III. METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 III. METODE PENELITIAN 3.1 BAHAN DAN ALAT Limbah tanaman jagung (LTJ) yang digunakan dalam penelitian ini adalah varietas Bisi 2 yang komponen utamanya berupa batang, tongkol, klobot, dan daun berasal dari Kabupaten Kulon Progo, Yogyakarta dan dikecilkan ukurannya sekitar 40 mesh, PDA (Potatoes Dextrose Agar), PDB (Potatoes Dextrose Broth), benzene, etanol, aceton, NAOH 17,5%, asam asetat glasial, asam sulfat 72%, akuades dan media kultur (glukosa, KH 2 PO 4, MgSO 4.7H 2 O, CaCl 2.H 2 O, FeCl 3.6H 2 O, ZnSO 4.7H 2 O, CuSO 4.5H 2 O) Alat-alat yang digunakan adalah autoklaf, inkubator, pompa vakum, jarum ose, oven, gelas filter 1G3, tabung reaksi, cawan petri, labu ukur, erlenmeyer, waterbath, aluminium foil, desikator, labu didih, sokhlet, tanur, kertas saring, spatula, penjepit, labu ukur, erlenmeyer vakum, erlenmeyer asa, mini magnetic stirrer, gelas kimia, pipet, pipet mohr dan pengaduk kaca. 3.2 METODE PENELITIAN Karakterisasi Limbah Tanaman Jagung Limbah tanaman jagung (LTJ) terdiri dari bagian-bagian: tongkol 4,49%, klobot 4,72%, batang 83,28%, daun 7,02%, dan komponen minor 0,49%, dihaluskan kurang lebih 40 mesh. Ada lima karakteristik LTJ yang dianalisis dalam penelitian ini, yaitu kadar air, kadar bahan ekstraktif, kadar lignin, kadar holoselulosa, dan kadar alfa selulosa. Hasil dari pengujian kadar air digunakan untuk menghitung bobot kering LTJ. Bobot kering tersebut akan digunakan dalam perhitungan kadar lignin basis kering. Setelah diketahui kadar air LTJ, bobot kering LTJ dapat diketahui dengan persamaan : M DO = M BO - W O.(1) Notasi M D0 menunjukkan bobot kering LTJ (dalam g), M B0 menunjukkan bobot basah LTJ (dalam g), dan W 0 menunjukkan kadar air LTJ (dalam g). Setelah diketahui bobot kering LTJ, sebanyak 3 g LTJ diekstrak dengan pelarut yang berupa campuran benzena dan alkohol dengan komposisi 2 : 1. Ekstraksi dilakukan untuk menghilangkan bahan ekstraktif pada LTJ. Dengan proses ekstraksi akan diketahui kandungan bahan ekstraktif dalam LTJ (Y E, dalam g). Hasil ekstraksi yang berupa padatan diambil sebanyak 0.5 g (sudah diketahui bobot keringnya) untuk analisis kandungan lignin. Prosedur analisis lignin dapat dilihat pada Lampiran 1. Kandungan lignin pada LTJ (Y L, dalam g) digunakan untuk menghitung kadar lignin. Hasil ekstraksi yang berupa padatan diambil sebanyak 1.5 g (sudah diketahui bobot keringnya) untuk analisis kandungan holoselulosanya. Prosedur analisis holoselulosa dapat dilihat pada lampiran 1. Kandungan holoselulosa pada LTJ (H 0, dalam g) digunakan untuk 10

2 menghitung kadar holoselulosa yang selanjutnya untuk menghitung kandungan alfa selulosa dan hemiselulosa. Hasil holoselulosa berupa padatan diambil sebanyak 0.5 g (sesudah diketahui bobot keringnya) untuk analisis kandungan alfa selulosanya. Prosedur analisis alfa selulosa dapat dilihat pada lampiran 1. Kandungan alfa selulosa pada LTJ (Y A, dalam g) digunakan untuk menghitung kadar alfa selulosa Persiapan Inokulum Biakan fungi Trametes versicolor yang didapat dari Puslit Kimia, LIPI, Serpong dikultur pada medium PDA-JIS (dalam 200 ml aquades ditambahkan 0.6 gram KH 2 PO4, 0,4 gram MgSO 4.7H 2 O, 25 gram glukosa, 5 gram pepton, dan 10 gram malt extract), selanjutnya kultur diinokulasi ke dalam PDA diinkubasi selama 7 hari dalam kondisi stasioner. Kemudian dipindah ke media PDB diinkubasi selam 7 hari dalam keadaan terus digoyang (menggunakan mesin shaker). Setelah itu miselium dipisahkan dari PDB. Air steril dan nutrient ( (NH 4 ) 2 SO 4, MgSO 4.7H 2 O, KH 2 PO 4, yeast extract, glukosa) ditambahkan sehingga diperoleh 100 ml inokulum. Inokulum dihomogenkan dengan waring blender dengan kecepatan tinggi 5,000 rpm selama 2 menit. Diagram alir persiapan inokulum dapat dilihat pada gambar 5. 11

3 Gambar 5. Diagram alir persiapan inokulum 12

4 3.2.3 Biodelignifikasi Delignifikasi dilakukan terhadap LTJ (10 g/sampel) ukuran 40 mesh yang dicampur dengan akuades dengan perbandingan LTJ : akuades = 1:5, kemuadian dimasak menggunakan magic com dengan suhu 100 C dalam waktu 1 jam. LTJ yang telah dimasak diperas airnya dan ditimbang sebanyak 30 g/sampel untuk dimasukkan ke dalam jar 200 ml, disterilisasi menggunakan autoclave selama 20 menit. Proses delignifikasi dilakukan di dalam jar selai ukuran 200 ml yang ditutup dengan kain dan diikat dengan karet dan dibungkus dengan plastik untuk mencegah adanya kontaminasi dari mikroorganisme yang lain. Ke dalam jar tersebut sebelumnya telah ditambahkan nutrient untuk pertumbuhan kapang. Jar disimpan dalam inkubator yang telah diset suhunya dan dalam waktu yang sesuai dengan rancangan percobaan. LTJ yang telah didelignifikasi kemudian di timbang dan dipindahkan ke aluminum foil untuk dikeringkan dalam oven 50 C selama 48 jam. Untuk diagram alir proses biodelignifikasi dapat dilihat pada gambar 6. 13

5 10 gram bahan (limbah tanaman jagung) Air 50 ml (air:bahan 5:1) Pencampuran Pemasakan (suhu 100 C, 1 jam) Pemerasan Air sisa perasan Pemasukkan bahan ke dalam jar (30 gram) Sterilisasi (121 C, 20 menit) Inokulasi jamur dalam bahan (sesuai perlakuan: 2,5 ml, 6,25 ml, 10 ml) Perlakuan suhu dalam rentang waktu pertumbuhan 7 hari Masa tumbuh jamur dalam bahan (biodelignifikasi) Gambar 6. Diagram alir proses biodelignifikasi Setelah proses delignifikasi dilakukan, maka tahap selanjutnya adalah proses pemanenan yang digunakan untuk proses awalan pegujian analisis pada bahan yang LTJ yang telah didelignifikasi. Diagram alir proses pemanenan dapat dilihat pada gambar 7. 14

6 Gambar 7. Diagram alir proses pemanenan Analisis Hasil Delignifikasi LTJ yang telah didelignifikasi dianalisis seperti pada analisis karakter LTJ. Hasil analisis akan menghasilkan kadar air LTJ yang telah didelignifikasi (W T, dalam g), kadar bahan ekstraktif (Y E, dalam g), kadar lignin (Y L dalam g), kadar hemiselulosa (Y H dalam g), kadar alfa selulosa (Y A dalam g). Prosedur analisis dapat dillihat pada lampiran Pengolahan Data Rancangan Percobaan Penelitian ini melibatkan tiga faktor, yaitu suhu inkubasi (T : o C) dan volume inokulum (V : ml). Penetapan rentang dalam rancangan percobaan didasarkan pada penelitian Fadhilah Suhu inkubasi ditetapkan pada nilai antara 40 o C (Fadilah et al. 2008) dan volume inokulum antara 5 ml (Fadilah et al. 2008). Sedangkan waktu untuk masa inkubasi tidak menjadi perlakuan melainkan ditetapkan 7 hari. Percobaan yang dilakukan menggunakan central composite design (CCD) dengan dua faktor. Rancangan ini menghasilkan 13 kombinasi yang harus dilakukan dan 5 center point (Lampiran 2). Dengan rancangan ini dihasilkan persamaan respon yang berbentuk: 15

7 Y E = β 0 + β 1 x 1 + β 2 x 2 + β 11 x β 22 x β 12 x 12.. (2) Y L = β 0 + β 1 x 1 + β 2 x 2 + β 11 x β 22 x β 12 x 12.. (3) Y A = β 0 + β 1 x 1 + β 2 x 2 + β 11 x β 22 x β 12 x 12.. (4) Y H = β 0 + β 1 x 1 + β 2 x 2 + β 11 x β 22 x β 12 x 12.. (5) Notasi Y E menunjukkan kadar bahan ekstraktif proses delignifikasi (g/g LTJ), Notasi Y L menunjukkan kadar lignin proses delignifikasi (g/g LTJ), Notasi Y A menunjukkan kadar alfa selulosa proses delignifikasi (g/g LTJ), Notasi Y H menunjukkan kadar hemiselulosa proses delignifikasi (g/g LTJ), dengan nilai faktor tertentu, x 1 adalah suhu inkubasi ( o C), x 2 adalah volume inokulum (ml/g LTJ), sedangkan β adalah koefisien. Metode untuk pembentukan persamaan, teori-teori yang berkaitan dengan CCD, dan beberapa analisis statistika yang dapat dilakukan pada rancangan tersebut Analisis Statistika Analisis statistik dan penentuan kondisi terbaik pada proses delignifikasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Design Expert 7 trial version. Hasil pengolahan data berupa grafik permukaan respon, analisis ragam, persamaan, dan kondisi terbaik pada proses yang diamati. 16