Pengaruh Waktu Inkubasi Terhadap Kinerja Enzim Selulase Dari Tongkol Jagung Dengan Trichoderma reesei, Aspergillus niger dan Campuran Keduanya

PENGARUH WAKTU INKUBASI TERHADAP
KINERJA ENZIM SELULASE DARI TONGKOL
JAGUNG DENGAN TRICHODERMA REESEI,
ASPERGILLUS NIGER DAN CAMPURAN KEDUANYA

SKRIPSI

Oleh

VERONICA SIRAIT
120405116

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2017

Universitas Sumatera Utara

PENGARUH WAKTU INKUBASI TERHADAP
KINERJA ENZIM SELULASE DARI TONGKOL

JAGUNG DENGAN TRICHODERMA REESEI,
ASPERGILLUS NIGER DAN CAMPURAN KEDUANYA

SKRIPSI

Oleh

VERONICA SIRAIT
120405116

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
FEBRUARI 2017

Universitas Sumatera Utara


PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH WAKTU INKUBASI TERHADAP KINERJA ENZIM
SELULASE DARI TONGKOL JAGUNG DENGAN TRICHODERMA
REESEI, ASPERGILLUS NIGER DAN CAMPURAN KEDUANYA

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, 14 Februari 2017

Veronica Sirait
NIM 120405116


i
Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan Skripsi dengan judul “Pengaruh Waktu Inkubasi Terhadap
Kinerja Enzim Selulase Dari Tongkol Jagung Dengan Trichoderma reesei,
Aspergillus niger dan Campuran Keduanya”, berdasarkan hasil penelitian yang
penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik dan Fakultas
Farmasi, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat
untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri
tentang penggunaan langsung enzim selulase dari tongkol jagung dengan
menggunakan Trichoderma reesei dan Aspergillus niger sebagai bahan baku
dalam proses pembuatan bioetanol.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima

kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1.

Dr. Ir. Fatimah, M.T. selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan
bimbingan dan dukungannya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
ini.

2.

Dr. Amir Husin, S.T., M.T. dan Maya Sarah, S.T., M.T., Ph.D selaku
Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun
dalam penulisan skripsi ini.

3.

Ir. Renita Manurung, M.T. selaku Koordinator Penelitian Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4.


Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.

5.

Kedua orang tua penulis yang telah memberikan dukungannya secara penuh
baik moril maupun materil sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.

6.

Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik
Kimia.

iii
Universitas Sumatera Utara

7.

Adik-adik penulis, yaitu Putri, Gita, Sabrina, dan Lehon serta keluarga besar
yang telah memberikan dukungannya secara penuh sehingga skripsi ini dapat

terselesaikan.

8.

Deralisa Ginting, selaku partner penelitian penulis yang telah memberikan
bantuan dan dukungan yang sebesar-besarnya sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.

9.

Keluarga Laboratorium Mikrobiologi Farmasi, Fakultas Farmasi dan
Laboratorium Analisis Bahan Pangan, Fakultas Pertanian yang telah
membantu dan mendukung penulis.

10. Keluarga Laboratorium Operasi Teknik Kimia Tahun Ajaran 2015/2016 dan
2016/2017 yang telah mendukung penulis.
11. Teman-teman stambuk 2012, khususnya Christin, Nike, Mei, Putri, Christina,
Rosta, Melva, Jonathan, Oby, Chandra, dan yang lainnya yang tidak dapat
disebutkan satu persatu serta abang, kakak senior, dan adik-adik junior
Teknik Kimia.

12. Teman-teman satu pelayanan di IMPERATIF, khususnya Ka Afryna, Ka
Elsa, Mariance, Mona, Juli, Ingrid, Yustry, Sapsen, Rimma, Firman, Hormat,
Eka, Octavera dan yang lainnya.
13. Sahabat-sahabat penulis, yaitu Ka Mei, Celly, Sarah, Yunis, Natalia dan
Frischa yang telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 14 Februari 2017
Penulis

Veronica Sirait

iv
Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI


Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada keluarga besar penulis atas
dukungan dan kasih sayang mereka, terutama untuk orang tua
tercinta,
Ayahanda Kotler Sirait
Dan
Ibunda Diana Sihombing
Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik
dan mendukung dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan doa yang tiada hentinya
yang telah kalian berikan selama ini.

v
Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama
NIM
Tempat, tanggal lahir
Nama orang tua

Alamat orang tua

:
:
:
:

Veronica Sirait
120405116
Medan, 11 Oktober 1993
Kotler Sirait dan Diana
Sihombing
: Perum. Lintas Asih Blok C1
No.06, Cikarang Utara,
Bekasi

Asal Sekolah:
 SD Negeri Karang Asih 06 tahun 2000 - 2006
 SMP Negeri 1 Cikarang Utara tahun 2006 - 2009
 SMA Negeri 1 Tambun Selatan tahun 2009 – 2012

Beasiswa yang pernah diperoleh:
1. Beasiswa Karya Salemba Empat tahun 2014-2016
Pengalaman Organisasi:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU
2014/2015 sebagai anggota bidang kaderisasi dan pendidikan.
2. Pemerintahan Mahasiswa Fakultas Teknik periode 2014/2015
anggota bidang kerohanian.
3. Organisasi IMPERATIF Indonesia periode 2015/2016
koordinator bidang kerohanian dan pemuridan.
4. Asisten Laboratorium Operasi Teknik Kimia, Departemen
Kimia, Universitas Sumatera Utara periode 2015/2016.
Artikel yang telah dipublikasi dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah:
1. Prosiding Call For Paper oleh IMATEK KM FT UNSRI

periode
sebagai
sebagai
Teknik

vi

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Selulase merupakan komponen yang terdiri dari campuran kompleks enzim
yang bertanggung jawab untuk menghidrolisis selulosa. Enzim selulase yang
dihasilkan dari proses hidrolisis selulosa merupakan salah satu faktor yang dapat
memengaruhi yield pada saat fermentasi bioetanol. Perpaduan antara Trichoderma
reesei dan Aspergillus niger menunjukkan keseimbangan terbaik dalam kegiatan
selulosa. Tujuan dari penelitian ini adalah mempelajari pengaruh variasi waktu
inkubasi dalam menghidrolisis tongkol jagung menjadi glukosa dengan
menggunakan Trichoderma reesei, Aspergillus niger dan campuran keduanya.
Penelitian ini menggunakan tongkol jagung sebagai bahan baku. Bubuk tongkol
jagung di autoklaf selama 15 menit pada 120 oC. Trichoderma reesei dan
Aspergillus niger dibiakkan di dalam media PDA selama 72 jam pada 20 oC.
Inokulum cair mikroba diinkubasi selama 48 jam pada 20 oC. Pengaruh dari rasio
volume mikroba dan waktu inkubasi diamati dalam penelitian ini. Pada penelitian
yang dilakukan diperoleh hasil terbaik dengan rasio volume Trichoderma
reesei:Aspergillus niger adalah 2:1 dengan waktu inkubasi selama 5 hari.
Kata kunci: Aspergillus niger, enzim selulase, hidrolisis, tongkol jagung,
Trichoderma reesei

vii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Cellulase is a component consisting of a complex mixture of enzymes
responsible for hydrolyze a cellulose. Cellulase enzymes was produced from
hydrolysis of cellulose which will affect bioethanol yield during fermentation.
Mixed culture of Trichoderma reesei and Aspergillus niger performed the best
cellulase activities. The study aim to learn the effect of incubation time during
hydrolysis of corn cobs into glucose by using Trichoderma reesei, Aspergillus
niger, and a mixture of both. This study used corn cobs as a feedstock. Corn cobs
were autoclaved for 15 minutes at the temperature of 120 oC. Trichoderma reesei
and Aspergillus niger were cultured in PDA medium for 72 hours at the temperature
of 20 oC. Inoculum were incubated for 48 hours at the temperature of 20 oC. The
affect of the ratio of the volume of microbes and incubation time were observed in
this study. The best enzyme activity obtained from combination of Trichoderma
reesei and Aspergillus niger is 2:1 with 5 days incubation time.
Keywords: Aspergillus niger, corn cobs, enzymes cellulase, hydrolysis,
Trichoderma reesei

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

i

PENGESAHAN

ii

PRAKATA

iii

DEDIKASI

v

RIWAYAT HIDUP PENULIS

vi

ABSTRAK

vii

ABSTRACT

viii

DAFTAR ISI

ix

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR TABEL

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

xv

DAFTAR SINGKATAN

xvi

BAB I PENDAHULUAN

1

1.1 LATAR BELAKANG

1

1.2 PERUMUSAN MASALAH

4

1.3 TUJUAN PENELITIAN

5

1.4 MANFAAT PENELITIAN

5

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

7

2.1 TONGKOL JAGUNG

7

2.2 MIKROBA PENGHASIL ENZIM SELULASE

8

2.2.1 Trichoderma reesei

9

2.2.2 Aspergillus niger

9

2.3 PRETREATMENT BAHAN BAKU

10

2.4 TEKNOLOGI PEMBUATAN ENZIM SELULASE

12

2.5 ENZIM SELULASE

13

2.6 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI

14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI PENELITIAN

17
17

ix
Universitas Sumatera Utara

x

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

17

3.3 PROSEDUR

18

3.3.1 Prosedur Pembenihan Isolat

18

3.3.2 Prosedur Praperlakuan Tongkol Jagung

19

3.3.3 Penyiapan Inokulum Cair

19

3.3.4 Prosedur Pembuatan Enzim Selulase

19

3.3.5 Pengambilan Enzim

20

3.4 ANALISIS HASIL PENELITIAN

20

3.4.1 Prosedur Analisis Selulosa

21

3.4.2 Uji Aktivitas Enzim

21

3.5 FLOWCHART PERCOBAN

24

3.5.1 Flowchart Pembenihan Isolat

24

3.5.2 Flowchart Praperlakuan Tongkol Jagung

25

3.5.3 Penyiapan Inokulum Cair

26

3.5.4 Flowchart Pembuatan Enzim Selulase

27

3.5.5 Flowchart Pengambilan Enzim

28

3.5.6 Flowchart Analisis Kadar Selulosa

29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

32

4.1 PERSIAPAN BAHAN BAKU BIOMASSA TONGKOL
JAGUNG DAN MIKROBA

32

4.2 PRODUKSI ENZIM SELULASE

35

4.3 PENGARUH VARIASI RASIO VOLUME MIKROBA

36

4.3.1 Pengaruh Variasi Rasio Volume Mikroba Terhadap
Kadar Glukosa yang Dihasilkan

36

4.3.2 Pengaruh Variasi Rasio Volume Mikroba Terhadap
Aktivitas Enzim Selulase

38

4.4 PENGARUH WAKTU INKUBASI

40

4.4.1 Pengaruh Waktu Inkubasi Terhadap Kadar Glukosa yang
Dihasilkan

40

4.4.2 Pengaruh Waktu Inkubasi Terhadap Aktivitas Enzim
Selulase
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

42
45

Universitas Sumatera Utara

xi

5.1 KESIMPULAN

45

5.2 SARAN

45

DAFTAR PUSTAKA

46

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1

Struktur Lignoselulosa

10

Gambar 2.2

Struktur Selulosa

10

Gambar 2.3

Struktur Hemiselulosa

11

Gambar 2.4

Efek dari Pretreatment Lignoselulosa

11

Gambar 2.5

Mekanisme Kerja Selulase

14

Gambar 3.1

Diagram Alir Produksi Enzim Selulase

18

Gambar 3.2

Flowchart Pembenihan Isolat

24

Gambar 3.3

Flowchart Praperlakuan Tongkol Jagung

25

Gambar 3.4

Flowchart Penyiapan Inokulum Cair

26

Gambar 3.5

Flowchart Pembuatan Enzim Selulase

27

Gambar 3.6

Flowchart Pengambilan Enzim

28

Gambar 3.7

Flowchart Analisis Kadar Selulosa

29

Gambar 4.1

Bubuk Tongkol Jagung

32

Gambar 4.2

Analisa SEM Tongkol Jagung Perbesaran (a) 500 kali; (b)
1000 kali

34

Gambar 4.3

Inokulum Cair (a) Trichoderma reesei; (b) Aspergillus niger

35

Gambar 4.4

Pengaruh Perbandingan Mikroba Dengan Kadar Glukosa
yang Dihasilkan

Gambar 4.5

36

Pengaruh Variasi Rasio Volume Mikroba terhadap Aktivitas
Enzim Selulase Dengan Waktu Inkubasi (a) 3 hari; (b) 4 hari;
(c) 5 hari; (d) 7 hari

38

Gambar 4.6

Pengaruh Waktu Inkubasi Terhadap Kadar Glukosa

41

Gambar 4.7

Pengaruh Waktu Inkubasi terhadap Aktvitas Enzim Selulase
dengan Perbandingan Trichoderma reesei: Aspergillus niger
(a) 1:0; (b) 1:2; (c) 0:1; (d) 2:1; (e) 1:1

42

Gambar A.1 Kurva Standar Glukosa

LA-1

Gambar C.1

Tongkol Jagung Hasil Praperlakuan Fisik

LC-1

Gambar C.2

Hasil Pembenihan Isolat Aspergillus niger dan Trichoderma
reesei

LC-1

xii
Universitas Sumatera Utara

xiii

Gambar C.3

Dokumentasi Hasil Proses Inkubasi

LC-2

Gambar C.4

Dokumentasi Crude Enzim Hasil Inkubasi

LC-2

Gambar C.5

Crude Enzim dan CMC sebelum direaksikan dengan DNS

LC-3

Gambar C.6

Perubahan Warna hasil Analisis Aktivitas Enzim Selulase

LC-3

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Hasil Terbaik dari Penelitian Terdahulu

4

Tabel 2.1 Komposisi Tongkol Jagung

7

Tabel 2.2 Keuntungan dan Kerugian SSF dibanding SMF

13

Tabel 3.1 Komposisi Larutan Mendel Weber

20

Tabel 3.2 Komposisi Pereaksi DNS

22

Tabel 4.1 Kadar Air, Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin Tongkol Jagung

33

Tabel A.1 Kadar Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin Tongkol Jagung

LA-1

Tabel A.2 Data Kurva Standar Glukosa

LA-2

Tabel A.3 Absorbandi dan Konsentrasi Glukosa

LA-2

Tabel A.4 Absorbansi dan Konsentrasi Glukosa Hasil Aktivitas Enzim

LA-3

Tabel B.1 Data Perhitungan Kadar Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin

LB-1

Tabel B.2 Aktivitas Enzim Selulase

LB-2

xiv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran A Data Hasil Penelitian

LA-1

A.1 Kandungan Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin

LA-1

A.2 Kurva Standar Glukosa

LA-1

A.3 Konsentrasi Glukosa Hasil Hidrolisis Tongkol Jagung

LA-2

A.4 Konsentrasi Glukosa Hasil Aktivitas Enzim

LA-3

Lampiran B Contoh Perhitungan

LB-1

B.1 Perhitungan Kadar Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin

LB-1

B.2 Konversi Satuan Aktivitas Enzim Selulase

LB-2

B.3 Perhitungan Degradasi Lignin dengan Praperlakuan Fisik

LB-3

Lampiran C Dokumentasi Penelitian

LC-1

C.1 Dokumentasi Tongkol Jagung Hasil Praperlakuan Fisik

LC-1

C.2 Dokumentasi Proses Pembenihan Isolat

LC-1

C.3 Dokumentasi Proses Inkubasi

LC-2

C.4 Dokumentasi Crude Enzim Hasil Inkubasi

LC-2

C.5 Dokumentasi Analisis Hasil Penelitian

LC-3

xv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN

BET

Bennet Emmit Teller

CMC

Carboximethyl Cellulose

DNS

Dinitrosalicylic Acid

DP

Derajat Polimerisasi

FP

Filter Paper

IU

International Unit

IUPAC

International Union of Pure and Aplied Chemistry

PDA

Potato Dextrose Agar

SEM

Scanning Electron Microscopy

SMF

Submerged Fermentation

SSF

Solid State Fermentation

xvi
Universitas Sumatera Utara