Simpulan
Hasil penelitian menunjukkan nira aren yang ditambahkan konsentrasi inokulum 15% mendapatkan kadar etanol lebih tinggi (5.04% b/v) dibandingkan dengan penambahan konsentrasi inokulum 5% dan 10%. Konsentrasi gula nira aren pada perlakuan X1 sebesar 18.61% memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan dengan perlakuan X2 dan X3 dengan kadar etanol sebesar 40.75 g/L atau 4.08 %(b/v). Hasil etanol yang didapatkan dari penelitian ini tidak jauh berbeda dengan hasil yang didapatkan pada penelitian Cazetta et al. (2007) dengan bahan baku molase sebesar 46.43 g/L pada 200 g/L konsentrasi padatan terlarut di suhu 35oC, sehingga hasil etanol pada penelitian ini cukup tinggi. kandungan gula pada perlakuan X1 dan X2 yang terlalu tinggi menjadi salah satu faktor yang dapat menghambat pertumbuhan sel, penurunan etanol dan penurunan konsumsi gula oleh mikroba. Hasil kedua tahap tersebut diperkuat dengan hasil dari analisis data menggunakan metode ANOVA dan perhitungan kinetika fermentasi. Jadi dapat disimpulkan bahwa kondisi terbaik untuk fermentasi nira aren menjadi bioetanol yaitu dengan menggunakan konsentrasi inokulum sebanyak 15% dan media fermentasi mengandung konsentrasi gula 186.1 g/L atau
18.61% (b/v). Waktu terbaik fermentasi nira aren menjadi bioetanol yaitu selama 36 jam. Perkiraan perhitungan produktivitas yaitu untuk mendapatkan 1 liter etanol dibutuhkan 22 liter nira dan dari 1 hektar tanaman aren, etanol yang bisa diproduksi sebanyak 16 ton/tahun.
Saran
Waktu pengambilan sampel dilakukan pada selang waktu yang lebih pendek, agar fase lag terlihat pada kurva pertumbuhan karena fase lag dan eksponensial terjadi pada selang waktu kurang dari 12 jam. Hasil penelitian perlu dilanjutkan dalam skala besar sehingga dapat diaplikasikan dalam masyarakat.
DAFTAR
PUSTAKA[JICA]. Japan International Cooperation Agency. 1978. Method of Soil Chemical Analysis doumen BARISTAN INDAG. Bogor: JICA.
Admianta, Noer Z, Fitrianida. 2001. Pengaruh jumlah yeast terhadap kadar alkohol pada fermentasi kulit nanas dengan menggunakan fermentor.
Jurnal. Teknik Kimia ITN Malang.
AOAC (Association of Official Analytical Chemist). 1995.Official methods of analysis. Association of Official Analytical Chemist. Washington DC. Cazetta M L, M A P C Celligoi, J B Buzato, I S Scarmino. 2007. Fermentation of
molasses by Zymomonas mobilis: Effect of temperature and sugar concentration on ethanol production. Journal Bioresource Technology 98, 2824-2828. Brazil: Londrina State University.
Dachlan M A. 1984. Proses Pembuatan Gula Merah. Jakarta: Industry and Agricultural Development, R & D Department.
Dalibard C. 1999. Overall view on the tradition of topping palm trees and prospects for animal production. Livestock Research for Rural Development.1-37.
Diaz M. 2013. Biomass now- Sustainable Growth and Use. Environtmental Engineering. Mexico: Universidad Autónoma de Guadalajara, Guadalajara. Dubois M, Gilles K A, Hmilton JK, Rebers PA, Smith F. 1956. Colorimetric
method for determination of sugars and related substances. J Anal Chem. 28 (3): 350-356.
Dwiastuti I. 2008. Analisis manajemen strategi industri energi alternatif: Studi kasus biofuel. Jurnal Ekonomi dan Pembangunan. Vol. XVI (1). ISSN 0854-526X.
Efendi D S. 2010. Prospek pengembangan tanaman aren (Arenga pinata Merr) mendukung kebutuhan bioetanol di Indonesia. Vol. 9 No. 1 / Juni 2010. Hal 36 – 46 ISSN: 1412-8004. [terhubung berkala]. http://perkebunan.litbang.deptan.go.id/. Diakses pada tanggal 29 Maret 2015.
Frobisher. 1962. Fundamental of microbiology. Edisi 7 Chapter 13. Journal Microorganism and their environtment. London. WB Saunders Company.
Gibbons W R, C A Westby.1986. Effect of inoculum size on solid-phase fermentation of fodder beets for fuel etanol production. Journal Applied and Environmental Microbiology. 52: 960-962.
Glazer A N, Nikaido H. 2007. Microbial biotechnology fundamentals of applied microbiology, second edition. New York: Cambridge University Press. Gunasekaran P, Raj K C. 1999. Fermentation technology-Zymomonas mobilis.
India: Departement of Microbial Technology, School of Biological Science, Mandurai Kamanaj University.
Hambali E, S Mujdalipah, AH Tambunan, AW Pattiwi, R Hendroko. 2008. Teknologi bioenergi. Jakarta: AgroMedia.
Judoamidjojo R M, Said E G, Hartoto L.1989. Bioconversion. Bogor: Bogor Agriculture Institute.
Kunaepah U. 2008. Pengaruh lama konsentrasi dan konsentrasi glukosa terhadap aktivitas antibakteri, polifenol total dan mutu kimia kefir susu kacang merah. Tersedia pa- da:http://pdfsearchpro.com/pengaruh lama fermentasi dan konsentrasi glukosa terhadappdf.html (September 2015).
Lasekan O, Buettner A, Christlbauer M. 2007. Investigation of important odorants of palm wine. Journal Food Chemistry.15-23.
Letti L, Susan G K, Adenise L W. 2012. Ethanol production from soybean molasses by Zymomonas mobilis. Journal Biomass and Bioenergy 44, 80-86. Brazil: Federal University of Parana.
Mc Lellan PJ, AJ Daugulis, J Li, 1999. The incidence of oscillatory behavior in the continous fermentations of Z. mobilis. Journal Biotechnology Progress 15 (4): 667-680.
Miller GC. 1959. Use of dinitrosalicylic acid reagent for the determination of reducing sugar. Journal Analitical Chemist. 31: 420-428.
Ndaba B, Idan C, Sanetta M, George O. 2014. Effect of Saccharomyces cerevisiae
and Zymomonas mobilis on the co-fermentation of sweet sorghum bagasse hydrolysates pretreated under varying. Journal Biomass and Bioenergy 71, 350-356. Kenya: University of Nairobi.
Nowak J. 2000. Bioetanol yield and productivity of Zymomonas mobilis in various fermentation methods. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, Vol. 3, No. 2, seri Food Science and Technology.
Osho A. 2005. Ethanol and sugar tolerance of wine yeast isolated from fermenting cashew apple juice. Af J of Biotechnology 4: 660-662.
Pleitt K. 2010. Zymomonas mobilis. [terhubung berkala]. http:// www. Web.mst.edu/microbio/BIO221_2010/Z.mobilis.
Puspitasari S. 2014. Pemanfaatn limbah padat nata de coco untuk produksi bioetanol menggunakan Zymomonas mobilis. Skripsi. Bogor: Institut Pertanian Bogor.
Reed G, HJ Rehm. 1983. Biotechnology Vol III. Industrial Biotechnology. Wstport, Connecticut: AVI Publishing Company Inc.
Roukas T. 1996. Continuous bioetanol production from nonsterilized carob pod extract by immobilized Saccharomyces cerevisiae on mineral kissiris using a tworeactor system. Journal Applied Biochemistry and Biotechnology. 59 (3).
Sahm H, Stephanie B-M, Goerge A S. 2006. The Genus Zymomonas. The Prokaryotes 5, 201-221. Springer New York.
Sprenger G A. 1996.Carbohydrate metabolism in Zymomonas mobilis: a catabolic highway with some scenic routes. Federation of European Microbiology Societies Microbiology Letters 145(3): 301-307.
Susanto T, Saneta B. 1994. Teknologi Pengolahan Hasil Pertanian, P T Bina Ilmu.
Jurnal. Surabaya. Hal 206.
Swing J, De Ley J .1977. The Biology of Zymomonas. Laboratory of microbiology and microbial genetic, Faculty of Science, State University, B-9000 Gent, Belgium, USA.
Syakir, D S Effendi. 2010. Prospek pengembangan tanaman aren (Arenga pinnata MERR) untuk bioethanol, peluang dan tantangan, Workshop Peluang, Tantangan, dan Prospek Pengembangan Aren untuk Bioetanol Skala Industri dan UMKM, Hotel Salak Bogor 21 Januari 2010, hlm 17.
Syamsu K, Suryani A, Fauzi A M, dan Wicaksono BWD. 2003. Optimasi produksi, karakterisasi, aplikasi dan pengujian biodegradasi bioplastik yang dihasilkan oleh Ralstonia europha pada substrat hidrolisat minyak sawit. Laporan Akhir Hibah Bersaing IX. Pusat Penelitian Bioteknologi IPB. Tanate T S, Surya R P. 2012. Pembuatan etanol menggunakan Zymomonas
mobilis pada kondisi steril dan nonsteril dengan memanfaatkan limbah padat pabrik rokok kretek sebagai substrat. Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Tangkuman H D, Johnly A R, Dolfie P, Gerald T. 2010. Produksi bioetanol dari nira aren menggunakan energi geothermal. Jurnal Chemical. Programing. 3 (1). Manado: Universitas Sam Ratulangi.
Wang D, X Wu, S Bean, JP Wilson. 2006. Ethanol production from pearl millet using Saccharomycess cereviseae. Cereal Chem. 83 (2): 127-131.
Wang Y. 2008. Development of Acetic-acid Tolerant Zymomonas mobilis Strains through Adaptation. Thesis. Georgia: Georgia Institute of Technology. Widjaja T, Mulyanto, Aulia A, Tutik M. 2008. Produksi Etanol dari Nira Tebu
dengan Zymomonas mobilis Proses Fermentasi-Ekstraksi Menggunakan Teknik Immobilisasi Sel. National Convenience: Design and Application of Technology. Surabaya: Jurusan Kimia, FTI-ITS.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Analisis Karakterisasi Bahan 1. Kadar Air (AOAC 1995)
Cawan alumunium yang telah dikeringkan dan diketahui bobotnya, diisi sebanyak 2-3 gram sampel lalu ditimbang (W1) kemudian dimasukkan kedalam oven suhu 105oC selama 1-2 jam. Cawan alumunium dan sampel yang telah dikeringkan dimasukkan ke dalam desikator kemudian ditimbang. Ulangi pemanasan sampai dihasilkan bobot konstan (W2). Sisa contoh dihitung sebagai total padatan dan air yang hilang sebagai kadar air.
Kadar air (%) =
×100% 2. Kandungan nitrogen (N) dengan metode Kjedahl
Sebanyak 0.25 gam sampel dimasukkan ke dalam labu kjedahl dan ditambahkan 2.5 ml H2SO4 pekat dan 1 g katalis. Larutan tersebut kemudian didestruksi hingga jernih. Selanjutnya ditambahkan NaOH 40% ke dalam larutan dekstruksi dingin sebanyak 15 ml. Disiapkan pula larutan penampung di dalam erlenmeyer 250 ml yang terdiri dari 19 ml H3BO3 4% dan indikator mensel 2-3 tetes. Setelah itu larutan sampel dimasukkan ke dalam labu destilasi. Destilasi dihentikan apabila tidak ada lagi terbentuk gelembung-gelembung yang keluar pada larutan penampung. Hasil destilasi kemudian dititrasi dengan H2SO4 0.02 N.
% N =
3. Kandungan karbon (C) (JICA 1978)
Perhitungan kadar karbon didasarkan pada kadar abu dalam bahan. Penentuan kadar abu berdasar pada prinsip sisa mineral hasil pembakaran bahan organik pada suhu 550oC. Cawan porselen dikeringkan terlebih dahulu di dalam oven pada suhu 105oC selama 1 jam, kemudian didinginkan selama 30 menit didalam desikator dan ditimbang hingga diperoleh berat konstan (A). Lalu ditimbang contoh sebanyak 2 gam (B), dan dimasukkan ke dalam cawan porselin dan dipijarkan menggunakan pembakar Bunsen sampai tidak membentuk asap lagi. Kemudian dimasukkan ke dalam tanur listrik (furnace) pada suhu 550oC selama ± 12 jam. Selanjutnya cawan didinginkan selama 30 menit pada desikator, dan ditimbang hingga didapatkan berat konstan (C).
Kadar abu (%) = ×100%
Kadar C (%) =
4. Kadar Karbohidrat (by different)
Pada pengujian kadar karbohidrat total menggunakan metode carbohydrate by difference dengan rumus:
Lampiran 2 Prosedur Analisa Total Gula dan Gula Pereduksi 1. Penetapan Total Gula Metode Fenol H2SO4 (Dubois et al. 1956)
Sebelum dilakukan pengukuran total gula pada sampel, maka perlu diketahui kurva standar fenol yang digunakan. Tahapan pembuatan kurva fenol antara lain, 2 ml larutan glukosa standar yang mengadung 0, 10, 20, 30, 40 dan
60 μg glukosa masing – masing dimasukan ke dalam tabung reaksi. Setelah itu, ditambahkan 1 ml larutan fenol 5 % dan dikocok. Kemudian 5 ml asam sulfat pekat ditambahkan dengan cepat. Setelah itu ditunggu selama 10 menit. Kemudian, sampel dikocok dan ditempatkan dalam penangas air selama 15 menit. Selanjutnya, diukur absorbansinya pada panjang gelombang 490 nm.
Gambar 13 Kurva Standar fenol sulfat 2. Penetapan Total Gula Pereduksi Metode DNS (Miller 1959)
Prinsip uji: Suasana alkali gula pereduksi akan mereduksi asam 3.5 –
dinitrosolisilat (DNS) membentuk senyawa yang dapat diukur absorbansinya pada panjang gelombang 550 nm.
Tahapan prosesnya terdiri dari penyiapan pereaski DNS, penentuan kurva standar, dan penetapan total gula pereduksi. Pereaksi DNS dibuat dengan melarutkan 10.6 g asam 3.5 - dinitrosalisilat dan 19.8 g NaOH ke dalam 1416 ml air. Setelah itu, ditambahkan 306 g Na – K Tartarat, 7.6 g fenol yang dicairkan pada suhu 50 oC, dan 8.3 g Na – Metabisulfit. Larutan ini diaduk rata. Kemudian, sebanyak 3 ml larutan ini dititrasi dengan HCl 0,1 N dengan indikator fenolftalein. Banyaknya titran berkisar 5 – 6 ml. Jika kurang dari itu harus ditambahkan 2 g NaOH untuk setiap ml kekurangan HCl 0,1 N.
Penentuan kurva standar dibuat dengan mengukur untuk mengetahui nilai gula pereduksi pada glukosa pada selang 0.2 – 0.5 mg/L. Kemudian nilai gula pereduksi dicari dengan metode DNS. Hasil yang didapatkan diplotkan dalam grafik secara linier.
Pengujian gula pereduksi menggunakan kurva standar DNS adalah 1 ml sampel dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Kemudian, ditambahkan 3 ml pereaksi DNS. Larutan tersebut ditempatkan dalam air mendidih selama 5 menit. Biarkan sampai dingin pada suhu ruang. Selanjutnya, diukur absorbansinya pada panjang gelombang 550 nm.
Gambar 14 Kurva Standar DNS y = 0.0036x - 0.0591 R² = 0.982 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 50 100 150 200 250 300 Ab so rb an si Konsentrasi gula (ppm)
Lampiran 3 Analisis hasil fermentasi
1. Kadar Etanol metode specific gravity (AOAC 1995)
Sebanyak 25 ml contoh dimasukkan ke dalam labu distilasi sambil diukur suhunya, kemudian ditambahkan akuades dengan volume yang sama. Distilasi dihentikan setelah diperoleh distilat ±23 ml dan diatur suhunya agar sama dengan suhu pada saat pemipetan. Destilat tersebut kemudian dimasukkan ke dalam piknometer 25 ml yang telah diketahui bobotnya (P), selanjutnya ditepatkan hingga tanda tera dengan menambahkan akuades dan ditutup. Dinding piknometer dikeringkan kemudian ditimbang (D). Piknometer dicuci dengan aseton, kemudian dikeringkan dan dibiarkan hingga mencapai suhu kamar. Dengan menggunakan piknometer yang sama, ditentukan pula bobot air suling (W). Kadar etanol ditentukan dengan bantuan tabel hubungan antara bobot jenis dengan kadar etanol pada berbagai suhu. Rumus perhitungan bobot jenis adalah sebagai berikut.
2. Biomassa kering
Sebanyak 1 ml sampel di sentrifuse dengan kecepatan 10000 rpm selama 5 menit. Selanjutnya sampel dikeringkan menggunakan oven pada suhu 50oC selama 24 jam. Sebelum ditimbang, biomassa disimpan terlebih dahulu di dalam desikator selama 1 jam.
Lampiran 4 Perhitungan Rasio C/N Rasio C/N media = 89.11
Rasio C/N untuk fermentasi = 10 (Syamsu et al 2003)
Tabel 4 Perhitungan Kebutuhan Urea (gram) dalam 100 ml substrat
Parameter Jumlah
Total C 8.02 ± 0.02
Total N 0.09 ± 0.02
Total N yang ditambahkan 10% x 8.02 = 0.80
Kekurangan N 0.80 – 0.09 = 0.71
Urea (CO(NH2)2) yang ditambahkan
gram Jadi sebanyak 1.53% urea yang ditambahkan dalam media fermentasi.
Lampiran 5 Hasil Fermentasi