C. ANALISIS GAS CHROMATOGRAPHY-MASS SPECTROSCOPY (GC-MS) (GC-MS)
2. Fungsi Senyawa Cairan Pirolisis untuk Bahan Tambahan Makanan
Cairan hasil pirolisis pada suhu 250,350, dan 450ºC yang telah di GC-MS dan diketahui senyawa yang terkandung di dalamnya akan digolongkan berdasarkan fungsi dari senyawa tersebut sesuai dengan tujuan penelitian yaitu mengetahui kandungan senyawa cairan hasil pirolisis yang berfungsi sebagai bahan tambahan makanan. Bahan tambahan makanan merupakan bahan yang ditambahkan ke dalam makanan untuk mempengaruhi sifat dan bentuk pangan. Fungsi dari bahan tambahan makanan yang diinginkan pada penelitian ini yaitu pengawet, antioksidan dan flavour. Grafik hubungan suhu dengan jumlah senyawa yang berfungsi sebagai bahan tambahan makanan tanpa katalis seperti terlihat pada Gambar 17.
Gambar 17. Grafik hubungan suhu dengan jumlah senyawa yang berfungsi sebagai bahan tambahan makanan tanpa katalis
Dari Gambar 17, pirolisis batang dan daun jagung tanpa katalis pada suhu 250ºC menghasilkan senyawa-senyawa yang dapat digunakan sebagai pengawet, flavour dan herbisida. Senyawa yang dapat digunakan sebagai pengawet biasanya berasal dari golongan fenol dan golongan asam. Menurut Mullen et al. (2009), pada daging asap, golongan fenoliks hasil pirolisis berfungsi sebagai pengawet yang membantu dalam mencegah penjamuran. Senyawa yang berfungsi sebagai pengawet
42
diantaranya p-cresol, asam palmitat, asam oleat, asam hexanedioic, eicosane dan asam laurat. Senyawa ini ditemukan pada cairan hasil pirolisis suhu 250ºC dan 350ºC.
Antioksidan merupakan suatu zat yang dapat menghambat atau memperlambat proses oksidasi lemak sehingga mencegah terjadinya ketengikan. Golongan antioksidan yang terkenal berasal dari senyawa polifenol (Anonimc, 2009). Senyawa yang dapat digunakan sebagai antioksidan adalah pyrocatechol yang merupakan senyawa golongan fenol. Senyawa untuk antioksidan ditemukan pada cairan hasil pirolisis batang dan daun jagung tanpa katalis pada suhu 350ºC.
Dari hasil analisis fungsi cairan pirolisis batang dan daun jagung tanpa katalis diketahui senyawa yang berfungsi sebagai flavour semakin meningkat seiring meningkatnya suhu dan paling banyak terdapat pada suhu 350ºC. Beberapa senyawa yang berfungsi sebagai flavour merupakan golongan fenol. Golongan fenol ini hasil dekomposisi dari lignin dan jenis cyclopentenolones yang merupakan turunan dari selulosa. Lignin akan menghasilkan syringol yang merupakan salah satu contoh flavour.
Cairan hasil pirolisis tanpa katalis pada suhu 350ºC menghasilkan senyawa-senyawa yang dapat digunakan sebagai flavour dengan jumlah lebih banyak jika dibandingkan dengan senyawa yang dihasilkan pada suhu 250ºC, misalnya pyrocatechol methyl, dimethoxy phenol, syringaldehyde, asam benzenasetik, asam cinnamic dan lain-lain. Senyawa p-cresol yang merupakan golongan fenol berfungsi sebagai pengawet dan herbisida. Jumlah cairan pirolisis menurun seiring peningkatan suhunya. Demikian juga pada kandungan di dalam cairan tersebut. Pada cairan pirolisis pada suhu 450oC hanya terdapat beberapa senyawa yang berfungsi sebagai flavour yang berasal dari golongan fenol dan aldehid yaitu p-ethylphenol, pyrocatechol methyl, p-vinylguaiacol, 2,6 dimethoxy phenol, vanillin, dan syringaldehyde.
Herbisida yang terdapat pada cairan hasil pirolisis merupakan senyawa yang berfungsi sebagai fungisida dan antibakteri, misalnya chloronitropropane dan asam dodecanoic. Fungsi senyawa cairan hasil
43
pirolisis pada suhu 250, 350, dan 450oC disajikan pada Lampiran 4. Grafik hubungan suhu dengan jumlah senyawa yang berfungsi sebagai bahan tambahan makanan dengan penambahan katalis seperti terlihat pada Gambar 18.
Gambar 18. Grafik hubungan suhu dengan jumlah senyawa yang berfungsi sebagai bahan tambahan makanan dengan penambahan katalis
Dari Gambar 18 dapat diketahui senyawa yang terdapat pada cairan pirolisis batang dan daun jagung dapat digunakan sebagai pengawet,
flavour dan herbisida, tetapi tidak memiliki senyawa yang dapat digunakan
sebagai antioksidan. Gambar 18 juga memperlihatkan bahwa peningkatan suhu akan menurunkan jumlah senyawa yang berfungsi sebagai pengawet. Pengawet yang terdapat pada cairan pirolisis dengan katalis berasal dari golongan asam. Misalnya asam azelaic, metil palmitat, metil oleat, hexadecane, eicosane dan p-hydroxybenzaldehyde. Senyawa-senyawa ini ditemukan di semua cairan hasil pirolisis suhu 250, 350, dan 450ºC. Peningkatan suhu akan menurunkan jumlah senyawa yang dapat digunakan sebagai pengawet.
Senyawa yang berfungsi sebagai flavour semakin meningkat seiiring meningkatnya suhu pirolisis. Pada suhu 250ºC terdapat tiga senyawa, kemudian meningkat menjadi 5 senyawa pada suhu 450ºC. Senyawa yang berfungsi sebagai flavour misalnya nonaldehyde, asam
44
nonanoic, octadecane, vanillin, acetylguaiacol, syringaldehyde dan lain sebagainya. Senyawa yang berfungsi sebagai herbisida berasal dari golongan fenol dan asam yaitu o-phenylphenol dan dichloroacetic acid-propyl ester. Senyawa ini hanya terdapat pada cairan suhu 250ºC. Fungsi senyawa cairan hasil pirolisis batang dan daun jagung pada suhu 250, 350 dan 450ºC disajikan pada Lampiran 10.
45 V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Peningkatan suhu pada pirolisis batang dan daun jagung menurunkan jumlah arang dan meningkatkan jumlah gas, sedangkan jumlah cairan akan mencapai titik maksimum pada suhu 350ºC kemudian menurun seiring meningkatnya suhu. Penambahan katalis pada pirolisis batang dan daun jagung meningkatkan jumlah gas dan menurunkan jumlah cairan dan arang.
Analisis GC-MS menghasilkan senyawa dari golongan asam, ester, fenol, hidrokarbon, dan aldehid yang dapat digunakan sebagai bahan tambahan makanan. Cairan hasil pirolisis tanpa katalis lebih banyak mengandung senyawa golongan fenol, sedangkan penambahan katalis akan meningkatkan kandungan asam dan menurunkan kandungan fenol. Kandungan senyawa pada cairan hasil pirolisis suhu 350ºC tanpa katalis lebih banyak daripada cairan hasil pirolisis perlakuan lainnya. Jumlah cairan dan kandungan senyawa yang dihasilkan dipengaruhi oleh karakteristik bahan baku dan suhu yang dicapai pada proses pirolisis.
B. SARAN
Diperlukan sistem kondensasi yang baik untuk meningkatkan rendemen cairan hasil pirolisis batang dan daun jagung. Selain itu juga perlu penelitian penggunaan katalis yang lain untuk membandingkan jumlah cairan hasil pirolisis.
46 DAFTAR PUSTAKA
Achmadi . 1989. Kimia Kayu . Diktat PAU Ilmu Hayati. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Amin, N.A.S. dan M. Asmadi. 2008. Optimization of Empty Palm Fruit Bunch
Pyrolysis over HZSM-5 Catalyst for Production of Bio-oil. CREG,
Universiti Teknologi Malaysia, Malaysia.
Anonima. 2006. Tanaman Obat. http://iptek.apkii.or.id. Diakses pada 19 Oktober 2009.
Anonimb. 2009. Jagung. http://www.wikipedia.com. Diakses pada 23 Maret 2009. Anonimc. 2009. Antioksidan. http://www.netsains.com. Diakses pada 19 Oktober
2009.
Apriyantono, A., D. Fardiaz, N.L. Puspitasari, S. Yasni dan S. Budiyantono. 1989.
Analisis Pangan. Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Atkins, P.W. 1986. Physical Chemistry, Third Edition. Oxford University Press, Oxford.
Badan Pusat Statistik . 2009. Produktivitas Jagung. http://www.bps.co.id. Diakses pada 19 Oktober 2009.
Bradley, W. F. 1967. The Structural Scheme of Attapulgite. wetting: Zeits. Krist: 97: 216-222.
Bridgwater, A.V. 2002. The Future for Biomass Pyrolysis and Gasification:
Status, Opportunities, and Policies for Europe. Bio-Energy Research
Group, Aston University, Birmingham B4 7ET, UK.
Burchhardt, G. dan L.O. Ingram. 1992. Conversion of Xylan to Ethanol by
Ethalogenic Strains of Escherichia coli and Klebsiella oxytoca. Appl. and
Eviron. Microbiol. 58:1128-1133
Byrne, C.E. dan D.C. Nagle. 1997. Carbonized Wood Monolits Characterization. Journal of Carbon 35 (2): 267-273.
Cao, Q., K.C. Xie, W.R. Bao dan S.G. Shen. 2004. Pyrolytic Behavior of Waste
Corn Cob. Journal of Bioresource Technology 94: 83-89.
Demirbas, A. 2005. Pyrolysis of Ground Beech Wood in Irregular Heating Rate
Conditions. Journal of Analytical Applied and Pyrolysis 73: 39-43.
Demirbas, A. 2006. Effect of Temperature on Pyrolysis Products from Four Nut
47
Djatmiko, B., S. Ketaren, dan S. Tetyahartini. 1985. Pengolahan Arang dan
Kegunaannya. Agro Industri Press, Bogor.
Donghai, S., J. Sun, P. Liu dan Y. Lu. 2006. Effects of Different Pretreatment
Modes on the Enzymatic Diegstibility of Corn Leaf adn Corn Stalk.
Chinese Journal of Chemistry Enggineering 14(6):706-801.
Esin, A.V., E. Putun dan A.E. Putun. 2007. Slow Pyrolysis of Pistachio Shell. Journal of Fuel 86:1892-1899.
Fengel, D. dan Wegener. 1995. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Terjemahan S.Hardjono. UGM Press, Yogyakarta.
Gani, A dan I. Naruse. 2007. Effect of Cellulose And Lignin Content on Pyrolysis
and Combustion Characteristics for Several Types of Biomass. Renewable
Energy 32 : 649-661.
Girrard, J.P. 1992. Technology of Meat & Meat Products. Gielis horwood, New York.
Grim, R.E. 1989. Clay Minerology. mcGraw-Hill Inc, New York.
Gong, C.S. dan G.T. Tsao. 1979. Cellulose and Biosynthesis Regulation. Di dalam Perlman, D. (ed.). Annual Report on Fermentation Process. Acedemic Press, New York.
Hardjo, S. dan N.S. Indrasti. 1989. Biokonversi: Pemanfaatan Limbah Industri
Pertanian. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderal
Pendidikan Tinggi. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. IPB, Bogor. Holtzapple, M.T. 1993. Cellulose. In : Encyclopedia of Foof Sciense. Food
Technology and Nutrition 2:2731-2738. Acedemic Press, London.
Ioannidou, O., A. Zabaniotou, E.V. Antonakuo, K.M. Papazisi, A.A. Lappas dan C. Athanassiou. 2009. Investigating the Potential for Energy, Fuel,
Materials and Chemicals Production from Corn Residues (Cobs and Stalks) by Non-Catalytic and Catalytic Pyrolysis in Two Reactor Configurations. Journal of Renewable and Sustainable Energy Reviews
13: 750-762.
Jauhari, N . 2008. Antioksidan. http://www.blogdokter.net. Diakses pada 19 Oktober 2009.
Jindarom, C., V. Meeyoo, T. Rirksomboon, B. Kitiyan dan P. Rangsunvigit. 2003. The Production of Bio-Oil by Oxidative Pyrolysis of Sewage Sludge
in Rotating Fixed Bed Reactor. Chulangkorn University dan Mahanakorn
University of Technology, Bangkok, Thailand.
Judoamidjojo, R.M, E.G. Said dan L. Hartoto. 1989. Biokonversi. Depdikbud, dirjen pendidikan Tinggi. Pusat antar universitas bioteknologi, IPB, Bogor.
48
Krik, R.E. dan D.F. Othmer .1964. Encyclopedia of Chemical Technology Vol. 3. The Interscience Encyclopedia Inc, New York.
Lansbarkis, J.R. 2000. Analysis of Volatile Organic Compounds in Water and Air
Using Attapulgite Clays. United States Patent 6074460.
Lee, D.H., H. Yang, R. Yan dan D.T. Liang. 2006. Prediction of Gaseous
Products from Biomass Pyrolysis through Combined Kinetic and Thermodynamic Simulations. Journal of Fuel 86 : 410-417.
Li, Z., W. Zhao, B. Meng, C. Liu, Q. Zhu dan G. Zhao. 2008. Kinetic Study of
Corn Straw Pyrolysis : Comparison of Teo Different Three-Pseudocomponent Models. Journal Bioresource Technology 99:
7616-7622.
Lucian, E. M. 2007. Bahan Tambahan Makanan (BTM).
http://www.wordPress.com. Diakses pada 19 Oktober 2009. Maga, J.A. 1988. Smoke in Food Processing. CRC Press, Florida.
McCutcheon, J dan D. Samples. 2002. Grazing Corn Residues. Extension Fact Sheet Ohio State University Ectension. US. ANR 10-02.
Mullen, C.A., A.A. Boateng, N.M. Goldberg, I.M. Lima, D.A. Laird dan K.B. Hicks. 2009. Bio-oil and Bio-char Production from Corncob adn Stover by
Fast Pyrolysis. Journal of Biomass and Bioenergy XXX : 1-8.
Nakai, T., S.N. Kartal, T. Hata dan Y. Imamura. 2006. Chemical Characterization
of Pyrolysis Liquids of Wood-Based Composites and Evaluation of Their Bioeffiency. Buiding Environmental. In press.
Paris, O., C. Zollfrank dan G.A. Zickler. 2005. Decomposition adn Carbonization
of Wood Biopolymer Microstructural Study of Wood Pyrolysis. Journal of
Carbon 43: 53-66.
Qi, Z., C. Jie, W. Tiejun dan X. Ying. 2007. Review of Biomass Pyrolysis
Properties and Upgrading Research. Journal of Energy Conversion and
Management 48 : 87-92.
Raveendran, K., A. Ganesh dan K.C. Khilar. 1996. Pyrolysis Characteristics of
Biomassa and Biomassa Components. Journal of Fuel Vol. 75(8): 987-998.
Richter, H., V. Risoul, A.L. Lafleur,E.F. Plummer, J.B. Howard, J.B, dan W.A. Peters . 2004. Chemical Characterization and Bioactivity of Polycyclic
Aromatic Hydrocarbons from Non-Oxidative Thermal Treatment of Pyrene - Contaminated Soil at 250 –1,000°C. Massachusetts Institute
of Technology, USA.
Roy, G.M. 1995. Activated Carbon Applications in The Food and Pharmaceutical
49
Rubro, M., J.F. Tortosa, J. Quesada dan D. Gomez. 1998. Fractionation of
Lignocellulosics, stabilization of corn stalk hemicelluloses by autohydrolysis in aqueous medium. Journal of Biomass & Bioenergy Vol.
15 (6): 483-491.
Samolada, M.C., A. Papafotica dan I.A. Vasalos. 2000. Catalyst Evaluation for
Catalytic Biomass Pyrolysis. Journal of Energy & Fuels 14 : 1161-1167.
Sjostrom, E. 1995. Wood Chemistry. Jilid II. Diterjemahkan oleh S.Hardoko. UGM Press, Yogyakarta.
Tranggono, S., B. Setiadji, P. Darmadji, Supranto dan Sudarmanto. 1996.
Identifikasi Asap Cair dari Berbagai Jenis Kayu dan Tempurung Kelapa.
Jurnal Ilmu dan Teknologi Pangan 1(2): 15-24.
Uzun, B. B. dan N. Sarioglu. 2009. Rapid and Catalytic Pyrolysis of Corn Stalks. Journal of Fuel Processing Technology 90: 205-200.
Van, S. dan Niemantsverdriet. 1995. Fundamental and Applied Catalyst :
Chemical Kinetics and Catalysist. Plenum Press, New York.
Wei L., S. Xu , L. Zhang , H. Zhang, C. Liu dan H. Zhu. 2006. Characteristics of
Fast Pyrolysis of Biomass in a Tree Fall Reactor. Journal of Fuel Process
Technol 87: 863-871.
Yang, H., R. Yan, H. Chen, D.H. Lee dan C. Zheng. 2007. Characteristics of
Hemicellulose, Cellulose and Lignin Pyrolysis. Journal of Fuel 86 :
1781-1788.
Zanzi R., K. Sjostrom dan E. Bjornbom. 2002. Rapid Pyrolysis Agricultural
Residues at High Temperature. Journal of Biomass Bioenergy 23:
50
51 Lampiran 1. Prosedur Analisis Kimia Batang dan Daun Jagung
