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. Konsentrasi 1M yang menghasilkan kadar gula pereduksi paling 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,, ragi roti fermipan. iv
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 30 o C. 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 Yuni Setiawan ix
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