Media untuk mempublikasikan hasil-hasil penelitian seluruh dosen dan mahasiswa Kimia FMIPA Unand

METODE SIMULTANEOUS SACCHARIFICATION FERMENTATION (SSF)

Ichsan Marli, Marniati Salim, Zulkarnain Chaidir

3. PRODUKSI BIOETANOL MENGGUNAKAN METODA

19-25

SIMULTANEOUS SACCHARIFICATION FERMENTATION (SSF) DARI LIMBAH KULIT NANAS DENGAN PERLAKUAN BASA Nur Afdila, Marniati Salim, dan Zulkarnain Chaidir

4. OPTIMASI PENENTUAN Ni(II) DAN Fe(II) SECARA SIMULTAN

26-34

DENGAN VOLTAMMETRI STRIPING ADSORPTIF (AdSV) Raesa Pratiwi Putri, Deswati, Hamzar Suyani

5. ISOLASI DAN KARAKTERISASI TERPENOID DARI FRAKSI

35-38

AKTIF TOKSISITAS DAUN SRIKAYA (Annona squamosa L.) Ayu Muthia, Afrizal, dan Bustanul Arifin

6. PEMANFAATAN EKSTRAK ETANOL KULIT JENGKOL

39-47

(Pithecellobium jiringa) SEBAGAI INHIBITOR KOROSI BAJA St.37 DALAM MEDIUM ASAM KLORIDA Siska Rozi, Emriadi, dan Yeni Stiadi

7. VALIDASI METODA PENENTUAN ANTIOKSIDAN TOTAL

48-53

(DIHITUNG SEBAGAI ASAM ASKORBAT)SECARA SPEKTROFOTOMETRI DENGAN MENGGUNAKAN

OKSIDATOR FeCl 3 DAN PENGOMPLEK orto - FENANTROLIN Yuharmaleni Putri, Yefrida, dan Umiati Lukman

8. OPTIMASI TRANSPOR Ni (II) ANTAR FASA DENGAN

60-63

AMONIUM PIROLIDIN DITIOKARBAMAT (APDC) SEBAGAI ZAT PEMBAWA MELALUI TEKNIK MEMBRAN CAIR FASA RUAH Yuliana, Djufri Mustafa, dan Olly Norita Tetra

STUDI TOKSISITAS BROMOFENOL BERDASARKAN HUBUNGAN KUANTITATIF STRUKTUR AKTIFITAS (HKSA) HALOGEN FENOL

Lucya Fitri, Emdeniz, Imelda

a Laboratorium Kimia Komputasi Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Andalas

e-mail: lucyafitri@yahoo.co.id Jurusan Kimia FMIPA Unand, Kampus Limau Manis, 25163

Abstract

Study quantitative analysis of the structure and activity relationship halogen phenol derivatives had been performed by multilinear regression analysis. Structural parameters were obtained from the structure geometry optimization results using semiempirical methods AM1 (Austin Model 1) and PM3 (Parameterized Model 3) while the toxic activity of the experimental was acquired from literature. Independent variables were used in Quantitative Structure Activity

Relationship (QSAR) are C 1 atom charge, O atom charge, polarizability, log P, dipole moment,

E LUMO, E HOMO and the dependent variable in the form -log IC 50 experiments. QSAR equations were obtained from PM3 method are better than AM1 method. The best QSAR equation is -log IC 50predicted = 29.556 + 20.023 (qC1) - 21.023 (qO) - 0.564 ( α) + 3.559 (log P) -0.325 (μ) + 3.151

(E HOMO ) - 10.074 (E LUMO )

(n = 10; R 2 = 0.975; SD = 0.71795899)

Toxic activity values of -log IC 50 , 2-bromophenol; 2.4-dibromophenol; 5-bromophenol; 2.3- dibromophenol;

2.3.4-tribromophenol; 2.6- dibromophenol; 2.3.4.5-tetrabromophenol; 2.3.5.6-tetrabromophenol are 0.439898; 2.295010; 2.380608; 2.92455; 3.697125; 4.009600; 4.511717; 4.915778; 5.402502;6.396181, respectively.

3.5-dibromophenol;

2.4.5-tribromophenol;

Keywords: Halogen phenol, toxicity, QSAR, AM1, PM3

sebagian besar terdiri dari antiradikal alam Fenol adalah senyawa organik aromatik

I. Pendahuluan

dan sejumlah antiradikal sintesis. 1 dengan gugus hidroksil yang terikat pada

tersubsitusi banyak banyak digunakan sebagai bahan kimia

cincin aromatik. Fenol dan turunanya

Senyawa

fenol

antiradikal dan dalam industri dan merupakan bahan yang

digunakan

sebagai

antioksidan. Antiradikal yang baik adalah berbahaya, sesuai dengan tingkat toksisitas

senyawa yang mampu membuat radikal yang

fenol dari antiradikal menjadi lebih stabil. Disamping

Contoh antioksidan dan antiradikal fenol senyawa

sintetik yang biasa digunakan adalah antiradikal dan antioksidan, yang sering

BHA(Butil Hidroksi Anisol) dan BHT(Butil digunakan saat ini adalah senyawa turunan

Hidroksi Toluene ). Kedua bahan tersebut fenol dan amina. Antiradikal golongan fenol

merupakan senyawa fenol tersubtitusi pada posisi para dan kedua posisi ortho-nya. Dari merupakan senyawa fenol tersubtitusi pada posisi para dan kedua posisi ortho-nya. Dari

struktur

antioksidan

suatu seri senyawa. 6-7

berpengaruh terhadap daya antioksidan senyawa. BHT dengan subtituen t-butil

Pada penelitian ini dilakukan analisis studi pada dua posisi ortho dan para-nya

senyawa turunan fenol menyumbang aktivitas antioksidan lebih

toksisitas

berdasarkan HKSA, dengan menggunakan kuat dibanding dengan BHA. 2-3 parameter

struktural molekul secara kuantitatif dari beberapa halogen fenol Kajian Hubungan Kuantitatif Struktur-

dengan menggunakan metode semiempiris Aktivitas (HKSA) antara toksisitas senyawa

PM3 dan AM1. Parameter yang dihitung fenol dengan menggunakan parameter

antara lain: qC1, qO, E HOMO , E LUMO , hidrofobik dan lipofilitas telah banyak

polarizability (α), Log P, momen dipol ( ). dilakukan. Kajian ini mempelajari korelasi

Hubungan kuatitatif antara variabel terikat secara kuantitatif antara struktur molekul

dengan variabel bebas ini diolah dengan dan nilai aktivitas biologis yang terukur

menggunakan metode statistik multilinear secara eksperimen. Struktur suatu senyawa

menggunakan program SPSS for windows dapat direpresentasikan sebagai parameter

fisik dan kimiawi (analisis Hansch), variabel indikator (analisis Free- Wilson) atau

Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh dengan peninjauan sifat molekular secara

hubungan kuantitatif antara aktivitas toksik tiga

-log IC 50 dengan struktur molekul dan Berdasarkan

dimensi (analisis

HKSA-3D).

elektronik derivat fenolnya yang telah digunakan, analisa HKSA digolongkan

eksperimen dan dalam 3 metode, yaitu metode Hansch,

didapatkan

secara

memprediksi nilai toksisitas (-log IC 50 ) metode Free-Wilson dan metode 3 dimensi

senyawa turunan fenol yang belum ada nilai (Comparative

aktivitasnya dari hasil perhitungan secara (CoMFA)). Metode Hansch berkembang

eksperimen .

dari pemikiran bahwa interaksi senyawa dengan reseptor terjadi karena adanya efek

Hasil penelitian ini diharapkan dapat gaya-gaya intermolekular seperti interaksi

melengkapi informasi tentang nilai toksik hidrofobik,

suatu senyawa derivat fenol, sehingga elektrostatik dan efek sterik senyawa. 4-5 bermanfaat bagi pengguna derivat fenol, baik untuk digunakan sebagai parameter

Perkembangan kimia

komputasi

aktifitas toksisitas.

memungkinkan untuk

perhitungan

kuantum suatu senyawa sehingga dapat

II. Metodologi Penelitian

diperoleh struktur elektronik senyawa

2.1. Peralatan dan instrumentasi tersebut, yang dapat dinyatakan dengan

Alat-alat yang digunakan yaitu Sebuah parameter muatan atom, momen dwikutub,

perangkat keras berupa komputer dengan kerapatan elektron dan lain-lain. Analisis

processor Intel ® Atom TM N2600 1.66 GHz, HKSA-3D dikembangkan sebagai antisipasi

memory 2.00 GB . Perangkat lunak kimia permasalahan yang terdapat pada metode

program Hyperchem ™ for Hansch, yaitu senyawa-senyawa enantiomer

komputasi:

windows versi 7.0. dan program Statistical yang memiliki kuantitas sifat fisikokimia

Package for Service Solutions (SPSS) for yang sama, tetapi memiliki aktivitas biologis

Windows versi 17.0.Bahan yang digunakan berbeda. Richard Cramer menggunakan

dalam penelitian ini adalah satu seri prosedur analisis perbandingan medan

senyawa derivat fenol serta nilai aktivitas molekular (Comparative Molecular Field

toksik (-log IC 50 ) yang diungkapkan dalam Analysis, CoMFA ) dalam metode HKSA-3D

jurnal P.Yan-Fen dan L.Tian-Bao. 8 ini. CoMFA berusaha untuk menyusun suatu hubungan antara aktivitas biologis

Tabel 1. Nilai aktivitas toksik senyawa derivat tersedia dibuat variasi variabel bebas, fenol hasil eksperimen 8 sehingga akan didapatkan beberapa bentuk

No. Senyawa alternatif model persamaan. Untuk setiap ekperiment model

-log IC 50

persamaan

alternatif didapat

1 3-florofenol

beberapa parameter statistik seperti R, R 2 ,

2 3-klorofenol

SD dan F hit /F tab . Dari semua bentuk

didapatkan dipilih

4 2,4-diklorofenol

beberapa persamaan yang dianggap baik

parameter statistik.

6 3-kloro-4-florofenol

Persamaan yang diperoleh digunakan untuk

7 2,4,5-triklorofenol

menghitung aktivitas toksik prediksi. Untuk mengetahui kualitas dan kemampuan

8 2,3,5,6-tetraklorofenol

memprediksi dari setiap model persamaan,

9 2,3,5,6-tetraflorofenol

maka dihitung harga PRESS-nya.

10 Fenol

Nilai PRESS didapatkan dari persamaan:

2.2. Prosedur penelitian Pada penelitian ini, untuk menggambarkan struktur yang sebenarnya setiap senyawa

dibuat model struktur 3D menggunakan Persamaan yang mempunyai nilai PRESS paket

terkecil dipilih sebagai persamaan yang selanjutnya adalah melakukan optimasi

terbaik untuk memprediksi nilai –log IC 50 geometri molekul berupa minimasi energi

menurut metode HKSA. Bila semua molekul untuk memperoleh konformasi

parameter statistik dan nilai PRESS belum struktur

memberikan gambaran yang nyata untuk dilakukan dengan metode semiempiris AM1

paling stabil.

Perhitungan

memilih model terbaik, maka dilakukan uji dan PM3 dengan RMS gradient 0,001

statistik antara nilai aktivitas toksik prediksi kkal/Å mol dan maximum cycle 500. Metode

yang dihitung berdasarkan persamaan optimasi dilakukan berdasarkan algoritma

yang Polak-Ribiero. Keadaan struktur paling

model dengan nilai –log IC

50 ekp

tercantum pada Tabel 1 .

stabil ditandai dengan didapatkan energi total terendah. Untuk mendapatkan luaran

III. Hasil dan Pembahasan

3.1. Optimasi Senyawa Fenol dan Derivat terhadap masing-masing molekul yang

data dilakukan perhitungan single point

Halogen Fenol

telah dioptimasi. Tentukan nilai parameter Hasil optimasi senyawa fenol dan derivat

didapatkan dengan dengan O (qC 1 ), muatan oksigen dari fenol

muatan pada atom C 1 yang berikatan

halogen

fenol

menggunakan dua metode semiempiris (qO), E HOMO , E LUMO , polarizability, log P,

AM1 dan PM3 dalam program HyperChem. momen dipol ( ) dan ΔE. Aktivitas toksik

adalah melakukan hasil eksperimen derivat fenol (-log IC

Proses

selanjutnya

optimasi geometri molekul berupa minimasi pada

50 ekp )

untuk memperoleh digunakan

struktur paling stabil. tercantum pada Tabel 1. 8 Perhitungan dilakukan dengan metode semiempiris AM1 dan PM3. Variabel bebas

Tahap selanjutnya dari penelitian ini adalah yang digunakan qC 1 , qO, polaritas , log menentukan korelasi antara aktivitas toksik

P, momen dipol, E HOMO dan E LUMO dan nilai hasil eksperimen (-log IC

aktivitas toksik ( –log IC 50) sebagai variabel masing-masing deskriptor, dihitung dengan

50 ekp ) dengan

terikat. Dari data hasil yang diperoleh dapat metode analisis regresi linier menggunakan

dilihat pengaruh nilai toksik dari 7 variabel perangkat lunak SPSS 17 dengan metode

bebas tersebut.

enter. Selanjutnya dari 7 variabel bebas yang

Nilai log P sangat berkaitan dengan bahwa antara variabel bebas qC 1 , qO, distribusi obat dalam tubuh. Karena nilai

, log P, momen dipol, E HOMO log P merupakan ukuran kenonpolaran dari

polaritas

dan E LUMO menunjukkan korelasi dengan – suatu senyawa, semakin besar nilai log P

log IC 50 sehingga dapat dianalisis dengan maka senyawa akan semakin non polar.

regresi multilinear.

Semakin bersifat non polar suatu senyawa maka efek toksik akan semakin besar.

Tabel 2. Koefisien korelasi antara variabel bebas Karena senyawa tersebut akan mudah

terikat dengan mengendap dalam tubuh. menggunakan metode AM1

dan

variabel

-log IC 50 Nilai log P yang paling kecil terdapat pada

No.

Parameter

1 -log IC 50 1 senyawa 3-florofenol dan nilai paling besar

2 qC 1 0,461 didapatkan pada senyawa 3-bromofenol, hal

0,639 ini sangat berpengaruh pada efek toksik

3 qO

0,845 suatu senyawa. Sedangkan pada nilai

5 Log P

polarisabilitas berkisar antara 10,98 A 3 6 µ

7 E HOMO -0,478 juga merupakan ukuran tingkat kepolaran

sampai dengan 18,78 A 3 . Nilai polarisabilitas

8 E LUMO -0,760 dari suatu senyawa. Jika suatu senyawa

semakin polar maka efek toksiknya akan Tabel 3. Koefisien korelasi antara variabel bebas sedikit atau rendah, karena senyawa

variabel terikat dengan tersebut dalam tubuh akan larut dalam air menggunakan metode PM3

dan

-log IC 50 dan bisa dikeluarkan melalui urine.

No.

Parameter

1 -log IC 50 1 Pada penelitian ini juga dihitung nilai E HOMO 2 qC 1 0,482 dan E LUMO , dan kemudian dihitung selisih

3 qO

0,845 Pada tabel terlihat nilai ( ∆E) pada metode

E HOMO dan E LUMO atau celah pita (∆E (eV)).

-0,283 AM1 dan PM3 nilainya tidak jauh berbeda

5 Log P

-0,337 dan hampir mendekati 9 eV. Semakin kecil

7 E HOMO 0,121 ( ∆E) suatu senyawa maka senyawa tersebut

8 E LUMO -0,660 akan

Dari tabel koefisien korelasi baik dengan toksisitasnya semakin besar.

semakin kurang

stabil

dan

metode semiempiris AM1 dan PM3 dapat

3.2 Korelasi Deskriptor Senyawa Fenol dan dilihat bahwa nilai polarisabilitas atau Derivat Halogen Fenol dengan Aktivitas Toksik

polaritas memberikan nilai yang besar (-log IC 50 ) eksperimen

terhadap nilai –log IC 50 , dimana nilai Hasil korelasi anatara variabel terikat

korelasinya adalah 0,845 (Tabel 2 dan 3). dengan

Nilai korelasi yang bertanda negatif menggunakan metode AM1 dan PM3 dapat

menunjukkan arah yang berlawanan atau dilihat pada (Tabel 2 dan 3).

variabel bebas berbanding terbalik dengan antar variabel digunakan untuk melihat

Korelasi

variabel terikat (-log IC 50 ). Dan log P bagaimana hubungan yang terjadi antara

memberikan nilai korelasi yang kecil variabel sesungguhnya secara awal.

AM1, dimana nilai korelasinya terhadap –log IC 50 adalah -0,283. Berdasarkan data analisis statistik korelasi

dengan

metode

Sedangkan PM3 nilai korelasi yang terkecil yang didapatkan dengan menggunakan

pada parameter 0,121 .

paket program SPSS for Windows 17.0 yang telah disajikkan pada Tabel 2 dan 3, dapat

Data korelasi tersebut tidak cukup kuat dilihat pengaruh tiap-tiap substituen pada

untuk melihat adanya data yang signifikan, posisi tertentu terhadap aktivitas toksik.

dilakukan analisis regresi Pada tabel tersebut dapat terlihat jelas

menentukan model menentukan model

AM1 dan PM3, dipilih satu model

persamaan terbaik. Dari Tabel 6 dapat bebas (muatan C1, muatan O, polaritas, log

aktivitas toksik (-log IC 50 ) dengan variabel

dilihat perbedaan dari kedua metode P, momen dipol, E HOMO dan E LUMO ).

tersebut.

3.3 Penentuan Model Persamaan HKSA Tabel 6. Persamaan terbaik AM1 dan PM3 pada Terbaik

model persamaan 1 Melalui perhitungan statistik analisis regresi

Metode Metode

No. Parameter

multilinear dengan menggunakan program AM1 PM3 SPSS For Windows 17.0 , didapat model

0,981 0,988 persamaan HKSA. Untuk menentukan

2 R 2 0,962 0,975 model persamaan terbaik dari metode AM1

3 AR 2 0,829 0,889 dan PM3, dapat dilihat dari parameter-

0,713 0,718 parameter atau deskriptor statistik yang

4 SD

5 F 7,241 11,254

0,127 0,084 dan SD tiap model persamaan relatif tidak

didapatkan. Nilai parameter statistik R, R 2 ,

berbeda sehingga

penggunaan

parameter statistik ini dalam penentuan Pada metode AM1 didapatkan nilai R = model persamaan yang terbaik masih belum

0,981, R 2 = 0,962, SD = 0,713. Dan pada memuaskan. Sehingga digunakan teknik uji

metode PM3 didapatkan nilai R = 0,988, R 2 = PRESS pada ke 6 model persamaan baik

0,975, SD = 0,718. Dari kedua model pada metode AM1 dan PM3, agar

persamaan tersebut parameter statistik R didapatkan

dan R 2 yang lebih mendekati nilai = 1 terbaik.

adalah metode PM3, akan tetapi nilai SD yang

terdapat pada model Tabel 4. Variabel bebas yang telibat dalam model

terkecil

persamaan pada metode AM1, yang dapat persamaan metode AM1

dilihat pada Tabel 6.

No. variabel yang terlibat

PRESS

1. qC 1 , qO, α, Log P, µ, E H ,E L 0,180425

4.4 Hasil Analisis Regresi Multilinear

2. qC 1 , qO, α, Log P

3. qC 1 , qO, α, µ, E H ,E L 0,199070

Hasil persamaan regresi multilinear yang

menyatakan hubungan struktur molekul

4. qC 1 , qO, Log P, E H ,E L 0,184515

elektronik

dengan

–log IC 50 , yang

5. α, Log P, µ, E H ,E L 0,234935

melibatkan semua variabel bebas (muatan

atom C 1 , muatan atom O, polaritas, log P, Tabel 5. Variabel bebas yang telibat dalam model

6. qC 1, α, E H ,E L 0,365643

momen dipol, E HOMO dan E LUMO ) yang persamaan metode PM3

didapatkan dengan menggunakan paket No.

variabel yang terlibat

PRESS

program SPSS for Windows 17.0 (Tabel 7 dan

1. qC 1 , qO, α, Log P, µ, E H ,E L 0,117773

Dapat

dinyatakan dalam bentuk

2. qC 1 , qO, α, µ, E H ,E L 0,210918

persamaan HKSA sebagai berikut:

1. Metode AM1

3. qC 1 , qO, Log P, E H ,E L

-log IC 50 prediksi = 0,315 + 2,628 (qC1) –

4. α, µ, E H ,E L 0,224589

24,067 (qO) + 0,039 ( )

5. qC 1, α, µ, E H ,E L 0,352889

+ 0,693 (log P) – 0,014

6. qO, Log P, E H ,E L 0,168506

() + 0,687 (E HOMO ) – 3,121 (E LUMO )

Setelah dilakukan uji PRESS pada model dengan parameter regresi: ( n= 10; R 2 = 0,962; persamaan, maka didapatkan nilai PRESS

SD = 0,713)

yang terkecil pada metode AM1 dan PM3.

2. Metode PM3

Selanjutnya dari dua model persamaan

-log IC 50 prediksi = 29,556 + 20,023(qC1) –

1,570 1,383 21,023(qO) – 0,564 ( ) + 3,559 (log P) – 0,325 ( ) +

3,5 –diklorofenol

1,130 1,207 3,151 (E HOMO ) – 10,074

3-kloro-4-florofenol

(E LUMO ) 2,4,5- triklorofenol

dengan parameter regresi: (n = 10; R 2 = 0,975;

2,3,5,6 tetraklorofenol 2,220 2,415 SD = 0,718)

1,170 1,153 Dari persamaan analisis regresi multilinear

2,3,5,6 tetraflorofenol

-0,210 -0,101 dengan metode AM1 dan PM3 diatas, dapat dilihat bahwa variabel bebas yang sangat 2 Pada (Tabel 6) harga R , F, Sig dan PRESS.

Fenol

Maka metode PM3 relatif lebih baik sebagai yaitu muatan C 1 sebesar 20,023 dan 2,628.

berpengaruh pada variabel terikat (-log IC 50 )

metode yang digunakan pada HKSA yang Berdasarkan persamaan regresi multiliinear

diteliti, akan tetapi dilihat dari nilai SD yang

terbaik pada metode AM1. Oleh karena itu senyawa fenol dan derivat halogen fenol

dapat dihitung nilai –log IC 50 prediksi dari

perlu dilakukan uji lanjutan terhadap nilai – yang disajikan pada (Tabel 7 dan 8).

log IC 50 eksperiment, yang bertujuan untuk menguji nilai akurasi prediksi.

Tabel 7. Hasil nilai –log IC 50 prediksi senyawa

fenol dan derivat halogen fenol Uji akurasi prediksi dilakukan dengan dengan metode AM1

melakukan perbandingan grafik hubungan

–log

nilai –log IC

50 eksperiment dengan nilai –log IC 50

Senyawa IC 50 prediksi dengan metode AM1 dan PM3.

-logIC 50

eksperiment

prediksi Perhitungan uji regresi linear sederhana

3- florofenol

atau uji akurasi dilakukan terhadap 10 senyawa dengan memasukkan nilai masing-

3- klorofenol

masing data variabel bebas kedalam

3- bromofenol

persamaan regresi multilinear. Dengan menggunakan metode AM1 dapat dilihat

pada tabel diatas bahwa nilai residu yang 3,5 – diklorofenol

menunjukkan tingkat penyimpangan antara 3-kloro-4-florofenol

nilai –log IC

50 eksperimen dengan nilai –log IC 50

2,4,5- triklorofenol

Tabel 8. Hasil nilai –log IC 50 prediksi senyawa

fenol dan derivat halogen fenol dengan metode PM3

IC 50 IC 50

eksperiment prediksi Gambar 1. Grafik hubungan nilai –log IC 50

dengan nilai –log IC 50 prediksi 3- klorofenol senyawa fenol dan derivat 0,870 0,806 halogen fenol dengan metode AM1

3- florofenol

3- bromofenol

2,4- dibromofenol

Tabel 9. Nilai –log IC 50 prediksi pada 10 senyawa

bromofenol

–log IC 50 Senyawa Bromo Fenol

Gambar 2. Grafik hubungan nilai –log IC 50 2. 5-bromofenol

dengan nilai –log IC 50 3. 2,3- dibromofenol 2,924547 prediksi senyawa fenol dan derivat

eksperiment

4. 2,4- dibromofenol 2,29501 halogen fenol dengan metode PM3

5. 2,6- dibromofenol 4,915778 Berdasarkan data yang diperoleh, sebaiknya

6. 3,5- dibromofenol 3,697125 yang diperoleh sama dengan 1,

nilai R 2

7. 2,3,4- tribromofenol 4,511717 maka persentase pengaruh yang diberikan

variabel bebas terhadap variabel terikat

8. 2,4,5- tribromofenol 4,0096 adalah sangat baik dan nilai intersepnya

9. 2,3,4,5- tetrabromofenol 5,402502 mendekati nol. Dari perbandingan R 2 10 2,3,5,6- tetrabromofenol

6,396181 didapatkan metode PM3 yang relatif lebih baik dibandingkan dengan metode AM1,

IV. Kesimpulan

karena intersep pada metode PM3 lebih

mendekati nol yaitu

Hasil analisa parameter statistik, untuk kemiringan (slope) yaitu 0,975 yang lebih

dengan

persamaan regresi multilinear antara –log mendekati nilai 1. (Gambar 1 dan 2) dapat

IC 50 dengan parameter struktural dan disimpulkan metode PM3 relatif lebih baik

regresi linier antara –log IC 50 prediksi digunakan untuk memprediksi aktivitas

dengan –log IC 50 eksperimen didapatkan toksik derivat halogen fenol.

metode PM3 relatif lebih baik dibandingkan dengan metode AM1. Persamaan Hubungan

Struktur-Aktivitas (HKSA) maka diuji senyawa derivat bromofenol

Setelah didapatkan metode yang relatif baik,

Kuantitatif

toksik derivat halogen fenol dengan yang belum ada data eksperimennya

parameter struktural yang terbaik didapat

dengan menggunakan metode PM3 adalah: atom O, polarisabilitas, log P, momen dipol,

dengan parameter (muatan atom C 1 , muatan

-log IC 50 prediksi = 29,556 + 20,023(qC1) –

E HOMO dan E LUMO ) yang nilai data 21,023(qO) – 0,564 ( ) + parameternya didapatkan setelah dihitung

3,559 (log P) – 0,325 ( ) dengan program HyperChem. 10 senyawa

+ 3,151 (E HOMO ) – 10,074 bromofenol

(E LUMO ) eksperimennya, data parameter yang sudah didapatkan, dimasukkan dalam persamaan

Nilai aktivitas toksik -log IC 50 senyawa HKSA untuk parameter PM3, sehingga

bromofenol yang dihitung berdasarkan

persamaan HKSA terbaik adalah metode (Tabel 9).

didapatkan nilai –log IC 50 prediksinya pada

PM3 menggunakan persamaan regresi multilinear dari nilai terkecil sampai

Nilai aktivitas toksik prediksi ( –log IC 50 terbesar berturut-turut adalah 2-bromofenol; prediksi ) dari 10 senyawa bromofenol yang

5-bromofenol; 2,3- didapatkan dari model persaman HKSA

2,4-dibromofenol;

3,5-dibromofenol, 2,4,5- yang terbaik dengan metode PM3. Pada

dibromofenol;

2,3,4-tribromofenol, 2,6- (Tabel 9) dapat dilihat pengaruh substituen

tribromofenol;

2,3,4,5-tetrabromofenol; pada

dibromofenol;

senyawa bromofenol

dengan

2,3,5,6-tetrabromofenol yaitu sebesar

8. Yan-Fen, P., dan Tian-Bao, L.,(2009).

QSAR Study of Halogen Phenols Toxicity to Tetrahymena Pyriformis, Chinese J. Struct. Chem., hal. 218-222

V. Ucapan terima kasih

Ucapan terima kasih diberikan kepada analis laboratorium kimia komputasi dan elektrokimia, serta dosen pembimbing yang sudah mengarahkan dan membimbing dalam melakukan penelitian ini .

Referensi

1. Diana, R., Haeruddin dan Rejeki, S., (2003). Efek Fenol Terhadap Tingkat Kerja Osmotik Udang Windu, Peraeus monodon Fab, hal. 1-2.

2. Stuckey, B.N., (1981), in Handbook of Food Additives , T.E. Furia Ed., CRC Press Inc, Clkeveland.Journal of Medicinal Chemistry , hal. 408-428.

3. Burton, G. W. , Ingold, K. U., (1981). "Autoxidation

of

Biological

Molecules and Related Chain- Breaking Phenolic Antioxidants In Vitro", Journal of the American Chemical Society, , volume 103, hal. 6472 – 6477.

4. Alim, S., Tahir, I., dan Pradipta, M. F., (2000). Terapan Analisis Hansch Pada Hubungan Struktur Dan Toksisitas

Senyawa

Fenol

Berdasarkan Parameter Teoritik, Makalah Seminar Nasional Kimia Fisik

I , Malang, hal.1-2.

5. Kubinyi, H., (1993). QSAR : Hansch Analysis and Related Approach, VCH

Verlaggessellschaft,

Weinheim.

6. Leach, A.R., (1996). Molecular Modelling

Longman, Singapore

Journal

of

Chemistry , hal. 20-34.

7. Tahir, I.,

Widianingsih, D., (2003). Terapan Analisis Hansch Untuk Aktivitas Antioksidan

Senyawa

Turunan

Flavon / Flavonol,

Indonesian

Journal of Chemistery 3(1), hal. 48-54.

SIMULTANEOUS SACCHARIFICATION FERMENTATION (SSF)

Ichsan Marli, Marniati Salim, Zulkarnain Chaidir

Laboratorium Biokimia Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Andalas

e-mail : Ichsan_marli@yahoo.com Jurusan Kimia FMIPA Unand, Kampus Limau Manis, 25163

Abstract

Production of bioethanol from rice straw has been carried out. Rice straw was used as main material for bioethanol production. Pretreatment firstly has been done to release cellulose from

lignin. By using mixture of NaOH 2% and NH 4 OH with varied concentration from 2% to 10%. Ratio of rice straw : mixture of NaOH-NH 4 OH in pretreatment varied ratio 1:10, 1:15, 1:20. Optimum pretreatment resulted in NaOH 2% and NH 4 OH 6% with ratio of rice straw and mixture of NaOH-NH 4 OH 1:15. Result of rice straw saccharification by using extract of cellulose enzyme from Trichoderma viride strain T1 Sk against pure substrat CMC showed enzyme activityas 0.015 unit. Saccharification also has been done against amount of rice straw substrate from 0.1 g to 1 g and saccarification time from 30 to 105 minutes. Maximum concentration of glucose was 182,9 µg/L given by 0,6 g rice straw substrate with optimum saccharification for 60 minutes. Ethanol produced as 2,0151 mL from 3 mL Volume produced for 144 hours fermentation time

Keywords: rice straw, pretreatment, bioethanol, SSF

I. Pendahuluan

Harga bahan bakar minyak yang terus meningkat dan cadangan minyak dunia

Bahan lignoselulosa merupakan komponen yang makin terbatas telah mendorong

organik berlimpah dialam, yang terdiri dari upaya untuk mendapatkan bahan bakar

3 polimer yaitu selulosa, hemiselulosa, dan alternatif. Diperkirakan produksi minyak

lignin. Menurut Ali Mursyad (2011) mentah dunia menurun dari 25 miliar

komposisi kimia dari jerami padi yaitu barrel menjadi 5 miliar barrel pada tahun

selulosa 32.1 %, hemiselulosa 24%, lignin 2050. Tidak seperti minyak bumi yang

18%. Komponen ini merupakan sumber berasal dari fosil, bioetanol adalah sumber

utama untuk menghasilkan produk bernilai energi alternatif yang diproduksi melalui

seperti gula hasil fermentasi, bahan bakar fermentasi gula. Bioetanol dapat diproduksi

cair, serta energi alternatif 5 . dari bahan bahan yang mengandung selulosa seperti tongkol jagung, gandum,

Jerami padi merupakan salah satu limbah jerami padi, tebu secara fermentasi 1234 .

pertanian yang dapat digunakan sebagai bahan

bioetanol dimana Limbah pertanian mengandung banyak

baku

Indonesia cukup bahan lignoselulosa yang bisa didegradasi

ketersediaannya

di

berlimpah dan pemanfaatannya belum oleh enzim selulase. Bakteri dan fungi

optimal 67 .

keduanya dapat memproduksi selulase untuk

menghidrolisis

Pembuatan bioetanol dari jerami padi dapat lignoselulosa 5 .

4 tahap yaitu 4 tahap yaitu

1:10, 1:15, dan menghilangkan lignin yang terdapat pada

dengan

NaOH)

1:20Pretreatment dilakukan selama 24 jam selulosa,

50 o C. Kemudian, hasil memecah rantai polisakarida menjadi

pretreatment disaring dan dicuci dengan monosakarida, fermentasi bertujuan untuk

menggunakan akuades sampai pH netral mengubah monosakarida menjadi etanol,

Endapan yang diperoleh destilasi bertujuan untuk memisahkan

(pH

C dalam oven etanol dari komponen-komponen yang

dikeringkan pada suhu 50 o

selama lebih dari 24 jam. Sampel ini siap tidak diinginkan . Metoda yang digunakan

11 12 13 . untuk memperoleh bioetanol dari jerami

untuk produksi bioetanol

padi yaitu meuoda simultan sakarifikasi

b. Uji kualitatif lignin

dan fermentasi (SSF) 8 9 10 . Uji lignin dilakukan dengan beberapa tetes hasil

saringan pretreatment Dengan melihat latar belakang diatas maka

yangditambahkan dengan larutan FeCl 3 . peneliti tertarik melakukan penelitian

Uji positif adanya lignin ditandai dengan “Produksi Bioetanol dari Jerami Padi

perubahan warna larutan menjadi merah Dengan

Metoda

Saccharification

bata pada larutan sampel 14 .

Simultaneous Fermentation (SSF)” dengan

harapan dapat memberikan informasi

c. Pengujian aktivitas enzim selulase mengenai cara pembuatan bioetanol dari

Biakan jamur Trichoderma viride strain T1 jerami padi.

skdiremajakan terlebih dahuludengan cara menginokulasikan

biakan murni

II. Metode Penelitian

Trichoderma viride pada medium agar

2.1. Bahan, peralatan dan instrumentasi miring (PDA) secara aseptik. Kemudian Bahan yang digunakan adalah sampel

diinkubasi pada suhu kamar selama 7 hari jerami padi, larutan NaOH 5%, larutan

dan biakan siap digunakan. Sebanyak 2 NH 4 OH 2%, reagen Nelson, reagen

tabung reaksi biakan Trichoderma viride Fosfomolibdat,

strain T1 sk yang ditambahkan dengan 10 (Merck), natrium hidroksida (Merck), jamur

ammonium

hidroksida

mL akuades steril, disuspensikan ke dalam Trichoderma

100 mL medium produksi enzim dan Saccharomyces cerevisiae , akuades, glukosa

viride strain

T1

sk,

C selama 7 hari. (Merck), medium andreoti, medium YPD,

diinkubasi pada suhu 30 o

Setelah 7 hari, ke dalam medium tersebut buffer sitrat pH 5.0, buffer Na-asetat 0.2 M

ditambahkan 0,2 mL tween 80 0,1% dan pH 5.0, dan PDA (Merck).Alat yang

disaring. Kemudian, hasil supernatan digunakan pada penelitian ini adalah

C, selama spektrofotometer

disentrifus 4000 rpm pada suhu 5 o

30 menit. Supernatan yang diperoleh Kromatografi Gas (GC 2010 Shimadzhu),

UV-Vis

(Genesys20),

digunakan sebagai ekstrak kasar enzim. Uji autoklaf, inkubator, alat-alat gelas.

aktivitas enzim selulase ditentukan dengan menggunakan

metode Somogy-Nelson

2.2. Prosedur penelitian dengan variasi jumlah jerami padi dengan

a. Pretreatment sampel

lama sakarifikasi.

Sampel jerami padi dipotong menjadi potong-potongan kecil. Kemudian sampel

d. Produksi bioetanol

tersebutdihaluskan dengan menggunakan Sebanyak 0,6 g jerami padi ditambahkan gerinda. Pretreatment dilakukan dengan

dengan 1 g ekstrak ragi dan 2 g pepton, menggunakan campuran larutan NaOH 2

ditempatkan dalam erlenmeyer 250 mL. % dengan NH 4 OH yang konsentrasinya

Selanjutnya 80 mL buffer sitrat 50 mM pH 5 divariasikan 2%, 4%, 6%, 8%, dan

dimasukkan ke dalam erlenmeyer tersebut 10%.Sebanyak 10 g sampel direndam dalam

C selama 15 campuran larutan ammonium hidroksida

dan disterilisasi pada 121 o

menit. Setelah medium dingin, 10 mL (NH 4 OH) dan natrium hidroksida (NaOH)

ekstrak kasar enzim selulase dan 30 mL dengan variasi perbandingan padatan

inokulumSaccharomyces cerevisiae , inokulumSaccharomyces cerevisiae ,

menunjukkan adanya pada suhu kamar dengan variasi waktu 48,

hasil

yang

penurunan pada proses delignifikasi.

72, 96, 120, 144, 168 jam. Hasil fermentasi Penurunan terjadi pada perbandingan disaring dan supernatant disentrifus 10000

(1:20) hal ini dapat terjadi karena kurang rpm

optimumnya kontak antara larutan sampel kamar.Supernatan

(NaOH-NH 4 OH).

didestilasi. Destilat disimpan untuk analisis

etanol pada kromatografi gas 15 .

b. Uji kualitatif lignin uji kualitatif lignin dilakukan dari cairan

III.Hasil dan Pembahasan

sampel

hasil

pretreatment . Dengan

3.1. Pretreatment sampel menggunakan FeCl 3 , yang mana cairan Gambar 1 menunjukkan pengurangan berat

tersebut akan berubah mejadi warna merah jerami padi setelah dipretreatment dengan

bata, hal ini menunjukan bahwa lignin berbagai

yang ada pada sampel telah larut. perbandingan padatan (jerami padi) :

Gambar 2 menunjukkan bahwa cairan hasil cairan (NaOH-NH4OH).Dari gambar 1

pretreatment positif mengandung lignin. dapat dilihat bahwa terjadi pengurangan berat sampel jerami padi setelah dilakukan pretreatment dengan

berbagai

variasi

konsentrasi dan perbandingan padatan : cairan yang juga divariasikan.Fungsi utama dari NaOH yaitu mendegradasi lignin dengan memutus ikatan ester sedangkan

NH 4 OH dapat menyebabkan biomassa terjadi pembengkakan, sehingga terjadi

peningkatan luas

permukaan,

dan

menurunkan derajat kristalinitas 16 .

Gambar 2. a.Sebelum ditetesi FeCl 3 dan b.Setelah ditetesi FeCl 3

A. Hasil penyaringan setelah 2 hari

B. Hasil penyraingan setelah 5 hari

C. Hasil penyaringan setelah 7 hari

Lignin yang ada dalam sampel dapat didegradasi dengan menggunakan larutan alkali salah satunya campuran NaOH-

NH 4 OH. Lignin dengan NaOH akan membentuk garam fenolat, dimana garam

ini dapat larut dalam air, yang jika garam Gambar 1 . Kurva pengaruh konsentrasi

ini terbentuk maka ikatan antara lignin dan NH 4 OHterhadap

selulosa akan lepas. Warna merah bata pengurangan berat jerami padi

persentase

yang terbentuk terjadi karena terbentuk kompleks Fe-fenolat yang terbentuk dari

Perbandingan berat jerami padi dengan reaksi garam fenolat dengan FeCl 3 14 . volume larutan perendam 1:10

Perandingan berat jerami padi dengan

c. Pengujian aktivitas enzim Perbandingan berat jerami padi dengan

volume larutan perendam 1:15

ekstrak enzim selulase yang didapat volume larutan perendam 1:20

sebelum digunakan dalam proses SSF, harus dilakukan uji terlebih dahulu

terhadap susbtrat CMC. Substrat CMC semakin tinggi rasio perbandingan padatan

Semakin tinggi konsentrasi NH 4 OH dan

yang digunakan yaitu 0.1%. Konsentrasi : cairan yang diberikan, semakin tinggi

gula reduksi yang didapat untuk substrat pengaruhnya terhadap kehilangan berat

jerami padi setelah dilakukan sakarifikasi

µg/mL dengan aktivitas enzim sebesar 0,015 unit .Setelah dilakukan pengujian aktivitas ekstrak enzim terhadap substrat CMC, selanjutnya aktivitas ekstrak enzim diuji terhadap sampel jerami padi dengan variasi jumlah jerami padi dari 0,1g hingga

1 g dengan volume ekstrak enzim tetap yaitu sebesar 3 mL. Pengaruh jumlah ampas tebu terhadap konsentrasi glukosa

yang dihasilkan dapat dilihat pada kurva Gambar 4 .Kurva pengaruh lama sakarifikasi berikut :

terhadap

konsentrasi glukosa yang dihasilkan

Variasi

sakarifikasi dilakukan terhadap jerami padi 0,6 g selama 30, 45, 60,

lama

75, 90, 105 menit. Variasi lama sakarifikasi dilakukan

dengan tujuan untuk menentukan waktu yang optimum untuk enzim menghidrolisis selulosa supaya menghasilkan konsentrasi glukosa yang optimum. Pada penelitian ini didapatkan

waktu optimum untuk sakarifikasi adalah Gambar 3. Kurva hubungan jumlah jerami padi

pada menit ke 60. Dari gambar di atas terhadap

terlihat bahwa semakin lama waktu yang dihasilkan .

konsentrasi

glukosa

diberikan juga menurunkan konsentrasi glukosa yang Gambar 3 menunjukkan kemampuan dari

sakarifikasi

yang

dihasilkan karena stabilitas dan ketahanan enzim

ekstrak enzim menurun. selulosa menjadi glukosa. Semakin besar sampel yang diberikan, semakin besar pula

selulase dalam

menghidrolisis

d. Produksi bioetanol

konsentrasi glukosa yang dihasilkan seperti

dilakukan dengan ditunjukkan pada berat sampel 0,6 g

Produksi

etanol

melakukan fermentasi, lama fermentasi menghasilkan glukosa sebesar 182,934

yang dilakukan yaitu dari 48 sampai 168 µg/mL. Semakin besar jumlah substrat

jam dengan menggunakan 30 mL inokulum yang diberikan, aktivitas enzim juga akan

Saccharomyces cerevisiae. Seperti yang semakin meningkat karena sisi aktif enzim

ditunjukkan pada gambar 5 : makin banyak mengikat substrat. Tetapi, pada berat substrat (0,7 g – 1 g), terjadi penurunan

dihasilkan. Hal ini dapat terjadi karena sisi aktif enzim selulase telahmembentuk kompleks enzim-substrat sehingga tidak ada lagi sisi aktif enzim yang bebas. Sehingga, semakin besar sampel yang diberikan,

tidak akan

meningkatkan

konsentrasi glukosa yang dihasilkan.

Gambar 5.Kromatogram bioetanol Hubungan lama sakarifikasi terhadap

konsentrasi glukosa dapat dilihat gambar 4 Produksi etanol ditentukan oleh banyaknya glukosa yang dikonversi oleh enzim

invertase yang dihasilkan oleh inokulum Saccharomyces cerevisiae . Semakin besar invertase yang dihasilkan oleh inokulum Saccharomyces cerevisiae . Semakin besar

IV.Kesimpulan

yang dihasilkan. Namun, kinerja dari Dari penelitian yang telah dilakukan dapat enzim invertase akan terhambat jika jumlah

bahwa lignin dapat glukosa yang dihasilkan selama proses

disimpulkan

dilepaskan dari jerami padi dengan sakarifikasi terlalu tinggi. Konsentrasi

menggunakan metode pretreatment alkali substrat yang tinggi akan mengurangi

(NaOH 2%-NH4OH 6%) dengan persentase jumlah

penurunan berat sampel sebesar 55,48%, kehidupan Saccharomyces cerevisiae akan

dengan perbandingan padatan (jerami terganggu. Dari gambar 5 etanol dihasilkan

padi) : cairan (NaOH-NH4OH) (1:15) pada lama fermentasi 144 jam, dihasilkan

C. Konsentrasi etanol sebsar 2,0151 mL dengen persen area

selama 24 jam pada 50 o

glukosa maksimum yang dihasilkan oleh 67,17 5 dan waktu retensi 1,630 menit.

enzim selulase dari Trichoderma viride Selain etanol pada analisis kromatogram

strain T1 sk adalah sebesar 182,93 µg/mL terdapat senyawa lain seperti 7-hydroxy-7-

dari 0,6 g jerami padi dengan lama phenil-3,9

sakarifikasi 60 menit. Aktivitas enzim Terdapatnya puncak senyawa lain yang

diisopropil-2,10

diox.

selulase itu sendiri terhadap substrat murni muncul menurut Judoamidjojo et al (1989)

CMC 0,1% adalah 0,015 unit. Sedangkan merupakan produk sampingan dari hasil

etanol yang dihasilkan dengan metode SSF fermentasi 17 .

adalah 2,0151 mL dengan persen area kromatogram sebesar 67,17%

Jika dibandingkan

dengan

penelitianZhuang Zuo (2011), hasil yang

V. Ucapan terima kasih

diperoleh sangat sedikit. Hal ini dapat Penulis mengucapkan terima kasih kepada disebabkan oleh kondisi pretreatment dan

analis Laboratorium Biokimia FMIPA enzim yang digunakan berbeda. Pada

Universitas Andalas yang telah membantu penelitian ini, enzim yang digunakan

dalam menyelesaikan penelitian ini. Rekan- berupa ekstrak kasar enzim sehingga tidak

rekan dan semua pihak yang telah hanya selulosa yang akan dikonversi

membantu dan memberikan dukungan menjadi glukosa tetapi juga dihasilkan

sepenuh hati kepada penulis dalam enzim

menyelesaikan penelitian ini. mendegradasi

glukosa dan enzim endo-1,4- β-xilanase

Referensi

yang dapat mendegradasi xilan. Sehingga

1. Jefries, T.W., and Y.S Jin,2000 ,Ethanol jumlah glukosa yang dihasilkan selama

Thermotolerance in The proses sakarifikasi akan semakin banyak.

and

Bioconversion of Xylose By Yeast,Appl. Banyaknya

47, 221-268. menghambat

2. Campbell,C.J.,Laherrere,J.H, 1998, The sehingga etanol yang dihasilkan sedikit.Hal end of Cheap Oil, 3, 78-83. ini juga dapat disebabkan karena waktu

3. Howard,R.L., Abotsi., E.Jansen van fermentasi yang terlalu lama yang telah

melebihi dari fasa eksponensial. Fasa Resburg,E.L., and Howard,S., 2003, eksponensial untuk Saccharomyces cerevisiae

Lignocellulose Biotechnology: Issues of terjadi pada 36 jam hingga 72 jam. Pada

and Enzyme fasa tersebut, terjadi pembelahan sel yang

Bioconversion

African Journal of sangat cepat sehingga membutuhkan gula

Production,

Biotechnology , 2 (12), 602-619. sederhana dalam jumlah yang banyak juga.

4. Wang,M.,Saricks,C.,Santini,D., 1999 , Sehingga pada saat dilakukan fermentasi

Effect of Fuel Ethanol Use On Fuel- bioetanol hingga 84 jam, tidak lagi terjadi

Cycle Energy And Greenhouse Gas pembelahan sel, namun jumlah nutrien

Argonne National yang semakin berkurang sehingga terjadi

Emissions,

Laboratory, Argonne ,IL. kompetisi

nutrisi yang

menyebabkan

5. Mursyad, W.M.A., 2011, Fermentasi beberapa sel mati.

Etanol dari jerami Padi, Fakultas

Nusantara. Mulyani,N., 2013, Aktivitas Fusarium

6. Fatma, H., Abd El-Zaher., and Fadel., oxysporum Dalam Menghidrolisis 2010 , Production Of Bioethanol Via

Enceng Gondok (Eichornia crassipes) Enzymatic Saccharification of Rice

Dengan Variasi Temperatur, Chem Info, Straw by Cellulase Produced by

1 (1), 220-225.

Trichoderma ressei Under Solid State

15. Setyawati,H.,Astuti, R.N., 2013 , Fermentation, New york Science Journal,

Bioetanol dari Kulit Nanas Dengan 72-78.

Variasi Massa Saccharomyces cerevisiae

7. Carlile, M.J.,S.C.Watkinson.,

dan Waktu Fermentasi. G.W.Gooday., 2011, The Fungi, 2 nd

and

16. Balat, M., Balat, H., Cahide, Oz., 2008,

Academy Press , London-California. Progress in Bioethanol Processing :

8. Hyun K.T., Taylor. F., and Kevin B. Progres in Energy and Combustion Hicks., 2008, Bioethanol Production

Science, Elsevier, 551-573 .

From Barley Hull Using SAA (Soaking

17. Zhu,S.,Wu,Yu.,Yu,Z., and Zhang,Y., in Aqueous amonia) Pretreatment,

Comparison of three Bioresource technology , 99, 5694-5702.

Microwave/Chemical pretreatment

9. A.Aden.,M.Ruth.,K.Ibsen,

Processes for Enzymatic Hydrolisis Of Jechura.,K.Neeves.,

J.

Rice Straw, Biosystem Enginering, 93 (3), B.Wallace.,

Biomass to Ethanol Design and

Economics Utilizaing

Co-Current

Dilute Acid Prehydrolisis

and

Enzymatic Hydrolisis for Corn Stover,

NREL, NREL/TP-510-32438.

10. Armata, W., Setyaningsih, D., Richana, N.,2009, Produksi Bioetanol dari Ubi

Kayu Melalui Proses Sakarifikasi

Fermentasi Simultan Menggunakan

Kultur Campuran Trichoderma viride,

Aspergilus niger , dan Saccharomyces cerevisiae.

11. N.Chinedu,S.,C.Yah,S.,C.Nwinyi,O.,I. Okochi,V.,A.Okafor,U.,andM. Onyegeme, O.B.M., 2008, Plant Waste Hydrolysis by Ekstracellular Enzymes of Aspergillus niger and Penicillium chrysogenum :Effect of Amonium Pretreatment ,

Biochemistry and Molecular Biology , 23 (1), 1-7.

12. Bagus,W.G.I.I.,Redi,A.W.,

dan

Bagus,N.S.D., 2011, Produksi Selulase Kasar dari kapang Trichoderma viride dengan

Perlakuan

Konsentrasi

Substrat Ampas Tebu dan Lama Fermentasi, Jurnal Biologi, XV (2), 29-

13. Zuo,Z.,Tian,S.,Chen, Z., and Li,J., 2012, Soaking PretreatmentOn Corn Stover For Bioethanol Production Followed By Anaerobic Digestion Process, Appl Biochem Bioethanol , 167, 2088-2102.

PRODUKSI BIOETANOL MENGGUNAKAN METODA SIMULTANEOUS SACCHARIFICATION FERMENTATION (SSF) DARI LIMBAH KULIT NANAS DENGAN PERLAKUAN BASA

Nur Afdila, Marniati Salim, dan Zulkarnain Chaidir

Laboratorium Biokimia Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Andalas

e-mail : bundosalim@gmail.com Jurusan Kimia FMIPA Unand, Kampus Limau Manis, 25163

Abstract

The lignocellulosic contents in pineapple peels provide an opportunity to be alternative energy such as bioethanol. Utilization the natural resources as renewable energy are expected able to overcome the issues of energy crisis. The pineapple peels are converted to be bioethanol by using cellulase enzyme from Trichoderma viride T1 Sk and Saccharomyces cerevisiae yeast by Simultaneous Saccharification Fermentation method. Determination optimum pretreatment

was obtained by soaking NH 4 OH 8% for 48 hours. Measuring the concentration of reducing sugar at the enzymatical saccharification was obtained 1425,89 mg/L for 105 minutes saccharification time. Assay of the cellulase enzyme activity toward CMC substrate was 0.66 unit/mL. Bioethanol yield was obtained 76,36% of percent area for 1.632 minutes retention time and by GC-MS 3,818 mL of ethanol volume

Keywords: Bioethanol,pretreatment,Trichoderma viride strain T1 sk,SSF,Saccharomyces cerevisiae.

I. Pendahuluan

alternatif dalam yang tidak akan pernah ada habisnya,

Energi merupakan salah satu kebutuhan

menjadi

energi

menggantikan posisi sumber energi yang selama masih ada kehidupan maka

telah dikenal selama ini seperti minyak kebutuhan energi tidak akan pernah

bumi,gas alam dan lain sebagainya [1,2] . berhenti. Energi memiliki peranan yang sangat

Konversi biomassa menjadi bioethanol kelangsungan hidup manusia baik berupa

penting dalam

menunjang

dengan berbagai teknologi telah dilakukan gas,cair maupun padat. Namun yang

akhir-akhir ini. Hal ini perlu dilakukan menjadi masalah utama pada saat sekarang

secara optimal dan berkesinambungan ini adalah kebutuhan manusia yang

sehingga hasil temuan tersebut benar-benar semakin

manfaatnya dalam dengan

kehidupan. Salah satu biomassa yang dapat menunjang aktivitas manusia itu sendiri.

dimanfaatkan untuk renewable energi adalah Sumber energi yang beberapa abad ini

Limbah organik seperti kulit nanas. Limbah masih didominasi dari bahan bakar fosil

tersebut sudah mulai banyak dilaporkan yang

pemanfaatannya baik secara individu sewaktu-waktu bisa habis. Hal ini menjadi

maupun campuran sebagai bahan baku dasar pertimbangan utama, dimana saat ini

pembuatan bioetanol [3] . Bioetanol dapat para peneliti berlomba-lomba mencari

dibuat dari bahan yang mengandung gula sumber

energi terbarukan,yang

bisa bisa

Saat ini, penelitian lebih difokuskan pada NaOH + 4% NH 4 OH, dan 1% NaOH + 8% biomassa berlignoselulosa seperti kulit

NH 4 OH selama 48 jam. Berdasarkan variasi nanas. Nanas (Ananas comosus L. Merr)

tersebut, cairan dengan adalah salah satu jenis buah yang terdapat

konsentrasi

konsentrasi 1% NaOH + 8% NH 4 OH di Indonesia yang pemasarannya cukup

memberikanhasilpengurangan lignin yang merata di daerah-daerah Indonesia. Sebagai

lebih baik. Pada proses SSF, enzim selulase peluang

yang digunakan adalah selulase murni terbarukan,kulit

dengan mikroorganisme Pichiastipitis CBS karbohidrat 13,7 gram/100 g nanas [5] .

nanas

mengandung

6054. Produksi bioetanol dengan metode Biomassa ini dianggap sebagai bahan baku

SSF menghasilkan etanol sebesar 36,1 g/L yang menjanjikan karena kaya gula dan

denganfermentasiselama 72 jam [9] . komponen

berlignoselulosa,

ketersediaannya melimpah dan biaya SSF pertama kali dikenalkan oleh Takagi produksi

dan teman-temannya pada tahun 1977, Penggunaan biomassa sisa seperti kulit

antara hidrolisis nanas

yaitu

kombinasi

menggunakan enzim selulase dan yeast S. memberikan keuntungan untuk mengubah

untuk produksi

bioetanol

cerevisiae untuk fermentasi gula menjadi bahan limbah menjadi produk bernilai

simultan. Proses SSF harganya [6,7] .

etanol

secara

sebenarnya hampir sama dengan proses yang terpisah antara hidrolisis dengan

Bahan-bahan lignoselulosa

enzim dan proses fermentasi, hanya dalam terdiri dari selulosa, hemiselulosa dan

umumnya

proses SSF hidrolisis dan fermentasi lignin. Selulosa secara alami diikat oleh

dilakukan dalam satu fermentor [10] . hemiselulosa dan dilindungi oleh lignin

.Adanya senyawa pengikat lignin inilah Berdasarkan penelitian terdahulu oleh yang

Wijana dkk (1991) tentang biomassa lignoselulosa sulit untuk dihidrolisa. Oleh

menyebabkan

bahan-bahan

lignoselulosa yang terdapat pada kulit sebab itu, proses pretreatment dan hidrolisa

nanas seperti serat kasar 20,87%,gula merupakan tahapan proses yang sangat

13,65%,lignin 7,07% hal ini penting

reduksi

peluang kulit nanas perolehan

yang dapat

mempengaruhi

memberikan

sebagai bahan dasar dilakukan untuk mengkondisikan bahan-

etanol. Proses

pretreatment

dimanfaatkan

pembuatan bioethanol [11]. Pada penelitian bahan lignoselulosa baik dari segi struktur

ini peneliti ingin melakukan “Produksi dan

Bioetanol Dengan Menggunakan Metoda menghilangkan kandungan lignin dan

ukuran dengan

memecah

dan

Simultaneous Saccharification Fermentation hemiselulosa, merusak struktur krital dari

(SSF) Dari Limbah Kulit Nanas Dengan selulosa serta meningkatkan porositas

Perlakuan Basa ”,dengan variasi konsentrasi bahan. Rusaknya struktur kristal selulosa

NH 4 OH pada suhu pretreatment 50 o C [8] dan akan mempermudah terurainya selulosa

jamur Trichoderma viride strain T1 sk. menjadi glukosa. Selain itu, hemiselulosa

akan turut terurai menjadi senyawa gula

II. Metode Penelitian

sederhana: glukosa, galaktosa, manosa,

2.1. Bahan, peralatan dan instrumentasi heksosa, pentosa, xilosa dan arabinosa.

Bahan yang digunakan adalah sampel Selanjutnya

limbah kulit nanas yang diambil di Pasar sederhana tersebut yang akan difermentasi

senyawa-senyawa

gula

Raya Padang, kertas saring, ammonium oleh

hidroksida (Merck), natrium hidroksida etanol [8] .

mikroorganisme

menghasilkan