Fermentasi Hidrolisat Enzimatik Dari Bagasse Tebu Menjadi Hidrogen Disusun Oleh : Timoteus Yuwono Eduward Rolanda Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS Laboratorium Teknologi Biokimia Dosen Pembimbing : Prof.Dr.Ir.Arief Widjaja, M.Eng Prof.Dr.Ir.Soeprijanto, M.Sc
24
Embed
Fermentasi Hidrolisat Enzimatik Dari Bagasse Tebu Menjadi ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-23891-2308100134-Presentation.pdfLaboratorium Teknologi Biokimia. Dosen Pembimbing :
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Fermentasi Hidrolisat Enzimatik Dari Bagasse Tebu Menjadi Hidrogen
Disusun Oleh :Timoteus YuwonoEduward Rolanda
Jurusan Teknik Kimia FTI-ITSLaboratorium Teknologi Biokimia
Penelitian TerdahuluPeneliti (Nama, Judul, Tahun) Hasil Penelitian
Koullas D. P., dkk (1992). Penelitian tentang efekdari delignifikasi basa pada sakarifikasi jeramigandum dengan enzim selulase dari strain Fusarium Oxysporum.
Pada kondisi panas (120oC) NaOH yang ditambahkan masing-masing 0%, 2%, 4%, 6%, 8% dan 10% dengan waktu 30 menit. Kadar selulosa tertinggi didapat pada konsentrasi NaOH4% dengan kadar selulosa, hemiselulosa danlignin masing-masing sebesar 44,6%; 15,4% dan14,5%. Kenaikan selulosa pada konsentrasiNaOH 4% sebesar 44,6% dan penurunan lignin sebesar 36,1%.
Vrije, T. de, dkk (2002). Penelitian tentang metodepretreatment untuk memproduksi substratfermentasi dari mischantus.
Nilai tertinggi delignifikasi diperoleh darikombinasi mekanis yaitu penggilingan danpengolahan awal secara kimia (penambahanNaOH). Sebuah proses dioptimalkan dengantahap penggilingan – pengolahan awal NaOHpada suhu 70oC. Keseimbangan masa dari prosesini dikombinasikan dengan hidrolisis enzimatik, menunjukkan hasil sebagai berikut :Pada pengolahan awal menghasilkan delignifikasisebesar 77 %, yield selulosa lebih dari 95% danyield hemiselulosa sebesar 44%. Setelahhidrolisis enzimatik, sebesar 69% fraksi awalselulosa terkonversi menjadi glukosa dan 38% fraksi awal hemiselulosa terkonversi menjadixylosa dan arabinosa.
Penelitian TerdahuluPeneliti (Nama, Judul, Tahun) Hasil Penelitian
Prakasham R.S, dkk (2009). Penelitian tentangpengaruh rasio glukosa dan xilosa dalampembuatan hidrogen secara fermentasi dengancampuran anaerobic consortia.
Kondisi pH optimum yang didapat yaitu pada pH 6 untuk substrat glukosa dan pH 6,5 untuk substratxilosa. Optimasi jumlah hidrogen yang dihasilkansebesar 1900 ml untuk 5 g/L substrat didapatpada rasio 2:3 pada pH 6.
Chen Ming, dkk (2007). Penelitian tentanghidrolisis enzimatik polisakarida yang berasal darijerami jagung untuk menghasilkan gula reduksi.
Jerami jagung terlebih dahulu ditambahkan 2% NaOH pada 80oC selama 1 jam untuk didelignifikasi. Selanjutnya selulosa yang tersisa dihidrolisis dengan enzim selulase dan selobioseyang didapat dari Trichoderma reesei danAspergillus niger. Dosis selulase yang dipakaisebesar 20 FPU/g dan selobiose sebesar 10 CBU/g substrat. Pada kondisi pH 4,8 dan suhu50oC waktu hidrolisa selama 48 jam didapat kadargula sebesar 64,1 g/l atau dengan yield 81,2%.
Penelitian TerdahuluPeneliti (Nama, Judul, Tahun) Hasil Penelitian
Tanisho S, dkk (1987). Penelitian tentangperkembangan hidrogen dari hasil fermentasi oleh Enterobacter aerogenes E. 82005
Peningkatan Hidrogen dari hasil Fermentasi oleh Enterobacter aerogenes strain E.82005 dipelajari melalui performa perkembangan bakteri pada kondisi pengaturan dan tanpa pengaturan pH. Hasil menunjukkan bahwa laju sementara terbentuknya hidrogen pada kultur yang mengandung glukosa dan pepton mencapai 420 ml(g-dry cell.h)-1 tanpa adanya pengaturan kondisi fermentasi dan diperlukan sekitar 1 mol glukosa untuk membentuk 1 mol hidrogen dari fermentasi oleh bakteri. Disamping itu, pH dari kultur diketahui mempunyai pengaruh yang penting pada aktivitas produksi hidrogen oleh E.82005. Aktivitas akan mencapai maksimum (520 ml (liter kultur.h)-1 pada pH=6 dan suhu 40,50C . Meskipun pertumbuhan bakteri E.82005 paling baik pada kondisi pH=7.
Hasil Analisa Komposisi Lignoselulosa (%w/w) Variabel Selulosa Hemiselulosa Lignin Lain-lain
TanpaPretreatment 42,05 29,67 23,39 4,88
NaOH 4% 70,64 15,58 11,30 2,49
NaOH 8% 57,49 10,94 29,45 2,12
NaOH 12% 47,00 13,83 36,49 2,68
Variabel Selulosa Hemiselulosa Lignin Lain-lain
TanpaPretreatment 8.41 5.93 4.68 2.00
NaOH 4% 6.31 1.39 1.01 0.47
NaOH 8% 4.56 0.87 2.34 0.37
NaOH 12% 3.52 1.04 2.73 0.38
Hasil Analisa Komposisi Lignoselulosa (gram)
0.000
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
0 4 8 12
Kad
ar (%
w/w
)
% NaOH
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
- Jumlah lignin semakin berkurang dengan kenaikan konsentrasi dari NaOH- NaOH tidak hanya mendegradasi lignin tetapi juga mendegradasi
hemiselulosa dan selulosa.- NaOH dapat masuk menembus tidak hanya diantara sturktur kristal
tetapi juga kedalam struktur kristal untuk menghancurkan ikatanhidrogen diantara molekul-molekul selulosa (Zhou & Zhang, 2000).Selulosa akan mengembung dan bahkan larut dalam larutan NaOHdengan konsentrasi 6%-10% pada temperatur -150C-40C. (Cai &Zhang, 2006; Kamide et al., 1984; Zhang et al., 2002; Zhang et al., 1999;Zhou et al., 2004).
Tahap Hidrolisis Enzimatik
Uji kadar gulareduksi
Di reflux60 oC ; pH 3 ; 42 jam
Bagasse TebuHasil Pretreatment
Hidrolisat
LarutanEnzim murni
Enzim murniAspergilus
niger
Diencerkan Buffer sitrat0,1 M pH 3
UjiAktivitas
Enzim 93 U/ 5gram
bagasse tebu
Hasil Analisa Kadar Glukosa Pada Hidrolisat Bagasse Tebu
Dari analisa hidrolisat, diperoleh bahwahidrolisis bagasse tebu hasil pretreatmentdengan NaOH 4% menghasilkan kadarglukosa paling tinggi sebesar 4,8916 gr/Lpada hidrolisis selama 42 jam
Hasil Analisa HPLC Kadar Glukosa dan Xilosa Pada Larutan Fermentasi
Komponen Area Kadar (ppm) g/LJumlah gula
(g/L)Xylose Jam
ke-012137,9 179,5 0,180
1,099Glucose Jam
ke-078568,8 919,6 0,920
Xylose Jam ke-48
0 0 00
Glucose Jam ke-48
0 0 0
Komponen Absorbansi g/L
Gula ReduksiJam ke-0
0,463 5,537
Gula ReduksiJam ke-48
0,061 0,730
Hasil Analisa DNS Kadar Gula Reduksi Larutan Fermentasi
Kesimpulan• Bagasse tebu yang digunakan memiliki konsentrasi
selulosa, hemiselulosa, dan lignin berturut turut sebesar 41,76%; 34,68%; 20,44%.
• Kondisi pretreatment yang menunjukkan hasil kadar selulosa tertinggisebesar 71,29% dan kadar lignin terendah sebesar 8,36% adalahkonsentrasi NaOH 4%, pada suhu 80oC, dan selama 16 jam.
• Hasil hidrolisa terbaik adalah pada pretreatment dengan konsentrasi NaOH4% suhu 80oC selama 16 jam dengan suhu hidrolisa 60oC dan pH 3 yaitu didapatkan gula reduksi sebesar 5,537 g/L.
• Yield gula reduksi tertinggi yang dihasilkan pada konsentrasi gula reduksi sebesar 5,537 g/L adalah 82,81 mg gula/g bagasse tebu.
• Yield hidrogen yang dihasilkan berdasarkan konsentrasi gula reduksihidrolisat awal 5,537 g/L adalah 0,428 mmol H2/mmol gula reduksi awal.
• Yield hidrogen yang dihasilkan berdasarkan konsentrasi gula reduksi yang terkonsumsi sebesar 86,82% adalah 0,493 mmol H2/mmol gula yang terkonsumsi.