DARI TONGKOL JAGUNG (Zea mays L.)

(1)

KAJIAN EKSTRAKSI DAN HIDROLISIS XILAN DARI TONGKOL JAGUNG

(Zea mays

L.)

Oleh:

FARIDA ANGGRAINI F03499002

2003

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PE

R

TANIAN BOGOR

I

(2)

KAJIAN EKSTRAKSI DAN HIDROLISIS XILAN DAR! TONGKOL JAGUNG

(Zea mays

L.)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat uotuk memperoieh g elar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Jurusan Teknologi Industri PertaDian,

Fakultas Teknologi Pertanian, Institot Pertanian Bogar

OIeh:

FARIDA ANGGRAINI F03499002

2003

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(3)

Dr.

I NSTITUT PERTANIAN BOGOR

FAKULTAS TEKNOLOGIPERTANIAN

KAJIAN EKST RAKSI DAN HID ROLISIS XI LAN

DAR! TONG KOL JAGUN G

(Zea mays

L.)

SKRIPSI

Sebagai salah satn syarat untuk memperoleh gelar

SARJANATEKNOLOGIPERTAN[AN

Pada Jurusan Teknologi Industn Pertanian,

Fakultas Teknologi Pertaoian,

Institut Pertaoian Bogor

Oleh:

FARIDAAN G G RAI NI

F03499002

Dilahirkao pada laoggalll Februari 1982

di Jepara

Taoggal lulus : 18 Desember 2003

Menyetujui,

·chana MSi

(4)

SURATPERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa Skripsi denganjudul :

" KAJIAN EKSTRAKSI VAN HIDROLISIS XILAN DARl TONGKOL JAGUNG

(Zea mays

L.) .. adalah karya asH saya sendiri, dengan arahan dosen pembimbing

akademik, kecuali yang denganjelas ditunjukkan rujukannya.

Bogor, Desember 2003 Yang Mernhuat Pernyataan

Nama Farida Anggraini

(5)

FARIDA

ANGGRAINI.

F03499002. The Study of Xylon Extraction and

Hydrolysis from Corncob

(Zea mays

L.). Under guidance: Tatit

K.

Bunalor and

Nur Richaos. 2003.

SUMMARY

Corncob is one of the material waste resulted from com manufacturing industry. Nowadays, corncob is applicated especially for animal feed. Its utilization for industrial raw material has not been applicated yet. Chemically. it is considered that corncob contains many fibers fraction (lignocellulose) that composed of cellulose, hemicellulose and lignin. Xylan is the main component of hemicellulose. Corncob is a potensial xylan source (the content is 31.94%). Xylan has many utilities as industrial raw material, one of these is its utilization toward xylose, by acid or enzymatic hydrolysis.

The objectives of this research are to get and compare kinds of com cob xylan extraction process and its purification and also study the effect of hydrolysis methods perfonned (acid and enzymatic) toward xylose. In the first stage, it is studied two methods in corncob xylan extraction (neutralization and acidification method) and the effect of sodium hydroxide concentration used to extract the xylan. In the second stage, xylan hydrolysis was perfonned by acid and enzyme. In enzymatic hydrolysis, the dosage enzyme used are 2, 4, 6, 8 and 10 Unit/ml hemicellulase enzyme, whereas in the acidyc one it is used sulfuric acid concentration 0.3, 0.5 and 1 percent (v/v).

Chop corncob used in this research I.:omposed of water 11.84%, ash 1.58%, fiber 27.65% and lignin 15.12%. Based on identification test result using zink chloride and iodium, to determine the purity of xylan visually, it is known that xylan got from acidification method has higher purity than xylan got from nuetralization one, shown from the blue color intensity fonned. Purification can increase the purity

of xylan. At the same sodium hydroxide concentration, xylan from acidification method has more brown in colour than that from neutralization one. The xylan yield from acidification and neutralization methods are respectively 11.20 %d.w and 10.98 %d.w. More higher sodium hydroxide concentration used, xyl ... "l will be more brown

in color. The xylan yield from sodium hydroxide concentration 10, 15 and 20% are 7.31 %d.w, 11.45 %d.w and 10.90 %d.w, respectively.

Xylan hydrolysis by hemicellulases enzyme has not produced xylose yet, as !he product desi:ed. Th� pwdu:;;t i:; sti!l olig»S8CchoIide, that shows the hydrolysi3 process doesn't perform completely. Chemically, it is shown from the high sugar total (the average is 92.24 mg/rol), meanwhile the reducing sugar is low (the average is 2.19 mg/ml), ""d also from the degee of polymerization that is still high enough (the average is 43.42).

In xylan hydrolysis process by acid, xylose can be fonned. The optimum acid concentration at hydwlysis (;onditioh pelf,mued is 0.3%, whic.h gives average xylose yield 83.12%, reducing sugar 89.23 mg/ml, sugar total 94.57 mg/ml, degree of polymerization 1.06, dried -naterial contentI5.33% and xylose clarity 46.99 %T.

(6)

FARIDA AN G G RAINI. F03499002. Kajian Ekstraksi dan

Hidrolisis

Xilan dari

Tongkol Jagung

(Zea mays

L.). Di bawah bimbingao Tatit

K.

Bunasor dan Nur

Richaoa.

2003.

RI N GKASAN

T ongkol jagung merupakan salah satu limbab padat yang dihasilkan dari

industri pengolahan jagung. Selama ini, tongkoljagung banyak dimanfaatkan sebagai makanan te!llak. Pemanfaatannya sebagai bahan ba.\u industri belwr. banyak dilakukan. Ditinjau dari komposisi kimianya, tongkol jagung mengandung banyak fraksi serat (lignoselulosa) yang terdiri dari selulosa, hemiselulosa dan lignin. Xilan adalah komponen utama hemiselulosa. Tongkol jagung merupakan sumber xilan yang potensial (dengan kadar xiIan sebesar 31,94%). Xilan mempunyai banyak kegunaan sebagai bahan baku industri, diantaranya dapat dirnanfaatkan menjadi

xilosa melalui proses hidrolisis seeara asam maupun enzimatis.

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan dan membandingkan beberapa metode ekstraksi xilan dari tongkol jagung dan pemumiannya serta mengkaji pengaruh cara hidrolisis (asam dan enzimatis) terhadap xHosa yang dibasilkan. Pada tahap pertarna, dipelajari dua metode ekstraksi xilan (metode netralisasi dan

asidifikasi) dan pengaruh taraf konsentrasi NaOH yang digunakan untuk mengekstrak xilan. Pada tahap kedua dilakukan hidrolisis xilan, dimana pada

hidrolisis xilan secara enzimatis dosis yang digunakan adalah 2, 4, 6, 8 dan 10

Unitlml enzim hemiselulase, sedangkan pada hidrolisis asam digunakan konsentr�i H2S04 0,3, 0,5 dan I persen

(v/v).

Tongkol jagung yang digunakan dalam penelitian ini berbentuk cacahan tongkol dengan kadar air sebesar 11,84%, kadar abu 1,98%, ka�ar serat 27,65% dan

kadar lignin 15,12%. Berdasarkan hasil uji identifikasi menggunakan

ZnCh

dan

h

untuk menentukan kemurnian xilan secara kualitatif (visual), diketahui bahwa xilan hasil metode asidifikasi memiliki kemumian lebih tinggi dibanding xilan metode netralisasi, ditunjukkan dengan intensitas warna bim yang terbentuk. Puriftkasi dapat lebih meningkatkan kemumian xilan. Pada konsentrasi NaOH yang sarna, xilan basil metode asidifikasi berwarna lebih coklat dibanding xHan metode netralisasi. Rendemen xilan asidifikasi dan netralisasi berturut-turut adalah 11,20% b.k dan 10,98% b.k. Semakin tinggi konsentrasi NaOH digunakan, ekstrak xHan semakin coklat warnanya. Rendemen xilan ywg diperoleh dari konsentrasi NaOH 10, 15 dan

20% berturut-turut adalab 7,31 % b.k., 11,45% b.k. dan 10,90 % b.k.

Hidrolisis xilan menggunakan enzim hemiselulase belum dapat menghasilkan xHosa sebagai produk. yang diinginkan. HasH hidrolisis masih berupa oligosakarida, yang menandakan proses hidrolisis tidak berlangsung dengan sempurna Secara

kimiawi, hal ini ditandai denga."l tingginya nilai total gula (rata-rata 92,24 mg/ml)

sementara gula pereduksinya rendah (ra�a-rata 2,19 mg/ml). serta masih cukup tingginya derajat polimerisasi yang dihasilkan (rata-rata 43,12).

Pada proses hidrolisis xilan secara asam, xilosa dapat dihasHkan. Konsentrasi asam optimum pada kondisi hidrolisis yang dilakukan adalah 0,3%, dimana dihasilkan rata-rata rendemen xilosa sebesar 83,12%, gula pereduksi 89,23 mg/mI, total gula 94,57 mg/mI, derajat polimensasi 1,06, kadar bahan kering 15,33% dan

(7)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, segal. puji bagi Allab SWT yang lelab memberikan rahmal serta hidayah-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Skripsi ini merupakan hasil penelitian penulis yang dilaksanakan sejak bulan Februari - Agustus 2003 di Balai Penelitian Pasea Panen, Cimanggu Bogor. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besamya kepada :

1. Dr. Hj. Tatit K. Bunasor, MSc, selaku dosen pembimbing I yang telab banyak memberikan bimbingan, araban serta nasehat selama penulis melaksanakan studi di Jurusan Teknologi Industri Pertanian.

2. Ir. Nur Richana, MSi, selaku dosen pembimbing II yang telah banyak memberikan bimbingan, masukan, perhatian dan dukungan moril selama penulis melaksanakan penelitian dan menyelesaikan skripsi ini.

3. Dr. Ir. Liesbetini Hartoto, MS, selaku dosen penguji yang telab banyak memberikan saran dan masukan dalam penyelesaian skripsi ini.

4. Kedua orang tua penulis dan Indra adikku. Terima kasih atas d0R, kasih sayang, ketulusan, dan semangat yang selalu diberikan.

5. Pak Lalu, Bu Pia, Mely, Dewi, Mas Yudi, Pak Danu, Mas Dian dan :;:genap karyawan Balai Penelitian Pasea Panen Cimanggu Bogor, yang telah menyediakan fasilitas dan telah banyak membantu pelaksaan penelitian penulis.

6. Ane, Nita serta ternan-ternan seperjuangan dari AKA, Universitas Pakuan dan Universitas Juanda Bogor. Terima kasih atas kebersamaan. d:.Ilru.ngan dan

semangat yang diberikan selama berlangsullgnya penelitian.

7. Sahabatku, Nia. Terima kasih atas segala bantuan, doR, ketuiusan, saran, semangat, kebersamaan dan kesetiaan menemani penulis serta waktu yang selalu kau luangkan. Semoga persahabatan kita abadi.

8. Sobaf-sobatku TIN '16 : Dian, Fitri, Wiwi, Kiki dan Wiwid. Teriwa kasih atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan.

9. Ternan-ternan Balqis : Mbak Neni, Mbak Wiwi, Fida, Dayu, !)wi, Muji, Shinta, Ikhlas dan Yulia. TerinlJ. kRSih allis dukung81Ulya.

(8)

Penulis menyadari bahwa masih tef(iapat kekurangan dalam penyusunan

skripsi ini. Oleh karena itu. penulis sangat mengharapkan saran dan kritik

untuk

kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengharapkan semoga skripsi

ini

dapat

bennanfaat bagi semua pihak yang memerlukan dan memberikan sumbangan yang

berarti bagi dunia Hmu pengetahuan dan teknologi. Amien.

Bogor, Desember

2003

Penulis

(9)

DAFfAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... III

DAFTAR TABEL... vii

DAFTAR GAMBAR ... V111 DAFTAR LAMPlRAN... x ... I. PENDAHULUAN ... 1 A. LATAR BELAKANG ... 1 B. TUJUAN ... :... 3 11. TINJAUAN PUSTAKA... 4 A. TONGKOL JAGUNG ... 4 B. HEMISELULOSA ... 4 C. XILAN... 6 D. EKSTRAKSI XILAN ... 9 E. XILOSA... 12 F. HIDROLISIS ENZIM G. HIDROLISIS ASAM 111. METODOLOGJ PENELITIAN ... . A. BAHAN DAN ALAT ... .

B. METODA PENELITIAN ... . 1. Penelitian tahap I ... . 2. Pene1itian tahap 11 .••..•....•...•...•...•...•.••...

3. RanC::i.tigan pecwb&aIl ... . c. TATA LAKSANA PENELITIAN ... . IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... . A. PENELITIAN TAHAP I ... . A.I. Komposisi kimia bahan baku ... . A.2. Delignifikasi ... . A.3. Ekstraksi xilan metode netralisasi ... . A.4. Ekstraksi xilan rnetode asiditikasi.. ... . A.S. Perbandingan antar metode ekstraksi ... .

v 13 16 19 19 19 20 20 21 22 32 32 32 33 34 36 37

(10)

A.6. Pengaruh konsentrasi NaOH te

rhadap

rendemen dan

karakteristik xilan...

37

A.

7.

Purifikasi xilan ...

... ... ... ... ... ... ... 41

A.S. Uji identifikasi xilan...

42

B.

PENELITIAN TAHAP II...

44

B.l.

Hidrolisis xilan secara enzimatis... ...

44

B.1.1.

Penentuan aktivitas enzim hemiselulase ...

... ... 44

B.l.2. Penentuan konsentrasi substrat... ...

... ... 45

B.I.3.

Penentuan waktu hidrolisis...

47

B.l.4. Penelitian utama ...

48

B.2.

Hidrolisis xilan secara asam ...

.

...

.

58

B.2.1.

Penelitian pendahuluan...

58

B.2.2.

Penelitian utama ...

.

...

58

V.

KESIMPI JLAN DAN SARAN ...

.

...

.

...

.

...

69 A. KESIMPULAN ...

69

B.

SARAN ...

.

...

. .

..

.

...

70

DAFTAR PUSTAKA ...

. .

...

71