III. Bidang Biologi Fungsional SB P BF 0
Seminar Nasional Biologi 2010
III. Bidang Biologi Fungsional
SB/P/BF/01
APLIKASI ENZIM KOMPLEK DARI Aspergillus awamori KT-11
UNTUK PRODUKSI BAHAN BAKU BIOETANOL
DARI UBI KAYU NON PANGAN
Ruth Melliawati, Trisanti Anindyawati dan Endang Sukara
Pusat Penelitian Bioteknologi LIPI, Jln. Raya Bogor KM 46 Cibinong 16911
Email : ruthmell2000@yahoo.com
ABSTRACT
Research on bioethanol production using cassava as a raw material has been carried out
for years to provide an alternative energy solution. The production costs, however, relatively
expensive and its production is not competitive enough. One component in the production lines
which need to be reduced is the use of enzyme for breaking down cassava tuber into more simple
sugar suitable for the production of bioethanol using yeast. Our previous study indicating that
Aspegillus awamori KT-11 has the capacity to produce enzymes which could convert cassava
tuber suitable for the production of bioethanol. In addition, Research Center for Biotechnology of
the Indonesian Institute of Sciences (LIPI) has a large collection of cassava varieties including
non-food varieties of cassava. In this study, enzymes complex produced by A. awamori KT-11
was evaluated for their ability in converting five different variety of cassava to feedstock of
bioethanol production. Evaluation was carried out on pure starch and fresh cassava tubers. The
cassava varieties used namely Adira IV, Jogobolo, Gebang, Manggu and Sapikuru. Enzymes
reaction was carried out at temperature between 55° - 60° C for 72 hours. The results showed that
enzymes performance is affected by the cassava varieties. The best conversion efficiency was
achieved is 38.60% (w/v) of sugar and was achieved when pure starch of sapikuru is used. This
was also true when fresh cassava tuber is used. The total sugar produced more than 30% (w/v).
This result was considered quite ideal for bioethanol production. The research was continued by
increasing the scale using a vessel equipped with temperature control. Reducing sugar produced
by using materials of cassava flour is 66.859 grams / liter for 48 hours of enzymatic reactions.\
Keywords: Enzyme Complex Aspergillus awamori KT-11, cassava, raw material for bioethanol
Aspergillus awamori KT-11 yang sudah diteliti
PENDAHULUAN
Indonesia sebagai negara tropis kaya
sejak
tahun
1989.
Hasil
penelitian
kapang
Aspergillus
dengan sumber daya mikroba. Pusat penelitian
menunjukkan
Bioteknologi
awamori KT-11 ini mempunyai kemampuan
LIPI,
memiliki
kapang
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
bahwa
983
Seminar Nasional Biologi 2010
amilolitik yang tinggi [8], Kapang ini dapat
juta ton ubi kayu segar per tahun dengan
menghasilkan enzim amiloglukosidase dengan
sebaran di 26 propinsi. Produksi ubi kayu pada
baik pada proses fermentasi padat [1], maupun
tahun 2006 meningkat menjadi 19.927.589 ton
pada
[12].
per tahun [6]. Lebih lanjut dilaporkan bahwa
Penambahan magnesium sulfat dan kalium
untuk keperluan pangan, pakan, industri non
dihidrogen fosfat
mempunyai pengaruh
bioetanol dan industri bioetanol masing masing
terhadap produksi enzim amiloglukosidase dari
dibutuhkan 12,5 juta ton, 0,34 juta ton, 2,01
Aspergillus awamori KT-11 pada media pati
juta ton dan 8,93 juta ton ubi kayu segar.
singkong [9]. Kapang ini telah teradaptasi dan
Sebenarnya produktivitas ubi kayu masih dapat
dibuktikan mampu dengan baik memproduksi
ditingkatkan oleh petani, jika nilai jual ubi
amilase
padat
kayu tinggi dan ada jaminan harga tidak
menggunakan dedak gandum. Kapang ini
berfluktuasi terutama ketika musim panen
diketahui menghasilkan tiga jenis amilase,
raya. Pemanfaatan ubi kayu untuk pembuatan
yaitu
dan
bahan baku bioetanol sudah dilakukan. Dalam
-amilase diperoleh tiga
Blue Print Pengelolaan Energi Nasional 2005
tipe yaitu Amyl I, II dan III, yang mana dua
dijelaskan bahwa kandungan bioetanol sebagai
diantaranya
mampu
bahan campuran premium adalah 10 % (E 10)
menghidrolisis pati mentah [2]. Sedangkan dari
yang terdiri atas 8 % bioetanol ubi kayu, 1 %
kelompok glukoamilase diperoleh dua tipe
bioetanol sorgum dan 1 % bioetanol tebu [13].
(GA I dan II), dimana keduanya juga
Produksi bahan baku pembuatan bioetanol dari
mempunyai kemampuan dalam menghidrolisis
ubi kayu layak untuk terus dikembangkan
pati mentah [3]. Penggunaan gabungan
-
mengingat kebutuhan akan terus meningkat.
amilase dan glukoamilase yang dihasilkan oleh
Seperti diketahui untuk pembuatan bioetanol
kapang A. awamori KT-11 pada saat hidrolisis,
dari ubi kayu harus dikonversi terlebih dahulu
dapat meningkatkan aktivitas tiga kali lipat
menjadi gula sebelum dapat dipakai dalam
dibandingkan
pembuatan bioetanol. Untuk keperluan ini,
proses
fermentasi
komplek
pada
-glukosidase,
glukoamilase. Dari
(Amyl
jika
terendam
II
media
-amilase
dan
III)
masing-masing
enzim
bekerja sendiri [4]. Secara umum aplikasi
pada
enzim amilase telah banyak digunakan untuk
menggunakan
berbagai keperluan.
memakai senyawa kimia sintetis berupa asam,
umumnya
proses
kalangan
hidrolisis
industri
dengan
Sementara itu BPS [5] mencatat bahwa
proses ini menyebabkan masalah pencemaran
produksi ubi kayu nasional mencapai 19,46
lingkungan. Sementara itu, proses hidrolisis
984
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Seminar Nasional Biologi 2010
yang ramah lingkungan dan lebih aman untuk
awamori KT-11 (suspensi spora kapang A.
kesehatan adalah proses hidrolisis dengan
awamori KT-11 diambil dari kultur agar
menggunakan
miring berumur 4 hari). Selanjutnya diinkubasi
enzim,
khususnya
enzim
pada suhu 27oC selama 4 hari. Untuk
amilase.
Untuk menjawab tantangan di atas,
memperoleh enzim, aquadest steril sebanyak 5
aplikasi enzim komplek Aspergillus awamori
kali volume ditambahkan ke dalam erlenmeyer
KT-11 terhadap beberapa varitas ubi kayu non
berisi kultur A. awamori, kemudian diaduk
pangan perlu dilakukan untuk mendapatkan
secara aseptis dan didiamkan kurang lebih 2
kepastian pemanfaatan varietas ubi kayu non
jam pada suhu 4oC. Ekstrak kasar enzim
pangan dalam menghasilkan bahan baku
amilase diperoleh dengan menyaring campuran
bioetanol.
tersebut menggunakan kain saring dilanjutkan
dengan mensentrifugasinya pada 8000 rpm
BAHAN DAN CARA KERJA
selama 10 menit. Pada proses ini, spora A.
Mikroba
awamori masih tampak mengapung dan tidak
Kapang Aspergillus awamori KT-11
mengendap
sempurna
selama
proses
koleksi Pusat Penelitian Bioteknologi LIPI
centrifugasi. Untuk mengurangi jumlah spora
yang mampu menghasilkan enzim komplek
dari sediaan enzim kasar, penyaringan dengan
amilase dipergunakan selama penelitian ini
menggunakan kertas saring dilakukan. Enzim
berlangsung..
kasar yang diperoleh kemudian disimpan di
dalam freezer sebagai stok.
Medium produksi enzim
Bahan dasar yang digunakan untuk
Varitas ubi kayu
memproduksi enzim adalah dedak gandum
Lima varietas ubi kayu non pangan,
yang diperoleh dari PT. Bogasari, Cilincing,
masing-masing Adira-4, gebang, jogobolo,
Jakarta Utara.
manggu dan sapikuru yang diperloleh dari
Kebun Plasmanutfah, Cibinong Science Center
Produksi enzim
– Pusat Penelitian Bioteknologi LIPI dipakai
Dedak gandum dicampur dengan aquadest
dalam
dalam erlenmeyer 250 ml, disterilisasi pada
pembuatan bahan baku bioetanol.
suhu 121oC selama 15 menit. Setelah dingin
Reaksi enzimatis terhadap pati ubi kayu
diinokulasi
murni
dengan
kapang
Aspergillus
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
proses
pengujian
kemungkinan
985
Seminar Nasional Biologi 2010
Sebanyak 5 ml larutan pati ubi kayu
dengan suhu antara 55 oC dan 65oC (atau suhu
murni dalam 50mM buffer asetat pH 4,8
rata-rata 58oC) selama 24, 48 dan 72 jam. Gula
dengan
pereduksi yang dihasilkan diukur dengan
konsentrasi
2%
(berat/vol)
ditambahkan larutan enzim komplek sebanyak
menggunakan metode Somogi, Nelson [10].
5 ml berkekuatan 1.714 Unit/ml. Kemudian ke
dalam campuran tersebut teteskan 2 – 3 tetes
Pengamatan fisik pati ubi kayu murni oleh
toluen untuk menghindari adanya kontaminasi
enzim
Reaksi
Untuk mengetahui kerusakan fisik pati
enzimatis dilakukan pada suhu 45°C dengan
ubi kayu murni akibat reaksi enzimatis, maka
masa inkubasi 24, 48 dan 72 jam. Total gula
foto dengan menggunakan Scanning Electron
yang dihasilkan diukur dengan menggunakan
Microscope (SEM) - JSM-5310LV dilakukan
metode Phenol Sulfat.
Persen hidrolisis
terhadap granula pati setelah mengalami proses
merupakan total gula yang dihasilkan pada
hidrolisis enzimatis selama 72 jam. Preparasi
waktu pengamatan, dibagi dengan kemurnian
dilakukan dengan cara meneteskan larutan
substrat yang digunakan. Untuk keperluan
pada
penghitungan prosen konversi pati menjadi
dikeringkan anginkan selanjutnya di coating
gula, total kadar gula di dalam pati ubi kayu
selama 5 menit dengan menggunakan emas
murni juga diukur. Pengukuran dilakukan
dan diamati di layar monitor pada perbesaran
dengan cara mereaksikan pati ubi kayu murni
3.5 kV.
dengan 2 M HCl selama 2 jam dalam suhu
Penggandaan skala produksi
selama
proses
100°C.
Kadar
reaksi
gula
enzimatis.
diukur
dengan
permukaan
kaca,
diratakan
dan
Penggandaan skala produksi dilakukan
dalam bejana yang dilengkapi dengan alat
menggunakan metode Phenol Sulfat.
pengatur suhu (bejana modifikasi). Ubi kayu
yang digunakan dalam hal ini adalah Adira IV
Reaksi enzimatis terhadap ubikayu segar
Ubikayu segar cacahan sebanyak 10 g
karena bahan tersedia dalam jumlah yang
dimasukan ke dalam tabung reaksi berukuran
memadai. Media ubi kayu dipersiapkan dengan
20 x 3 cm , kemudian disterilisasi pada suhu
2 cara yaitu ubikayu segar cacah dan tepung
121° C selama 15 menit. Dibiarkan dingin,
ubikayu. Ubikayu cacah sebanyak 1 kg
kemudian ditambah dengan 5 ml enzim
dimasukan ke dalam bejana, ditambahkan 4
komplek
Unit/ml.
liter akuades (1 : 4), kemudian dipanaskan dan
Diinkubasi dalam penangas air (water bath)
biarkan selama 10 menit dalam kondisi
986
berkekuatan
1.714
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Seminar Nasional Biologi 2010
mendidih. Suhu diturunkan sampai 60° C dan
kapang ini menghasilkan tiga jenis amilase,
pH diatur antara 6-7 selanjutnya ditambahkan
yaitu
2,5 liter enzim komplek. Sementara untuk
glukoamilase. Dari
tepung ubikayu dengan perbandingan antara
tipe yaitu Amyl I, II dan III, yang mana dua
tepung : aquades : enzim adalah 1 : 8 : 4,5
diantaranya
-glukosidase,
(Amyl
-amilase
-amilase diperoleh tiga
II
dan
menghidrolisis pati mentah [2],
Proses
persiapan
bahan
penelitian
dan
III)
mampu
Sedangkan
dari kelompok glukoamilase diperoleh dua tipe
(GA I dan II), dimana keduanya juga
(ubikayu)
mempunyai kemampuan dalam menghidrolisis
Diagram Pengolahan Ubikayu (Non Pangan)
Adira-4
Gebang
Jogobolo
Manggu
Sapikuru
pati mentah [3]. Keunggulan A. awamori juga
dilaporkan oleh [7] yang menggunakan kapang
ini bersama Saccharomyces cereviceae untuk
dikupas dan dicuci
sampai bersih
dicacah
disaring dengan
kain kasa
potongan
ubi kayu
diparut
dikeringkan di
oven
pati
serat
dikeringkan
didextrinisasi dan langsung mengkonversinya
menjadi
alkohol.
A.
awamori
dapat
mengkonversi pati terdextrinisasi menjadi
12,5% gula dalam waktu 12,5 jam atau setara
diblender - 1
Tepung
singkong
menghidrolisis pati ubi kayu yang telah
dicuci dengan akuades
dg cara dekantasi - 1
diblender - 2
dengan 88% konversi. Sementara itu, S.
cereviceae dapat mengubahnya menjadi 5,3%
serbuk serat
dicuci dg 0.02 M kalsium
klorida dg didaduk dan
diendapkan
alkohol
atau
Diungkapkan
efisiensi
oleh
[15],
konversi
72,5%.
bahwa
dengan
Pati Murni
menggunakan enzim A. awamori yang telah
dicuci dengan aquades
dg cara dekantasi -2
dicuci dengan
ethanol
dicuci dengan akuades
dg cara dekantasi - 3
dicampur dengan kamir dapat mengubah ubi
dikeringkan dengan
oven 50 C
kayu mentah langsung menjadi alkohol. dan
alkohol yang dihasilkan mencapai 82,3 –
99,6%. Dilaporkan juga oleh [11] bahwa
HASIL DAN PEMBAHASAN
Diketahui bahwa kapang Aspergillus
dengan langsung menginokulasikan spora A.
awamori kedalam tepung ubi kayu yang telah
awamori KT-11 mampu memproduksi enzim
diolah
komplek pada media padat menggunakan
diinkubasikannya sehingga terbentuk gula dan
dedak gandum. Dilaporkan oleh [2], bahwa
selanjutnya kedalam bahan ini diinokulasikan
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
menjadi
pasta
kemudian
987
Seminar Nasional Biologi 2010
suspensi kamir, maka dengan mekanisme ini,
Tepung
ubi
kayu
mengalami
dapat dihasilkan 0,44 g etanol per g tepung ubi
disintegrasi partial setelah direaksikan dengan
kayu.
enzim komplek amilase. Kondisi ini berhasil
Sementara
itu,
hasil
penelitian
mengkonversi sekitar 24 hingga 38% tepung
menunjukkan, bahwa enzim komplek yang
ubi kayu murni menjadi gula pereduksi
diperoleh dari A. awamori KT11 juga mampu
tergantung kepada varitas ubi kayu yang
mengkonversi pati murni maupun ubikayu
digunakan.
Proses hidrolisis pati mentah tanpa
segar. Namun demikian, seperti terlihat pada
Tabel 1, konversi pati murni mentah ternyata
perlakuan
juga dipengaruhi oleh varitas ubi kayu yang
dibandingkan dengan menggunakan perlakuan
dipakai. Hasil pengujian terhadap tiga varietas
seperti misalnya proses pengadukan secara
ubi kayu (Adira IV, Gebang dan Sapikuru)
kontinyu ataupun adanya perlakuan fisik
menunjukkan perbedaan antara satu varitas
seperti penggunaan sonikator atau dipanaskan
dengan varitas yang lainnya. Untuk Varietas
untuk
Adira IV hasil tertinggi konversi pati mentah
sehingga
murni dicapai 24,15 % selama 72 jam
mempermudah proses hidrolisis [4].
demikian juga dalam waktu reaksi enzimatis
cenderung
merusak
lebih
permukaan
dapat
sulit
bila
granula
meningkatkan
pati,
atau
Selama masa reaksi enzimatis, pati
yang sama, untuk varietas Gebang tertinggi
murni
dicapai 37,18 %. Sementara itu untuk varietas
komplek
sapikuru, konversi terbaik dicapai 38,60 %
mengalami hidolisis karena seperti dilaporkan
selama masa inkubasi 72 jam.
oleh [14] bahwa glukoamilase dari kapang
yang
direaksikan
amilase
A.
dengan
awamori
enzim
KT-11
mempunyai kemampuan memotong rantai
Table 1. Prosentase kadar gula hasil konversi
enzimatis (dalam %, berat/berat) pati
murni berbagai varitas ubi kayu oleh
enzim komplek A. awamori KT-11
Varitas
Lama waktu reaksi enzimatis
Ubi kayu
(jam)
24
48
72
Adira – IV
Gebang
Sapikuru
12,78
28,44
25,15
18,90
34,30
32,66
24,15
37,18
38,60
-
1,6 glukosida dan -1,4 glukosida dari pati.
Kondisi pati sebelum dan sesudah
mengalami hidrolisis oleh enzim komplek
amilase diperlihatkan pada Gambar 1. Pati
murni sebelum mengalami reaksi enzimatis
terlihat permukaannya halus (A) dan pati yang
sudah
mengalami
komplek
terlihat
hidrolisis
kasar
oleh
dan
enzim
bahkan
rusak/bolong (B). Hal ini jelas bahwa enzim
988
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Seminar Nasional Biologi 2010
komplek amilase yang dihasilkan oleh kapang
(berat/vol). Kadar gula di atas 30% (berat/vol)
A.
menunjukkan
dipandang
kemampuannya dalam menghidrolisis pati
bioetanol.
awamori
KT-11
cukup
ideal
untuk
produksi
mentah.
Penggunaan
pati
murni
ubi
kayu
mentah untuk produksi etanol masih perlu
dipertimbangkan karena biaya penyiapan pati
murni dalam skala industri bisa sangat mahal.
Untuk itu pula, percobaan dilanjutkan dengan
mencoba mereaksikan ubikayu segar cacah
yang diberi perlakukan pemanasan (atau
A
dengan proses sterilisasi) sebelum direaksikan
dengan enzim komplek amilase. Hasilnya
dapat dilihat pada Tabel 2, terlihat bahwa hasil
gula pereduksi dari ketiga varietas ubi kayu
berbeda. Untuk Varietas Adira IV, gula
pereduksi dicapai tertinggi 108,99 mg/ml (
B
selama 48 jam reaksi enzimatis), sedang untuk
varietas Gebang tertinggi dicapai 240 mg/ml
selama 72 jam proses enzimatis. Sementara itu
untuk
varietas
sapikuru
diperoleh
gula
pereduksi paling tinggi dibandingkan dengan
kedua varietas yang lain. Bila dilihat hasil uji
dari kedua proses,
Gambar 1. Granula pati murni ubi kayu mentah
(segar) varietas sapikuru (A) dan
granula pati yang sudah mengalami
hidrolisis oleh enzim komplek
amilase selama 72 jam (B).
hasil konversi enzimatis
ubikayu segar cacah tampaknya berkesesuaian
dengan hasil konversi enzimatis pati murni.
konversi terbaik dicapai ketika ubikayu varitas
Sapikuru digunakan. Jumlah gula pereduksi
selama reaksi enzimatis mencapai angka
tertinggi 306,47 mg/ml atau 30,65 g/100 ml
atau sebanding dengan kadar gula 30,65%
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Tabel 2. Kadar gula pereduksi hasil konversi
enzimatis berbagai varitas ubikayu
cacah (dalam mg/ml) oleh enzim
komplek amilase.
Varitas
Lama waktu reaksi enzimatis
Ubi kayu
(jam)
24
48
72
Adira IV
Gebang
Sapikuru
78,45
149,86
225,49
108,99
202,94
280,43
105,66
240,00
306,47
989
Seminar Nasional Biologi 2010
tepung ubi kayu diperlukan penambahan
Dua varietas ubi kayu lainnya yaitu
Jogobolo
dan
Manggu
juga
dilakukan
aquades lebih banyak (1:8), karena dalam
proses
pelarutan
dan
pemanasan
terjadi
pengujian, reaksi enzimatis dilakukan terhadap
pengentalan/ gelatinisasi dari tepung ubikayu
pati murni (untuk varietas Jogobolo) dan ubi
tersebut. Hasil analisis terhadap bahan baku
kayu segar cacah (varietas Manggu). Hasilnya
bioetanol
menunjukkan, bahwa prosentase kadar gula
diperlihatkan pada Gambar 2.
(gula
hasil
reaksi
enzimatis)
yang dihasilkan cenderung lebih tinggi dari
tepung pati murni yang diambil dari varitas
42,50% masing-masing pada masa inkubasi
24, 48 dan 72 jam. Sementara itu, hasil reaksi
Gula pereduksi (g/l)
ubikayu lainnya yaitu 26,33%, 38,99% dan
Dalam Bejana modifikasi
80
60
40
20
0
24
enzimatis terhadap ubikayu segar cacah varitas
Manggu, hasilnya juga cukup baik. Jumlah
gula pereduksi yang diperoleh mencapai
201,29 mg/ml, 203,41 mg/ml dan 227,88
mg/ml pada masa inkubasi 24, 48 dan 72 jam.
Langkah
penggandaan
selanjutnya
skala
dilengkapi
produksi
dengan
72
singkong cacah
t epung singgk ong
Gambar 2. Kadar gula pereduksi hasil
konversi enzimatis dari ubikayu
Adira IV oleh enzim komplek
amilase.
dilakukan
dengan
menggunakan bejana yang telah dimodifikasi
yang
48
Reaksi enzimatis (jam)
pengatur
suhu.
Ubikayu yang digunakan adalah Adira IV, hal
ini karena varietas ubikayu yang lain belum
cukup untuk dipanen. Ubikayu dipersiapkan
dengan 2 cara yaitu dicacah dan dibuat tepung
terlebih dulu. Dari hasil pengamatan terhadap
kedua macam perlakuan (ubi kayu cacah dan
Hasil reaksi enzimatis terhadap ubikayu
cacah diperoleh gula reduksi tertinggi yaitu
sebesar 34,82 gram/liter selama 24 jam, sedang
pada tepung ubikayu hasilnya hampir 2 kali
lipat yaitu sebesar 66,859 gram/liter selama 48
jam reaksi enzimatis. Proses ini masih akan
dikaji dan dikembangkan lebih lanjut dengan
mengkondisikan
proses
produksi
secara
optimal.
tepung) terlihat perbedaan yang nyata antara
keduanya. Ubi kayu segar cacah dalam
preparasinya
relatif
tidak
terlalu
banyak
penambahan aquades (1:4), sementara untuk
KESIMPULAN
Konversi
enzimatis
pati
murni
dipengaruhi oleh varietas ubi kayu. Konversi
terbaik dicapai pada pati murni varietas
990
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Seminar Nasional Biologi 2010
sapikuru
sebanyak
inkubasi
selama
menggunakan
38,60%
72
SEM
pada
jam.
waktu
Pengamatan
menunjukkan
adanya
kerusakan pada granula pati oleh adanya reaksi
enzimatis. Konversi enzimatis ubi kayu segar
tampak sesuai dengan hasil konversi pati
murni.
Konversi
menggunakan
terbaik
ubi kayu
dicapai
ketika
vaietas sapikuru
dengan hasil gula pereduksi tertinggi sebanyak
306,47 mg/ml atau 30,65 gram/ 100 ml. Kadar
gula diatas 30% (berat/ volume) dipandang
cukup ideal untuk proses produksi bioetanol.
Gula reduksi yang dihasilkan dari hasil
penggandaan skala yang dilakukan dalam
bejana dengan menggunakan tepung ubikayu
Adira IV diperoleh 66,859 gram/l. Untuk
menyempurnakan proses reaksi enzimatis perlu
dilakukan optimasi proses produksi.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan
kepada
terila
Program
Perekayasa
LIPI
kasih
disampaikan
Insentif
Penelitian
melalui
Kepala
dan
Pusat
Bioteknologi LIPI yang telah memberikan
dana,
sehingga
dilaksanakan.
penelitian
Ucapan
terima
ini
kasih
dapat
juga
disampaikan kepada Sdr. Nuryati dan Alisin
Febiyanti yang telah banyak membantu selama
penelitian ini berlangsung sehingga penelitian
ini dapat berjalan dengan lancar.
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
DAFTAR PUSTAKA
Anindyawati, T dan E. Sukara 1991. Pengaruh
berbagai macam media terhadap produksi
enzim amiloglukosidase oleh kapang
Aspergillus sp. KT-11. Makalah pada
seminar Ilmiah dan Kongres Nasional
Biologi X, Bogor 24-26 September 1991
Anindyawati, T., R. Melliawati, K. Ito, M.
Iizuka, and N. Minamiura. 1998. Three
Different Types of -Amylases from
Aspergillus awamori KT-11: Their
Purification, Properties and Spesificities.
Biosci. Biotechnol. Biochem., 62(7), 13511357.
Anindyawati, T. 2003 a. Digestion of Raw
Starch with Glucoamylases and
Amylases from Aspergillus awamori KT11. Prosiding Seminar Nasional VI
Jaringan Kerjasama Kimia Indonesia.
Yogyakarta, 96-101.
Anindyawati, T. 2003 b. Pengaruh Perlakuan
Sonikasi Terhadap Degradasi Pati Mentah
Oleh Amilase. Prosiding Seminar Nasional
III Jaringan Kerjasama Kimia Indonesia,
Yogyakarta, 315-319.
BPS. 2005. Statistik Indonesia. Biro Pusat
Statistik, Jakarta
BPS. 2007. Statistik Indonesia. Biro Pusat
Statistik,
Jakarta.
http://www.bps.go.id/sector/agri/pangan/ta
ble2.shtml)
Del Rosario, E. J. And R. L. Wong. 1984.
Conversion of dextrinized cassava starch
into ethanol using cultures of Aspergillus
awamori and Saccharomyces cereviceae.
Enzyme and Microbial Technology. 6(2):
60 – 64.
Melliawati,R. dan Endang Sukara. 1989.
Isolasi, karakterisasi isolat-isolat mikroba
yang mempunyai potensi amilolitik.
Makalah pada Seminar dan Kongres
Nasional V Perhimpunan Mikrobiologi
Indonesia, Yogyakarta 4-6 Desember 1989.
Melliawati,R., Nita Rosalinda dan Endang
Sukara. 1995. Pengaruh penambahan
Magnesium sulfat dan Kalium dihidrogen
fosfat
terhadap
produksi
enzim
991
Seminar Nasional Biologi 2010
amiloglukosidase dari Aspergillus sp. KT11 pada media pati singkong. Jurnal
Mikrobiologi Indonesia 3(1) : 20-26.
Nelson, N., 1941. A Photometric Adaptation
of
the Somogy Method for the
Determination of glucose. J.Biol. Chem.
153:375-380.
Ogbonna, C. N., and C. E. Okoli. 2010.
Conversion of cassava flour to fuel ethanol
by sequential solid state and submerged
culture. Process Biochemistry, 45 (7): 1196
– 1200.
Prana, T.K dan Endang Sukara. 1992. Studi
pendahuluan produksi dan pemurnian
amiloglukosidase dari isolat kapang
Aspergillus sp. KT-11. Makalah pada
992
seminar
Hasil
Penelitian
dan
Pengembangan Bioteknologi, Bogor 11-12
Pebruari 1992.
Sinar tani. 2007. Ubi Kayu Bioenergy yang
Potensial. Edisi 27 Juni- 23 Juli
Ueda S. 1988. Handbook of Amylases and
Related Enzymes. Their Sources, Isolation
Methods, Properties and Applications. The
Amylase Research Society of Japan.
Pergamon Press, Oxford (1988).
Ueda, S., C. T. Zenin, D. A. Monteriro, and Y.
K Park. 2004. Production of ethanol from
raw cassava starch by a nonconventional
fermentation method. Biotechnology and
Bioengineering. 23(2): 291-299.
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
III. Bidang Biologi Fungsional
SB/P/BF/01
APLIKASI ENZIM KOMPLEK DARI Aspergillus awamori KT-11
UNTUK PRODUKSI BAHAN BAKU BIOETANOL
DARI UBI KAYU NON PANGAN
Ruth Melliawati, Trisanti Anindyawati dan Endang Sukara
Pusat Penelitian Bioteknologi LIPI, Jln. Raya Bogor KM 46 Cibinong 16911
Email : ruthmell2000@yahoo.com
ABSTRACT
Research on bioethanol production using cassava as a raw material has been carried out
for years to provide an alternative energy solution. The production costs, however, relatively
expensive and its production is not competitive enough. One component in the production lines
which need to be reduced is the use of enzyme for breaking down cassava tuber into more simple
sugar suitable for the production of bioethanol using yeast. Our previous study indicating that
Aspegillus awamori KT-11 has the capacity to produce enzymes which could convert cassava
tuber suitable for the production of bioethanol. In addition, Research Center for Biotechnology of
the Indonesian Institute of Sciences (LIPI) has a large collection of cassava varieties including
non-food varieties of cassava. In this study, enzymes complex produced by A. awamori KT-11
was evaluated for their ability in converting five different variety of cassava to feedstock of
bioethanol production. Evaluation was carried out on pure starch and fresh cassava tubers. The
cassava varieties used namely Adira IV, Jogobolo, Gebang, Manggu and Sapikuru. Enzymes
reaction was carried out at temperature between 55° - 60° C for 72 hours. The results showed that
enzymes performance is affected by the cassava varieties. The best conversion efficiency was
achieved is 38.60% (w/v) of sugar and was achieved when pure starch of sapikuru is used. This
was also true when fresh cassava tuber is used. The total sugar produced more than 30% (w/v).
This result was considered quite ideal for bioethanol production. The research was continued by
increasing the scale using a vessel equipped with temperature control. Reducing sugar produced
by using materials of cassava flour is 66.859 grams / liter for 48 hours of enzymatic reactions.\
Keywords: Enzyme Complex Aspergillus awamori KT-11, cassava, raw material for bioethanol
Aspergillus awamori KT-11 yang sudah diteliti
PENDAHULUAN
Indonesia sebagai negara tropis kaya
sejak
tahun
1989.
Hasil
penelitian
kapang
Aspergillus
dengan sumber daya mikroba. Pusat penelitian
menunjukkan
Bioteknologi
awamori KT-11 ini mempunyai kemampuan
LIPI,
memiliki
kapang
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
bahwa
983
Seminar Nasional Biologi 2010
amilolitik yang tinggi [8], Kapang ini dapat
juta ton ubi kayu segar per tahun dengan
menghasilkan enzim amiloglukosidase dengan
sebaran di 26 propinsi. Produksi ubi kayu pada
baik pada proses fermentasi padat [1], maupun
tahun 2006 meningkat menjadi 19.927.589 ton
pada
[12].
per tahun [6]. Lebih lanjut dilaporkan bahwa
Penambahan magnesium sulfat dan kalium
untuk keperluan pangan, pakan, industri non
dihidrogen fosfat
mempunyai pengaruh
bioetanol dan industri bioetanol masing masing
terhadap produksi enzim amiloglukosidase dari
dibutuhkan 12,5 juta ton, 0,34 juta ton, 2,01
Aspergillus awamori KT-11 pada media pati
juta ton dan 8,93 juta ton ubi kayu segar.
singkong [9]. Kapang ini telah teradaptasi dan
Sebenarnya produktivitas ubi kayu masih dapat
dibuktikan mampu dengan baik memproduksi
ditingkatkan oleh petani, jika nilai jual ubi
amilase
padat
kayu tinggi dan ada jaminan harga tidak
menggunakan dedak gandum. Kapang ini
berfluktuasi terutama ketika musim panen
diketahui menghasilkan tiga jenis amilase,
raya. Pemanfaatan ubi kayu untuk pembuatan
yaitu
dan
bahan baku bioetanol sudah dilakukan. Dalam
-amilase diperoleh tiga
Blue Print Pengelolaan Energi Nasional 2005
tipe yaitu Amyl I, II dan III, yang mana dua
dijelaskan bahwa kandungan bioetanol sebagai
diantaranya
mampu
bahan campuran premium adalah 10 % (E 10)
menghidrolisis pati mentah [2]. Sedangkan dari
yang terdiri atas 8 % bioetanol ubi kayu, 1 %
kelompok glukoamilase diperoleh dua tipe
bioetanol sorgum dan 1 % bioetanol tebu [13].
(GA I dan II), dimana keduanya juga
Produksi bahan baku pembuatan bioetanol dari
mempunyai kemampuan dalam menghidrolisis
ubi kayu layak untuk terus dikembangkan
pati mentah [3]. Penggunaan gabungan
-
mengingat kebutuhan akan terus meningkat.
amilase dan glukoamilase yang dihasilkan oleh
Seperti diketahui untuk pembuatan bioetanol
kapang A. awamori KT-11 pada saat hidrolisis,
dari ubi kayu harus dikonversi terlebih dahulu
dapat meningkatkan aktivitas tiga kali lipat
menjadi gula sebelum dapat dipakai dalam
dibandingkan
pembuatan bioetanol. Untuk keperluan ini,
proses
fermentasi
komplek
pada
-glukosidase,
glukoamilase. Dari
(Amyl
jika
terendam
II
media
-amilase
dan
III)
masing-masing
enzim
bekerja sendiri [4]. Secara umum aplikasi
pada
enzim amilase telah banyak digunakan untuk
menggunakan
berbagai keperluan.
memakai senyawa kimia sintetis berupa asam,
umumnya
proses
kalangan
hidrolisis
industri
dengan
Sementara itu BPS [5] mencatat bahwa
proses ini menyebabkan masalah pencemaran
produksi ubi kayu nasional mencapai 19,46
lingkungan. Sementara itu, proses hidrolisis
984
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Seminar Nasional Biologi 2010
yang ramah lingkungan dan lebih aman untuk
awamori KT-11 (suspensi spora kapang A.
kesehatan adalah proses hidrolisis dengan
awamori KT-11 diambil dari kultur agar
menggunakan
miring berumur 4 hari). Selanjutnya diinkubasi
enzim,
khususnya
enzim
pada suhu 27oC selama 4 hari. Untuk
amilase.
Untuk menjawab tantangan di atas,
memperoleh enzim, aquadest steril sebanyak 5
aplikasi enzim komplek Aspergillus awamori
kali volume ditambahkan ke dalam erlenmeyer
KT-11 terhadap beberapa varitas ubi kayu non
berisi kultur A. awamori, kemudian diaduk
pangan perlu dilakukan untuk mendapatkan
secara aseptis dan didiamkan kurang lebih 2
kepastian pemanfaatan varietas ubi kayu non
jam pada suhu 4oC. Ekstrak kasar enzim
pangan dalam menghasilkan bahan baku
amilase diperoleh dengan menyaring campuran
bioetanol.
tersebut menggunakan kain saring dilanjutkan
dengan mensentrifugasinya pada 8000 rpm
BAHAN DAN CARA KERJA
selama 10 menit. Pada proses ini, spora A.
Mikroba
awamori masih tampak mengapung dan tidak
Kapang Aspergillus awamori KT-11
mengendap
sempurna
selama
proses
koleksi Pusat Penelitian Bioteknologi LIPI
centrifugasi. Untuk mengurangi jumlah spora
yang mampu menghasilkan enzim komplek
dari sediaan enzim kasar, penyaringan dengan
amilase dipergunakan selama penelitian ini
menggunakan kertas saring dilakukan. Enzim
berlangsung..
kasar yang diperoleh kemudian disimpan di
dalam freezer sebagai stok.
Medium produksi enzim
Bahan dasar yang digunakan untuk
Varitas ubi kayu
memproduksi enzim adalah dedak gandum
Lima varietas ubi kayu non pangan,
yang diperoleh dari PT. Bogasari, Cilincing,
masing-masing Adira-4, gebang, jogobolo,
Jakarta Utara.
manggu dan sapikuru yang diperloleh dari
Kebun Plasmanutfah, Cibinong Science Center
Produksi enzim
– Pusat Penelitian Bioteknologi LIPI dipakai
Dedak gandum dicampur dengan aquadest
dalam
dalam erlenmeyer 250 ml, disterilisasi pada
pembuatan bahan baku bioetanol.
suhu 121oC selama 15 menit. Setelah dingin
Reaksi enzimatis terhadap pati ubi kayu
diinokulasi
murni
dengan
kapang
Aspergillus
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
proses
pengujian
kemungkinan
985
Seminar Nasional Biologi 2010
Sebanyak 5 ml larutan pati ubi kayu
dengan suhu antara 55 oC dan 65oC (atau suhu
murni dalam 50mM buffer asetat pH 4,8
rata-rata 58oC) selama 24, 48 dan 72 jam. Gula
dengan
pereduksi yang dihasilkan diukur dengan
konsentrasi
2%
(berat/vol)
ditambahkan larutan enzim komplek sebanyak
menggunakan metode Somogi, Nelson [10].
5 ml berkekuatan 1.714 Unit/ml. Kemudian ke
dalam campuran tersebut teteskan 2 – 3 tetes
Pengamatan fisik pati ubi kayu murni oleh
toluen untuk menghindari adanya kontaminasi
enzim
Reaksi
Untuk mengetahui kerusakan fisik pati
enzimatis dilakukan pada suhu 45°C dengan
ubi kayu murni akibat reaksi enzimatis, maka
masa inkubasi 24, 48 dan 72 jam. Total gula
foto dengan menggunakan Scanning Electron
yang dihasilkan diukur dengan menggunakan
Microscope (SEM) - JSM-5310LV dilakukan
metode Phenol Sulfat.
Persen hidrolisis
terhadap granula pati setelah mengalami proses
merupakan total gula yang dihasilkan pada
hidrolisis enzimatis selama 72 jam. Preparasi
waktu pengamatan, dibagi dengan kemurnian
dilakukan dengan cara meneteskan larutan
substrat yang digunakan. Untuk keperluan
pada
penghitungan prosen konversi pati menjadi
dikeringkan anginkan selanjutnya di coating
gula, total kadar gula di dalam pati ubi kayu
selama 5 menit dengan menggunakan emas
murni juga diukur. Pengukuran dilakukan
dan diamati di layar monitor pada perbesaran
dengan cara mereaksikan pati ubi kayu murni
3.5 kV.
dengan 2 M HCl selama 2 jam dalam suhu
Penggandaan skala produksi
selama
proses
100°C.
Kadar
reaksi
gula
enzimatis.
diukur
dengan
permukaan
kaca,
diratakan
dan
Penggandaan skala produksi dilakukan
dalam bejana yang dilengkapi dengan alat
menggunakan metode Phenol Sulfat.
pengatur suhu (bejana modifikasi). Ubi kayu
yang digunakan dalam hal ini adalah Adira IV
Reaksi enzimatis terhadap ubikayu segar
Ubikayu segar cacahan sebanyak 10 g
karena bahan tersedia dalam jumlah yang
dimasukan ke dalam tabung reaksi berukuran
memadai. Media ubi kayu dipersiapkan dengan
20 x 3 cm , kemudian disterilisasi pada suhu
2 cara yaitu ubikayu segar cacah dan tepung
121° C selama 15 menit. Dibiarkan dingin,
ubikayu. Ubikayu cacah sebanyak 1 kg
kemudian ditambah dengan 5 ml enzim
dimasukan ke dalam bejana, ditambahkan 4
komplek
Unit/ml.
liter akuades (1 : 4), kemudian dipanaskan dan
Diinkubasi dalam penangas air (water bath)
biarkan selama 10 menit dalam kondisi
986
berkekuatan
1.714
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Seminar Nasional Biologi 2010
mendidih. Suhu diturunkan sampai 60° C dan
kapang ini menghasilkan tiga jenis amilase,
pH diatur antara 6-7 selanjutnya ditambahkan
yaitu
2,5 liter enzim komplek. Sementara untuk
glukoamilase. Dari
tepung ubikayu dengan perbandingan antara
tipe yaitu Amyl I, II dan III, yang mana dua
tepung : aquades : enzim adalah 1 : 8 : 4,5
diantaranya
-glukosidase,
(Amyl
-amilase
-amilase diperoleh tiga
II
dan
menghidrolisis pati mentah [2],
Proses
persiapan
bahan
penelitian
dan
III)
mampu
Sedangkan
dari kelompok glukoamilase diperoleh dua tipe
(GA I dan II), dimana keduanya juga
(ubikayu)
mempunyai kemampuan dalam menghidrolisis
Diagram Pengolahan Ubikayu (Non Pangan)
Adira-4
Gebang
Jogobolo
Manggu
Sapikuru
pati mentah [3]. Keunggulan A. awamori juga
dilaporkan oleh [7] yang menggunakan kapang
ini bersama Saccharomyces cereviceae untuk
dikupas dan dicuci
sampai bersih
dicacah
disaring dengan
kain kasa
potongan
ubi kayu
diparut
dikeringkan di
oven
pati
serat
dikeringkan
didextrinisasi dan langsung mengkonversinya
menjadi
alkohol.
A.
awamori
dapat
mengkonversi pati terdextrinisasi menjadi
12,5% gula dalam waktu 12,5 jam atau setara
diblender - 1
Tepung
singkong
menghidrolisis pati ubi kayu yang telah
dicuci dengan akuades
dg cara dekantasi - 1
diblender - 2
dengan 88% konversi. Sementara itu, S.
cereviceae dapat mengubahnya menjadi 5,3%
serbuk serat
dicuci dg 0.02 M kalsium
klorida dg didaduk dan
diendapkan
alkohol
atau
Diungkapkan
efisiensi
oleh
[15],
konversi
72,5%.
bahwa
dengan
Pati Murni
menggunakan enzim A. awamori yang telah
dicuci dengan aquades
dg cara dekantasi -2
dicuci dengan
ethanol
dicuci dengan akuades
dg cara dekantasi - 3
dicampur dengan kamir dapat mengubah ubi
dikeringkan dengan
oven 50 C
kayu mentah langsung menjadi alkohol. dan
alkohol yang dihasilkan mencapai 82,3 –
99,6%. Dilaporkan juga oleh [11] bahwa
HASIL DAN PEMBAHASAN
Diketahui bahwa kapang Aspergillus
dengan langsung menginokulasikan spora A.
awamori kedalam tepung ubi kayu yang telah
awamori KT-11 mampu memproduksi enzim
diolah
komplek pada media padat menggunakan
diinkubasikannya sehingga terbentuk gula dan
dedak gandum. Dilaporkan oleh [2], bahwa
selanjutnya kedalam bahan ini diinokulasikan
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
menjadi
pasta
kemudian
987
Seminar Nasional Biologi 2010
suspensi kamir, maka dengan mekanisme ini,
Tepung
ubi
kayu
mengalami
dapat dihasilkan 0,44 g etanol per g tepung ubi
disintegrasi partial setelah direaksikan dengan
kayu.
enzim komplek amilase. Kondisi ini berhasil
Sementara
itu,
hasil
penelitian
mengkonversi sekitar 24 hingga 38% tepung
menunjukkan, bahwa enzim komplek yang
ubi kayu murni menjadi gula pereduksi
diperoleh dari A. awamori KT11 juga mampu
tergantung kepada varitas ubi kayu yang
mengkonversi pati murni maupun ubikayu
digunakan.
Proses hidrolisis pati mentah tanpa
segar. Namun demikian, seperti terlihat pada
Tabel 1, konversi pati murni mentah ternyata
perlakuan
juga dipengaruhi oleh varitas ubi kayu yang
dibandingkan dengan menggunakan perlakuan
dipakai. Hasil pengujian terhadap tiga varietas
seperti misalnya proses pengadukan secara
ubi kayu (Adira IV, Gebang dan Sapikuru)
kontinyu ataupun adanya perlakuan fisik
menunjukkan perbedaan antara satu varitas
seperti penggunaan sonikator atau dipanaskan
dengan varitas yang lainnya. Untuk Varietas
untuk
Adira IV hasil tertinggi konversi pati mentah
sehingga
murni dicapai 24,15 % selama 72 jam
mempermudah proses hidrolisis [4].
demikian juga dalam waktu reaksi enzimatis
cenderung
merusak
lebih
permukaan
dapat
sulit
bila
granula
meningkatkan
pati,
atau
Selama masa reaksi enzimatis, pati
yang sama, untuk varietas Gebang tertinggi
murni
dicapai 37,18 %. Sementara itu untuk varietas
komplek
sapikuru, konversi terbaik dicapai 38,60 %
mengalami hidolisis karena seperti dilaporkan
selama masa inkubasi 72 jam.
oleh [14] bahwa glukoamilase dari kapang
yang
direaksikan
amilase
A.
dengan
awamori
enzim
KT-11
mempunyai kemampuan memotong rantai
Table 1. Prosentase kadar gula hasil konversi
enzimatis (dalam %, berat/berat) pati
murni berbagai varitas ubi kayu oleh
enzim komplek A. awamori KT-11
Varitas
Lama waktu reaksi enzimatis
Ubi kayu
(jam)
24
48
72
Adira – IV
Gebang
Sapikuru
12,78
28,44
25,15
18,90
34,30
32,66
24,15
37,18
38,60
-
1,6 glukosida dan -1,4 glukosida dari pati.
Kondisi pati sebelum dan sesudah
mengalami hidrolisis oleh enzim komplek
amilase diperlihatkan pada Gambar 1. Pati
murni sebelum mengalami reaksi enzimatis
terlihat permukaannya halus (A) dan pati yang
sudah
mengalami
komplek
terlihat
hidrolisis
kasar
oleh
dan
enzim
bahkan
rusak/bolong (B). Hal ini jelas bahwa enzim
988
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Seminar Nasional Biologi 2010
komplek amilase yang dihasilkan oleh kapang
(berat/vol). Kadar gula di atas 30% (berat/vol)
A.
menunjukkan
dipandang
kemampuannya dalam menghidrolisis pati
bioetanol.
awamori
KT-11
cukup
ideal
untuk
produksi
mentah.
Penggunaan
pati
murni
ubi
kayu
mentah untuk produksi etanol masih perlu
dipertimbangkan karena biaya penyiapan pati
murni dalam skala industri bisa sangat mahal.
Untuk itu pula, percobaan dilanjutkan dengan
mencoba mereaksikan ubikayu segar cacah
yang diberi perlakukan pemanasan (atau
A
dengan proses sterilisasi) sebelum direaksikan
dengan enzim komplek amilase. Hasilnya
dapat dilihat pada Tabel 2, terlihat bahwa hasil
gula pereduksi dari ketiga varietas ubi kayu
berbeda. Untuk Varietas Adira IV, gula
pereduksi dicapai tertinggi 108,99 mg/ml (
B
selama 48 jam reaksi enzimatis), sedang untuk
varietas Gebang tertinggi dicapai 240 mg/ml
selama 72 jam proses enzimatis. Sementara itu
untuk
varietas
sapikuru
diperoleh
gula
pereduksi paling tinggi dibandingkan dengan
kedua varietas yang lain. Bila dilihat hasil uji
dari kedua proses,
Gambar 1. Granula pati murni ubi kayu mentah
(segar) varietas sapikuru (A) dan
granula pati yang sudah mengalami
hidrolisis oleh enzim komplek
amilase selama 72 jam (B).
hasil konversi enzimatis
ubikayu segar cacah tampaknya berkesesuaian
dengan hasil konversi enzimatis pati murni.
konversi terbaik dicapai ketika ubikayu varitas
Sapikuru digunakan. Jumlah gula pereduksi
selama reaksi enzimatis mencapai angka
tertinggi 306,47 mg/ml atau 30,65 g/100 ml
atau sebanding dengan kadar gula 30,65%
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Tabel 2. Kadar gula pereduksi hasil konversi
enzimatis berbagai varitas ubikayu
cacah (dalam mg/ml) oleh enzim
komplek amilase.
Varitas
Lama waktu reaksi enzimatis
Ubi kayu
(jam)
24
48
72
Adira IV
Gebang
Sapikuru
78,45
149,86
225,49
108,99
202,94
280,43
105,66
240,00
306,47
989
Seminar Nasional Biologi 2010
tepung ubi kayu diperlukan penambahan
Dua varietas ubi kayu lainnya yaitu
Jogobolo
dan
Manggu
juga
dilakukan
aquades lebih banyak (1:8), karena dalam
proses
pelarutan
dan
pemanasan
terjadi
pengujian, reaksi enzimatis dilakukan terhadap
pengentalan/ gelatinisasi dari tepung ubikayu
pati murni (untuk varietas Jogobolo) dan ubi
tersebut. Hasil analisis terhadap bahan baku
kayu segar cacah (varietas Manggu). Hasilnya
bioetanol
menunjukkan, bahwa prosentase kadar gula
diperlihatkan pada Gambar 2.
(gula
hasil
reaksi
enzimatis)
yang dihasilkan cenderung lebih tinggi dari
tepung pati murni yang diambil dari varitas
42,50% masing-masing pada masa inkubasi
24, 48 dan 72 jam. Sementara itu, hasil reaksi
Gula pereduksi (g/l)
ubikayu lainnya yaitu 26,33%, 38,99% dan
Dalam Bejana modifikasi
80
60
40
20
0
24
enzimatis terhadap ubikayu segar cacah varitas
Manggu, hasilnya juga cukup baik. Jumlah
gula pereduksi yang diperoleh mencapai
201,29 mg/ml, 203,41 mg/ml dan 227,88
mg/ml pada masa inkubasi 24, 48 dan 72 jam.
Langkah
penggandaan
selanjutnya
skala
dilengkapi
produksi
dengan
72
singkong cacah
t epung singgk ong
Gambar 2. Kadar gula pereduksi hasil
konversi enzimatis dari ubikayu
Adira IV oleh enzim komplek
amilase.
dilakukan
dengan
menggunakan bejana yang telah dimodifikasi
yang
48
Reaksi enzimatis (jam)
pengatur
suhu.
Ubikayu yang digunakan adalah Adira IV, hal
ini karena varietas ubikayu yang lain belum
cukup untuk dipanen. Ubikayu dipersiapkan
dengan 2 cara yaitu dicacah dan dibuat tepung
terlebih dulu. Dari hasil pengamatan terhadap
kedua macam perlakuan (ubi kayu cacah dan
Hasil reaksi enzimatis terhadap ubikayu
cacah diperoleh gula reduksi tertinggi yaitu
sebesar 34,82 gram/liter selama 24 jam, sedang
pada tepung ubikayu hasilnya hampir 2 kali
lipat yaitu sebesar 66,859 gram/liter selama 48
jam reaksi enzimatis. Proses ini masih akan
dikaji dan dikembangkan lebih lanjut dengan
mengkondisikan
proses
produksi
secara
optimal.
tepung) terlihat perbedaan yang nyata antara
keduanya. Ubi kayu segar cacah dalam
preparasinya
relatif
tidak
terlalu
banyak
penambahan aquades (1:4), sementara untuk
KESIMPULAN
Konversi
enzimatis
pati
murni
dipengaruhi oleh varietas ubi kayu. Konversi
terbaik dicapai pada pati murni varietas
990
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
Seminar Nasional Biologi 2010
sapikuru
sebanyak
inkubasi
selama
menggunakan
38,60%
72
SEM
pada
jam.
waktu
Pengamatan
menunjukkan
adanya
kerusakan pada granula pati oleh adanya reaksi
enzimatis. Konversi enzimatis ubi kayu segar
tampak sesuai dengan hasil konversi pati
murni.
Konversi
menggunakan
terbaik
ubi kayu
dicapai
ketika
vaietas sapikuru
dengan hasil gula pereduksi tertinggi sebanyak
306,47 mg/ml atau 30,65 gram/ 100 ml. Kadar
gula diatas 30% (berat/ volume) dipandang
cukup ideal untuk proses produksi bioetanol.
Gula reduksi yang dihasilkan dari hasil
penggandaan skala yang dilakukan dalam
bejana dengan menggunakan tepung ubikayu
Adira IV diperoleh 66,859 gram/l. Untuk
menyempurnakan proses reaksi enzimatis perlu
dilakukan optimasi proses produksi.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan
kepada
terila
Program
Perekayasa
LIPI
kasih
disampaikan
Insentif
Penelitian
melalui
Kepala
dan
Pusat
Bioteknologi LIPI yang telah memberikan
dana,
sehingga
dilaksanakan.
penelitian
Ucapan
terima
ini
kasih
dapat
juga
disampaikan kepada Sdr. Nuryati dan Alisin
Febiyanti yang telah banyak membantu selama
penelitian ini berlangsung sehingga penelitian
ini dapat berjalan dengan lancar.
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010
DAFTAR PUSTAKA
Anindyawati, T dan E. Sukara 1991. Pengaruh
berbagai macam media terhadap produksi
enzim amiloglukosidase oleh kapang
Aspergillus sp. KT-11. Makalah pada
seminar Ilmiah dan Kongres Nasional
Biologi X, Bogor 24-26 September 1991
Anindyawati, T., R. Melliawati, K. Ito, M.
Iizuka, and N. Minamiura. 1998. Three
Different Types of -Amylases from
Aspergillus awamori KT-11: Their
Purification, Properties and Spesificities.
Biosci. Biotechnol. Biochem., 62(7), 13511357.
Anindyawati, T. 2003 a. Digestion of Raw
Starch with Glucoamylases and
Amylases from Aspergillus awamori KT11. Prosiding Seminar Nasional VI
Jaringan Kerjasama Kimia Indonesia.
Yogyakarta, 96-101.
Anindyawati, T. 2003 b. Pengaruh Perlakuan
Sonikasi Terhadap Degradasi Pati Mentah
Oleh Amilase. Prosiding Seminar Nasional
III Jaringan Kerjasama Kimia Indonesia,
Yogyakarta, 315-319.
BPS. 2005. Statistik Indonesia. Biro Pusat
Statistik, Jakarta
BPS. 2007. Statistik Indonesia. Biro Pusat
Statistik,
Jakarta.
http://www.bps.go.id/sector/agri/pangan/ta
ble2.shtml)
Del Rosario, E. J. And R. L. Wong. 1984.
Conversion of dextrinized cassava starch
into ethanol using cultures of Aspergillus
awamori and Saccharomyces cereviceae.
Enzyme and Microbial Technology. 6(2):
60 – 64.
Melliawati,R. dan Endang Sukara. 1989.
Isolasi, karakterisasi isolat-isolat mikroba
yang mempunyai potensi amilolitik.
Makalah pada Seminar dan Kongres
Nasional V Perhimpunan Mikrobiologi
Indonesia, Yogyakarta 4-6 Desember 1989.
Melliawati,R., Nita Rosalinda dan Endang
Sukara. 1995. Pengaruh penambahan
Magnesium sulfat dan Kalium dihidrogen
fosfat
terhadap
produksi
enzim
991
Seminar Nasional Biologi 2010
amiloglukosidase dari Aspergillus sp. KT11 pada media pati singkong. Jurnal
Mikrobiologi Indonesia 3(1) : 20-26.
Nelson, N., 1941. A Photometric Adaptation
of
the Somogy Method for the
Determination of glucose. J.Biol. Chem.
153:375-380.
Ogbonna, C. N., and C. E. Okoli. 2010.
Conversion of cassava flour to fuel ethanol
by sequential solid state and submerged
culture. Process Biochemistry, 45 (7): 1196
– 1200.
Prana, T.K dan Endang Sukara. 1992. Studi
pendahuluan produksi dan pemurnian
amiloglukosidase dari isolat kapang
Aspergillus sp. KT-11. Makalah pada
992
seminar
Hasil
Penelitian
dan
Pengembangan Bioteknologi, Bogor 11-12
Pebruari 1992.
Sinar tani. 2007. Ubi Kayu Bioenergy yang
Potensial. Edisi 27 Juni- 23 Juli
Ueda S. 1988. Handbook of Amylases and
Related Enzymes. Their Sources, Isolation
Methods, Properties and Applications. The
Amylase Research Society of Japan.
Pergamon Press, Oxford (1988).
Ueda, S., C. T. Zenin, D. A. Monteriro, and Y.
K Park. 2004. Production of ethanol from
raw cassava starch by a nonconventional
fermentation method. Biotechnology and
Bioengineering. 23(2): 291-299.
Fakultas Biologi UGM, Yogyakarta 24-25 September 2010