PRODUKSI BIOETANOL DARI HIDROLISAT ASAM TEPUNG UBI KAYU DENGAN. Keywords Trichoderma viride, Saccharomyces cerevisiae

Transkripsi

1 PRODUKSI BIOETANOL DARI HIDROLISAT ASAM TEPUNG UBI KAYU DENGAN KULTUR CAMPURAN Trichoderma viride dan Saccharomyces cerevisiae Ethanol Production from Acid Hydrolysate Cassava Flour with Mixed Culture Trichoderma viride and Saccharomyces cerevisiae I Wayan Arnata 1, Dwi Setyaningsih2, Nur Richana 3 1 Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Jl. Raya Darmaga Kampus IPB Darmaga Bogor yan_kadir@yahoo.com ABSTRAK Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memproduksi bioetanol dari hidrolisat asam tepung ubi kayu dengan menggunakan kultur campuran Trichoderma viride and Saccharomyces cerevisiae batch T. viride dan S. cerevisiae penelitian menunjukkan hidrolisat asam tepung ubi kayu mempunyai konsentrasi total gula 38,93 ± ± perolehan bioetanol secara teoritis. Kata kunci: Bioetanol, tepung ubi kayu, hidrolisat asam, Trichoderma viride, Saccharomyces cerevisiae ABSTRACT Trichoderma viride and Saccharomyces cerevisiae T. viride and S. cerevisiae ± ± ± Keywords Trichoderma viride, Saccharomyces cerevisiae PENDAHULUAN Berbagai jenis sumber bahan baku bioetanol terdapat di Indonesia, seperti ubi kayu, sagu, ubi jalar dan tetes tebu. Ubi kayu sebagai bahan baku bioetanol mempunyai kelebihan yaitu dapat tumbuh pada lahan yang kurang subur, mempunyai daya tahan tinggi terhadap penyakit dan dapat diatur masa panennya. Ubi kayu mempunyai kadar tidak jauh berbeda dengan yang dilaporkan oleh Kusmiyati 396

2 sebagai bahan baku bioetanol. Untuk menghindari terjadinya persaingan penggunaan singkong sebagai bahan pangan, pemerintah melalui Badan Litbang Pertanian telah melakukan pengembangan guna menghasilkan teknologi produksi ubi kayu unggul untuk industri. Upaya ini dilakukan untuk Pengembangan dan penggunaan pati ubi kayu sebagai bahan baku potensial bioetanol juga dilakukan untuk mendukung kebijakan Kenterian Negara Riset dan Teknologi Republik penerapan ilmu pengetahuan dan teknologi bidang sumber energi baru dan terbarukan untuk mendukung keamanan Produksi bioetanol dari ubi kayu secara umum melalui bertahap baik dengan hidrolisis asam maupun hidrolisis Saccharomyces cerevisiae b yang lebih cepat dan harga bahan yang lebih murah, namun a penghambat dalam proses hidrolisis pati menjadi glukosa, maka dalam penelitian ini dilakukan dengan hidrolisis secara pati yang terhidrolisis dan masih menyisakan padatan sebesar homopolimer yang jika dihidrolisis akan menghasilkan glukosa sama dengan hemiselulosa dan lignin merupakan pembentuk derajat hidrolisis pati pada hidrolisis asam dengan konsentrasi rendah menjadi tidak sempurna. Untuk meningkatkan derajat hidrolisis pati dan serat, maka dalam penelitian ini akan dicoba dengan mengkombinasikan hidrolisis asam dengan Beberapa penelitian telah dilakukan untuk memproduksi bioetanol dengan teknologi kombinasi hidrolisis asam dengan asam yang umumnya dipergunakan adalah asam anorganik Nair Trichoderma viride merupakan salah satu jenis kapang yang telah banyak dilaporkan mempunyai kemampuan untuk b pertanian dari industri tapioka yang dapat dipergunakan diproduksi dari substrat onggok dipergunakan untuk proses T. Viride dan S. cerevisiae. Pada proses hidrolisis, selulase yang dihasilkan oleh T. viride diharapkan dapat melonggarkan matrik selulosa diharapkan dapat menghidrolisis selulosa menjadi glukosa. Glukosa yang terbentuk dalam kultur campuran selanjutnya S. cerevisiae untuk menghasilkan bioetanol. Penelitian ini bertujuan untuk memproduksi bioetanol untuk menghasilkan hidrolisat asam berupa glukosa yang T. viride yang dicampurkan baik secara

3 bertahap maupun secara simultan dengan S. cerevisiae pada METODE PENELITIAN Bahan dan Alat Saccharomyces cerevisiae dan Trichoderma viride diperoleh mikroba meliputi Potato Dextrose Agar yeast extract maltpepton untuk keperluan analisis menggunakan bahan Pro Analys Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Bioindustri Teknologi Industri Pertanian Bogor. Pelaksanaan Penelitian Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap yaitu penentuan karakteristik tepung ubi kayu, persiapan kultur S. cerevisiae dan T. viride penentuan karakteristik ubi kayu, bahan baku dikecilkan Tepung ubi kayu yang dihasilkan kemudian dianalisa untuk mengetahui karakteristik bahan baku yang meliputi analisis kadar air, lemak, protein, pati, abu, selulosa, hemiselulosa Pada tahap persiapan kultur Trichoderma viride, menggunakan media Potato Dextrose Agar dilakukan pengamatan setiap hari terhadap jumlah spora yang selanjutnya dipergunakan untuk proses produksi hemasitometer. Pada tahap persiapan kultur S. cerevisiae, dila, 0,89 3. dilakukan pada suhu 30 T. viride untuk menghasilkan selulase. Pada tahap hidrolisis, tepung singkong dengan C dilakukan pengukuran terhadap total gula dan gula reduksi dari hidrolisat. batch pada suhu 30 C selama 96 jam dalam erlemmeyer 1 liter dengan kemudian kultur T. viride dan S. cerevisiae T. viride S. cerevisiae. Perlakuan kedua (P kurtur secara simultan antara T.viride dan S. cerevisiae mulai T. viride T. viride Rancangan Percobaan n 398

4 Duncan untuk mengetahui adanya perbedaan antar perlakuan. Analisa Data Ubi kayu sebelum dipergunakan sebagai substrat ditentukan nilai dextrose equivalen persentase dari rasio antara kadar gula reduksi dengan total konsentrasi etanol hasil produksi aktual terhadap konsentrasi etanol secara teoritis. Konsentrasi etanol aktual adalah merupakan konsentrasi etanol yang diperoleh berdasarkan C Eff. fermentasi = (Konsentrasi etanol aktual / Konsentrasi etanol teoritis) x 100% dihasilkan dari proses produksi terhadap bobot tepung ubi kayu yang dipergunakan dalam proses produksi (Rodmui ± 0,00 tidak jauh berbeda dengan kadar pati yang dilaporkan oleh pati yang cukup tinggi menunjukkan ubi kayu mempunyai Kultivasi dan Produksi Enzim Kasar Selulase Trichoderma viride diperoleh mengalami germinasi. Pada hari berikutnya mulai terbentuk T. viride di sajikan pada Gambar 1. ± Rendemen (% v/b) = (Volume etanol aktual / Bobot tepung ubi kayu) x 100% HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Ubi Kayu Ubi kayu yang dipergunakan dalam penelitian ini T. viride 399

5 ± T. viride telah melakukan degradasi untuk menghasilkan glukosa yang akan dipergunakan untuk normal terjadi pada saat sebelum sporulasi, yaitu pada akhir dengan penurunan jumlah sumber karbon dalam medium, Wahid pertumbuhan Trichoderma yang terjadi pada produksi selulase berhubungan langsung dengan adanya konsumsi karbohidrat yang terdapat pada onggok. hari. T diproduksi dapat disebabkan oleh adanya perbedaan dalam dkk., dkk., dapat disebabkan oleh terjadinya perbedaan komposisi rasio dkk., Hidrolisis Asam Proses pembuatan hidrolisat dilakukan dengan glukosa yang akan dipergunakan sebagai substrat S. cerevisiae menghasilkan konsentrasi total gula 38,93 ± ± persentase perbandingan antara konsentrasi total gula dengan gula pereduksi maka nilai DE yang dihasilkan dari hidrolisis dapat disebabkan oleh belum terhidrolisisnya granula pati menjadi glukosa yang masih tersusun secara kompak dan dilindungi oleh matrik lignoselulosa (selulosa, hemiselulosa maka akan semakin tinggi konsentrasi gula reduksi yang dihasilkan, dengan demikian akan meningkatkan derajat hidrolisis yang semakin tinggi juga akan menghasilkan S. cerevisiae a Fermentasi Perlakuan pertama (P 1 ditambahkan kultur T. viride 9 menambahkan kultur S. cerevisiae substrat. Penambahan kultur T. viride dimaksudkan untuk terlebih dahulu untuk menghasilkan glukosa, kemudian S. cerevisiae untuk memproduksi etanol.

6 1, terjadi ± ± 5,01 ± ± konsentrasi total gula yang dikonsumsi selama proses maka konsentrasi etanol yang dihasilkan secara teoritis adalah 1 diperoleh ± terhadap perolehan konsentrasi etanol teoritis. Perubahan P 1 Perlakuan kedua (P dilakukan sama halnya seperti pada perlakuan P 1, hanya saja hidrolisat asam yang masih mengandung serat setelah ditambahkan kultur campuran T. viride 9 dan S. cerevisiae secara simultan dengan perbandingan 1:1 kultur campuran ini dimaksudkan agar T. viride dapat oleh S. cerevisiae untuk memproduksi etanol., terjadi konsentrasi total gula terjadi dari 383,08 ± ± ± ± substrat untuk menghasilkan etanol dibandingkan dengan ± perlakuan P disajikan pada Gambar 3. Pada semua perlakuan menunjukkan adanya korelasi selama proses glikolisis pada siklus Embden Meyerhof Parnas Pathway glikolisis, setiap satu mol glukosa akan dipecah menjadi dua + (Wolin dkk., + dilihat dari persamaan reaksi berikut ini: + S. cerevisiae yang dihasilkan dari perlakuan P 1 yaitu penggunaan kultur campuran T. viride dan S. cerevisiae yang ditambahkan secara bertahap lebih tinggi dari pada konsentrasi etanol yang dihasilkan dari perlakuan P yaitu penggunaan kultur campuran T. viride dan S. cerevisiae yang ditambahkan

7 S. cerevisiae melainkan dapat juga dipergunakan untuk pertumbuhan sel glikolisis belum mampu sepenuhnya dirubah menjadi etanol oleh S. cerevisiae Penelitian tentang produksi bioetanol baik menggunakan hidrolisat asam tepung ubi kayu dengan kultur tunggal S. cerevisiae menghasilkan konsentrasi etanol 5,66 ± ini lebih rendah dibandingkan dengan hasil dari penelitian ini yaitu pada penggunaan kultur campuran T. viride dan S. cerevisiae yang ditambahkan secara bertahap dengan ± T. viride yang S. cerevisiae dapat meningkatkan konsentrasi etanol. Pada produksi bioetanol menghasilkan konsentrasi etanol yang lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi etanol dari hidrolisat asam. inhibitor sebagai hasil samping dari proses hidrolisis asam C dan 1atm. Pada suhu dan tekanan yang tinggi golongan heksosa seperti glukosa akan terdegradasi menjadi a baik pada kapang, khamir maupun bakteri (Chandel dkk., S. cerevisiae dan menurunkan laju pertumbuhan sel pada 1 yang menghasilkan konsentrasi etanol secara aktual lebih rendah dari pada perlakuan P. Ini disebabkan perbandingan antara produk etanol aktual yang dihasilkan dengan konsentrasi etanol secara teoritis sangat rendah. Dalam proses KESIMPULAN Penggunaan kultur campuran T. viride dan S. cerevisiae menggunakan substrat hidrolisat asam menghasilkan ± campuran T. viride dan S. cerevisiae yang ditambahkan ± DAFTAR PUSTAKA Aneurinibacillus thermoaerophilusafrican Journal of Microbiology Research 6 Trichoderma harzianum. Journal of Botany 41 using Saccharomyces cerevisiae. African Journal of Biotechnology 11

8 Applied Biochemistry and Biotechnology lignoselulosa limbah pertanian untuk pupuk organik. Berita Selulosa 45 in biomass hydrolysates by Saccharomyces cerevisiae: current status. Journal of Antonie van Leeuwenhoek 90:, th African Journal of Biotechnology 7: Trichoderma cellulases under Journal of Botany ubi kayu skala laboratorium. Buletin Balai Besar Pascapanen Aspergillus niger Applied Biological Chemistry 51 technology: an appraisal. Biotechnology and Molecular Biology Review Streptomyces Journal of Microbiology by Hypocrea jecorina (Trichoderma reesei International Journal of Biochemistry and Molecular Biology Journal of Analytical Chemistry zymomonas mobilis American Science 1 by Aspergillus niger African Journal of Biotechnology 10 Teknologi Bioenergi. Chemical Engineering Saccharomyces cerevisiae ability in high solids concentrations and in the presence Biotechnology for Biofuels 4: production in Indonesia. 7 Applied and Environmental Microbiology 69 technique. Journal of Analytical Chemistry Aspergillus niger and Penicillium chrysogenum Yeast and Fungal Research Kajian Teknik Imobilisasi Kapang Penghasil Selulase dan Asam Sitrat dalam Spons Untuk Pemanfaatan Onggok Menjadi Asam Sitrat. Disertasi.

9 Aspergillus niger dan Zymomonas mobilis. Bioteknologi 1 Kenterian Negara Riset dan Teknologi Republik Indonesia ilmu pengetahuan dan teknologi bidang sumber energi baru dan terbarukan untuk mendukung keamanan Cellulomonas uda Chemical Technology 11 Saccharomyces cerevisiae presented at 30 th as a Saccharomyces cerevisiae Bioscience Trichoderma viride. Journal of Botany Biotechnology 16: Trichoderma ressei RUT C30: Applied Biochemistry and Biotechnology 151 Journal of Analytical Chemistry Biochemical Journal hemicellulases. Biomass Bioenergy Phlebia gigantean. Enzyme and Microbial Technology 40 Saccharomyces cerevisiae Life Science 5 Brewing and Distilling 1 sensorial properties. Food Chemistry Dioscorea hispida Jurnal Teknologi dan Industri Pangan African Journal of Biotechnology 5 Continue Ethanol Production from Dilute- Strategy. Tesis. Chemical and Biological Engineering, Jerusalem artichoke by acid hydrolysis. Romanian Biotechnological 16 lignoselulosa dari limbah tanaman pangan dan Penelitian Pertanian Tanaman Pangan Kasetsart Journal: Natural Science

10 spruce. Enzyme and Microbial Technology Trichoderma harzianum. Journal of Botany 41 Saccharomyces cerevisiae Biological Sciences Enzim dan Bioteknologi Bioteknologi. Institut Pettanian Bogor, Bogor. Cellulase production by Trichoderma sp. on apple African Journal of Biotechnology 9 Rekayasa Proses Hidrolisis Pati dan Serat Ubi Kayu Untuk Produksi Bioetanol. Tesis. Program Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor, Bogor. a materials. BioResourches b material. BioResources African Journal of Biotechnology 6 Dalam endoglucanase production by Trichoderma reesei RUT African Journal of Biotechnology 10 Teknologi Produksi Ubikayu Mendukung Industri Bioethanol, hal. Jakarta. bioethanol production. Journal Agricultural 5 human colon. Applied and Environmental Microbiology 65 cellulase. BioResources 1 Yoonan, K., Kongkiattikajom, J. dan Rattanakanokchai, K. Saccharomyces cerevisiae Journal of Mexican Chemical Society. 54