PEMBUATAN BIOETANOL DARI UBI KAYU (Manihot utilissima Pohl.) Dengan Jamur
Aspergillus awamori Dan Ragi Saccharomyces cerevisiae
SKRIPSI
DIAJUKAN OLEH: VICTOR NIM : 050804087
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
PEMBUATAN BIOETANOL DARI UBI KAYU (Manihot utilissima Pohl.) Dengan Jamur
Aspergillus awamori Dan Ragi Saccharomyces cerevisiae
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Farmasi pada Fakultas Farmasi
Universitas Sumatera Utara
DIAJUKAN OLEH: VICTOR NIM : 050804087
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
PENGESAHAN SKRIPSI
PEMBUATAN BIOETANOL DARI UBI KAYU (Manihot utilissima Pohl.) Dengan Jamur
Aspergillus awamori Dan Ragi Saccharomyces cerevisiae OLEH:
VICTOR NIM : 050804087
Dipertahankan dihadapan Panitia Penguji Skripsi Fakultas Farmasi
Dra. Erly Sitompul, M.Si., Apt. Dr. Marline Nainggolan, MS., Apt. NIP. 195006121980032001 NIP. 195709091985112001
Pembimbing II Dra. Erly Sitompul, M.Si., Apt.
NIP. 195006121980032001
Dra.Aswita Hafni Lubis, M.Si., Apt.
NIP. 195304031983032001 Dra. Masfria, M.S., Apt.
NIP. 195707231986012001
Dra. Suwarti Aris, M.Si, Apt.
NIP. 195107231982032001
Disahkan Oleh: Dekan
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena limpahan rahmat, kasih dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul ” Pembuatan Bioetanol dari Ubi kayu (Manihot utilissima Pohl.) dengan Jamur Aspergillus awamori danRagi Saccharomyces cerevisiae”. Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui volume dan kadar bioetanol yang dapat diperoleh dari fermentasi ubi kayu menggunakan jamur Aspergillus awamori Nakaz.. Melalui penelitian yang dilakukan, diketahui bahwa dengan menggunakan jamur Aspergillus awamori Nakaz. dapat dihasilkan bioetanol dengan volume yang lebih banyak dari fermentasi biasa yang hanya menggunakan ragi saja dan kadar bioetanol yang diperoleh mencapai 100%. Hendaknya hasil penelitian ini dapat menjadi masukan mengenai cara pembuatan bioetanol dengan bahan baku ubi kayu.
Pada kesempatan ini penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus kepada Ayahanda dan Ibunda tercinta, Alex Theodora dan Thia Sui Lian, yang tiada pernah ada hentinya berkorban dengan doa yang tulus ikhlas bagi kesuksesan penulis, juga kepada Adikku Melisa, yang selalu setia memberi dorongan dan semangat.
selesainya penyusunan skripsi ini. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Bapak Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. Sumadio Hadisahputra, Apt., yang telah memberikan fasilitas selama masa pendidikan, dan juga Ibu Dra. Siti Nurbaya Apt. selaku dosen wali yang telah memberi bimbingan dan dorongan kepada penulis selama perkuliahan. Tidak lupa juga menyampaikan terima kasih kepada teman-teman Farmasi stambuk 2005 yang namanya tidak dapat ditulis satu persatu, yang telah begitu banyak membantu penulis dalam proses penelitian hingga selesainya penulisan skripsi ini.
Medan, Mei 2010 Penulis,
PEMBUATAN BIOETANOL DARI UBI KAYU (Manihot utilissima Pohl.) Dengan Jamur
Aspergillus awamori Dan Ragi Saccharomyces cerevisiae ABSTRAK
Telah diteliti pembuatan bioetanol dari ubi kayu dengan memanfaatkan jamur Aspergillus awamori Nakaz. dan ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. Enzim dari Aspergillus awamori Nakaz. bekerja memecah pati ubi kayu menjadi glukosa dan kemudian oleh ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen., glukosa yang terbentuk diubah menjadi etanol dalam proses fermentasi.
Pembuatan bioetanol dalam penelitian ini dilakukan dengan dua cara yakni melalui proses fermentasi menggunakan Aspergillus awamori Nakaz. bersama Saccharomyces cerevisiae Hansen. dan fermentasi dengan metode konvensional yang hanya menggunakan Saccharomyces cerevisiae Hansen. saja dengan interval waktu yang bervariasi. Etanol yang diperoleh dari proses fermentasi dipisahkan dari substrat melalui penyaringan, kemudian didestilasi dan etanol yang diperoleh ditambahkan molecular sieve untuk mengikat molekul air yang masih tersisa. Kemudian untuk menguji kemurnian dan menentukan kadar etanol yang diperoleh dilakukan analisis dengan spektrofotometri infra merah dan GC-MS.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa etanol yang diperoleh dari fermentasi dengan menggunakan Aspergillus awamori Nakaz. dan Saccharomyces cerevisiae Hansen. lebih besar volumenya dari hasil fermentasi yang hanya menggunakan Saccharomyces cerevisiae Hansen. Pemanfaatan Aspergillus awamori Nakaz. pada proses fermentasi menyebabkan peningkatan etanol yang diperoleh hingga 109,72% yakni dua kali lebih banyak bila dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dengan fermentasi biasa yang hanya menggunakan ragi saja.
Hasil analisis spektrofotometri infra merah dan GC-MS menunjukkan bahwa bioetanol hasil fermentasi adalah suatu senyawa tunggal yaitu etanol sedangkan kadar etanol yang diperoleh adalah 100%. Penelitian dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi dan Fitokimia Fakultas Farmasi USU, Medan.
BIOETHANOL PRODUCTION
FROM CASSAVA’S TUBER (Manihot utilissima Pohl.) Using Aspergillus awamori And Saccharomyces cerevisiae
ABSTRACT
The research about bioethanol production from cassava’s tuber using Aspergillus awamori Nakaz. and Saccharomyces cerevisiae Hansen. is done. The enzyme from Aspergillus awamori Nakaz. works in converting starch into glucose then the glucose formed is changed into ethanol in the fermentation process by the Saccharomyces cerevisiae Hansen.
Ethanol making process in this research was carried in two ways. First, by using Aspergillus awamori Nakaz. with Saccharomyces cerevisiae Hansen. in the fermentation and then the second process of fermentation was done with a conventional method by using Saccharomyces cerevisiae Hansen. only and a varied time of fermentation applied for both process. Ethanol yield from the fermentation process then being separated from fermentation substrate by filtration processes followed by distillation and the ethanol yield from these process then mixed with molecular sieve to bind the remaining water molecule. In order to analyze the ethanol’s grade and purity, an Infra Red Spectroscopy and GC-MS was used.
The results of the research shows that the ethanol yield from the fermentation using Aspergillus awamori Nakaz. and Saccharomyces cerevisiae Hansen. has the larger amount of volume than the ethanol yield from the fermentation using Saccharomyces cerevisiae Hansen. only. The use of Aspergillus awamori Nakaz. in fermentation has caused the amount of ethanol yield become 109,72% higher or double the amount of ethanol yield from the ordinary fermentation which is using yeast only.
The results of IR and GC-MS analysis for the bioethanol shows that the ethanol yield from the fermentation is an individual compound and it’s grade is 100% of a pure ethanol. The research was done in the Phytochemistry and Microbiology laboratory of Faculty of Pharmacy, USU Medan.
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL ... i
HALAMAN JUDUL... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT... vii
DAFTAR ISI... viii
DAFTAR TABEL... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Hipotesis... 3
1.4. Tujuan Penelitian ... 4
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 5
2.1. Ubi kayu ... 5
2.1.1. Uraian Tumbuhan... 5
2.2. Mikroorganisme fermentasi... 6
2.2.1. Jamur ... 6
2.2.3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan
Jamur dan Ragi... 9
2.3. Bioetanol... 10
2.3.1. Pembuatan Bioetanol ... 10
2.3.2. Sakarifikasi... 12
2.3.3. Fermentasi ... 12
2.3.4. Destilasi... 14
2.3.5. Molecular sieve ... 15
2.4. Spektrofotometri Infra Merah... 15
2.5. GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) ... 16
BAB III METODE PENELITIAN ... 17
3.1. Alat dan Bahan ... 17
3.1.1. Alat... 17
3.1.2. Bahan ... 17
3.2. Penyiapan Bahan... 18
3.2.1. Penyiapan media PDA ... 18
3.2.2. Penyiapan Starter Aspergillus awamori Nakaz... 18
3.2.2.1. Penyiapan biakan murni... 18
3.2.2.2. Pembuatan Starter ... 18
3.2.3. Penyiapan sampel... 19
3.3. Prosedur Penelitian... 19
3.3.1. Prosedur Sakarifikasi dengan pemanasan ... 19
3.3.3. Prosedur fermentasi... 20
3.3.4. Prosedur Pemurnian Biotanol ... 21
3.3.4.1. Destilasi... 21
3.3.4.2. Molecular sieve ... 22
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 23
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 33
5.1. Kesimpulan ... 33
5.2. Saran... 33
DAFTAR PUSTAKA ... 34
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Molecular sieve... 15
Tabel 2. Data hasil Fermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae
Hansen... 23 Tabel 3. Data Hasil Fermentasi dengan Menggunakan
Saccharomyces cerevisiae Hansen. dan Aspergillus
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Grafik hasil fermentasi dengan Saccharomyces
cerevisiae Hansen. tanpa menggunakan Aspergillus
awamori Nakaz. ... 24
Gambar 2. Grafik hasil fermentasi dengan menggunakan Saccharomyces cerevisiae Hansen. dan Aspergillus awamori Nakaz. ... 26
Gambar 3. Kromatogram bioetanol hasil analisis Kromatografi Gas... 27
Gambar 4. Hasil analisis Spektrometri Massa bioetanol ... 28
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Hasil identifikasi Ubi kayu... 37
Lampiran 2. Gambar Tumbuhan Ubi kayu... 38
Lampiran 3. Flowsheet ... 39
Lampiran 4. Data mentah jumlah bioetanol hasil penelitian ... 42
Lampiran 5. Contoh Perhitungan... 44
Lampiran 6. Metode GC-MS yang dipergunakan untuk analisis bioetanol... 46
Lampiran 7. Kromatogram bioetanol hasil analisis Kromatografi Gas... 47
Lampiran 8. Gambar spektrum hasil analisis Spektrometri Massa senyawa bioetanol ... 48
Lampiran 9. Spektrum Infra merah bioetanol... 49
PEMBUATAN BIOETANOL DARI UBI KAYU (Manihot utilissima Pohl.) Dengan Jamur
Aspergillus awamori Dan Ragi Saccharomyces cerevisiae ABSTRAK
Telah diteliti pembuatan bioetanol dari ubi kayu dengan memanfaatkan jamur Aspergillus awamori Nakaz. dan ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. Enzim dari Aspergillus awamori Nakaz. bekerja memecah pati ubi kayu menjadi glukosa dan kemudian oleh ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen., glukosa yang terbentuk diubah menjadi etanol dalam proses fermentasi.
Pembuatan bioetanol dalam penelitian ini dilakukan dengan dua cara yakni melalui proses fermentasi menggunakan Aspergillus awamori Nakaz. bersama Saccharomyces cerevisiae Hansen. dan fermentasi dengan metode konvensional yang hanya menggunakan Saccharomyces cerevisiae Hansen. saja dengan interval waktu yang bervariasi. Etanol yang diperoleh dari proses fermentasi dipisahkan dari substrat melalui penyaringan, kemudian didestilasi dan etanol yang diperoleh ditambahkan molecular sieve untuk mengikat molekul air yang masih tersisa. Kemudian untuk menguji kemurnian dan menentukan kadar etanol yang diperoleh dilakukan analisis dengan spektrofotometri infra merah dan GC-MS.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa etanol yang diperoleh dari fermentasi dengan menggunakan Aspergillus awamori Nakaz. dan Saccharomyces cerevisiae Hansen. lebih besar volumenya dari hasil fermentasi yang hanya menggunakan Saccharomyces cerevisiae Hansen. Pemanfaatan Aspergillus awamori Nakaz. pada proses fermentasi menyebabkan peningkatan etanol yang diperoleh hingga 109,72% yakni dua kali lebih banyak bila dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dengan fermentasi biasa yang hanya menggunakan ragi saja.
Hasil analisis spektrofotometri infra merah dan GC-MS menunjukkan bahwa bioetanol hasil fermentasi adalah suatu senyawa tunggal yaitu etanol sedangkan kadar etanol yang diperoleh adalah 100%. Penelitian dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi dan Fitokimia Fakultas Farmasi USU, Medan.
BIOETHANOL PRODUCTION
FROM CASSAVA’S TUBER (Manihot utilissima Pohl.) Using Aspergillus awamori And Saccharomyces cerevisiae
ABSTRACT
The research about bioethanol production from cassava’s tuber using Aspergillus awamori Nakaz. and Saccharomyces cerevisiae Hansen. is done. The enzyme from Aspergillus awamori Nakaz. works in converting starch into glucose then the glucose formed is changed into ethanol in the fermentation process by the Saccharomyces cerevisiae Hansen.
Ethanol making process in this research was carried in two ways. First, by using Aspergillus awamori Nakaz. with Saccharomyces cerevisiae Hansen. in the fermentation and then the second process of fermentation was done with a conventional method by using Saccharomyces cerevisiae Hansen. only and a varied time of fermentation applied for both process. Ethanol yield from the fermentation process then being separated from fermentation substrate by filtration processes followed by distillation and the ethanol yield from these process then mixed with molecular sieve to bind the remaining water molecule. In order to analyze the ethanol’s grade and purity, an Infra Red Spectroscopy and GC-MS was used.
The results of the research shows that the ethanol yield from the fermentation using Aspergillus awamori Nakaz. and Saccharomyces cerevisiae Hansen. has the larger amount of volume than the ethanol yield from the fermentation using Saccharomyces cerevisiae Hansen. only. The use of Aspergillus awamori Nakaz. in fermentation has caused the amount of ethanol yield become 109,72% higher or double the amount of ethanol yield from the ordinary fermentation which is using yeast only.
The results of IR and GC-MS analysis for the bioethanol shows that the ethanol yield from the fermentation is an individual compound and it’s grade is 100% of a pure ethanol. The research was done in the Phytochemistry and Microbiology laboratory of Faculty of Pharmacy, USU Medan.
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan dari biomass atau bahan baku alami melalui proses fermentasi. Fermentasi dapat diartikan sebagai suatu perubahan gradual bahan tertentu oleh enzim bakteri, jamur dan ragi. Contoh perubahan kimia dari fermentasi meliputi pengasaman susu, fermentasi alkohol serta oksidasi senyawa nitrogen organik(Hidayat N., dkk. 2006).
Ragi yang sering dipergunakan dalam pembuatan bioetanol adalah ragi dari jenis Saccharomyces cerevisiae Hansen. Fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae Hansen. saja akan menghasilkan etanol dalam jumlah yang kecil karena proses sakarifikasi hanya berlangsung selama proses destruksi pati dengan pemanasan. Sehingga jumlah etanol yang dihasilkan tidak optimal. Oleh karena itu diperlukan suatu cara untuk menghidrolisis pati menjadi glukosa dalam jumlah yang lebih banyak (Suharto. 1995).
Hansen. yang dikultur bersama (cocultures). Penelitian-penelitian tersebut adalah yang mendasari dilakukannya penelitian bioetanol ini, dimana mikroorganisme yang digunakan untuk dikombinasikan dengan ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. adalah jamur Aspergillus awamori Nakaz. yang sebelumnya di Jepang digunakan dalam penelitian mengenai uji aktivitas enzim α-amilase yakni enzim yang sama yang berperan dalam memecah pati menjadi molekul glukosa dan oleh sebab itu dengan mengkombinasikan jamur Aspergillus awamori Nakaz. ini dan ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. selama berlangsungnya proses fermentasi diharapkan akan meningkatkan jumlah etanol yang diperoleh. Jamur Aspergillus awamori Nakaz. berasal dari hasil isolasi koji atau yang sering disebut sebagai starter dalam pembuatan sake di Jepang yang menurut hasil penelitian memiliki aktivitas enzim α-amylase yang kuat. (Toyama dan Koshin, 1967; Onsoy, dkk. 2007; Abouzied dan Reddy, 1986).
Untuk pembuatan bioetanol, pilihan bahan baku utama yang dapat diambil adalah ubi kayu. Hal ini disebabkan oleh ubi kayu yang murah harganya, tersedia dalam jumlah yang banyak dan mudah diperoleh. Ubi kayu termasuk tanaman yang mudah penanganannya sehingga dapat tumbuh di berbagai jenis lahan yang berbeda-beda (Hidayat N., dkk. 2006).
1.2. Perumusan Masalah
1. Apakah ada perbedaan terhadap volume bioetanol yang diperoleh bila fermentasi ubi kayu dengan ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. dilakukan tanpa menggunakan jamur Aspergillus awamori Nakaz. dibandingkan dengan penggunaan jamur tersebut dalam fermentasi? 2. Apakah ada pengaruh dari variasi interval waktu yang dipergunakan dalam
proses fermentasi terhadap volume bioetanol yang dihasilkan?
3. Apakah pembuatan bioetanol dengan memanfaatkan Aspergillus awamori Nakaz.dan Saccharomyces cerevisiae Hansen. dapat menghasilkan etanol sebagai senyawa tunggal (homofermentatif)?
1.3. Hipotesis
1. Diduga bahwa pemanfaatan jamur Aspergillus awamori Nakaz. bersama Saccharomyces cerevisiae Hansen. dalam proses fermentasi akan menghasilkan etanol dengan volume yang lebih banyak bila dibandingkan dengan volume etanol yang diperoleh dari proses fermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae Hansen. saja.
2. Diduga bahwa dengan perpanjangan waktu fermentasi yang dilakukan, volume bioetanol yang dihasilkan akan bertambah.
1.4. Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui perbandingan volume bioetanol yang diperoleh dari fermentasi dengan menggunakan jamur Aspergillus awamori Nakaz. bersama Saccharomyces cerevisiae Hansen. dan fermentasi yang hanya menggunakan Saccharomyces cerevisiae Hansen. saja.
2. Untuk mengetahui interval waktu fermentasi yang optimal dalam pembuatan bioetanol yang dilakukan.
3. Untuk mengetahui kemurnian dan kadar bioetanol yang dihasilkan. 1.5. Manfaat Penelitian
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Ubi Kayu (Manihot utilissima Pohl.)
2.1.1. Uraian Tumbuhan
Famili euphorbiaceae adalah famili tumbuhan berbunga yang terdiri dari 300 genus dan meliputi 7.500 spesies tumbuhan dimana hampir semuanya merupakan tumbuhan herba namun beberapa diantaranya, terutama yang berada di daerah tropis adalah perdu dan pohon (Watson, L. dan M.J. Dallwitz. 1992).
Tumbuhan ubi kayu (Manihot utilissima Pohl.) merupakan tanaman pangan berupa perdu dengan nama lain ketela pohon, singkong, atau cassava. Ubi kayu berasal dari negara amerika latin, atau tepatnya dari Brazil. Penyebarannya hampir ke seluruh dunia, antara lain Afrika, Madagaskar, India, serta China. Ketela pohon/ ubi kayu diperkirakan masuk ke Indonesia pada tahun 1852. Sistematika tanaman ketela pohon / ubi kayu adalah sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Divisi : Spermatophyta (tumbuhan biji) Kelas : Dicotyledoneae (biji berkeping dua)
Ordo : Euphorbiales
Famili : Euphorbiaceae
Genus : Manihot
Spesies : Manihot utilissima Pohl.
yang kurang subur serta masa panennya tidak tergantung pada musim sehingga panennya dapat berlangsung sepanjang tahun. Oleh karena itu, dikatakan bahwa ubi kayu merupakan bahan baku yang potensial untuk pembuatan bioetanol (Prihardana, R., dkk. 2008).
2.2. Mikroorganisme Fermentasi
Mikroorganisme yang umum dipergunakan dalam fermentasi adalah bakteri dan fungi. Fungi adalah mikroorganisme yang tidak memiliki butir-butir hijau daun (klorofil). Contoh fungi antara lain adalah ragi/yeast dan jamur/molds. Bakteri, ragi dan jamur memerlukan sumber energi dan nutrien untuk tumbuh, berkembang biak dan menghasilkan senyawa kimia. Bakteri dan ragi adalah mahluk hidup uniseluler dan sangat kecil ukurannya sedangkan jamur adalah mahluk hidup multiseluler (Suharto. 1995).
2.2.1. Jamur
Jamur adalah mikroorganisme multiselular. Jamur banyak dimanfaatkan manusia dalam fermentasi ataupun dibudidayakan untuk dikonsumsi. Jamur yang dipergunakan dalam bidang fermentasi adalah jamur berbentuk benang (hifa) seperti yang dipergunakan dalam pembuatan tempe, kecap dan tapai. Jamur budidaya yang diambil badan buahnya untuk dikonsumsi, dikenal sebagai
cendawan seperti jamur tiram, jamur merang, jamur kuping dll (Hidayat N., dkk. 2006).
Jamur Aspergillus awamori Nakaz. adalah jamur dari famili trichocomaceae. Trichocomaceae merupakan famili jamur dari ordo eurotiales yang bersifat saprofit. Sistematika jamur Aspergillus awamori Nakaz. adalah sebagai berikut:
Kingdom : Fungi
Filum : Ascomycota
Kelas : Eurotiomycetes
Ordo : Eurotiales
Famili : Trichocomaceae
Genus : Aspergillus
Spesies : Aspergillus awamori Nakaz. 2.2.2. Ragi
Ragi adalah kelompok jamur uniseluler berukuran lima hingga dua puluh mikron yang umum dipergunakan untuk fermentasi roti dan minuman beralkohol, lebih dari seribu spesies ragi telah teridentifikasi hingga saat ini dan yang paling umum dipergunakan adalah Saccharomyces cerevisiae Hansen. Saccharomyces cerevisiae Hansen. adalah mikroorganisme yang anaerob fakultatif. Ragi memproduksi energi dalam kondisi ketiadaan oksigen dengan mengubah gula menjadi etanol dan karbon dioksida. Etanol adalah produk yang diinginkan dalam pembuatan minuman beralkohol namun dalam pembuatan roti, yang diinginkan adalah peran karbon dioksida sehingga roti dapat mengembang sedangkan etanol yang terbentuk dibiarkan menguap (European Bioinformatics Institute, 1996).
bereproduksi secara aseksual dengan membentuk tunas ataupun secara seksual dengan pembentukan ascospora. Selama proses reproduksi aseksual, sebuah tunas baru tumbuh dari ragi dengan kondisi tertentu dan saat mencapai ukuran dewasa ia akan melepaskan diri dari sel induknya. Reproduksi seksual ragi umumnya berlangsung pada kondisi kekurangan nutrisi pertumbuhan dengan cara pembentukan ascospora (European Bioinformatics Institute. 1996).
Saccharomyces cerevisiae Hansen. adalah ragi dari famili saccharomycetaceae. Famili Saccharomycetaceae adalah famili ragi dari ordo saccharomycetales yang bereproduksi dengan pembentukan tunas. Saccharomyces cerevisiae Hansen. telah lama dimanfaatkan dalam pembuatan roti dan minuman beralkohol. Ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. diperoleh dari hasil isolasi mikroorganisme pada kulit anggur. Saccharomyces cerevisiae Hansen. dapat tumbuh secara aerob pada substrat glukosa, maltose, laktosa dan selobiosa. Fruktosa dan galaktosa merupakan substrat terbaik untuk pertumbuhan ragi ini. Sistematika ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. adalah sebagai berikut:
Kingdom : Fungi
Filum : Ascomycota
Kelas : Hemiascomycetes
Ordo : Saccharomycetales
Famili : Saccharomycetaceae
Genus : Saccharomyces
Spesies : Saccharomyces cerevisiae Hansen.
mengandung mineral seperti selenium dan chromium serta vitamin B complex yang meliputi vitamin B1 (thiamine), B2 (riboflavin), B3 (niacin), B5 (asam pantotenat), B6 (piridoxin), B7 (biotin) dan B9 (asam folat). Ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. tidak mengandung vitamin B12 (cyanocobalamine). Sebagai sumber vitamin B complex dan mineral, ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. berfungsi untuk menunjang kerja sistem saraf dan otot-otot saluran pencernaan serta memelihara kesehatan kulit, mata dan hati (UMMC, 2009).
Sumber ragi dapat berasal dari buah-buahan, bunga dan daun. Ragi adalah mikroorganisme yang bersifat saprofit dan umumnya serangga adalah yang
berperan memindahkan ragi dari satu tanaman ke tanaman ke tanaman lain ( Suharto. 1995).
2.2.3. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Jamur dan Ragi Ada berbagai faktor yang mempengaruhi pertumbuhan jamur dan ragi yaitu :
1. Nutrisi
Dalam kegiatannya, ragi memerlukan penambahan nutrisi untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan, yaitu: Unsur C dari senyawa karbohidrat, Unsur N dan P dari senyawa protein, Mineral, Vitamin
2. Keasaman (pH)
3. Suhu
Suhu optimum untuk fermentasi pada umumnya adalah pada suhu 25 – 300C.
4. Oksigen
Fermentasi etanol berlangsung anaerobik, dalam kondisi tanpa oksigen tersebut ragi akan menggunakan glukosa sebagai sumber energinya dan membentuk etanol dan karbon dioksida sebagai metabolitnya.
(Hidayat N., dkk. 2006). 2.3. Bioetanol
Bioetanol adalah etanol yang dibuat dari biomass yang mengandung komponen pati atau selulosa, seperti singkong dan tetes tebu. Dalam dunia industri, etanol umumnya dipergunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol, campuran untuk minuman keras (seperti sake atau gin), serta bahan baku farmasi dan kosmetika. Berdasarkan kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga grade sebagai berikut:
Grade industri dengan kadar alkohol 90-94%
Netral dengan kadar alkohol 96-99,5%, umumnya digunakan untuk
minuman keras atau bahan baku obat dalam industri farmasi Grade bahan bakar dengan kadar alkohol diatas 99,5%
(Prihardana, R., dkk. 2008). 2.3.1. Pembuatan Bioetanol
dan juga tanaman penghasil pati atau tepung seperti jagung, singkong dan juga sagu. Pada tahapan persiapan, bahan baku berupa padatan harus dikonversi terlebih dahulu menjadi larutan gula sebelum akhirnya difermentasi untuk menghasilkan etanol, sedangkan bahan-bahan yang sudah dalam bentuk larutan gula seperti molase dapat secara langsung difermentasi. Bahan padatan dikenai perlakuan pengecilan ukuran dan juga tahap pemasakan. Proses pengecilan ukuran dapat dilakukan dengan menggiling bahan (singkong, sagu, dan jagung) sebelum memasuki tahap pemasakan. Tahap pemasakan bahan meliputi proses liquifikasi
dan sakarifikasi. Pada tahap ini, tepung/pati dikonversi menjadi gula (Hambali, E., dkk. 2008).
Tahap fermentasi merupakan tahap kedua dalam proses produksi bioetanol. Pada tahap ini terjadi proses pemecahan gula-gula sederhana menjadi etanol dengan melibatkan enzim dan ragi. Fermentasi dilakukan pada suhu sekitar 27 - 320C . pada tahap ini akan dihasilkan gas CO2 sebagai by product dan sludge sebagai limbahnya. Gas CO2 yang dihasilkan memiliki perbandingan stoikiometri yang sama dengan etanol yang dihasilkan yaitu 1 : 1. Setelah melalui proses pemurnian, gas CO2 dapat digunakan sebagai bahan baku gas dalam minuman berkarbonat (Hambali, E., dkk. 2008).
kemurnian etanol hingga memenuhi spesifikasi bahan bakar ataupun untuk keperluan industri (Hambali, E., dkk. 2008).
2.3.2. Sakarifikasi
Ragi tidak dapat langsung memfermentasikan pati. Oleh karena itu diperlukan tahap sakarifikasi, yakni perubahan pati menjadi maltose atau glukosa dengan menggunakan enzim atau asam. Dengan memanfaatkan enzim pengurai pati dari mikroorganisme, konversi pati untuk menghasilkan maltose dan dekstrin yang tidak terfermentasi terjadi karena hidrolisis enzimatis. Komposisi kimia dari pati adalah amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan polimer dari glukosa yang merupakan rantai lurus dan secara kuantitatif amilosa dapat dihidrolisis menghasilkan maltose sedangkan amilopektin hanya akan terhidrolisis sebagian. Pati jagung yang disakarifikasi akan menghasilkan 80% maltose dari total pati dan sisanya disebut limit dekstrin (Hidayat N., dkk. 2006).
2.3.3. Fermentasi
Tahap inti dari produksi bioetanol adalah fermentasi gula sederhana, baik yang berupa glukosa, sukrosa, maupun fruktosa dengan menggunakan ragi/yeast terutama Saccharomyces sp. atau bakteri Zyomomonas mobilis. Dalam proses ini, gula akan dikonversi menjadi etanol dan gas karbon dioksida .
C6 H12 O6
ragi/yeast
2 C2 H5 OH + 2 CO2 gula etanol karbondioksida (Waller, J.C., dkk. 1981).
fermentasi dapat berasal dari hasil pertanian, perkebunan, maupun limbah industri. Bahan dasar yang umum dipergunakan di negara berkembang adalah:
1. Molase ( karena banyaknya tebu di negara tersebut). 2. Pati (gandum, jagung, beras, dll.)
3. Jerami 4. Dedak
5. Kulit kopi, kulit coklat, sabut kelapa.
6. Ampas tebu, ampas biji-bijian yang telah diambil minyaknya. 7. Kotoran binatang
8. Air limbah.
9. Sampah sebagai komponen pupuk
10.Sisa pabrik kertas, pabrik susu, dan sebagainya.
Bahan dasar harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut: Mudah didapat, jumlahnya besar, murah harganya dan bila diperlukan ada penggantinya. (Hidayat N., dkk. 2006).
2.3.4 Destilasi
Kadar etanol hasil fermentasi tidak dapat mencapai level diatas 18 hingga 21 persen, sebab etanol dengan kadar tesebut bersifat toxic terhadap ragi yang memproduksi etanol tersebut sehingga untuk memperoleh etanol dengan kadar yang lebih tinggi perlu dilakukan destilasi. Destilasi adalah proses pemanasan yang memisahkan etanol dan beberapa komponen cair lain dari substrat fermentasi sehingga diperoleh kadar etanol yang lebih tinggi (Archunan,G. 2004).
Tujuan proses destilasi adalah untuk memisahkan etanol dari campuran etanol-air. Titik didih etanol adalah 780C dan titik didih air adalah 1000C sehingga dengan pemanasan pada suhu 780C dengan metode destilasi maka etanol dapat dipisahkan dari campuran etanol-air. Konsentrasi maksimum etanol yang dapat diperoleh dengan cara destilasi biasa adalah 96%. Etanol anhidrat (99,5%-100%) dapat diperoleh dengan menggunakan metode destilasi azeotrop menggunakan benzen (Waller, J.C., dkk. 1981).
Campuran azeotrop etanol-air dapat dipisah dengan penambahan benzen dimana akan terbentuk campuran azeotrop benzen-etanol-air dengan titik didih 64,90C. Titik didih campuran tersebut lebih rendah dari campuran etanol-air (78,20C) sehingga etanol dapat dipisahkan dari air dengan destilasi bertingkat, namun pemisahan etanol dengan metode ini akan menyisakan beberapa ppm residu benzene di dalam etanol yang diperoleh. Benzen adalah bahan yang toxic bagi manusia, selain itu penggunaan metode ini juga menghasilkan etanol yang tidak murni sehingga metode ini tidak banyak dipergunakan (Graham, S. 2003).
sieve, yakni suatu absorben sintetis berbentuk pellet yang dapat secara selektif mengikat molekul air. Selain murah harganya, metode ini tidak meninggalkan residu pada etanol yang diperoleh. Molecular sieve yang telah terpakai juga dapat dipakai kembali setelah dikeringkan (Mathewson, S.W. 1980).
2.3.5. Molecular sieve
Molecular sieve adalah materi sintetis dari golongan aluminium silikat dengan bentuk bulat, memiliki banyak pori kecil yang berukuran seragam serta memilik kemampuan menyerap gas ataupun cairan hingga 22% massanya. Molecular sieve secara umum dapat dibagi atas dua tipe yakni tipe A (AlO4) dan tipe X (SiO4) kemudian berdasar kemampuan absorbsinya, molecular sieve dibagi menjadi 5 jenis seperti yang tertera pada tabel di bawah ini:
Tabel 1. Molecular sieve Tipe molecular
sieve
Ukuran
pori Aplikasi
3A 3Å Untuk menyerap H2O, bagus untuk pengeringan pelarut polar.
4A 4Å Untuk menyerap H2O, CO2, SO2, H2S, bagus untuk mengeringkan pelarut pelarut non-polar.
5A 5Å Untuk menyerap senyawa hidrokarbon rantai lurus
10X 8Å Untuk menyerap senyawa hidrokarbon rantai cabang
13X 10Å Untuk menyerap di-n-butil (Fieser, L.F. dan Fieser, M. 1967).
2.4. Spektrofotometri Infra Merah
sampel tersebut. Metode spektrofotometri infra merah mengidentifikasi suatu senyawa sampel dengan menganalisis gugus-gugus fungsi yang dimiliki oleh senyawa tersebut. Beberapa gugus fungsi yang lazim diidentifikasi oleh spektrofotometri infra merah dari suatu senyawa adalah gugus hidroksil, karbonil, karboksilat dan hidrokarbon (George, W.O. dan Mc Intyre, P.S., 1987).
2.5. GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry)
BAB III
METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode eksperimental dimana pembuatan bioetanol dilakukan dengan dua cara yaitu melalui proses fermentasi menggunakan Aspergillus awamori Nakaz. bersama Saccharomyces cerevisiae Hansen. dan fermentasi yang hanya menggunakan Saccharomyces cerevisiae Hansen. saja dengan interval waktu yang bervariasi. Kemudian, Bioetanol yang dihasilkan dianalisis dengan spektrofotometer infra merah (IR) dan GC-MS.
3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah neraca analitik, oven (Fisher Isotemp 500 series), GC-MS (SHIMADZU QP2010), spektrofotometer infra merah, gelas ukur, electro mantel, labu alas bulat 1000 ml, sumbat gabus, pipa bengkok, pendingin liebig, plastik dan karet, alumunium foil, termometer, lem glucol, beaker glass, indikator universal, autoclave, tabung reaksi, inkubator (Memmert CO2, Fisher 750D Isotemp), labu erlenmeyer.
3.1.2 Bahan
3.2 Penyiapan Bahan 3.2.1 Penyiapan media PDA
Untuk menyiapkan media PDA, disuspensikan 39 gram serbuk Bacto-Potato Dextrose Agar dalam 1000 ml air suling lalu dipanaskan hingga mendidih untuk melarutkan seluruh serbuk yang disuspensikan secara sempurna. Setelah itu larutan media tersebut dimasukkan ke dalam wadah berupa tabung atau erlenmeyer, ditutup rapat dan disterilisasi dengan menggunakan autoclave selama 15 menit pada tekanan 15 psi (pounds per square inch) dengan suhu 1210C (DIFCO,1953).
3.2.2 Penyiapan Starter Aspergillus awamori Nakaz. 3.2.2.1 Penyiapan biakan murni
Jamur Aspergillus awamori Nakaz. diinokulasikan ke dalam agar miring PDA dan diinkubasi pada suhu 370C selama 1 hari (24 jam). Selanjutnya kultur jamur Aspergillus awamori Nakaz. pada agar miring PDA digores dan diambil 1 ose koloni jamurnya lalu dipindahkan ke dalam 10 ml Larutan NaCl 0,9% Steril dan diinkubasi pada suhu 37°C selama 24 jam
(Anonim, 2008; Toyama dan Koshin, 1967). 3.2.2.2 Pembuatan Starter
Komposisi : 10 gram pati ubi kayu, 10 gram susu bubuk, 10 ml kultur Aspergillus awamori Nakaz.dalam NaCl 0,9%, 200 ml air suling.
Cara pembuatan :
tersebut dengan menggunakan autoclave dengan suhu 1210C pada tekanan 15 psi selama 15 menit. Setelah dingin, ditambahkan 10 ml larutan kultur Aspergillus awamori Nakaz.dan dihomogenkan dengan pengadukan kemudian larutan starter tersebut diinkubasi pada suhu 370C selama 2 hari (48 jam) agar siap untuk dipergunakan dalam fermentasi (Anonim, 2008; Toyama dan Koshin, 1967). 3.2.3. Penyiapan sampel
Sampel ubi kayu diambil bagian umbinya lalu dikupas dan dibersihkan dari kotoran berupa tanah dan serpihan lain yang melekat. Ubi kayu yang telah dibersihkan kemudian dipotong menjadi beberapa bagian dengan ukuran panjang 15 cm. Ubi kayu yang telah dipotong lalu dihaluskan dengan diparut sehingga diperoleh massa yang halus seperti bubur.
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1. Prosedur Sakarifikasi dengan pemanasan
3.3.2. Prosedur Sakarifikasi dengan Starter Aspergillus awamori Nakaz. Sampel yang telah dihaluskan berupa bubur ubi kayu kemudian dimasukkan ke dalam panci. Sampel dalam panci ditambahkan dengan air dengan perbandingan volume 4 : 1 dengan jumlah bubur ubi kayu yang dipergunakan sehingga untuk 1,5 kg sampel ubi kayu yang dipergunakan ditambahkan air hingga 6 liter. Kemudian setelah diaduk hingga homogen, bubur ubi kayu dipanaskan hingga mendidih selama 30 menit dengan pengadukan konstan selama pemanasan. Setelah 30 menit dididihkan ditambahkan lagi sejumlah air ke dalam panci untuk mencukupkan kembali air yang hilang akibat pemanasan sebelumnya lalu diaduk kembali hingga merata dan dibiarkan hingga dingin.
Setelah bubur ubi kayu dingin, dimasukkan starter Aspergillus awamori Nakaz. sebanyak 600 ml (10% dari total volume bubur ubi kayu) dan dilakukan pengadukan agar starter dan bubur ubi kayu tercampur homogen lalu bubur ubi kayu dibiarkan selama 3 jam dengan pengadukan setiap 30 menitnya.
3.3.3. Prosedur fermentasi
Ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. yang akan dipergunakan dalam fermentasi ditimbang dengan neraca analitik sebanyak 30 gram untuk 6 liter bubur ubi kayu (jumlah ragi yang dipergunakan adalah 0,5% b/v dari jumlah bubur ubi kayu yang akan difermentasi) (Hidayat N., dkk. 2006).
Ragi yang telah ditimbang kemudian dilarutkan dalam 100 ml air hangat (±40 0C) dan diaduk selama lima menit sebelum digunakan dengan tujuan untuk mengaktifkan ragi tersebut.
tersebut (pH fermentasi = 5) dan selanjutnya bubur ubi tersebut dibagi ke dalam enam wadah, masing-masing wadah sebanyak 1 liter bubur ubi (kapasitas wadah fermentasi 1,5 liter).
Proses fermentasi dilakukan dengan variasi waktu fermentasi yang berbeda untuk tiap wadah mulai dari wadah 1 selama 2 hari, wadah 2 selama 3 hari, wadah 3 selama 4 hari, wadah 4 selama 5 hari, wadah 5 selama 6 hari dan wadah 6 selama 7 hari yang bertujuan untuk melihat perbedaan jumlah hasil bioetanol yang akan diperoleh nantinya. Setelah difermentasi, dilakukan filtrasi dengan menggunakan saringan dan filtrat yang diperoleh kemudian didestilasi agar diperoleh etanol yang lebih murni dan tinggi kadarnya. Perlakuan diatas dilakukan kembali sebanyak 2 kali sehingga terdapat 3 kali total perlakuan yang serupa dengan tujuan agar diperoleh data yang lebih akurat.
3.3.4. Prosedur Pemurnian Biotanol 3.3.4.1. Destilasi
Proses destilasi kedua dilakukan pada suhu 780C dengan tujuan untuk memisahkan etanol dari campuran air-etanol. Destilat yang diambil pada proses destilasi ini adalah destilat yang diperoleh pada suhu 780C saja. Proses pemurnian etanol dengan cara destilasi biasa hanya akan menghasilkan etanol dengan kadar maksimal 96% dan oleh sebab itu diperlukan molecular sieve yang memiliki kemampuan menyerap air agar dapat diperoleh etanol dengan kadar 99,5-100%. 3.3.4.2. Molecular sieve
Molecular sieve yang dipergunakan untuk mengeringkan etanol adalah molecular sieve tipe 3A yang dipergunakan khusus untuk menyerap air dalam pelarut-pelarut polar, molecular sieve memiliki kemampuan untuk menyerap air hingga 22% dari berat molecular sieve itu sendiri. Pemanfaatan molecular sieve untuk mengeringkan etanol dilakukan dengan menambahkan molecular sieve ke dalam botol kaca tempat penyimpanan etanol hingga satu per empat bagian botol dan kemudian botol diisi dengan etanol hasil destilasi kedua hingga penuh dan ditutup rapat lalu dibiarkan selama 3 hari (penyimpanan etanol dengan menambahkan molecular sieve ke dalamnya dapat menjaga kadar etanol tersebut hingga 5 tahun masa penyimpanan). Etanol hasil pengeringan kemudian diuji kadar dan kemurniannya dengan metode GC-MS dan IR
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan identifikasi yang dilakukan oleh Laboratorium Taksonomi Tumbuhan, Departemen Biologi, Fakultas MIPA USU, identitas sampel tumbuhan yang dipergunakan dalam penelitian adalah Manihot utilissima Pohl. Famili Euphorbiaceae yang dikenal masyarakat dengan nama ubi kayu. Hasil identifikasi tumbuhan dan gambar tumbuhan ubi kayu masing-masing dapat dilihat pada lampiran 1 halaman 37 dan lampiran 2 halaman 38.
Pembuatan bioetanol secara konvensional dilakukan dengan sakarifikasi pati ubi kayu memanfaatkan proses pemanasan dan dilanjutkan dengan fermentasi menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. yang merubah glukosa hasil sakarifikasi menjadi etanol. Hasil fermentasi bioetanol yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 1 dibawah ini.
Tabel 2. Data hasil fermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae Hansen.
Fermentasi Sakarifikasi
bioetanol yang paling banyak diperoleh adalah pada hari ketujuh yakni sebesar 96 ml untuk tiap satu kilogram sampel yang dipergunakan.
Kenaikan volume bioetanol hasil fermentasi dalam jumlah yang cukup signifikan terjadi pada hari ketiga hingga hari keenam. Kenaikan volume bioetanol yang diperoleh tersebutdapat dilihat pada gambar 1 dibawah ini.
Gambar 1. Grafik Hasil Fermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae Hansen. tanpa menggunakan Aspergillus awamori Nakaz..
Pembuatan bioetanol dengan bantuan jamur Aspergillus awamori Nakaz. dimulai dengan proses sakarifikasi pati ubi kayu memanfaatkan proses pemanasan lalu setelah didinginkan, ditambahkan starter Aspergillus awamori Nakaz.untuk proses sakarifikasi yang lebih sempurna (proses sakarifikasi oleh Aspergillus awamori Nakaz. terus berlangsung bersamaan dengan jalannya proses fermentasi) kemudian dilanjutkan dengan fermentasi menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. yang merubah glukosa hasil sakarifikasi menjadi etanol. Hasil fermentasi bioetanol yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 2 dibawah ini. Tabel 3. Data hasil Fermentasi Dengan Menggunakan Saccharomyces cerevisiae
Hansen. dan Aspergillus awamori Nakaz.
Sakarifikasi
Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa volume bioetanol yang dihasilkan semakin banyak seiring dengan lamanya masa fermentasi dimana hal serupa juga ditunjukkan pada tabel 1 yang merupakan data proses fermentasi yang dilakukan sebelumnya. Dari enam perlakuan masa fermentasi yang dilaksanakan, volume bioetanol yang paling banyak diperoleh adalah pada hari ketujuh yakni sebesar 201,33 ml untuk tiap satu kilogram sampel yang dipergunakan.
Gambar 2. Grafik hasil fermentasi dengan menggunakan Saccharomyces cerevisiae Hansen. dan Aspergillus awamori Nakaz..
GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry)
Data GC dari sampel bioetanol yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar 5 dibawah ini:
Peak Report TIC
Peak# R. Time I. Time F. Time Area Area% Height 1 2.147 2.108 2.242 884925 100.00 4947768 Gambar 3. Kromatogram bioetanol hasil analisis Kromatografi Gas
Dari hasil analisis GC pada gambar 5 diatas tampak hanya terdapat satu puncak absorbsi dengan luas area yang terukur oleh detektor dengan luas area dibawah kurva serapan 100%, dengan demikian data diatas menunjukkan bahwa senyawa dalam sampel adalah senyawa tunggal dan kadarnya 100%.
ambiguitas yang terjadi karena MS dapat menentukan berat molekul senyawa yang dianalisis sehingga senyawa tersebut dapat teridentifikasi.
Data MS dari sampel bioetanol yang diperoleh dapat dilihat pada gambar 6 dibawah ini :
Gambar 4. Hasil analisis Spektrometri Massa bioetanol
Dari hasil spektrometri massa pada gambar 6 diatas diketahui bahwa ada 3 puncak fragmentasi yang terbentuk dimana puncak fragment yang pertama adalah m/z = 45 yang merupakan puncak M-1 kemudian puncak fragment kedua m/z = 31 merupakan puncak dasar (base peak) lalu diikuti puncak fragment ketiga yakni fragment alkenil karbokation pada m/z = 27.
1.) m/z = 45
3.) m/z = 27 merupakan fragmen alkenil karbokation yang terbentuk dengan pola fragmentasi yang lebih kompleks dari dua fragmen sebelumnya.
Hasil analisis MS diatas menunjukkan bahwa ada 3 fragmen yang terbentuk dari hasil fragmentasi senyawa induk yang kemudian diidentifikasi sebagai etanol (C2H5OH) dengan berat molekul 46 (BM etanol = 46). Sehingga dari data hasil GC-MS yang dilakukan, diketahui bahwa sampel bioetanol yang diperoleh dalam penelitian ini merupakan senyawa tunggal etanol dengan kadar 100%.
Spektrofotometri Infra Merah
Spektrum senyawa bioetanol hasil analisis spektrofotometer infra merah yang diperoleh dapat dilihat pada gambar 4 dibawah ini.
Hasil analisis spektrum infra merah terhadap sampel bioetanol menunjukkan bahwa terdapat stretching OH yang melebar pada frekuensi 3300-3500 cm-1 seperti yang terlihat pada gambar 4 diatas, stretching OH tersebut berasal molekul OH terikat sedangkan stretching OH bebas tidak tampak pada range 3580-3650. Daerah serapan disebelah kanan dengan range frekuensi sekitar 1500-500 cm-1 memiliki puncak absorbsi yang kompleks namun spesifik untuk banyak senyawa dan daerah ini disebut daerah sidik jari (finger print region). Pada gambar 4, terdapat dua puncak absorbsi yang tajam pada frekuensi 1087.85 dan 1049.28 cm-1 dalam daerah sidik jari yang diidentifikasi sebagai stretching C-O yang umum muncul pada range frekuensi 1050-1150 cm-1 dan juga ada lima puncak absorbsi lain dengan puncak yang tidak tajam pada frekuensi (1450.47), (1419.61), (1381.03), (1327.03), dan (1273.02) yang diidentifikasi sebagai bending C-H alifatis dari CH2 dan CH3 lalu di sebelah kanan spektrum infra merah diatas terlihat ada dua puncak tajam pada 2970.38 dan 2885.51 yang
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Pemanfaatan Aspergillus awamori Nakaz. pada proses fermentasi menyebabkan peningkatan etanol yang diperoleh hingga 109,72% yakni dua kali lebih banyak bila dibandingkan dengan hasil yang diperoleh dengan fermentasi biasa yang hanya menggunakan ragi saja.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa interval waktu fermentasi yang optimum adalah selama 6 hari (144 jam) untuk fermentasi biasa dan 3 hari (72 jam) untuk fermentasi yang memanfaatkan bantuan jamur Aspergillus awamori Nakaz.. Jumlah etanol yang diperoleh dengan waktu fermentasi yang bervariasi menunjukkan bahwa volume etanol yang diperoleh dari fermentasi akan meningkat seiring dengan perpanjangan masa fermentasi.
Hasil analisis GC-MS dan IR terhadap bioetanol hasil fermentasi setelah penambahan molecular sieve menunjukkan bahwa bioetanol yang diperoleh mengandung senyawa tunggal yakni etanol ( C2H5OH ) dengan kadar 100%.
5.2. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Abouzied, M.M. dan Reddy C.A.(1986). Direct Fermentation of Potato Starch To Ethanol by Cocultures of Aspergillus Niger and Saccharomyces cerevisiae In: Applied and Environmental Microbiology Journal. 52nd Volume. Michigan: Michigan State University: 1055-1059
Anonim (2008) Pembuatan Starter Probiotik Ubi Jalar. Diambil dari: URL: HYPERLINK http://ptp2007.wordpress.com/2008/09/08/pembuatan-starter-probiotik-ubijalar
Archunan, G. (2004). Microbiology. First Edition. New Delhi: Sarup & Sons. p. 357-358
Charles, N., dkk,. (1996). Gas Chromatography and Mass Spectrometry: A Practical Guide. Boston: Academic Press. p. 17-18
Davis, R. dan Martin F. (1994). Mass Spetrometry. New York : John Wiley & Sons. p. 1-23, 229-253
DIFCO. (1977). DIFCO Manual of Dehydrated Culture Media and Reagents for Microbiological and Clinical Laboratory Procedures. 9th Edition. Michigan: DIFCO Laboratories Incorporated. p.32-33
European Bioinformatics Institute. (1996). Eukaryotes Genomes-Saccharomyces cerevisiae. [diakses 2 Februari 2010]. Diambil dari: URL: HYPERLINK http://www.embl-ebi.com/Saccharomyces_cerevisiae.html
Fieser, L.F. dan Fieser, M.(1967). Reagents for Organic Synthesis. First Volume. New York: John Wiley & Sons. p. 703-705
Graham, S. (2003). Fundamental of Organic Chemistry. Fifth Edition. New York: John Wiley & Sons. p. 409
Hambali, E., dkk. (2008). Teknologi Bioenergi .Cetakan ketiga. Jakarta: PT.Agromedia Pustaka. Hal. 3-5, 38-50
Hidayat, N., Masdiana C.P. dan Sri S. (2006). Mikrobiologi Industri.Yogyakarta: CV. Andi Offset. Hal. 2-14,18-24,111-120,179-192
Mathewson, S.W. (1980). Drying the Alcohol. Chapter 12. In: The Manual for the Home and Farm Production of Alcohol Fuel. California: Ten Speed Press.
Onsoy T., dkk. (2007). Ethanol Production from Jerusalem artichoke by Zyomomonas Mobilis in Batch Fermentation. 7th Volume: 55-60
Prihardana, R., dkk. (2008). Bioetanol Ubi Kayu Bahan Bakar Masa Depan. Cetakan Keempat. Jakarta: PT Agro Media Pustaka. Hal. 25-66, 79-109, 125-128
Silverstein, R.M., Terrence C.M. dan Clayton B. (1981). Spectrometric
Identification of Organic Compounds. New York: John Wiley & Sons. p. 3-14, 102-105
Suharto., (1995). Bioteknologi Dalam Dunia Industri. Edisi I. Yogyakarta: Penerbit Andi Offset. Hal. 18, 23, 25-27, 40-41, 122-125
University of Maryland Medical Center. (2009). Brewer’s Yeast. [diakses 13 maret 2010]. Diambil dari URL: HYPERLINK
http://www.umm.edu/altmed/articles/brewers-yeast-000288.htm
Waller, J.C., dkk,. (1981). Feeding Value of Ethanol Production By-products. Washington D.C.: National Academy Press. p. 11-12
Lampiran 2. Gambar tumbuhan ubi kayu, umbi ubi kayu
1
2 Keterangan Gambar : 1. Tumbuhan ubi kayu
Lampiran 3. Flowsheet
1.Flowsheet penyiapan sampel Ubi Kayu
dikupas dan dibersihkan dari kotoran yang melekat dipotong jadi beberapa bagian sepanjang 15 cm dihaluskan
Massa halus ubi kayu
2.Flowsheet prosedur sakarifikasi I Massa Halus Ubi kayu
ditimbang sebanyak 1,5 Kg dimasukkan dalam panci
ditambahkan air hingga volume total mencapai 6 liter diaduk hingga homogen
dididihkan selama 30 menit dengan pegadukan konstan
ditambahkan air untuk menutupi kehilangan air selama pendidihan akibat penguapan
dibiarkan hingga dingin
Lampiran 3 (lanjutan)
3.Flowsheet prosedur sakarifikasi II Massa Halus Ubi kayu
Bubur Ubi kayu
ditimbang sebanyak 1,5 Kg dimasukkan dalam panci
ditambahkan air hingga volume total mencapai 6 liter diaduk hingga homogen
dididihkan selama 30 menit dengan pegadukan konstan
ditambahkan air untuk menutupi kehilangan air selama pendidihan akibat penguapan
dibiarkan hingga dingin
dimasukkan starterAspergillus awamori Nakaz. diaduk hingga homogen
dibiarkan selama 3 jam dengan pengadukan setiap 30 menitnya
Lampiran 3 (lanjutan)
Bubur ubi kayu
ditambahkan larutan 30 gram ragi Saccharomyces cerevisiae
diaduk hingga homogen dalam air hangat
diuji pH bubur ubi dengan indikator universal dibagi menjadi 6 bagian yakni 1 liter tiap bagian dimasukkan masing-masing ke dalam 6 wadah (1,5 ltr)
Wadah 1 Wadah 2 Wadah 3 Wadah 4 Wadah 5 Wadah 6
Dilakukan fermentasi dengan variasi waktu fermentasi yang berbeda untuk tiap wadah mulai dari wadah 1 selama 2 hari, wadah 2 selama 3 hari, wadah 3 selama 4 hari, wadah 4 selama 5 hari, wadah 5 selama 6 hari dan wadah 6 selama 7 hari.
4.Flowsheet prosedur fermentasi
HASIL
Lampiran 4. Data mentah jumlah bioetanol hasil penelitian I. Data Fermentasi Biasa (Tanpa Aspergillus awamori Nakaz.)
D.Hasil Fermentasi Hari Ke-5 A.Hasil Fermentasi Hari Ke-2
F1= 21 ml/L
B.Hasil Fermentasi Hari Ke-3 E.Hasil Fermentasi Hari Ke-6
F1= 17 ml/L F1= 24 ml/L
F2= 17 ml/L F2= 24 ml/L
F3 =15 ml/L F3 =22 ml/L
Frata2=16.333 ml/L Frata2=23.33 ml/L
=1.633% =2.33%
C.Hasil Fermentasi Hari Ke-4 F.Hasil Fermentasi Hari Ke-7
F1= 19 ml/L F1= 24 ml/L
F1 = Fermentasi pertama F2 = Fermentasi kedua F3 = Fermentasi ketiga
Lampiran 4 (lanjutan)
II. Data Fermentasi Dengan Bantuan Aspergillus awamori Nakaz. A.Hasil Fermentasi Hari Ke-2
F1= 44 ml/L F2= 43 ml/L F3 =44 ml/L Frata2=43.667 ml/L =4.3667%
B.Hasil Fermentasi Hari Ke-3 F1= 47 ml/L
F2= 47 ml/L F3 =48 ml/L Frata2=47.667 ml/L =4.7667%
C.Hasil Fermentasi Hari Ke-4 F1= 48 ml/L
F1 = Fermentasi pertama F2 = Fermentasi kedua F3 = Fermentasi ketiga
Frata2 = x 100%
D.Hasil Fermentasi Hari Ke-5 F1= 50 ml/L
F2= 48 ml/L F3 =48 ml/L Frata2=48.667 ml/L =4.8667%
E.Hasil Fermentasi Hari Ke-6 F1= 49 ml/L
F2= 50 ml/L F3 =51 ml/L Frata2=50 ml/L =5.0%
F.Hasil Fermentasi Hari Ke-7 F1= 50 ml/L
Lampiran 5.Contoh Perhitungan
Dari lampiran 2 diperoleh data seperti tabel di bawah ini
Hasil Fermentasi (%) Waktu Fermentasi
(Hari) Tanpa menggunakan Asp.awamori
1 Kilogram sampel Ubi kayu = 4 Liter Bubur Ubi Kayu
Pada hari kedua fermentasi, jumlah etanol yang diperoleh dari fermentasi tanpa menggunakan Aspergillus awamori Nakaz.yakni 1,5670 %
Jumlah etanol yang diperoleh dalam ml = 1,5670% x 4000 ml = 62,68 ml
dari fermentasi menggunakan Aspergillus awamori Nakaz.jumlah etanol yang diperoleh adalah 4,3667%.
Lampiran 5 (lanjutan)
Dengan cara yang sama seperti di atas maka dari data tabel sebelumnya maka akan diperoleh hasil seperti pada tabel di bawah ini.
Waktu Fermentasi (Hari)
Hasil fermentasi I (ml/Kg Sampel)
Hasil fermentasi II (ml/Kg Sampel)
2 62.68 174.668
3 65.32 190.668
4 74.68 192.000
5 84.00 194.680
6 93.20 200.000
7 96.00 201.332
Keterangan:
Fermentasi I merupakan proses fermentasi menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae Hansen. saja tanpa penambahan starter jamur Aspergillus awamori Nakaz..
Lampiran 10. Gambar Alat
Inkubator Memmert CO2
Lampiran 10 (lanjutan)
Oven fisher isotemp 500 series
