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
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