.
Rice straw is Indonesia’s largest agricultural waste that has not been utilized
well. It has high cellulose that can be used to produce glucose via enzymatic
hydrolysis process. The purposes of this research are to produce cellulase enzyme
from rice straw substrate by fermentation using solid state method and determine the
effectiveness of the enzyme for enzymatic hydrolysis of rice straw into glucose.
Fermentation is carried out for 21 days usinggamma irradiatedAspergillusniger 0 Gy
and 500 Gy with substrate humidity variation 1:6; 1:7 and 1:8. Results showed that
the optimal substrate humidity is 1:6 and 14 days fermentation time. Aspergillusniger
500 Gy has a higher cellulase enzyme activity at 48.5384 U/g DM
thanAspergillusniger 0 Gythat produces only 12.5307 U/g DM. Enzymes produced in
the fermentation process is effective for glucose hydrolysis. The highest glucose
production comes from the enzyme cellulase derived by Aspergillusniger500 Gy at
the humidity of the substrate is 1:6 with glucose levels reaching 35.84 mg/g DM.
Keywords: Aspergillusniger, cellulase enzyme, gamma irradiation, rice straw.

BAB I
PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang
Jerami padi merupakan limbah pertanian terbesar di Indonesia. Produksi per

hektar sawah bisa mencapai 12-15 ton bahan kering setiap kali panen, tergantung
lokasi dan varietas tanaman(Trisnadewi et al., 2011). Ketersediaan jerami padi yang
cukup tinggi belum dimanfaatkan secara optimal oleh petani bahkan jerami padi
sering dibakar sehingga terbuang percuma. Kondisi ini terjadi karena kurangnya
pengetahuan petani dalam memanfaatkan jerami padi.
Jerami padi mengandung selulosa, hemiselulosa dan lignin. Kandungan
selulosa yang cukup besar, yaitu sekitar 38% (Abedinifar et al., 2009) membuat
jerami padi dapat dimanfaatkan untuk memproduksi enzim selulase dan sebagai
bahan baku pada produksi bioetanol (Kodri et al., 2013).Produksi bioetanol dari
jerami padi memerlukan tahapan khusus dalam proses konversinya. Tahapan tersebut
antaralain pretreatment fisik, delignifikasi, hidrolisis, fermentasi, dan purifikasi
(Mosier, 2005).
Hidrolisis merupakan salah satu tahapan penting dalam proses biokonversi
jerami padi menjadi bioetanol dimana pada proses ini terjadi degradasi selulosa
menjadi gula yang lebih sederhana baik berupa selobiosa maupun glukosa dengan
bantuan katalis (Fox, 1991). Hidrolisisdapat dilakukan secara kimiawi (asam) atau
enzimatik.

1

Hidrolisis kimiawisangat cepat tetapi memerlukan temperatur tinggi sehingga
memerlukan energi yang besar disampingsifatnya yang kurang ramah lingkungan.
Hidrolisis enzimatik lebih menarik dari sisi penggunaanenergi karena dapat
dilangsungkan pada temperaturrendah dan menghasilkan glukosa sampai70%
(Taherzadeh dan Karimi, 2007). Kodri et al.(2013) menyatakan bahwa glukosa yang
dihasilkan melalui hidrolisis enzimatik jerami padi dari enzim selulase yang berasal
dariA. niger adalah 12,169 g/L. Secara komersil, enzim selulase memiliki harga yang
mahal sehingga permasalahan yang sering muncul dalam hidrolisis enzimatik adalah
kurang tersedianya enzim selulosa yang murah dan efisien. Oleh karena itu, perlu
dilakukan upaya untuk mencari sumber enzim lain yang dapat memproduksi enzim
selulase.
Enzim selulase dapat diproduksi dari mikroba selulotik baik fungi maupun
bakteri dengan substrat berbahan selulosa. Fungi selulotik yang biasa digunakan
adalah dari jenis Trichoderma, Aspergillus, dan Penicillium (Lynd et al., 2002).
Aspergillus niger adalah salah satu jenis fungi yang berkemampuan baik dalam
menghasilkan enzim. Beberapa jenis enzim yang dihasilkan oleh Aspergillus niger
dan sering diterapkan dalam bidang industri pertanian adalah selulase dan amilase
(Frazier dan Westhoff, 1998). Gunam et al.(2011) menyatakan bahwa fermentasi
jerami padi menggunakan Aspergillus niger secara fermentasi media cair dengan pH
optimum 6 menghasilkan aktivitas enzim selulase sebesar 0,037 IU/mL.
Produksi enzim selulase dari jerami padi secara umum dapat dihasilkan
melalui proses fermentasi. Metode fermentasi yang sudah umum digunakan adalah
Sub Merged Fermentation (SMF) atau fermentasi media cair. Tetapi, biaya yang
2

mahal serta rendahnya produk yang dihasilkan menjadi masalah utama dalam
aplikasinya (Kang et al., 2004). Metode fermentasi lain yang dapat menjadi alternatif
adalah fermentasi fasa padat atau Solid State Fermentation (SSF). Beberapa
keuntungan dari metode SSF di antaranya adalah meminimalisir kontaminasi dari
bakteri atau kapang lain karena kadar air yang rendah, kondisi media yang mirip
dengan habitat fungi, komposisi media yang relatif sederhana serta biaya produksi
yang lebih murah (Mienda et al., 2011).
Penelitian sebelumnya menyatakan bahwa aktivitas enzim tannase oleh
Aspergillus niger dengan menggunakan metode SSF 2,5 kali lebih tinggi daripada
metode SMF (Aguilar et al., 2001). Dalam proses SSF, kelembaban substrat dan
waktu fermentasi merupakan hal yang sangat penting karena berhubungan dengan
pertumbuhan fungi atau mikroba dalam media padat (Bhargav et al., 2008). Maurya
et al.(2012) menyatakan bahwa kelembaban substrat yang optimum pada produksi
selulase menggunakan Trichoderma ressei dengan metode SSF adalah dengan
perbandingan substrat dan liquid 1:7. Sedangkan waktu fermentasi terbaik untuk
memproduksi enzim xylanase dari fungi Pleurotus ostretatus dengan substrat sekam
padi adalah 14 hari dari 28 hari waktu fermentasi (Mastuti et al., 2012).
Aktivitas mikroorganisme dalam proses fermentasi bisa ditingkatkan melalui
proses fisik yaitu dengan cara iradiasi sinar gamma dosis rendah. Sinar gamma
memiliki energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan sinar X sehingga daya
penetrasinya ke dalam sel lebih besar. Dengan demikian, sinar gamma sangat efektif
untuk menembus dinding sel yang dimiliki jamur (Busby, 2003). Selain itu, iradiasi
gamma dosis rendah dapat menstimulasi pertumbuhan fungi (Afify et al.,
3

2013).Pengaruh radiasi terhadap spesimen biologis bergantung pada total energi yang
diabsorpsi dan jenis radiasi pengion (Bueche dan Wallach, 1994). Sejauh ini,
perlakuan terhadap Aspergillus niger dengan cara iradiasi gamma pada produksi
enzim selulase melalui proses fermentasi jerami padi menggunakan metode SSF
masih sangat jarang dilakukan.
Pada penelitian ini, akan diproduksi enzim selulase yang dihasilkan melalui
fermentasi jerami padi dengan metode SSF menggunakan Aspergillus niger yang
dipapar sinar gamma dan penentuan kelembaban substrat

dan waktu optimum

fermentasi. Enzim yang dihasilkan akan digunakan pada hidrolisis enzimatik jerami
untuk memproduksi glukosa.

1.2.

Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari penelitian ini adalah:

1. Berapa kelembaban substrat dan waktu fermentasi yang optimum untuk
produksi enzim selulase melalui fermentasi jerami padi menggunakan
Aspergillus nigerdengan metode SSF?
2. Apakah perlakuan iradiasi gamma mampu meningkatkan aktivitas enzim
selulase dari Aspergillus niger?
3. Bagaimana

efektivitas

enzim

selulase dari

Aspergillus

nigeriradiasi

gammayang dihasilkan dari proses fermentasi menggunakan metode SSF pada
hidrolisis enzimatik jerami padi?

4

1.3.

Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini adalah:
1. Kelembaban substrat yang optimum untuk produksi enzim selulase melalui
fermentasi jerami padi menggunakan Aspergillus niger dengan metode SSF
adalah perbandingan substrat dan liquid 1:7 dengan waktu fermentasi 14 hari.
2. Perlakuan iradiasi gamma mampu meningkatkan aktivitas enzim selulase dari
Aspergillus niger.
3. Enzim selulase yang dihasilkan dari Aspergillus niger yang diiradiasi gamma
pada proses fermentasi menggunakan metode SSF lebih efektif pada hidrolisis
enzimatik jerami padi.

1.4.

Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Menentukan kelembaban substrat dan waktu fermentasi yang optimum pada
produksi enzim selulase melalui fermentasi jerami padi menggunakan
Aspergillus niger dengan metode SSF.

2. Mengetahui pengaruh perlakuan iradiasi gamma terhadap aktivitas enzim
selulase dari Aspergillus niger.
3. Mengetahui efektivitas enzim selulase yang dihasilkan olehAspergillus niger
dari proses fermentasi jerami padi menggunakan metode SSF untuk hidrolisis
enzimatik jerami padi.

5

1.5

Manfaat
Penelitian ini diharapkan mampu mengatasi kelimpahan jerami padi yang

belum termanfaatkan dengan baik melalui teknik fermentasi dengan metode Solid
State Fermentation menggunakan Aspergillus niger yang dipapar sinar gamma dosis
rendah untuk memproduksi enzim selulase. Enzim selulase yang dihasilkan dapat
digunakan untuk proses hidrolisis enzimatik jerami padi untuk memproduksi glukosa
yang selanjutnya dapat difermentasi lebih lanjut menjadi bahan bakar alternatif yaitu
bioetanol.

6

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA

2.1.

Jerami Padi
Jerami padi adalah sisa tanaman setelah diambil bulir padinya. Sisa

tanaman tersebut dapat berupa batang dan daun, baik yang masih segar maupun
yang sudah menguning (Mujiyono, 1996). Komponen terbesar penyusun jerami
padi adalah selulosa (38%), hemiselulosa (24%) dan lignin (8%) serta zat lain
penyusun jerami padi (Abedinifar et al., 2009). Bagian-bagian jerami padi dapat
dibedakan menjadi helai daun, pelepah daun dan batang yang dapat dipilah atas
ruas dan buku yang proporsinya sangat kecil.Proporsi helai daun, pelepah daun
dan ruas adalah 15-27%, 23-30% dan 15-37% (Sitorus, 2002).Jerami padi dapat
dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Jerami padi (Yonezawa, 2011)

7

Jerami padi memiliki nilai nutrisi yang rendah.Kandungan nutrisi jerami
padi dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kandungan Nutrisi Jerami Padi
Zat Makanan

Nilai (%)

Bahan kering

79,75

Protein kasar

4,90

Lemak kasar

1,56

Serat kasar

27,80

Abu

12,32

Sumber: Zuraida dan Yunasri, 2011
Selain kandungan nutrisinya yang rendah, jerami padi juga termasuk
pakan hijauan yang sulit dicerna karena kandungan serat kasarnya yang sangat
tinggi.Daya cerna yang rendah itu terutama disebabkan oleh struktur jaringan
jerami yang sudah tua. Jaringan-jaringan pada jerami telah mengalami proses
lignifikasi

(pengerasan)

sehingga

terbentuk

lignoselulosa

(Muiset

al.,

2008).Struktur senyawa lignoselulosa merupakan bentuk kompleks dari
hemiselulosa dan selulosa yang terikat kuat dengan lignin (Ingram dan Doran,
1995).
Jerami padi yang digunakan pada penelitian ini merupakan jerami padi
varietas Sidenuk yang diperoleh melalui lahan perbibitan padi unggul di PAIRBATAN.Varietas Sidenuk memiliki warna daun dan batang hijau, bentukgabah
ramping berwarna kuning bersih dengan jumlah gabah per malai 175-200
butir,memiliki potensi hasil 9,1 ton/ha gabah kering giling (GKG). Beberapa
keunggulan Sidenuk di antaranya adalahrelatif tahan wereng batang coklat biotipe
1, 2 dan 3.Selain itu juga relatif tahanterhadap penyakit hawar daun bakteri

8

patotipe III.Padi ini cocok ditanam di ekosistemsawah dataran rendah sampai
ketinggian 600m di atas permukaan laut (BATAN, 2011).

2.2.

Fermentasi
Istilah fermentasi berasal dari bahasa latin yaitu ferverve yang berarti

mendidih dan digunakan untuk menggambarkan penampakan menarik dari sari
anggur yang terfermentasi (Said, 1987). Dalam arti sempit fermentasi adalah suatu
proses kimia dimana terjadi pembentukan gas dan busa. Rachman (1989)
menyatakan bahwa fermentasi dalam arti luas adalah proses yang melibatkan
aktifitas mikroba untuk memperoleh energi melalui pemecahan substrat yang
berguna untuk keperluan metabolisme dan pertumbuhannya sehingga dapat
menyebabkan perubahan sifat bahan sebagai akibat dari pemecahan kandungan
zat makanan tersebut.
Winarno (1995) menyatakan bahwa pada proses fermentasi mikroba akan
membutuhkan

sejumlah

energi

untuk

pertumbuhannya

dan

perkembangbiakkannya akan diperoleh melalui perombakan zat makanan di
dalam substrat. Perubahan kimia yang terjadi di dalam substrat diakibatkan oleh
aktivitas enzim yang dihasilkan oleh mikroba tersebut yang meliputi perubahan
molekul kompleks seperti karbohidrat, protein, dan lemak menjadi molekul yang
mudah dicerna.Produk fermentasi dapat memperbaiki sifat-sifat bahan dasar
seperti meningkatkan kecernaan, menghilangkan senyawa beracun serta
menimbulkan rasa dan aroma yang disukai (Prescot dan Dunn, 1982).

9

2.2.1. Fermentasi Substrat Padat atau Solid State Fermentation (SSF)
Fermentasi substrat padat atau Solid State Fermentation (SSF) dapat
didefinisikan sebagai proses fermentasi di mana mikroorganisme tumbuh dalam
material padat tanpa adanya air bebas

(Cannel et al., 1980).Proses SSF

menghasilkan produk yang lebih baik jika menggunakan fungi. Tidak seperti
mikroorganisme lain, secara khas fungi tumbuh di alam pada media padat seperti
kayu, benih, batang, akar serta bagian kering binatang seperti kulit dan tulang
pada kelembaban yang rendah (Hesseltine, 1977). Tujuan dari SSF adalah untuk
membawa fungi atau mikroba yang telah dikultivasi agar berinteraksi dengan kuat
pada substrat yang tidak larut air serta untuk mencapai konsentrasi nutrisi tertinggi
dari substrat (Bhargav et al., 2008).
Terdapat 2 jenis sistem SSF yang dibedakan berdasarkan jenis fasa padat
yang digunakan yaitu bahan alami dan bahan inert yang merupakan jenis bahan
sintesis yang diimpregnasi dengan medium cair (Oojikaas et al., 2000).Selain itu,
proses SSF juga dapat dibedakan berdasarkan strain yang digunakan yaitu SSF
murni dan SSF campuran.Pada SSF murni, hanya terdapat satu strain yang
digunakan sementara pada SSF campuran, digunakan beberapa mikroorganisme
yang berbeda (Bhargav et al., 2008).

2.2.2. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fermentasi
Proses fermentasi dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya adalah
sebagai berikut:

10

1.

Kadar Air
Mikroba tidak akan tumbuh tanpa adanya air. Air bertindak sebagai pelarut

dan sebagian besar aktivitas metabolik dalam sel dilakukan dalam lingkungan air.
Air merupakan faktor yang paling berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroba
dan kelangsungan proses fermentasi (Saono, 1976).
2.

pH
pH dapat mempengaruhi respon terhadap aktivitas metabolit. Variasi pH

bergantung pada jenis substrat dan mikroorganisme yang digunakan. pH pada
penggunaan Aspergillus sp., Penicilium sp., dan Rhizopus sp. dapat divariasikan
sangat rendah sampai pH 3 sedangkan penggunaan Trichoderma, Sporotrichum
dan Aspergillus lebih stabil di antara pH 4 sampai 7 (Raimbault, 1988).
3.

Konsentrasi Substrat dan Nutrien
Fardiaz (1992) menyatakan bahwa pertumbuhan fungiakan optimum jika

nutrien yang diperlukan dan kondisi media sesuai. Semua mikroba memerlukan
nutrien dasar untuk kehidupan dan pertumbuhannya yaitu sebagai sumber karbon,
nitrogen, energi, serta faktor pertumbuhannya seperti vitamin dan mineral.
4.

Lama Inkubasi
Lama inkubasi berkaitan erat dengan waktu yang dapat digunakan oleh

mikroba untuk tumbuh dan berkembang biak. Semakin lama waktu fermentasi
maka semakin banyak kandungan zat yang digunakan kapang untuk hidupnya
sehingga kandungan zat makanan yang tersisa semakin sedikit (Mishra et al.,
2013)

11

5.

Dosis Inokulum
Dosis inokulum yang digunakan menentukan panjang pendeknya waktu

inkubasi untuk mendapatkan hasil fermentasi yang baik.Inokulum mengandung
spora yang padapertumbuhannya menghasilkan enzim yang dapat menguraikan
substratmenjadi

komponen

yang

lebih

sederhana,

lebih

mudah

larut

sertamenghasilkan flavour dan aroma yang khas. Jumlah spora yang terlalusedikit
akan memperlambat laju pertumbuhan sehingga memberikankesempatan kepada
mikroba lain yang mampu bersaing dengan mikrobayang ada. Jumlah mikroba
yang terlalu banyak akan menyebabkan sporulasiterlalu cepat sehingga sebagian
energi tidak digunakan untukmemperbanyak sel. (Bishop dan Slack, 1987).

2.2.3. Kelebihan dan Kekurangan SSF
Menurut Satiawihardja (1989), fermentasi substrat padat mempunyai
beberapa kelebihan, yaitu:
a. Biasanya menggunakan substrat tunggal, seperti limbah padat yang
mengandung karbohidrat, protein, lemak, dan mineral. Oleh sebab itu
tambahan lain yang diperlukan biasanya hanya air.
b. Persiapan inokulum lebih sederhana.
c. Menghasilkan kepekatan produk yang lebih tinggi.
d. Kontrol terhadap kontaminan lebih mudah.
e. Memiliki produktivitas yang tinggi.
f. Kondisi medium mendekati keadaan tempat tumbuh alamiah.
g. Aerasi optimum.

12

Fermentasi substrat padat selain memiliki kelebihan juga memiliki
beberapa kekurangan antara lain keterbatasan dalam jenis mikroba yang dapat
digunakan, membutuhkan jumlah spora inokulum yang cukup besar, dan
pengaturan kadar air yang optimum untuk pertumbuhan mikroba.

2.3.

Aspergillus niger

2.3.1. Klasifikasi Aspergillus niger
Klasifikasi jamur Aspergillus nigermenurut Raper dan Fennel (1977)
adalah sebagai berikut :
Kingdom : Fungi
Divisi

: Eumycophyta

Kelas

: Deuteromycetes

Ordo

: Moniliaales

Famili

: Moniliaceae

Genus

: Aspergillus

Spesies

: Aspergillus niger

2.3.2. Morfologi Aspergillus niger
Aspergillus nigeradalah salah satu spesies yang paling umum dan mudah
diidentifikasi dari genusAspergillus(Hidayat et al., 2007).Aspergillus niger
merupakan jamur multiselluler (mempunyai inti lebih dari satu) yang membentuk
benang-benang hifa atau filamen. Kumpulan dari hifa disebut miselium yang
membentuk suatu anyaman.Hifa yang dibentuk ada yang bersekat ataupun tidak
bersekat.Hifa yang berada di atas permukaan media disebut hifa aerial yang

13

berfungsi sebagai alat perkembangbiakan.Hifa yang berada di dalam media
disebut

hifa

vegetatif

yang

berfungsi

sebagai

alat

untuk

menyerap

makanan.Aspergillus niger memiliki bulu dasar berwarna putih atau kuning
dengan lapisan konidiospora tebal berwarna coklat gelap sampai hitam. Kepala
konidia berwarna hitam, bulat, cenderung memisah menjadi bagian-bagian yang
lebih longgar dengan bertambahnya umur.Konidiospora memiliki dinding yang
halus dan berwarna coklat (Hidayat et al., 2007).Morfologi Aspergillus niger
dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Jamur Aspergillus niger. A: kepala konidia. B: konidiofora. C:
konidia (Guillaume, 2004)
2.3.3. Deskripsi Aspergillus niger
Aspergillus nigerbanyak terdapat di daerah tropis dan subtropis dan mudah
diisolasi dari udara, tanah dan air (Fardiaz, 1989). Aspergillus niger berkembang
biak secara vegetatif dan generatif melalui pembelahan sel dan spora-spora yang
dibentuk di dalam askus atau kotak spora (Raper dan Fennel,1977).
Dalam pertumbuhannya, Aspergillus niger berhubungan langsung dengan
makanan yang terdapat dalam substrat.Substrat merupakan sumber nutrien utama
bagi jamur. Bahan organik didalam substrat digunakan oleh jamur Aspergillus

14

niger untuk aktivitas transport, pemeliharaan struktur sel dan mobilitas
(pergerakan) sel. Molekul sederhana yang terdapat disekeliling hifa dapat
langsung diserap, sedangkan molekul yang lebih kompleks seperti selulosa,
protein, pati dan protein harus dipecah atau dipisah terlebih dahulu sebelum
diserap kedalam sel dengan menghasilkan beberapa enzim ekstraseluler(Hardjo et
al., 1989).
Aspergillus

niger

menghasilkan

enzim

intraseluler

dan

enzim

ekstraseluler. Enzim intraseluler merupakan enzim yang langsung digunakan di
dalam sel dan sering ditemukan pada bagian membran dari sebuah organel sel.
Enzim ekstraseluler merupakan merupakan enzim yang dilepas dari sel ke
lingkungan untuk menghidrolisis polimer dilingkungan, seperti selulosa,
hemiselulosa, lignin, serta untuk memfasilitasi kebutuhan metabolismenya (Maier
et al., 2000).Enzim ekstraseluler yang dihasilkan Aspergillus niger diantaranya,
enzim selulase, enzim kitinase, α-amilase, β-amilase, glukoamilase, katalase,
pektinase, lipase, laktase, invertase dan asam protease. Aspergillus niger
dapatdigunakan secara komersial dalam produksi asam sitrat, asam glukonat dan
pembuatan beberapa enzim seperti amilase, pektinase, glukoamilase dan selulase
(Hidayat et al., 2007).

2.4.

Iradiasi Sinar Gamma Dosis Rendah
Radiasi adalah pancaran energi melalui suatu materi atau ruang dalam

bentuk panas, partikel, atau gelombang elektromagnetik (foton) dari suatu sumber
energi. Radiasi dengan tingkat energi yang terukur atau diketahui dosisnya
disebut iradiasi. Iradiasi dengan energi yang tinggi dapat mengadakan reaksi

15

dengan obyek yang dikenainya melalui ionisasi, yaitu dihasilkannya ion-ion
dalam bahan yang ditembus oleh energi tersebut (Badan Tenaga Nuklir Nasional
2011). Pada dosis tinggi, radiasi dapat menginduksi terjadinya mutasi karena sel
yang teradiasi akan dibebani oleh tenaga kinetik yang tinggi, sehingga dapat
mempengaruhi atau mengubah reaksi kimia selyang

pada akhirnya dapat

menyebabkan terjadinya perubahan susunan kromosom (Poespodarsono, 1988).
Jika sinar gamma menembus materi, maka akan mengalami penyerapan
oleh interaksi dengan atom-atom dari bahan penyerap yaitu efek fotolistrik,
hamburan Compton dan produksi pasangan. Ketiga proses tersebut melepaskan
electron yang selanjutnya dapat mengionisasi atom-atom lain dalam bahan.
Ionisasi tersebut akan menghasilkan spesi oksigen reaktif di antaranya adalah
radikal superoksida (O-2), radikal hidroksil (OH·), dan hidrogen peroksida (H2O2)
(Salter dan Hewitt, 1992).
Terdapat beberapa tipe radiasi yang digunakan dalam radiasi komersial
yaitu radiasi sinar X, sinar gamma, dan berkas elektron (electron beam).Iradiasi
sinar gamma dipancarkan dari isotop radioaktif yang dihasilkan oleh kobalt-60
(60Co) dan cesium-137 (137Cs).Panjang gelombang sinar gamma lebih pendek dari
sinar X dan berkas elektron, sehingga daya tembusnya lebih kuat dibanding
keduanya (Riganakos, 2010).Pengaruh radiasi terhadap spesimen biologis
bergantung pada total energi yangdiabsorpsi dan jenis radiasi pengion. Jumlah
unit energi yang diserap per satuan massa akibat radiasi dinyatakan dalam rad
(radiation absorbtion dose) atau Gray / Gy(Bueche dan Wallach, 1994).
Sinar gamma dosis rendah merupakan iradiasi sinar gamma dengan
dosis kurang dari 1000 Gy (BPOM, 1986).Iradiasi sinar gamma mampu

16

menembus jaringan dan mengubah produksi dari sejumlah senyawa bergantung
pada dosis radiasi yang digunakan.Hasil-hasil penelitian telah menunjukkan
bahwa dosis yang diperlukan untuk membunuh serangga adalah dosis di bawah
750 Gy, sedangkan dosis yang efektif untuk mengendalikan kebusukan pada buah
dan sayuran lebih besar dari 1000 Gy (Mitcham, 1999).Departemen Pertanian
California juga telah menyetujui perlakuan iradiasi pada dosis 165 Gy untuk
membunuh Cylas formicarius yang terbawa oleh ubi jalar dari Florida
(Hallman,2010).
Iradiasi gamma dosis rendah dapat menstimulasi pertumbuhan fungi (Afify
et al., 2013).Younis (1999) dalam penelitiannya menyatakan bahwa pertumbuhan
T.viridie meningkat setelah dipapar sinar gamma dengan dosis 500 Gy.Selain itu,
paparan sinar gamma dengan dosis 250 Gy pada Trichoderma spp. jugamampu
meningkatkan produksi enzim yang mampu menguraikarbofuran sampai
14%.Karbofuran merupakan bahan aktif pada insektisida yang dapat mencemari
lingkungan (Ortega et al., 2011).

2.5.

Enzim Selulase (EC 3.2.1.4)
Enzim adalah protein yang diproduksi dari sel hidup dan digunakan untuk

mempercepat reaksi kimia yang spesifik (Shahib, 1992).Enzim selulase dengan
nama sistematik β-1,4-glukan-4-glukano hidrolase adalah enzim ekstraseluler
yangdiproduksi di dalam sel mikrobaselulolitik dari golongan bakteri dan jamur
kemudian dikeluarkan oleh sel untuk mencerna selulosa. Enzim selulase dengan
nomenklatur E.C.3.2.1.4 diklasifikasikan dalam kelas no. 3 yaitu hidrolase.Enzim
pada kelompok hidrolase mengkatalis reaksi pemecahan pada ikatan C-O, C-N

17

dan C-C.Subkelas 3.2.adalah glukosidase yaitu enzim yang berperan pada
konversi karbohidrat menjadi glukosa. Angka ketiga dari sistem penamaan enzim
yaitu 3.2.1 menunjukkan reaksi yang lebih spesifik yaitu menghidrolisis
komponen O-glikosil dan 3.2.1.4 adalah nama untuk enzim selulase (IUBMB,
1992).
Enzim selulase memecah ikatan β(1,4) pada selulosa menjadi unit gula
yang lebih kecil dan akhirnya memproduksi molekul glukosa (Verma et al.,
2012).Fungi berfilamen seperti Tricodermadan Aspergillus adalah penghasil
selulase dan crude enzymeyang sangat unggul dan efisien (Ikram et al.,
2005).Enzim selulase bekerja optimal pada pH 5 dan suhu 30oC (Chasanah et al.,
2013). Li-Jung et al. (2010) melaporkan bahwa berat molekul enzim selulase dari
Bacillus subtilis yang telah dimurnikan dengan kromatografi gel filtrasi sebesar
32,5 kDa.Menurut Miyamoto (1997), selulase terdiri dari tiga komponen enzim
yangpenting yaitu:
a.

Endo-1,4-β-D-glukanase (endoselulase, karboksimetilselulase atau CMCase),
yangmengurai polimer selulosa secara random pada ikatan internal α-1,4glikosida untukmenghasilkan oligodekstrin dengan panjang rantai yang
bervariasi.

b.

Ekso-1,4-β-D-glukanase (selobiohidrolase), yang mengurai selulosa dari
ujungpereduksi dan non pereduksi untuk menghasilkan selobiosa.

c.

β–glucosidase (selobiase), yang mengurai selobiosa untuk menghasilkan
glukosa.
Mekanisme hidrolisis selulosa oleh enzim selulase dapat dilihat pada

Gambar 3.

18

Gambar 3. Mekanisme hidrolisis selulosa oleh enzim selulase (Miyamoto, 1997)

2.6.

Glukosa
Glukosa adalah salah satu monosakarida sederhana yang mempunyai

rumus molekul C6H12O6. Kata glukosa diambil dari bahasa Yunani yaitu glukus
(γλυκύς) yang berarti manis. Nama lain dari glukosa antara lain dekstrosa, Dglukosa, atau gula buah karena glukosa banyak terdapat pada buah-buahan.
Glukosa merupakan suatu aldoheksosa yang mempunyai sifat dapat memutar
cahaya terpolarisasi ke arah kanan (Fessenden, 1997).Struktur glukosa dapat
dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4.Struktur Glukosa (Fessenden, 1997).

19

Glukosa merupakan salah satu senyawa organik yang mempunyai banyak
manfaat, diantaranya adalah sebagai bahan bakar pada sebagian besar makhluk
hidup, serta sumber energi utama. Selain itu, glukosa jugadigunakan untuk
memproduksi bioethanol dari bahan yang mengandung komponen pati atau
selulosa melalui proses fermentasi.Produksi etanol dari biomassa limbah seluloa
tersebut meliputi tahap pretreatment, hidrolisis, fermentasi dan tahap pemurnian
etanol (Sukumaran, 2008).
Salah satu cara untuk menguji kandungan glukosa secara kuantitatif adalah
dengan metode Nelson-Somogyi. Prinsip dari metode ini adalah larutan yang
mengandung glukosa mereduksi Cu pada reagen nelson dalam larutan alkali panas
kemudian Cu direduksi kembali oleh arsenomolibdat membentuk kompleks
berwarna biru (Horwitz, 1970).

2.7.

Hidrolisis Enzimatik
Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan polisakarida di dalam

biomassa lignoselulosa, yaitu selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer gula
penyusunnya (glukosa & xilosa). Secara umum teknik hidrolisis dibagi menjadi
dua, yaitu: hidrolisis dengan enzim dan hidrolisis dengan asam.
Hidrolisis enzimatik merupakan proses penguraian suatu polimer yang
kompleks menjadi monomer penyusunnya dengan menggunakan enzim (Perez et
al., 2002). Hidrolisis enzimatik memiliki beberapa keuntungan dibandingkan
hidrolisis asam, di antaranya tidak terjadi degradasi gula hasil hidrolisis, kondisi
proses yang lebih lunak (suhu rendah, pH netral), berpotensi memberikan hasil
yang tinggi, dan biaya pemeliharaan peralatan relatif rendah karena tidak ada

20

bahan yang korosif (Hamelinck et al., 2005). Beberapa kelemahan dari hidrolisis
enzimatik antara lain adalah membutuhkan waktu yang lebih lama, dan kerja
enzim dihambat oleh produk.

Di sisi lain harga enzim saat ini lebih mahal

daripada asam sulfat, namun demikian pengembangan terus dilakukan untuk
menurunkan biaya dan meningkatkan efisiensi hidrolisis maupun fermentasi
(Sanchez dan Cardona, 2007).

2.8.

Spektrofotometer UV-Vis
Spektrofotometer UV-Vis merupakan salah satu teknik analisis

spektroskopi yang memakai sumber radiasi elektromagnetik ultraviolet (190-375
nm) dan sinar tampak (375-780 nm) dengan memakai instrumen spektrofotometer
(Mulja et al., 1995).Hukum yang mendasari analisis secara spektrofotometer
adalah Hukum Lambert-Beer, yaitu:“Bila cahaya monokromatik melewati suatu
media transparan, maka intensitas cahaya yang dipancarkan sebanding dengan
bertambahnya tebal dan konsentrasi media”.
Prinsip kerja spektrofotometer adalah bila cahaya (monokromatik maupun
campuran) jatuh pada suatu medium homogen, sebagian dari sinar masuk akan
dipantulkan, sebagian diserap, dan sisanya diteruskan. Nilai yang keluar dari
cahaya yang diteruskan dinyatakan dalam nilai absorbansi dan berbanding lurus
dengan konsentrasi sampel.Spektrofotometer UV-Vis tersusun atas sumber
spektrum yang kontinyu, monokromator, sel pengabsorpsi untuk larutan sampel
atau blanko dan suatu alat untuk mengukur perbedaan absorpsi antara sampel dan
blangko ataupun pembanding (Khopkar, 1990).Skema spektrofotometer UV-Vis
dapat dilihat pada Gambar 5.

21

Gambar 5. Skema Spektrofotometer UV-Vis. (Khopkar, 1990).

22

BAB III
METODE PENELITIAN

3.1.

Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada tanggal 8 Desember 2014 sampai 25 Maret

2015 di Laboratorium Lingkungan, Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi, Badan
Tenaga Nuklir Nasional (PAIR-BATAN), Pasar Jum’at, Jakarta Selatan.

3.2.

Alat dan Bahan

3.2.1. Alat
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah laminar air flow (LK 180),
gamma chamber 4000A, sentrifuge (Hitachi Himac CR 21G II), spektrofotometer
UV-Vis (Hitachi), inkubator (Blue M, Adams Air Bath, Heraeus), autoklaf
(Wiseclave), oven (Memmert), pH meter (Pcstestr 35), magnetic stirrer (Wisestir
MHD 20), vortex (Bohemia), shaker mekanis (Edmund Buhler SM 25),
timbangan analitik (Acculab), hot plate, micropipette, microtube, cawan petri,
bunsen, ose, gunting, cawan porselein, alumunium foil dan alat-alat gelas lainnya.

3.2.2. Bahan
Bahan yang digunakan adalah jerami padi varietas Sidenuk yang diperoleh
dari lahan perbibitan padi unggul di PAIR-BATAN, strain Aspergillus niger,
Potato Dextrose Broth (PDB), Potato Dextrose Agar (PDA), larutan
dinitrosalisilat (DNS), larutan karboksi metil selulosa (CMC), larutan fisiologis
(NaCl), reagen nelson, larutan arseno molibdat, yeast extract, larutan asam sitrat,

23

larutan NaOH, buffer natrium sitrat, larutan K2Cr2O7, H2SO4 pekat, larutan FeSO4,
larutan HCl, larutan asam borat, indikator feroin, indikator conway, indikator
fenolftalein, selenium, K2HPO4, KH2PO4, MgSO4.7H2O, (NH4)2SO4 dan akuades.

3.3.

Prosedur Penelitian
Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan Rancangan Acak

Lengkap (RAL) faktorial dengan 2 faktor dan 2 ulangan. Faktor pertama yaitu
fungi meliputi Aspergillus niger 0 Gy dan Aspergillus niger dengan dosis iradiasi
optimum. Dosis optimum diperoleh dengan cara melakukan orientasi dosis pada
dosis 0, 125, 250, 375, 500 dan 625 Gy. Faktor kedua yaitu kelembaban substrat
dengan perbandingan substrat dan liquid 1:6, 1:7 dan 1:8. Perlakuan sampel dapat
dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Perlakuan Sampel
Faktor
Fungi

Aspergillus niger
0 Gy
Aspergillus niger
dosis optimal

Ulangan
Kelembaban
medium
fermentasi

1

2

1:6

M1A1

M1A1΄

1:7

M2A1

M2A1΄

1:8

M3A1

M3A1΄

1:6

M1A2

M1A2΄

1:7

M2A2

M2A2΄

1:8

M3A2

M3A2΄

24

3.3.1. Preparasi Jerami Padi / Delignifikasi (Pensupa et al., 2013)
Jerami padi yang sudah digiling sebanyak 1,9 kg dimasukkan ke dalam
bak besar lalu direndam dengan 12,5 L NaOH 1%. Penambahan NaOH dilakukan
secara berturut-turut sampai 5x masing-masing 2,5 L. Setelah itu, jerami padi
diaduk dan didiamkan selama 1 jam. Setelah perendaman, jerami padi dicuci
dengan air dan dibilas sampai netral, disaring menggunakan kain kasa kemudian
dioven pada suhu 60oC selama 2 hari.

3.3.2. Preparasi Kultur Sebelum Iradiasi
3.3.2.1.Pembuatan Kultur Cair
Sebanyak 2,65 g PDB ditimbang kemudian dilarutkan dengan 100 mL
akuades dalam botol yang sudah ditaruh magnetic stirrer. Setelah itu, larutan
disterilkan dengan autoklaf pada suhu 121oC selama 15 menit. Larutan lalu
didinginkan dan ditanamkan kultur stok Aspergillus niger secara aseptis. Larutan
diaduk selama 24 jam.

3.3.2.2.Pembuatan Agar Miring dan Media Padat
Sebanyak 5,3 g PDB dan 2,65 g agar dilarutkan dalam 200 mL akuades
kemudian disterilkan dengan autoklaf pada suhu 121oC selama 15 menit. Setelah
itu, larutan didinginkan lalu dimasukkan ke tabung. Tabung disterilkan kembali
kemudian dimiringkan sampai padat dan diberi label dosis iradiasi.
Sebagian larutan PDA dituang ke dalam cawan petri sebagai medium
padat kemudian didinginkan.

25

3.3.2.3. Kultivasi Kultur
Kultur cair dikultivasikan ke dalam cawan petri secara aseptis kemudian
diinkubasi selama 3 hari. Jamur yang terbentuk dari cawan petri disubkulturkan ke
dalam media agar miring lalu dikultivasi kembali selama 3 hari sebelum proses
iradiasi.

3.3.3. Proses Iradiasi Kultur
Media agar miring dibungkus dengan kertas putih kemudian diiradiasi
menggunakan gamma chamber 4000A dengan sumber

60

Co pada dosis 0, 125,

250, 375, 500 dan 625 Gy.

3.3.4. Pembuatan Inokulum
Sebanyak 30 g PDB dilarutkan ke dalam 1,25 L akuades dalam erlenmeyer
5 L. Setelah itu, larutan dibagi masing-masing 100 mL ke dalam erlenmyer 250
mL dan disumbat dengan kapas dan kasa kemudian disterilkan pada suhu 121oC
selama 15 menit. Larutan didinginkan lalu dikultivasi Aspergillus niger yang
sudah diiradiasi sesuai dosis kemudian diaduk selama 4 hari menggunakan
magnetic stirrer.

3.3.5. Penentuan Dosis Iradiasi Optimum
Penentuan dosis iradiasi optimum pada strain Aspergillus niger dilakukan
dengan fermentasi skala kecil menggunakan metode fermentasi substrat terendam
atau Sub Merged Fermentation (SMF) selama 3 hari kemudian diuji aktivitas

26

enzim selulasenya. Strain yang memiliki aktivitas enzim tertinggi akan digunakan
pada fermentasi substrat padat atau Solid State Fermentation (SSF).

3.3.5.1. Pembuatan Larutan Nutrisi (Strutch et al., 1991)
Sebanyak 10 g yeast extract, 2 g (NH4)2SO4, 1 g KH2PO4, 1 g K2HPO4
dan 0,4 g MgSO4.7H2O ditimbang lalu dilarutkan ke dalam 2 L akuades. Larutan
dihomogenkan kemudian disterilkan pada suhu 121oC selama 15 menit. Setelah
itu, sebanyak 19 g PDB dicampur dengan 800 mL larutan, dihomogenkan
kemudian disterilkan kembali pada suhu 121oC selama 15 menit.

3.3.5.2. Proses Fermentasi (Pensupa et al., 2013)
Sebanyak 15 g jerami padi dimasukkan ke dalam wadah kemudian
ditambahkan 30 mL larutan nutrisi. Wadah ditutup rapat dengan

Dokumen yang terkait

Kualitas fermentasi silage jerami yang mendapat perlakuan penambahan enzim selulase dan daya cernanya pada ternak domba

0 3 4

Kajian konversi limbah padat jerami padi menjadi biogas

0 15 120

Desain proses produksi biogas dari jerami padi dan sampah pasar dengan sistem fermentasi media padat

2 11 165

Desain proses produksi biogas dari jerami padi dan sampah pasar dengan sistem fermentasi media padat

2 12 89

KANDUNGAN LIGNOSELULOSA HASIL FERMENTASI LIMBAH SAYUR DAN JERAMI PADI MENGGUNAKAN INOKULUM Kandungan Lignoselulosa Hasil Fermentasi Limbah Sayur Dan Jerami Padi Menggunakan Inokulum Kotoran Sapi Dengan Variasi Lama Inkubasi.

0 4 13

Produksi Enzim Selulase oleh Aspergillus niger Menggunakan Substrat Jerami dengan Sistem Fermentasi Padat - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 10

Produksi Enzim Selulase oleh Aspergillus niger Menggunakan Substrat Jerami dengan Sistem Fermentasi Padat - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 28

Produksi Enzim Selulase oleh Aspergillus niger Menggunakan Substrat Jerami dengan Sistem Fermentasi Padat - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 2

Produksi Enzim Selulase oleh Aspergillus niger Menggunakan Substrat Jerami dengan Sistem Fermentasi Padat - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 2

Produksi Enzim Selulase oleh Aspergillus niger Menggunakan Substrat Jerami dengan Sistem Fermentasi Padat - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)

0 0 2