4.2 Karakterisasi Hidrolisat Asam
Hidrolisat asam yang dihasilkan dari proses hidrolisis ubi kayu dalam penelitian ini berwarna merah kecoklatan dengan nilai pH 1-2. Hidrolisis dilakukan
dengan tujuan untuk memecah pati, selulosa dan hemiselulosa menjadi gula-gula sederhana yang dapat digunakan oleh S. cerevisiae dalam proses fermentasi.
Tabel 5. Komposisi kimia hidrolisat asam ubi kayu setelah netralisasi Parameter
Komposisi HA Komposisi HA yang
diinginkan gl Total Gula
Gula Pereduksi Dextose equivalen
Glukosa HMF
Furfural 235,15 gl
215,91 gl 91,85
128,51 gl 3,55 gl
0,72 gl 100 – 180
a
300
b
1,00
c
1,5
d
Keterangan : Frazier dan Weshoff 1978
a
, Mangunwidjaja dan Suryani 1994
b
, Alves et al. 1998
c
, Nigam 2001
d
Susmiati 2009 telah menghidrolisis tepung ubi kayu dengan H
2
SO
4
dan melaporkan bahwa hidrolisis satu tahap dengan kadar padatan 30 dan konsentrasi
H
2
SO
4
1 M selama 10 menit pada suhu 121
o
C. menghasilkan gula tertinggi. Pada proses hidrolisis konsentrasi asam dan suhu reaksi merupakan variabel penting yang
dapat mempengaruhi terbentuknya senyawa-senyawa ini. Suhu moderat 160
o
C diperlukan untuk dapat menghidrolisis hemiselulosa dan menekan dekomposisi gula
sedehana. Suhu yang lebih tinggi akan mempermudah dekomposisi gula sederhana dan senyawa lignin Mussatto dan Roberto 2004. Pada penelitian ubi kayu segar
digunakan sebagai substrat. Adanya kandungan air yang lebih banyak menyebabkan kadar padatan dan konsentrasi H
2
SO
4
yang digunakan juga berbeda. Penggunaan ubi kayu segar sebagai substrat telah dilaporkan oleh Rusdianto 2010. Rusdianto 2010
melaporkan bahwa hidrolisis menggunakan H
2
SO
4
1 M selama 15 menit, suhu 121
o
C dengan kadar padatan 18 mendekati hasil hidrolisis tepung ubi kayu yang
dilaporkan Susmiati 2010, sehingga cara hidrolisis tersebut dipergunakan dalam penelitian ini. Setelah semua kondisi hidrolisis terpenuhi maka didapat hidrolisat
dengan komposisi tertentu seperti pada Tabel 5. Kadar gula total yang didapat pada hidrolisat asam setelah dilakukan
netralisasi adalah sebesar 235,15 gl, sedangkan kadar gula pereduksi adalah sebesar
215,91 gl Tabel 5. Kadar gula total menunjukkan jumlah keseluruhan komponen gula dalam bahan terhidrolisis sedangkan gula reduksi menunjukkan jumlah
komponen gula yang ujung rantainya mengandung gugus aldehida atau keton bebas. Semua monosakarida glukosa, fruktosa, galaktosa dan disakarida laktosa, maltosa,
kecuali sukrosa dan pati polisakarida, termasuk sebagai gula pereduksi . Rasio gula pereduksi terhadap gula total adalah nilai DE dextrose equivalent. Semakin tinggi
nilai DE maka proses hidrolisis menjadi lebih sempurna. Nilai DE dalam penelitian ini adalah 91,85. Besarnya kadar gula pereduksi menunjukkan hidrolisat berpotensi
besar menghasilkan etanol yang tinggi dalam proses fermentasi sebab gula reduksi yang terukur sebagai glukosa bisa dimanfaatkan oleh S. cerevisiae dalam proses
metabolisme menghasilkan etanol, terlepas dari ada atau tidaknya inhibitor. S. cerevisiae
mempunyai batas toleransi terhadap jumlah gula dalam hidrolisat. Gula optimum bagi S. cerevisiae adalah 15-18 Osho 2005; Moneke et al 2005. Untuk
itu, perlu dilakukan pengenceran hidrolisat dari kadar gula 24 menjadi 15. Pada suhu dan tekanan tinggi, glukosa dan xylosa akan terdegradasi menjadi
furfural dan HMF. Dekomposisi lanjut akan menjadi asam levulinat dan asam formiat Mussatto dan Roberto 2004; Palmqvist dan Hahn-Hägerdal 2000. Furfural dan
HMF yang terkandung dalam hidrolisat asam adalah berturut-turut sebanyak 0,72 gl dan 3,55 gl Tabel 5. Hidrolisat dengan kadar gula 15 mengandung HMF
sebanyak 2,84 gl dan furfural sebanyak 0,022gl. HMF yang dihasilkan lebih banyak dari furfural. Hal tersebut disebabkan karena ubi kayu lebih banyak mengandung pati
dari pada serat. Pati akan terdegradasi menjadi HMF, sedangkan serat khususnya hemiselulosa akan terdegradasi menjadi furfural. Jumlah furfural di dalam hidrolisat
tidak terlalu banyak, namun apabila dikombinasikan dengan HMF dapat menghambat kinerja S. cerevisiae dalam memproduksi etanol.
Fermentasi hidrolisat bagas selama 24 jam oleh S. cerevisiae tidak dapat menghasilkan etanol pada media yang mengandung HMF dan furfural sebanyak 4,3
gl namun masih dapat menghasilkan etanol sebanyak 0,03gl setelah 24 jam Martin et al
2007. S. cerevisiae bisa mengalami kematian pada media yang mengandung furfural saja sebanyak 5 gl atau HMF saja sebanyak 10 gl Palqvist et al. 1999,
Navaro 1994, Delgenes et al. 1996, Sanches dan Baustita 1988. Inhibitor akan
Kategori