Pembuatan Bioetanol dari Limbah Buah Tomat dengan Hidrolisis Asam dan Fermentasi Menggunakan Ragi Roti.
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH BUAH TOMAT DENGAN
HIDROLISIS ASAM DAN FERMENTASI MENGGUNAKAN RAGI ROTI
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
guna memperoleh gelar Sarjana Sains
Disusun oleh:
Eko Yuni Setiawan
NIM. M0412021
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
ii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya
sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar
kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila dikemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka
gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan/atau dicabut.
Surakarta, 26 Januari 2017
Eko Yuni Setiawan
NIM. M0412021
iii
Pembuatan Bioetanol dari Limbah Buah Tomat dengan Hidrolisis Asam dan
Fermentasi Menggunakan Ragi Roti
Eko Yuni Setiawan
M0412021
Program Studi Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret, Surakarta
ABSTRAK
Bioetanol merupakan salah satu energi alternatif pengganti bahan bakar
fosil. Proses fermentasi dapat dilakukan dengan ragi. Bahan baku pembuatan
bioetanol dapat diperoleh dari bahan yang menghasilkan gula, misalnya limbah
buah tomat. Buah tomat termasuk komoditi yang sangat mudah rusak, baik yang
disebabkan oleh kerusakan mekanis dan fisiologis maupun kerusakan yang
disebabkan oleh mikroorganisme sehingga kuantitas pembuangan limbah buah
tomat cukup tinggi, baik dari petani, distributor dan pedagang di pasaran.
Penelitian ini bertujuan mengetahui konsentrasi
1M yang paling tinggi
menghasilkan gula pereduksi dalam proses hidrolisis dan mengetahui konsentrasi
ragi roti yang paling tinggi menghasilkan bioetanol dari fermentasi substrat
limbah buah tomat.
Tahap pertama yaitu hidrolisis limbah buah tomat menggunakan
1M dengan variasi konsentrasi 0, 1, 3, dan 5% (v/v). Kadar gula pereduksi diukur
dengan metode DNS (dinitrosalycilic acid). Ragi yang digunakan pada penelitian
ini adalah ragi roti fermipan. Hasil hidrolisis dengan gula pereduksi paling tinggi
digunakan pada tahap fermentasi dengan variasi konsentrasi ragi roti fermipan 0,
3, 5, dan 7% (b/v) selama 6 hari pada suhu 30ºC.
1M yang menghasilkan kadar gula pereduksi paling
Konsentrasi
tinggi dari proses hidrolisis adalah 1% (v/v) dengan kadar gula pereduksi sebesar
2,4%. Konsentrasi ragi roti fermipan yang menghasilkan bioetanol paling tinggi
adalah 3% (b/v) dengan bioetanol sebesar 1,5% setelah 6 hari fermentasi.
Kata kunci: bioetanol, limbah buah tomat,
iv
, ragi roti fermipan.
The Production of Bioethanol from Tomato Fruit Waste with Acid
Hydrolysis and Fermentation Using Bread Yeast
Eko Yuni Setiawan
M0412021
Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Science,
Sebelas Maret University, Surakarta
ABSTRACT
Bioethanol is one of alternative energies substituting for fossil fuel.
Fermentation can be conducted with yeast. The raw material of bioethanol
production can be obtained from material producing sugar, for example, tomato
fruit waste. Tomato fruit belongs to perishable commodity, due to either mechanic
and physiological or microorganism induced damage so that the quantity of
tomato fruit waste disposal is substantial, from the farmers, distributors, and seller
in the market. This research aimed to find out concentration of H2SO4 1M
producing the most sugar reducer in hydrolysis process and find out the highest
concentration of bread yeast producing the largest level of bioethanol.
The first stage of tomato fruit waste hydrolysis employed H2SO4 1M with
varying concentration of 0, 1, 3, and 5% (v/v). Sugar reducer level was measured
using DNS (dinitrosalycilic acid). The yeast used in this research was fermipan
bread yeast. The result of hydrolysis with the highest sugar reducer was used in
the fermentation stage with fermipan bread yeast at varying concentration of 0, 3,
5, and 7% (b/v) for 6 days at 30oC.
The concentration of H2SO4 1M producing the highest level of sugar
reducer from hydrolysis process was 1% (v/v) with sugar reducer level of 2,4%.
The concentration of fermipan bread yeast producing the highest bioethanol was
3% (b/v) with bioethanol of 1,5% after 6 days fermentation.
Keywords: bioethanol, tomato fruit waste, H2SO4, fermipan bread yeast.
v
MOTTO
If “plan A” didn’t work, the alphabet has 25 more letters
vi
PERSEMBAHAN
Karya ini saya persembahkan untuk Ibu dan Bapak tercinta
Kepada Dik Retno yang saya banggakan
Keluarga besar Biogenesis 2012
Keluarga besar Math 2012, (+ 1) 2011
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberi limpahan nikmat
dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan
penyusunan skripsi yang berjudul “Pembuatan Bioetanol dari Limbah Buah
Tomat dengan Hidrolisis Asam dan Fermentasi Menggunakan Ragi Roti”.
Penyusunan skripsi ini merupakan suatu syarat untuk memperoleh gelar
kesarjanaan Strata 1 (S1) di Program Studi Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini, penulis telah
mendapatkan saran, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak yang sangat
berguna dan bermanfaat secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu,
pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc. (Hons)., Ph.D. selaku Dekan Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta
yang telah memberikan izin penelitian untuk keperluan skripsi.
2. Dr. Ratna Setyaningsih, M.Si. selaku Kepala Program Studi Biologi, Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta
yang telah memberikan izin dalam melakukan penelitian.
viii
3. Dr. Edwi Mahajoeno, M.Si. selaku dosen pembimbing I yang telah
memberikan izin, saran, bimbingan, dan dukungan dari awal hingga
terselesaikannya penyusunan skripsi.
4. Tjahjadi Purwoko, S.Si., M.Si. selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan izin, saran, bimbingan, dan dukungan dari awal hingga
terselesaikannya penyusunan skripsi.
5. Ibu Dr. Ratna Setyaningsih, M.Si. selaku dosen penelaah I yang telah
memberikan saran, masukan, dan izin dalam melakukan penelitian ini.
6. Bapak Ari Pitoyo, M.Sc. selaku dosen penelaah II yang telah memberikan
saran, masukan, dan izin dalam melakukan penelitian ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini kurang sempurna, oleh karena itu
saran dan kritik yang membangun penulis harapkan untuk perbaikan lebih lanjut.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis, pembaca, dan untuk
perkembangan ilmu pengetahuan khususnya di bidang biologi.
Surakarta, 28 November 2016
Eko
ix
Yuni
Setiawan
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN....................................................................................................ii
PERNYATAAN...................................................................................................iii
ABSTRAK............................................................................................................iv
MOTTO................................................................................................................vi
PERSEMBAHAN................................................................................................vii
KATA PENGANTAR.........................................................................................viii
DAFTAR ISI.........................................................................................................x
DAFTAR TABEL................................................................................................xii
DAFTAR GAMBAR...........................................................................................xiii
BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................... 1
A. ........................................................................................................ La
tar Belakang Masalah ................................................................................ 1
B. ........................................................................................................ Ru
musan Masalah .......................................................................................... 5
C. ........................................................................................................ Tu
juan Penelitian ........................................................................................... 5
D. ........................................................................................................ M
anfaat Penelitian ........................................................................................ 5
BAB II. LANDASAN TEORI .............................................................................. 6
x
A. ........................................................................................................ Ti
njauan Pustaka........................................................................................... 6
B. ........................................................................................................ Ke
rangka Berpikir.......................................................................................... 14
BAB III. METODE PENELITIAN....................................................................... 17
A. ........................................................................................................ W
aktu dan Tempat ........................................................................................ 17
B. ........................................................................................................ Al
at dan Bahan .............................................................................................. 17
C. ........................................................................................................ Ra
ncangan Penelitian .................................................................................... 17
D. ........................................................................................................ Ca
ra Kerja..................................................................................................18
E. ........................................................................................................ A
nalisis Data..............................................................................................22
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................23
A. ........................................................................................................ Ka
dar Gula Pereduksi dari Substrat Limbah Buah Tomat dengan Hidrolisis
H2SO4 1M...................................................................................................23
B. ........................................................................................................ Pr
oduksi Bioetanol dengan Fermentasi Menggunakan Ragi Roti dan
Pemurnian dengan Destilasi.......................................................................25
xi
C. ........................................................................................................ Ka
dar Gula Pereduksi, Biomassa Saccharomyces cerevisiae, dan Kadar
Bioetanol Selama Proses Fermentasi.........................................................28
BAB V. PENUTUP...............................................................................................32
A. ........................................................................................................ Ke
simpulan................................................................................................32
B. ........................................................................................................ Sa
ran..........................................................................................................32
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................33
LAMPIRAN..........................................................................................................37
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Komposisi Bahan Penyusun Buah Tomat. ............................................. 7
Tabel 2. Karakteristik Limbah Buah Tomat ......................................................... 8
Tabel 3. Sifat Fisik Etanol .................................................................................... 9
Tabel 4. Kadar Gula Pereduksi pada Variasi Konsentrasi H2SO4 1M..................23
Tabel 5. Kadar Bioetanol Setelah Fermentasi Menggunakan Ragi Roti...............26
xiii
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Buah Tomat................................................................................................6
Gambar 2. Saccharomyces cerevisiae........................................................................13
Gambar 3. Bagan Kerangka Berpikir ........................................................................16
Gambar 4. Kadar Gula Pereduksi Selama Proses Fermentasi....................................28
Gambar 5. Biomassa Saccharomyces cerevisiae Selama Proses Fermentasi............29
Gambar 6. Kadar Bioetanol Selama Proses Fermentasi.............................................30
xv
HIDROLISIS ASAM DAN FERMENTASI MENGGUNAKAN RAGI ROTI
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
guna memperoleh gelar Sarjana Sains
Disusun oleh:
Eko Yuni Setiawan
NIM. M0412021
PROGRAM STUDI BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
ii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya
sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar
kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila dikemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka
gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan/atau dicabut.
Surakarta, 26 Januari 2017
Eko Yuni Setiawan
NIM. M0412021
iii
Pembuatan Bioetanol dari Limbah Buah Tomat dengan Hidrolisis Asam dan
Fermentasi Menggunakan Ragi Roti
Eko Yuni Setiawan
M0412021
Program Studi Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Sebelas Maret, Surakarta
ABSTRAK
Bioetanol merupakan salah satu energi alternatif pengganti bahan bakar
fosil. Proses fermentasi dapat dilakukan dengan ragi. Bahan baku pembuatan
bioetanol dapat diperoleh dari bahan yang menghasilkan gula, misalnya limbah
buah tomat. Buah tomat termasuk komoditi yang sangat mudah rusak, baik yang
disebabkan oleh kerusakan mekanis dan fisiologis maupun kerusakan yang
disebabkan oleh mikroorganisme sehingga kuantitas pembuangan limbah buah
tomat cukup tinggi, baik dari petani, distributor dan pedagang di pasaran.
Penelitian ini bertujuan mengetahui konsentrasi
1M yang paling tinggi
menghasilkan gula pereduksi dalam proses hidrolisis dan mengetahui konsentrasi
ragi roti yang paling tinggi menghasilkan bioetanol dari fermentasi substrat
limbah buah tomat.
Tahap pertama yaitu hidrolisis limbah buah tomat menggunakan
1M dengan variasi konsentrasi 0, 1, 3, dan 5% (v/v). Kadar gula pereduksi diukur
dengan metode DNS (dinitrosalycilic acid). Ragi yang digunakan pada penelitian
ini adalah ragi roti fermipan. Hasil hidrolisis dengan gula pereduksi paling tinggi
digunakan pada tahap fermentasi dengan variasi konsentrasi ragi roti fermipan 0,
3, 5, dan 7% (b/v) selama 6 hari pada suhu 30ºC.
1M yang menghasilkan kadar gula pereduksi paling
Konsentrasi
tinggi dari proses hidrolisis adalah 1% (v/v) dengan kadar gula pereduksi sebesar
2,4%. Konsentrasi ragi roti fermipan yang menghasilkan bioetanol paling tinggi
adalah 3% (b/v) dengan bioetanol sebesar 1,5% setelah 6 hari fermentasi.
Kata kunci: bioetanol, limbah buah tomat,
iv
, ragi roti fermipan.
The Production of Bioethanol from Tomato Fruit Waste with Acid
Hydrolysis and Fermentation Using Bread Yeast
Eko Yuni Setiawan
M0412021
Department of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Science,
Sebelas Maret University, Surakarta
ABSTRACT
Bioethanol is one of alternative energies substituting for fossil fuel.
Fermentation can be conducted with yeast. The raw material of bioethanol
production can be obtained from material producing sugar, for example, tomato
fruit waste. Tomato fruit belongs to perishable commodity, due to either mechanic
and physiological or microorganism induced damage so that the quantity of
tomato fruit waste disposal is substantial, from the farmers, distributors, and seller
in the market. This research aimed to find out concentration of H2SO4 1M
producing the most sugar reducer in hydrolysis process and find out the highest
concentration of bread yeast producing the largest level of bioethanol.
The first stage of tomato fruit waste hydrolysis employed H2SO4 1M with
varying concentration of 0, 1, 3, and 5% (v/v). Sugar reducer level was measured
using DNS (dinitrosalycilic acid). The yeast used in this research was fermipan
bread yeast. The result of hydrolysis with the highest sugar reducer was used in
the fermentation stage with fermipan bread yeast at varying concentration of 0, 3,
5, and 7% (b/v) for 6 days at 30oC.
The concentration of H2SO4 1M producing the highest level of sugar
reducer from hydrolysis process was 1% (v/v) with sugar reducer level of 2,4%.
The concentration of fermipan bread yeast producing the highest bioethanol was
3% (b/v) with bioethanol of 1,5% after 6 days fermentation.
Keywords: bioethanol, tomato fruit waste, H2SO4, fermipan bread yeast.
v
MOTTO
If “plan A” didn’t work, the alphabet has 25 more letters
vi
PERSEMBAHAN
Karya ini saya persembahkan untuk Ibu dan Bapak tercinta
Kepada Dik Retno yang saya banggakan
Keluarga besar Biogenesis 2012
Keluarga besar Math 2012, (+ 1) 2011
vii
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang telah memberi limpahan nikmat
dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan
penyusunan skripsi yang berjudul “Pembuatan Bioetanol dari Limbah Buah
Tomat dengan Hidrolisis Asam dan Fermentasi Menggunakan Ragi Roti”.
Penyusunan skripsi ini merupakan suatu syarat untuk memperoleh gelar
kesarjanaan Strata 1 (S1) di Program Studi Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam melakukan penelitian maupun penyusunan skripsi ini, penulis telah
mendapatkan saran, bantuan, dan bimbingan dari berbagai pihak yang sangat
berguna dan bermanfaat secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu,
pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc. (Hons)., Ph.D. selaku Dekan Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta
yang telah memberikan izin penelitian untuk keperluan skripsi.
2. Dr. Ratna Setyaningsih, M.Si. selaku Kepala Program Studi Biologi, Fakultas
Matematika dan ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta
yang telah memberikan izin dalam melakukan penelitian.
viii
3. Dr. Edwi Mahajoeno, M.Si. selaku dosen pembimbing I yang telah
memberikan izin, saran, bimbingan, dan dukungan dari awal hingga
terselesaikannya penyusunan skripsi.
4. Tjahjadi Purwoko, S.Si., M.Si. selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan izin, saran, bimbingan, dan dukungan dari awal hingga
terselesaikannya penyusunan skripsi.
5. Ibu Dr. Ratna Setyaningsih, M.Si. selaku dosen penelaah I yang telah
memberikan saran, masukan, dan izin dalam melakukan penelitian ini.
6. Bapak Ari Pitoyo, M.Sc. selaku dosen penelaah II yang telah memberikan
saran, masukan, dan izin dalam melakukan penelitian ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini kurang sempurna, oleh karena itu
saran dan kritik yang membangun penulis harapkan untuk perbaikan lebih lanjut.
Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis, pembaca, dan untuk
perkembangan ilmu pengetahuan khususnya di bidang biologi.
Surakarta, 28 November 2016
Eko
ix
Yuni
Setiawan
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN....................................................................................................ii
PERNYATAAN...................................................................................................iii
ABSTRAK............................................................................................................iv
MOTTO................................................................................................................vi
PERSEMBAHAN................................................................................................vii
KATA PENGANTAR.........................................................................................viii
DAFTAR ISI.........................................................................................................x
DAFTAR TABEL................................................................................................xii
DAFTAR GAMBAR...........................................................................................xiii
BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................... 1
A. ........................................................................................................ La
tar Belakang Masalah ................................................................................ 1
B. ........................................................................................................ Ru
musan Masalah .......................................................................................... 5
C. ........................................................................................................ Tu
juan Penelitian ........................................................................................... 5
D. ........................................................................................................ M
anfaat Penelitian ........................................................................................ 5
BAB II. LANDASAN TEORI .............................................................................. 6
x
A. ........................................................................................................ Ti
njauan Pustaka........................................................................................... 6
B. ........................................................................................................ Ke
rangka Berpikir.......................................................................................... 14
BAB III. METODE PENELITIAN....................................................................... 17
A. ........................................................................................................ W
aktu dan Tempat ........................................................................................ 17
B. ........................................................................................................ Al
at dan Bahan .............................................................................................. 17
C. ........................................................................................................ Ra
ncangan Penelitian .................................................................................... 17
D. ........................................................................................................ Ca
ra Kerja..................................................................................................18
E. ........................................................................................................ A
nalisis Data..............................................................................................22
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................23
A. ........................................................................................................ Ka
dar Gula Pereduksi dari Substrat Limbah Buah Tomat dengan Hidrolisis
H2SO4 1M...................................................................................................23
B. ........................................................................................................ Pr
oduksi Bioetanol dengan Fermentasi Menggunakan Ragi Roti dan
Pemurnian dengan Destilasi.......................................................................25
xi
C. ........................................................................................................ Ka
dar Gula Pereduksi, Biomassa Saccharomyces cerevisiae, dan Kadar
Bioetanol Selama Proses Fermentasi.........................................................28
BAB V. PENUTUP...............................................................................................32
A. ........................................................................................................ Ke
simpulan................................................................................................32
B. ........................................................................................................ Sa
ran..........................................................................................................32
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................33
LAMPIRAN..........................................................................................................37
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Komposisi Bahan Penyusun Buah Tomat. ............................................. 7
Tabel 2. Karakteristik Limbah Buah Tomat ......................................................... 8
Tabel 3. Sifat Fisik Etanol .................................................................................... 9
Tabel 4. Kadar Gula Pereduksi pada Variasi Konsentrasi H2SO4 1M..................23
Tabel 5. Kadar Bioetanol Setelah Fermentasi Menggunakan Ragi Roti...............26
xiii
xiv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Buah Tomat................................................................................................6
Gambar 2. Saccharomyces cerevisiae........................................................................13
Gambar 3. Bagan Kerangka Berpikir ........................................................................16
Gambar 4. Kadar Gula Pereduksi Selama Proses Fermentasi....................................28
Gambar 5. Biomassa Saccharomyces cerevisiae Selama Proses Fermentasi............29
Gambar 6. Kadar Bioetanol Selama Proses Fermentasi.............................................30
xv