Karakterisasi Enzim Produksi F ermentable Sugar

III. METODOLOGI

A. BAHAN DAN ALAT

Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah batang sagu yang telah dicacah sebelum diambil patinya atau disebut dengan empulur sagu. Bahan kimia yang digunakan untuk analisa adalah glukosa standar, xilan birchwood, CMC, soluble starch, NaOH, DNS, H 2 SO 4 , bufer fosfat 0.2 M, bufer sitrat 0.1 M, serta larutan ADF dan NDF. Enzim yang digunakan pada tahap hidrolisis empulur sagu ialah α-amilase Termamyl, dextrozyme AMG dan Pullulanase, selulase, dan xilanase dari NOVO enzyme. Bahan yang digunakan untuk fermentasi etanol ialah PDA Potato Dextrose Agar, PDB Potato Dextrose Broth , NPK, dan ZA. Alat-alat yang digunakan untuk perlakuan pendahuluan adalah oven gelombang mikro merk SHARP tipe R-348 C dengan output 1000W dan otoklaf sebagai pembanding. Pada tahap hidrolisis enzimatis digunakan shaker waterbath dan erlenmeyer 250 ml. Peralatan yang digunakan pada tahap fermentasi adalah inkubator goyang shaker incubator, labu erlenmeyer 300 ml, dan leher angsa. Peralatan lainnya yang digunakan selama tahap perlakuan pendahuluan pretreatment, hidrolisis, fermentasi, dan analisa adalah timbangan, desikator, cawan aluminium, oven, spektrofotometer HACH 2500, sentrifuse, Kromatografi Gas GC, mikroskop cahaya, dan peralatan gelas lainnya.

B. METODE PENELITIAN 1. Penyiapan dan Karakterisasi Empulur Sagu

Empulur sagu yang diperoleh dari industri pati sagu rakyat di Cimahpar, Bogor dikeringkan terlebih dahulu untuk mencegah adanya perubahan karakteristik empulur sagu tersebut. Setelah dikeringkan, empulur sagu dihancurkan dan diayak hingga lolos pada saringan 30 mesh sehingga menjadi tepung empulur sagu yang siap untuk digunakan pada tahap selanjutnya. Karakterisasi tepung empulur sagu terdiri dari uji komponen proksimat air, abu, protein, lemak, serat kasar, dan karbohidrat by difference sesuai dengan metode AOAC 1999 serta komponen serat selulosa, hemiselulosa, dan lignin berdasarkan metode Van Soest 1969. Prosedur analisa komponen proksimat dan komponen serat disajikan pada Lampiran 1.

2. Karakterisasi Enzim

Karakterisasi kondisi optimum enzim yang digunakan dilakukan untuk mengetahui suhu dan pH optimum enzim bekerja baik secara tunggal maupun konsorsium. Karakterisasi enzim dilakukan pada enzim α-amilase, selulase, dan xilanase, sedangkan enzim dextrozyme dilakukan berdasarkan penelitian Wibisono 2004 yaitu pada pH 4.5 dan suhu 60 o C. Penentuan pH dan suhu optimum untuk kerja enzim α- amilase dilakukan pada rentang pH 5 hingga pH 6 dan suhu 95 o C menggunakan substrat soluble starch. Untuk enzim selulase dilakukan pada pH 5 dan suhu 60 o C menggunakan substrat CMC CMC-ase, sedangkan untuk enzim xilanase dilakukan pada pH 6 dan suhu 50 o C menggunakan substrat xilan birchwood. Prosedur karakterisasi kondisi optimum enzim disajikan pada Lampiran 2. 12

3. Produksi F ermentable Sugar

Proses produksi gula terfermentasikan dilakukan secara hidrolisis enzimatis dan dibagi menjadi 1 perlakuan pendahuluan atau pretreatment yaitu pemanasan menggunakan gelombang mikro microwave pretreatment, dan 2 hidrolisis enzimatis. a. Pemanasan dengan gelombang mikro Penggunaan gelombang mikro untuk pemanasan empulur sagu dilakukan berdasarkan perlakuan terbaik yang diperoleh dari penelitian Derosya 2010, yaitu tepung empulur sagu yang telah dicampur dengan air sehingga membentuk slurry 8 bv pada wadah gelas, lalu dipanaskan menggunakan oven gelombang mikro merk SHARP tipe R-348 C pada aras daya 30 dan 50. Sebagai kontrol, slurry 8 dipanaskan dengan menggunakan otoklaf pada 121 o C selama 15 menit. Slurry hasil pemanasan menggunakan gelombang mikro pada aras daya 30 dan 50 serta pemanasan menggunakan otoklaf akan diamati pada tingkat gelatinisasi substrat empulur sagu di dalam air, ketersediaan air pada slurry yang telah dipanaskan, dan tidak terjadinya browning. Pengamatan ini dilakukan secara visual dan mikroskopik. Selain itu dilakukan juga analisa yang bersifat kuantitatif, yaitu : 1 volume filtrat, 2 analisa gula gula pereduksi dan total gula, dan 3 pengukuran bobot residu. b. Hidrolisis enzimatis Hidrolisis enzimatis pada substrat empulur sagu yang telah dikenai perlakuan pemanasan terdiri dari dua tahap, yaitu likuifikasi menggunakan enzim α-amilase dan sakarifikasi yang menggunakan konsorsium enzim dextrozyme, selulase, dan xilanase. Pada tahap likuifikasi, empulur sagu slurry 8 ditambahkan enzim α-amilase sebanyak 3.5 Ug, 7 Ug, dan 1.75 Ug sebagai kontrol Derosya 2010 yang dikondisikan pada suhu 95 o C selama 3 jam pada shaker waterbath. Pada akhir masa inkubasi, filtrat dipisahkan untuk diukur volumenya sedangkan ampas yang diperoleh dikeringkan di dalam oven pada suhu 105 o C agar diketahui bobot residu yang diperoleh. Filtrat diambil untuk diketahui volume, total gula dan gula pereduksinya sehingga dapat ditentukan perlakuan terbaik dari tahap ini untuk selanjutnya masuk ke tahap sakarifikasi. Selain itu juga dilakukan analisa terhadap kejernihan filtrat. Pada tahap sakarifikasi, perlakuan terbaik yang berasal dari tahap likuifikasi akan disakarifikasi menggunakan konsorsium enzim. Konsorsium enzim tersebut terdiri atas dexrozyme AMG dan pullulanase pada konsentrasi 0.3 Ug dan 0.6 Ug, serta selulase dan xilanase pada konsentrasi masing- masing 1 Ug dan 2 Ug. Proses sakarifikasi dilakukan pada suhu 50 o C yang merupakan titik optimum aktivitas enzim-enzim konsorsium tersebut selama 48 jam pada shaker waterbath. Pada akhir inkubasi, filtrat dipisahkan untuk diukur volumenya serta dianalisa total gula dan gula pereduksinya sedangkan ampas yang masih tersisa dikeringkan di oven pada suhu 105 o C untuk mengetahui bobot residunya. Dari tahap likuifikasi dan sakarifikasi ini akan ditentukan perlakuan terbaik untuk selanjutnya memasuki tahap fermentasi.

4. Produksi Bioetanol