PRETREATMENT DENGAN Phanerochaete chrysosporium DALAM HIDROLISIS ASAM ENCER SLUDGE KERTAS AI ROSAH AISAH

Transkripsi

1 PRETREATMENT DENGAN Phanerochaete chrysosporium DALAM HIDROLISIS ASAM ENCER SLUDGE KERTAS AI ROSAH AISAH DEPARTEMEN SILVIKULTUR FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

2 PRETREATMENT DENGAN Phanerochaete chrysosporium DALAM HIDROLISIS ASAM ENCER SLUDGE KERTAS AI ROSAH AISAH Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor DEPARTEMEN SILVIKULTUR FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

3 Ai Rosah Aisah (E ). Pretreatment dengan Phanerochaete chrysosporium dalam Hidrolisis Asam Encer Sludge Kertas. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Elis Nina Herliyana, M.Si dan Isroi, S.Si, M.Si RINGKASAN Indonesia memiliki kekayaan alam yang beraneka ragam, salah satu contohnya adalah jamur pelapuk putih P. chrysosporium dari kelas Basidiomycetes yang mampu mendegradasi bahan lignoselulosa. Ketersediaan bahan lignoselulosa di Indonesia cukup banyak, hal ini didukung oleh terus berkembangnya industri pertanian dan kehutanan yang menghasilkan limbah lignoselulosa, contohnya sludge kertas. Sludge kertas dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku bioetanol karena diduga masih mengandung selulosa yang cukup banyak, akan tetapi lignin dalam sludge kertas perlu didelignifikasi agar selulosa dapat dihidrolisis. Proses delignifikasi dapat dilakukan dengan memanfaatkan jamur P. chrysosporium sebagai agen pendegradasi lignin. Sebelum sludge kertas diolah menjadi bioetanol, kadar gula pereduksi dari sludge kertas perlu diketahui terlebih dahulu. Hal ini dilakukan untuk memperkirakan etanol yang dapat diperoleh. Penelitian ini bertujuan untuk mengamati pertumbuhan diameter dan penyebaran koloni isolat jamur P. chrysosporium pada media PDA dan sludge kertas serta menentukan tingkat degradasi dan laju dekomposisi sludge kertas sebagai pengaruh dari lama inkubasi jamur. Penelitian ini juga bertujuan untuk menentukan komponen kimia sludge kertas dan aktivitas enzim dari isolat jamur P. chrysosporium sebagai pengaruh dari lama inkubasi serta menentukan gula pereduksi yang dihasilkan sebagai pengaruh dari lama inkubasi dan konsentrasi asam. Penelitian ini dilakukan di Fakultas Kehutanan IPB dan Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia, dimulai dari Agustus 2008 sampai dengan April Rangkaian metode penelitian terdiri atas beberapa tahap. Tahap pertama yaitu persiapan bahan yang meliputi pengeringan sludge kertas, perbanyakan isolat jamur P. chrysosporium pada media PDA sampai koloni isolat jamur memenuhi cawan Petri, kemudian perbanyakan isolat pada media MEL yang diinkubasi kurang lebih selama 5 sampai dengan 10 hari. Tahap selanjutnya yaitu menginokulasi 10 ml isolat jamur P. chrysosporium pada media sludge kertas dalam botol kaca berdiameter 6 cm. Sludge kertas yang akan diinokulasi isolat jamur memiliki kada air sebesar 77.9%. Sludge kertas yang telah diinokulasi isolat jamur selanjutnya diinkubasi pada suhu ruang selama 6 dan 12 hari. Setelah sludge kertas selesai diinkubasi, tahap selanjutnya yaitu penentuan tingkat degradasi dan laju dekomposisi sludge kertas. Analisis komponen kimia sludge kertas juga dilakukan untuk menganalisis kadar air (TAPPI 264 om-88), holoselulosa (TAPPI T 9 m-54), selulosa (TAPPI T 17 m-55) dan bilangan kappa (TAPPI T 236 cm-85). Analisis lain yang dilakukan yaitu meliputi analisis enzim LiP (Tien dan Kirk 1984), MnP (Fujita et al dalam Fitria 2005) dan selulase (Mandels et al dalam Montesqrit 1998) serta pengukuran ph. Tahap penelitian berikutnya yaitu hidrolisis asam encer sludge kertas pada suhu 121ºC tekanan 1 atm selama 30 menit, kemudian melakukan analisis gula pereduksi terhadap hidrolisat yang diperoleh. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap faktorial yang terdiri dari dua faktor, yaitu faktor lama

4 inkubasi dan konsentrasi asam. Masing-masing faktor terdiri dari tiga taraf, yaitu inkubasi 6 hari, 12 hari dan kontrol serta konsentrasi asam 2.5%, 5% dan kontrol. Koloni isolat jamur P. chrysosporium yang dibiakkan pada media PDA terlihat berwarna putih dan pertumbuhannya ke segala arah. Pertumbuhan koloni isolat jamur P. chrysosporium pada sludge kertas dengan 6 hari inkubasi terlihat belum merata dibandingkan dengan sludge kertas 12 hari inkubasi. Koloni isolat jamur P. chrysosporium pada sludge kertas dengan 12 hari inkubasi terlihat lebih merata dibandingkan dengan sludge kertas 6 hari inkubasi. Setelah masa inkubasi, sludge kertas mengalami penurunan bobot kering. Hal ini dikarenakan enzim-enzim yang dikeluarkan oleh jamur P.chrysosporium mampu merombak sludge kertas menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana sehingga dapat dimetabolisme oleh jamur. Sludge kertas 6 hari inkubasi memiliki tingkat degradasi sebesar 3% dengan laju dekomposisi sebesar 4.7 mg/hari, sedangkan sludge kertas 12 hari inkubasi memiliki nilai tingkat degradasi yang lebih tinggi dari sludge kertas 6 hari inkubasi yaitu sebesar 12.6% dengan laju dekomposisi sebesar 11 mg/hari. Selama waktu inkubasi, komponen kimia sludge kertas mengalami peningkatan dibanding kontrol, kecuali bilangan kappa. Kadar selulosa meningkat sekitar 3.5 sampai dengan 4.5%, kadar hemiselulosa meningkat sekitar 0.4 sampai dengan 1.7%, sedangkan bilangan kappa mengalami penurunan sekitar 10.2 sampai dengan 15% dibanding kontrol. Aktivitas enzim yang terdeteksi pada sludge kertas yaitu enzim LiP dan MnP sebesar dan U/ml untuk 6 hari inkubasi, sedangkan selulase tidak terdeteksi. Adapun setelah 12 hari inkubasi, aktivitas enzim LiP tidak terdeteksi, aktivitas enzim MnP dan aktivitas selulase sebesar U/ml. Setelah sludge kertas dihidrolisis dengan asam encer ternyata gula pereduksi yang dihasilkan masih relatif rendah yaitu berkisar antara 0.3x10-2 sampai dengan 2.6 g/l. Faktor konsentrasi asam memberi pengaruh nyata terhadap hasil gula pereduksi, akan tetapi hidrolisat yang diperoleh belum bisa difermentasi menjadi etanol karena kadar gula pereduksi hidrolisat kurang dari 15%. Koloni isolat jamur P. chrysosporium dapat memenuhi cawan Petri diameter 9 cm setelah 12 hari inkubasi dan koloni isolat jamur P. chrysosporium pada media sludge kertas terlihat lebih merata setelah 12 hari inkubasi. Faktor lama Inkubasi jamur telah mempengaruhi tingkat degradasi dan laju dekomposisi sludge kertas dengan nilai tertinggi dimiliki oleh sludge kertas 12 hari inkubasi. Selain itu, faktor lama inkubasi jamur mengakibatkan perubahan nilai komponen kimia sludge kertas yang terdiri atas kadar selulosa, hemiselulosa dan bilangan kappa. Hal ini diduga terjadi karena Isolat jamur P. chrysosporium mengeluarkan enzim ligninase dan selulase. Aktivitas enzim yang terdeteksi dari isolat jamur P. chrysosporium selama waktu inkubasi yaitu enzim LiP, MnP dan selulase. Konsentrasi asam telah mempengaruhi kadar gula pereduksi hidrolisat sludge kertas. Konsentrasi asam 5% telah menghasilkan hidrolisat sludge kertas dengan kadar gula pereduksi tertinggi, akan tetapi hidrolisat belum bisa difermentasi untuk menghasilkan etanol karena kadar gula pereduksi yang dihasilkan kurang dari 15%.

5 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pretreatment dengan Phanerochaete chrysosporium dalam Hidrolisis Asam Encer Sludge Kertas adalah benar-benar hasil karya sendiri dengan bimbingan Dr. Ir. Elis Nina Herliyana, M.Si dan Isroi, S.Si, M.Si dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, Mei 2009

6 Judul Skripsi : Pretreatment dengan Phanerochaete chrysosporium dalam Hidrolisis Asam Encer Sludge Kertas Nama Mahasiswa : Ai Rosah Aisah NRP : E Menyetujui: Komisi Pembimbing Ketua, Anggota, Dr. Ir. Elis Nina Herliyana, M.Si Isroi, S.Si, M.Si NIP NIK Mengetahui: Dekan Fakultas Kehutanan IPB, Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr NIP Tanggal lulus:

7 KATA PENGANTAR Assalamu laikum wa rahmatullahi wa barakatuh Alhamdulillah, segala puji dan syukur hanya untuk Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan hidayah-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat serta salam senantiasa tercurah kepada Nabi Muhammad SAW berserta para sahabat dan keluarganya serta para pengikutnya. Penulis menulis skripsi berjudul Pretreatment dengan Phanerochaete chrysosporium dalam Hidrolisis Asam Encer Sludge Kertas sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Kehutanan dibawah bimbingan Dr. Ir. Elis Nina Herliyana, M.Si dan Isroi, S.Si, M.Si. Penelitian ini menjelaskan tentang peranan jamur P. chrysosporium dalam delignifikasi sludge kertas yang diharapkan dapat membantu mempermudah proses hidrolisis asam sludge kertas. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis dan bagi yang membutuhkan. Amin. Wassalamu alaikum wa rahmatullahi wa barakatuh Bogor, Mei 2009 Penulis

8 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Tasikmalaya, Jawa Barat pada tanggal 3 Juni 1985, anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak Tarman dan Ibu Een Kurniasih. Penulis memulai pendidikan di Sekolah Dasar Negeri Hirnayasa pada tahun 1992 dan lulus pada tahun Pada tahun 1998 penulis melanjutkan studi ke SLTPN I Pagerageung dan lulus pada tahun Selanjutnya penulis melanjutkan ke MAN Cipasung pada tahun 2001 dan berhasil lulus pada tahun Penulis diterima di Institut Pertanian Bogor pada tahun 2004 melaui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) di Departemen Manajemen Hutan Program Studi Budidaya Hutan Fakultas Kehutanan Instititut Pertanian Bogor. Selama masa perkuliahan, penulis pernah mengikuti praktek Pengenalan dan Pengelolaan Hutan (P3H). Praktek Pengenalan Hutan dilakukan pada jalur Baturaden- Cilacap, Jawa Tengah dan Pengelolaan Hutan di Getas, Jawa Timur pada tahun Penulis melakukan Praktek Kerja Lapang di Tahura Wan Abdul Rachman Dinas Kehutanan Propinsi Lampung pada tahun Selain itu, penulis pernah aktif di LDK DKM Al-hurriyyah IPB selama tiga periode kepengurusan ( ) dan DKM Ibaadurrahmaan Fakultas Kehutanan dari tahun Untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan, penulis menyelesaikan skripsi dengan judul Pretreatment dengan Phanerochaete chrysosporium dalam Hidrolisis Asam Encer Sludge Kertas di bawah bimbingan Dr. Ir. Elis Nina Herliyana, M.Si dan Isroi, S.Si, M.Si.

9 UCAPAN TERIMA KASIH Segala puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kekuatan, nikmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Penelitian ini diselesaikan atas bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua orang tua tercinta dan seluruh keluarga atas segala dorongan, doa dan kasih sayang yang tak pernah terputus. 2. Dr. Ir. Elis Nina Herliyana, M.Si dan Bapak Isroi, S.Si, M.Si selaku pembimbing atas segala bimbingan, nasihat dan arahannya. 3. Dr. Ir. I Nyoman Jaya Wistara, MS selaku dosen penguji dari Departemen Hasil Hutan dan Ir. Siti Badriyah Rushayati, M.Si selaku dosen penguji dari Departemen Konservasi Sumber Daya Hutan dan Ekowisata. 4. Ibu Tutin Suryatin, BScF selaku laboran di Laboratorium Penyakit Hutan atas segala nasihat, perhatian dan dukungannya selama melaksanakan penelitian. 5. Bapak Supriatin dan Mas Gunawan selaku laboran dan teknisis di Laboratorium Kimia Hasil Hutan atas segala bantuan dan dukungannya selama melaksanakan penelitian. 6. Mbak Ikoh, Mbak Rini dan seluruh pihak dari Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia atas kesediannya dalam pelaksanaan penelitian. 7. Agus Supriyanto dan Indri Rezania selaku teman satu bimbingan serta seluruh teman-teman BDH Delfy, Gayatri, Afsitin, Hazra, Tuti, Yolanda, Selvi, Albi, Mbak Puji, Mbak Ajeng serta semua pihak yang turut membantu baik selama masa penelitian maupun dalam pembuatan tugas akhir. Penulis

10 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii BAB I BAB II BAB III BAB IV PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan Manfaat Penelitian... 3 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jamur Pelapuk Putih Phanerochaete chrysosporium Komponen Kimia Kayu Sludge Kertas Enzim Lignoselulolitik Hidrolisis Asam Selulosik Etanol METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Alat dan Bahan Prosedur Penelitian Persiapan Bahan Inokulasi Isolat Persentase Penurunan Bobot Kering dan Laju Dekomposisi Sludge Kertas Analisis Komponen Kimia Sludge Kertas Setelah Inkubasi Jamur Uji Aktivitas Ligninase, Selulase, dan Pengukuran ph media Hidrolisis Asam Encer Analisis Gula Pereduksi Rancangan Percobaan Analisis Data HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Penampakan Visual Koloni Isolat jamur P. chrysosporium pada Media PDA dan Sludge Kertas Pertumbuhan Diameter Koloni Isolat Jamur P. chrysosporium pada Media PDA dan Pertumbuhan Koloni Isolat Jamur P. chrysosoporium pada Sludge Kertas Persentase Penurunan Bobot Kering dan Laju Dekomposisi Sludge Kertas Komponen Kimia Sludge Kertas Setelah Inkubasi Jamur... 30