Hidrolisis Biomasa Lignoselulosa Untuk Xilitol

©2021,ProgramStudiIlmuLingkunganSekolahPascasarjanaUNDIP

485

©2021ProgramStudiIlmuLingkunganSekolahPascasarjanaUNDIP

JURNALILMULINGKUNGANVolume19Issue3(2021):485-496 ISSN1829-8907

HidrolisisBiomasaLignoselulosaUntukXilitol

AwanPurnawan*,AhmadThontowi,LutfiNiaKholida,UripPerwitasari

PusatPenelitianBioteknologi, Lembaga IlmuPengetahuan Indonesia(LIPI),CibinongScienceCenter-BotanicalGarden (CSC-BG),Jl.RayaBogorKm46CibinongBogor16911,Indonesia

ABSTRAKXilitoladalahgulaalkoholdenganlimaatomkarbon.Gulainidigunakansebagaipemanisindustripangandanmakanan,karenamemilikikarakteryangmenguntungkan.MeskipunxilitoldiproduksisecaraindustriolehreduksikimiaD-xilosayangberasaldarihidrolisathemiselulosa,metodeproduksiinitidakekonomiskarenapersyaratanuntukD-xilosamurni,suhutinggi,dantekanantinggi.Olehkarenaitu,produksixilitolmelaluipendekatanbioteknologidenganbantuanmikroorganismemenjadifokussebagai metode yang ekonomis dan ramah lingkungan. Selain itu, untuk meningkatkan produksi bio-xilitol, strainmikroorganisme telahmengalami strategimodifikasi genetik. Review inimenjelaskan upaya produksi xilitol dari biomasalignoselulasa,prosesperlakuanbiomasa,danmikroorganismeyangberperandalamfermentasixilitol

Katakunci:lignoselulosa,pra-perlakuan,fermentasi,xilitol

ABSTRACTXylitolisasugaralcoholwithfiveatomsofC.Thissugarisusedasasweetenerinthefoodindustryandconfectionary,becauseit has a favorable character. Although xylitol is produced industrially by the chemical reduction of D-xylose derived fromhemicellulose hydrolyzate, this productionmethod is not economical because of the requirements for pureD-xylose, hightemperature, and high pressure. Therefore, the production of xylitol with a biotechnological approach with the help ofmicroorganismsbecomesthefocusasaneconomicalandenvironmentallyfriendlymethod.Inaddition,toincreasebio-xylitolproduction,strainsofmicroorganismshaveundergonegeneticmodificationstrategies.Thisreviewarticledescribesthelatestadvancesmadeintheproductionofxylitolfromlignocellulasebiomass,biomasstreatmentprocesses,andmicroorganismsthatplayaroleinxylitolfermentation.

Keywords:lignocellulose,pretreatment,fermentation,xylitol

Citation:Purnawan, A., Thontowi, A., Kholida, L. N., dan Perwitasari, U. (2021).Hidrolisis Biomasa LignoselulosaUntuk Xilitol. Jurnal IlmuLingkungan,19(3),485-496,doi:10.14710/jil.19.3.485-4961. Pendahuluan

Xilitol (C5H12O5) adalah pemanis makanan alamiyang telah digunakan sebagai pengganti sukrosakarenamemiliki tingkat kemanisan yang sama, yaitusebesar0.8-1.0.Namunxilitolmempunyainilaikalori2.4 kalori/gram, sedangkan sukrosa 4 kalori/gram(Jain and Grover, 2015). Beberapa manfaat untukkesehatan telah dikaitkan dengan konsumsi xilitol.Xilitol berupa serbuk kristal berwarna putih, tidakberbau yang memiliki rumus kimia C5H12O5 denganikatan kimia berbentuk (2R,3r,4S)-Pentena-1,2,3,4,5-pentanol atau nama lainnya adalah 1,2,3,4,5-pentehidroksipentan. Titik cair xilitol terletak antara92–96°C dan titik didihnya 126 °C, densitas xilitolsebesar 1,52 g/cm3 dengan massa mol 152,15g/mol.Salahsatumanfaatyangpentingadalahdalamkesehatan mulut, mengurangi atau mencegahkerusakan gigi dengan menghambat pertumbuhanmikroorganisme(Ur-Rehmanetal.,2015).Xilitoljugadapatdigunakanuntukpengobatanbeberapapenyakitseperti diabetes, anemia hemolitik, proses inflamasi, *PenulisKorespondensi:[email protected]

penyakitususbesar,cederaparenteraldanginjal,sertauntukmencegahinfeksipernapasan,otitismediaakutdanosteoporosis.Manfaatxilitolyangcukupbanyak,memperluas bertambahnyapasar xilitol, termasukaplikasi dalam industri makanan dan farmasi telahmeningkat secara signifikan dalam beberapa dekadeterakhir(López-linaresetal.,2017).Secaratradisional,produksi xilitol pada skala besar melalui prosesreduksi kimia dari D-xilosa dengan penambahankatalisnikelpadasuhutinggidenganefisiensikonversisekitar50-60%(Ur-Rehmanetal.,2015).

Gambar1Rumusbangunxilitol

Purnawan, A., Thontowi, A., Kholida, L.N. dan Urip Perwitasari, U. (2021). Hidrolisis Biomasa Lignoselulosa Untuk Xilitol. Jurnal Ilmu Lingkungan, 19(3), 485-496, doi:10.14710/jil.19.3.485-496

©2021,ProgramStudiIlmuLingkunganSekolahPascasarjanaUNDIP 486

Padaproseskimia,suhuyangdigunakansekitar80-140oC,tekanandiatas50atmdandiperlukanseparasiserta purifikasi karena penggunaan katalis yangmenjadikan proses kimia menjadi mahal. Prosesbioteknologi dianggap efisien dan mengurangi biayadalamproduksixilitol(Weietal.,2010).Padaprosesbioteknologi menggunakan mikroorganismedengankemampuanmengubah xilosamenjadi xilitol denganefisiensi konversi sekitar 65-85 % (Rafiqul andSakinah, 2012). Ragi dinyatakan mikroorganismeterbaik dalam memfermentasi xilitol. Biokonversixilosa menjadi xilitol oleh ragi dianggap menjadialternatif yang menarik untuk proses kimia secarakomersial pada skala besar saat ini, karenamembutuhkan energi yang lebih rendah (suhu dantekananyangdiperlukanlebihringan),berkelanjutan,danramahlingkungan(López-linaresetal.,2017).

Produksi xilitol melalui reduksi katalitik padalarutan xilosa murni dari hidrolisat hemiselulosa.Proses bioteknologi untuk produksi xilitolmenggunakan ragi untuk fermentasi xilosa, dimanakonversi xilosamenjadi xilitol dilakukan oleh enzimNADPH-dependent xylose reductase XR) (Lee et al.,2003).Proseskimiawimelaluitahapanseparasiuntukmemisahkan produk dengan residu, selanjutnyamelalui tahapan hidrogenasi kimia dengan tekanandan suhu tinggi untuk menghasilkan produk berupaxilitol.Prosesbiologidenganprosesenzimatikmelaluifermentasimikroorganismedenganbeberapatahapanseparasi seperti sentrifugasi, adsorpsi, membranfiltrasi dan proses downstream/teknologi prosespengolahanlainnyauntukmenghasilkanprodukakhirberupa xilitol. Tinjauan ini menyajikan wawasantentangberbagaistrategiprosespretreatmenataupra-perlakuanbiomassayangdigunakanbaikdalamskalalaboratorium,pilotatauberskalabesar.Padatulisaninidipaparkan lebih ke arah hidrolisis biomassalignoselulosa denganbeberapametode, secara fisika,kimia,biologi,maupuncampurandiantaranya.Proseshidrolisis ini menjadi penting untuk memperolehmonomer xilosa. Xilosa inilah yang digunakan ragidalammetabolismenyauntukproduksixilitol.

2. KomposisiLignoselulosaUntukXilitolSekarang ini biomasa banyak terdapat pada

perkebunansebagailimbahyangbelumdimanfaatkansecaraoptimalkeberadaanya.Padabiomasa tersebutbanyak mengandung senyawa-senyawa selulosa,hemiselulosa dan lignin. Tanaman yangmengandungbiomasa yg belum dimanfaatkan diantaranya adalahtongkol jagung, bagase tebu, jerami padi, jeramisorgum, batang tembakau dan masih banyak lagilainnya. Limbah tanaman tersebut sekarang dapat

dimanfaatkan sebagai bahan baku yang unik, untukmenghasilkan produk organik yang berkelanjutan,karenasumbernyadapatdiperbaharuisertamembukarute baru untuk memproduksi bahan bakar atauproduklainnya.

Bagian struktural biomassa selulosa adalahgabungan dari rantai selulosa yang disatukan olehikatanhidrogen sebagai serat selulosa panjang, yangpada gilirannya disatukan dengan hemiselulosa danlignin. Komposisi ini memungkinkan pertumbuhantanaman yang dapat menahan perubahan cuaca danmelawan serangan oleh organisme dan serangga.Struktur kimia selulosa adalah polimer liniersederhanaterdiridariunitmonomerD-glukopiranosaβ-(1→ 4). Rantai selulosa pada primer dinding seltanamanbiasanyamemilikiDerajatPolimerisasi(DP)dalam kisaran 5.000-7.500 unit monomer glukosa,sedangkanDP selulosa dari kayu sekitar 10.000 danselulosadarikapassekitar15.000(Berlin,2013;DuttadanWu,2014).

Hemiselulosa umumnya diklasifikasikan menurutresidu gula utama pada tulang belakang, misalnyaxilan, manan, dan glukan. Xilan dan manan adalahresidu yang paling umum, tergantung pada spesiestanaman, tahap perkembangan, dan jenis jaringan.Berbagai sub-kelas dari hemiselulosa dapatditemukan, termasuk glukuronoxilan, arabinoxilan,manan linier, glukomanan, galaktomanan,galaktoglukomanan, β-glukan, dan xiloglukan.Xilanadalahpolisakaridayangmemiliki ikatanβ-(1→4)-D-xilopiranosa sebagai rantai utama dan memilikibeberapa rantai samping. Tanaman sebagian besarmengandunghemiselosasepertiganyadidominasiolehxilan(Wymanetal.,2005).

Penelitian pembuatan xilosa dari berbagai bahanbakubiomassa yangmengandung lignoselulosa telahbanyakdilakukan(Chandeletal.,2007;Oktavianietal.,2019; Thontowi et al.,2020; Hermiati et al., 2020a).Adapun komposisi lignoselulosa terdiri dari gulapolimer selulosa, hemiselulosa, dan makro molekullignin(Hermiatietal.,2020b).Selulosaadalah suatupolimer yang disusun oleh homo-polisakarida D-glukosa (C6-Heksosa)dihubungkanoleh ikatanβ-1,4-glukosidik. Hemiselulosa adalah polimerheteropolisakaridayangterdiridarigulapentosadanheksosa (C-5danC-6)denganrantaiutamadibentukoleh D-xilosa atau D-galaktosa, tergantung padasumberbiomassanya,yangbercabangdengangulalainsepertiL-arabinosa,D-asamglukuronik,D-glukosa,D-mannosa, danmolekul lainnya, seperti sebagai asam(Jorgensen et al. 2007). Sedangkan lignin adalahmakromolekul kompleks yang terdiri dari unit fenilpropanayangmelindungiselulosa-hemiselulosayangmemberikan integritas pada struktur lignoselulosa(Canilhaetal.,2008).

JurnalIlmuLingkungan(2021),19(3):485-496,ISSN1829-8907


487

Tabel1.Komposisibiomasalignoselulosa(Kim2018)

Biomasa Selulosa Hemiselulosa Lignin Bobotkering(%)SekamBarley 33.6 37.2 19.3SeratJagung 14.3 16.8 8.4Pericarpjagung 22.5 23.7 4.7Tangkaijagung 37.0 22.7 18.6Jeramigandum 30.2 21.0 17.0Jeramipadi 31.1 22.3 13.3Jeramigandumhitam 30.9 21.5 22.1Rumput-rumputan 39.5 20.3 17.8Bagastebu 43.1 31.1 11.4Batangbungamatahari 33.8 20.2 17.3Catatan:Biomassayangdisajikanmemilikikadarxilanyangtinggidalamfraksihemiselulosa

3. BiomassaLignoselulosa

Biomassalignoselulosa(BLS),terdiridaripolimer-polimer yangberbeda dan tersusun dari polisakarida(selulosa dan hemiselulosa), polimer lignin fenolaldehidadenganzatpolardannon-polaryangterikatsecarakuat(Yu.etal.,2017).Gambar1menunjukkanBLS memiliki penampilan fisik dan kekuatan yangberbeda, tersusun dari selulosa homopolimer,heteropolimerhemiselulosa,danlignin(Kumaretal.,2020). Struktur BLS sangat kompleks, terikat secarakuatdankakuterhadaphidrolisisenzimatik,sehinggadapatmenghambatkonversiBLSmenjadibiofuelataubioproduk lainnya. Pretreatment atau pra-perlakuandapatmembantudalammengatasikekakuanalamiini,sehingga BLS menjadi lebih mudah pecah menjadikomponen-komponennya.Oleh sebab itu pra-perlakuan dapat meningkatkan aksesibilitas enzim

hidrolisis ke selulosa dan bagian hemiselulosa yangmenghasilkan gula-gula sederhana. Selanjutnya gulasederhanainidifermentasiuntukmenghasilkanbahanbakar atau bioproduk lainnya (Sun et al., 2016).Adapun polifenol lignin dan hidrolisat lainnya dapatdikonversi menjadi bahan kimia bernilai tambahsebagai bahan kimia penting untuk aplikasi yangmenguntungkansecaraekonomi.

Polimerlignoselulosadihubungkansatusamalainmelalui ikatan khusus dan berkontribusi 70 % daritotalbiomassa.Karakteristikkekuatanbiomassadarikonstituen polimerik tergantung pada variasikonsentrasi dari polimer. Oleh karena itu sangatmempengaruhi jenis strategi pra-perlakuan yangditerapkan untuk dekonstruksinya. Kandunganpolimer biomassa yang berbeda dapat dilihat padaTabel2.

Gambar2Strukturselulosa,hemiselulosa,danlignin

Selulose

Hemiselulose

Lignin



Tabel2.Fiturkarakteristikselulosa,hemiselulosadanlignin(Kumaretal.,2020)Sifat Selulosa Hemiselulosa Lignin

Strukturunit Gugusβ-D-Glukopiranosa L-arabinosa,D-xilosa Siringil,guaiacil,para-hidroxi-phenil

Obligasibergabungdenganunitstruktural

ikatanβ-(1,4)glikosidik β-1,4-Glikosidiklinkage,β-1,2(or3,6)-glikosidik

IkatanCeC,ReOeR′,β-O-4-aril

Tingkatpolimerisasi ~10.000–15.000 ~200 ~4000

Polimer β-1.4-Glukan Glukomanan,galaktoglukomanan,xilan

TipeG-,GS-,danGSH

Jenisikatan Hidrogen kimia kimia

Kristalinitas Kristalinitastertatatinggi Variabel,tidakberbentuk Polimer3Dtidakseragam,tidaklinier

Struktur Strukturmikroseratmelipatbersamauntukmembentukseratkemudianbundelbersama-samamenjadiseratselulosa

Rantaisampingpendekbersamadenganrantaitulangpunggung

Unitfenilpropanoidsalingbertautanjenisobligasi

Efekserangankimiadanenzimatik

Memberikanstabilitas Mudahteruraimenjadihidrolisis

memberikanpembangkanganalami/Impartnaturalrecalcitrance

4. MetodePra-perlakuanSecaraKimia

Pra-perlakuan adalah metode atau langkahterpenting dalam efisiensi biaya konversi BLSmenjadi xilitol. Pemilihanpra-perlakuan yang tepatsangat mempengaruhi biaya biorefineri berbasisbahan baku lignoselulosa. Dalam beberapa dekadeterakhir metode pra-perlakuan biomassa telahdiidentifikasi, dievaluasi, dikembangkan dandipraktikan/diujicobakandiskalalaboratorium,pilotatau industri. Proses konversi bahan lignoselulosamenjadi xilitol terdiri atas tiga tahap, yaitu pra-perlakuan, sakarifikasi atau hidrolisis selulosamenjadi gula-gula sederhana, dan fermentasi gula-gula sederhana menjadi xilitol. Selanjutnya,

dilakukan pemurnian xilitolmelalui distilasi dandehidrasi untukmemperolehxilitolmurni.MenurutHermiati et al., (2010), pra-perlakuan bertujuanuntuk menghilangkan lignin, mengurangikristalinitas selulosa dan meningkatkan porositasbahan. Namun, pada proses ini perlu biaya tinggi.Untukmengurangibiayaproduksitinggi,telahditelitiberbagai proses agar dapat menurunkan biayaoperasional tinggi tersebut. Langkah langkah yangtelah diteliti dalam pra-perlakuan adalah denganmereaksikanBLSdenganbahan-bahankimiaberupa:berbagai asam (sulfat, klorida, fumarat, malenat);basa/alkali (NaOH, KOH, NH4OH, Ca(OH)2), dangaram garam logam yang biasa disebut denganmetodepra-perlakuan.

Gambar3Proseskimiadanbioteknologiuntukproduksixilitoldaribiomassa.(Canilhaetal.,2013;Hou-Rui2012;Paletal.,2016).



489

4.1. Pra-perlakuanAsam

Pra-perlakuan dengan asam telah dipelajarisebelumnyasecaraekstensif.Asamdapatmelarutkanhemiselulosa, meningkatkan porositas biomasa danmembuatselulosalebihmudahdiaksesolehseranganenzim (Bai et al., 2016). Suhu untuk pra-perlakuanasam encer berkisarantara 120–200 °C, tergantungpadatingkatkebutuhanpra-perlakuan.Kombinasidarisuhurendahdengankonsentrasiasamtinggiatausuhutinggidengankonsentrasiasamrendahbiasanyalebihdisukai.Asamorganik(asamasetat,asamformat,danasamoksalat), serta asam anorganik (asam klorida,asammaleat,nitrat,nitrit,orto-fosfat,danasamsulfat)digunakan untuk dekonstruksi biomassa (Kumar,2018).

Asamyangbiasa digunakanpalingbanyakadalahasam klorida dan asam sulfat. Tao et al., (2017)menunjukkan pra-perlakuan asam klorida encerTriarrhenalutarioripariamenghasilkan1,34kali lipatpeningkatan hidrolisis enzimatik dengan totalpengurangan hasil gula 100,14 mg/g biomassadibandingkan dengan yang tidak digunakan.Penggunaanasamsulfatencer (0,5%)menghasilkangulapereduksi457mg/gdariZizaniapra-perawatanlatifolia. Pada pra-perlakuan asam, menghasilkanproduk samping beberapa senyawa yang dapatmenghambat fermentasi seperti furfural danhidroximetilfurfural.Olehkarenaitupemilihanasamyangtepat,konsentrasi,pengaturanwaktureaksi,dansuhusangatmembantudalammeminimalkansenyawainhibitor. Liu et al., (2016) menunjukan dua tahapproses,dimanapra-perlakuanHClencer(0,7%),120°C selama40menit, diikuti oleh penggilingan jagung(selama 15 menit) dari brangkasan jagungmenghasilkangulasederhanayangtinggi(81%xilosadan64%glukosa).

Kemudian, kelompok riset yang sama An et al.,(2017)menyarankanpadametodepra-perlakuanduatahap, di mana brangkasan jagung pertama menjadiasamdioksandiikuti olehasamkloridaencer. Tahappertama lignin dihilangkan, diikuti oleh hidrolisishemiselulosamenghasilkan glukosa yang lebih tinggi(91,5 %) dan xilosa (79,7 %). Bahkan pada dosisselulaserendahmenghasilkan3FPU/gsubstrat.Hasilpenelitian tersebut penting untuk mendukung databahwa pelarutan lignin dan hemiselulosa adalahpenting untukmeningkatan hidrolisis fraksi selulosadari biomassa lignoselulosa. Kerugian dari pra-perlakuanasamadalahsifatnyayangkorosif,sehinggadibutuhkan reaktor non logam yang mahal, proseskompleks yang dapat meningkatkan biayaproduksi.Selain itu sifat asam toksik, sehinggadibutuhkan air yang banyakuntukmenetralkan, danmenghasilkan air limbah yang harus di daur ulang.Turunan furfural dan hidroksil-metil furfural dapatbertindaksebagaiinhibitorfermentasi,tetapiinhibitorinidapatdipulihkanuntukaplikasilebihlanjutdalammenghasilkannilaitinggibahankimia.

4.2. Pra-perlakuanBasa

Langkah pra-perlakuan dengan penambahansenyawa basa dapat merusak struktur lignin danikatan-ikatanlainnya(ester,aril-eter,danikatanC-C)yangterikatkuatpadapolimerlignindankarbohidrat.Sehingga dengan rusaknya ikatan-ikatan kimia olehbasa,membuatmatrikheterogenlebihmudahdiaksesoleh enzim dalam proses fermentasi. Pra-perlakuanbasa biasanya dilakukan dengan menggunakansenyawa seperti NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH4OH, danlainnya. Proses dilakukan pada suhu kamar untukwaktuyang lebih lamaatausuhu tinggiuntukwaktuyang lebih singkat. Pra-perlakuan ini menyebabkanpembengkakan pada selulosa (Wen et al., 2014),kemudian menjadi rusak.Reaksi saponifikasi dapatmeningkatkan porositas biomassa, gangguan dalamhubungan silang antara hemiselulosa danlignin/selulosa. Penggunaan basa dapat memperluasareapermukaan,sehinggamudahdiakses,mengurangikristalinitasselulosa,gangguanlignin,menghilangkangugusasetil,danmembelahasamuronat(Agboretal.,2011;Zhaoetal.,2012).Natriumhidroksidadigunakanpaling umum untuk berbagai macam pra-perlakuanbiomasadariturunanbioetanol,bio-butanol,danbio-hidrogen (Antonopoulou et al., 2016; Battista et al.,2015;Ngesetal.,2015).PenggunaanNaOHencer2%(b/b) dengan bantuan suhu menunjukkan pelarutanlignindalamsekampadi54%(b/b).Metodeinisangatefisien dan adanya peningkatan konsentrasi selulosahingga 51,65 % (b/b) disertai dengan kelarutanhemiselulosa rendah berkisar 10,7-33,1 % (b/b)(Shahabazuddin et al., 2018). Penggunaan NaOHberlebih dapat berakibat sebagai inhibitor dalamfermentasi dan memiliki dampak kerusakanlingkungan(Chandraetal.,2015).

Daur ulang katalis senyawa basa setelah pra-perlakuan dapat meningkatkan efisiensi biaya danmeminimalkandampak kerusakan lingkungan (Chen,2012). Metode pra-perlakuan basa kekurangannyaadalah tidak efisien pada biomasa berkadar lignintinggi seperti kayu. Kerugian lainnya adalah waktutinggal yang lama, pengolahan pasca pra-perlakuanmahal, seperti netralisasi bubur hasil pra-perlakuan(Wan et al., 2011) meningkatkan polisakarida yaitu(82,8% xilan dan 71,5% glukan) dan penghapusanlignin(86,1%).

4.3. Pra-perlakuanSelainAsamdanBasa

Pra-perlakuan selain asam dan basa telah dikembangkan pula pra-perlakuan secara kimia lainyaitu: pra-perlakuan oksidasi, oksidan utama yangdigunakan adalah oksigen, ozon, dan hidrogenperoksida.Oksidasimengakibatkanpembelahanlignin,penghancuran hemiselulosa menjadi gula danturunannya asam organik sebagian selulosa. Pra-perlakuan berbasis pelarut, pra-perlakuan organosolvenmemanfaatkanpelarutorganiksepertimetanol,



etanol, aseton, etilen glikol. Pra-perlakuan Deepeutectic solvents (DES), campuran DES disiapkandengan kombinasi donor ikatan hidrogen (alkohol,amida, dan asam karboksilat) dan akseptor ikatanhidrogen (kuaterner garam amonium) pada suhusedang(60–80°C).Campuraniniterdiridari ionnon-simetris yang memiliki titik leleh dan kisi energirendah(Satlewaletal.,2018;Sarmadetal.,2017).Ionicliquid(IL)pretreatment,ILbiasanyaterdiridarikationorganik besar dan anion anorganik kecil (titik lebur:100°C). Senyawa-senyawa tersebut bisa melarutkankarbohidratdanligninpolimerBLSmelaluipemutusanikatan hidrogen yang mengganggu jaringan rumitinteraksi non-kovalen antara selulosa, hemiselulosa,dan lignin (Ninomiya et al., 2012). Hydrotropicpretreatment, adalah proses reaksi kimia yangmengandung gugus fungsi hidrofilik dan hidrofobikyang dapat melarutkan senyawa tersebut dalamlarutan biomassa. Beberapa senyawa hydrotropicadalah natrium benzoat, natrium simenesulfonat,natrium fenolulfonat, natrium naftalena sulfonat,natriumsalisilat,natriumxilenasulfonat,dannatriumtoluenasulfonat; Saltspretreatmen adalahpraperlakuan dengan senyawa-senyawa garam,beberapa penelitian menunjukkan bahwa senyawagaram logam dapat mengkatalisasi dekonstruksi BLS(Liuetal.,2009).PrinsipdasardariSaltspretreatmenadalah pembentukan asam Lewis dengan logamkompleksdalamair.KationlogaminibertindaksebagaiasamLewisyangdapatmemecahkanikatanglikosidapadahemiselulosakemudianmenghasilkanxilosa.

4.4. MetodePretreatmentBiohidrolisis

Selain menggunakan katalis kimia, hidrolisisbiomassa lignoselulosa juga dapat menggunakankatalisbiologi (biohidrolisis).Katalisyangdigunakandalam biohidrolisis biomassa lignoselulosa dapatberupa mikroorganisme maupun enzim. Parameteryang mempengaruhi hidrolisis lignoselulosa secarabiologi adalah jenis biomassa, suhu inkubasi, waktuinkubasi, kelembapan, jenis mikroorganisme, aerasi,pH, konsentrasi inokulum, serta ukuran partikel(Sindhu et al.,2015).Mikroorganisme penghidrolisislignoselulosa paling banyak berasal dari kelompokfungi yang biasa dikenal dengan wood-rot fungi.Identifikasi jamur yang dapat menghidrolisis kayutelah lama dilakukan. Sebanyak 126 spesies jamurpelapuk telah dilaporkan dapat melakukanpembusukankayu.Secaraumumjamurtersebutdibagimenjadi tiga kelompok, yaitu jamur pelapuk coklat,jamurpelapukputih,danjamurpelapuklunak.Jamurpelapuk lunak lebih baik dalam menghidrolisishemiselulosa dan pektin (Kumar et al., 2018),sedangkanJamurpelapukputihmenghidrolisis ligninlebih baik dibandingkan dengan jenis jamur pelapuklainnya(MadadidanAbbas,2017;Floudasetal.,2020).

Selain fungi, mikroorganisme yang dapatmenghidrolisis ligninoselulosa yaitu kapang seperti

Neurospora discrete, Fusarium solani, Penicilliumchrysogenum, Fusarium oxysporum. Kemampuankapang tersebut dalam menghidrolisis lignin tidaksampai 30 % (Madadi dan Abbas, 2017).Mikroorganisme pendegradasi lignin dari kelompokbakteri yaitu Burkholderia sp. Bakteri ini dilaporkanmampu menghidrolisis lignin dari batang gandumsebanyak16% setelah 15hari inkubasi (Yanget al.,2018). Kemampuan jamur pelapuk dalammenghidrolisisbiomasalignoselulosadisebabkanolehproduksi carbohydrate-active enzyme (CAZy) ataubiasa dikenal sebagai CAZymes (Kumar et al., 2018).CAZymes dibagimenjadi beberapa kelompok seperti,enzimlignolitik,enzimselulolitik,enzimhemiselulotik,dan pektinase (Kumar et al., 2018). Enzim lignolitikberperan dalam memecah struktur kayu sedangkanenzimselulotikdanenzimhemiselulotikmendegradasipolisakaridamenjadigulasederhana.

Enzim lignolitik adalah enzim yang dapatmemotong lignin dari lignoselulosa atau karbohidratkompleks menjadi bentuk karbohidrat yang lebihsederhana (Kuswytasari et al., 2015). Aktivitasdegradasi lignin olehOmphalina sp. andP. ostreatusterjadi pada fase pertumbuhan fungi, miselium darifungi tumbuh menutupi permukaan kayu danmengeluarkan enzim-enzim yang dibutuhkan untukmendegradasi lignin. Enzim yang pertama kaliterdeteksi adalah lakase baru kemudian Manganperoksidase (MnP) dan lignin peroksidase (LiP)(Widiastutietal.,2008).Penambahaninduserseperti1%veratril alkoholdiketahuimampumeningkatkanproduksiMnPdan5%gliserolmampumeningkatkanaktivitas dari lakase yang dihasilkan oleh jamurpelapuk putih dari genus Trametes (Krumova et al.,2018). Mekanisme hidrolisis oleh enzim lignolitikberbeda antara satu dengan yang lain. Ligninperoksidase (LiP) bekerja dengan mengoksidasistrukturligninnonfenolik,Manganperoksidase(MnP)mengoksidasisenyawafenolikdarilignindengancaramengoksidasiMangan2+menjadiMangan3+.LiPdanMnP memanfaatkan hidrogen peroksida sebagaioksidandalammenghidrolisislignin,sedangkanlakasemengoksidasi senyawa fenolik pada lignin denganbantuanoksigen.

Xilanase dibutuhkan untuk menghidrolisishemiselulosa yang berasal dari kayu yang keras,sedangkan mannannase digunakan untukmenghidrolisis dari kayu lunak (Álvarezet al., 2016).Aktivitas xilanase dalam menghidrolisis substratnyadapat dihambat oleh produk hidrolisis darilignoselulosa lain seperti furan dan asam alifatik(Hidayatullahetal.,2020).XilanasedarifamiliGH10EX(glycosidehydrolasefamily10endo-xylanase)diketahuimampu mendegradasi biomassa lebih baikdibandingkan family GH11EX (glycoside hydrolasefamily11endo-xylanase)karenaGH10EX lebihdekatpadarantaiutamaxilansertabersifattermostabil(Hudan Saddler, 2018). Sifat xilanase yang toleranterhadapprodukturunandarihidrolisislignoselulosa



491

sepertiethanoldansenyawafenolikdapatmembantuhidrolisis lignoselulosa lebih efektif. Namun,mekanisme xilanase dalam memecah lignoselulosasecara utuh masih membutuhkan riset lebih lanjut.Pemanfaatan xilanase dalam menghidrolisislignoselulosa banyak digunakan untuk membantuprosesfermentasipembentukanalkoholmaupungulaalkoholsepertixilitol.

5. FermentasiHidrolisatProdukhidrolisislignoselulosabaiksecarakimiawi

mapun biologi dapat dimanfaatkan sebagai substratuntuk fermentasi. Fermentasi adalah proseskatabolisme senyawa organik oleh bakteri anaerobatau aerob fakultatif dalam kondisi gelap dan tanpaadanya akseptor elektron melalui reaksi oksidasi-reduksi yang seimbang (Muller, 2001). Pemanfaatanbiomasa lignoselulosa sebagai substrat fermentasikarena harganya yang relatif murah, mudahditemukan, serta renewable. Salah satu produkfermentasibiomassa lignoselulosaadalahxilitol (Raoetal.,2016).

Xilitolmerupakan gula yang sulit ditemukan ataubiasadikenalsebagairaresugaryangdapatdiproduksisecara kimiawi melalui proses hidrogenasi D-xilosa(Granströmetal.,2007).Saatiniindustrilebihmemilihproduksi xilitol melalui fermentasi biomassa olehmikroorganisme. Mikroorganisme yang mampumemproduksixilitoldiantaranyaragidarigenusPichia(Oh et al., 2013), Candida (Martiniano et al., 2013),Sugiyamaela(Senaetal.,2017).Jalurmetabolismegulahasilhidrolisisbiomassa lignoselulosamenjadixilitoltersaji pada Gambar 4. Mikroorganisme mampumemanfaatkan gula pentose dan heksosa dari hasilpra-perlakuan dari biomasa. Dalam aplikasi xilitol,

mikroorganismeyeastmampumemetabolismexilosauntukmenghasilkanxilitol.

Beberapa teknik fermentasi dilakukan untukmeningkatkanproduksi xilitol. Seperti optimasi jenissubstrat, sistem fermentasi (Simultaneous hydrolysisand fermentation (SHF) atau SimultaneousSaccharification and fermentation (SSF)), teknikkultivasi (single kultur ataupun cokultur), teknikpemberian substrat, komposisi media, dan bahkanrekayasa isolat yang digunakan untuk fermentasi(imobilisasi sel, rekayasa genetik). Pemilihan ragiuntuk fermentasimerupakanhalyangpentingdalamproses fermentasi xilitol. Beberapa strain ragidigunakan untuk produksi xilitol, yaitu Candidatropicalis (MisradanRaghuwanshi.,2012; Rao et al.,2006), C. guilliermondii (Arruda et al., 2017), C.glycerinogenes (Zhang et al., 2015), C. mogii(Tochampa et al., 2005), Rhodotorula mucilaginosa(Vajzovic et al., 2012), Pichia pastoris (Cheng et al.,2014),Yamadazymaubonensis(Junyapateetal.,2014),Scheffersomycesamazonensis(Cadeteetal.,2016),danMeyerozyma caribbica Y67 (Saputra et al., 2020).Saccharomyces cerevisiaestrain asli tidak dapatmemfermentasi gula xilosa untukmembentuk xilitol,namun dengan memasukkan gen penyandi xilosareduktase (XR) dari Scheffersomyces (Pichia) stipites,makaisolathasilrekayasadapatmemanfaatkanxilosauntukproduksixilitol (Ohetal.,2013). Jalurpentosafosfat merupakan jalur utama dalam asimilasi xilosamenjadi xilitol (Ahmad et al.,2012)merekayasa genzwf dan gnd (penyandi glucose-6-phosphatedehydrogenase (G6PDH) dan 6-phosphogluconatedehydrogenase (6-PGDH) pada jalur tersebut untukmeningkatakanproduksixilitol(Ahmadetal.,2012).

Gambar4 Modelmetabolismeyangterlibatpadaasimilasixilosadanpembentukanxilitololehragi(Granströmet

al.,2007).



6. PemurnianXilitolHasilFermentasi

Fermentasi xilitol, baik dengan menggunakanmedium sintesis maupun hidrolisat biomasa,menghasilkan produk samping yang terdiri daribermacam-macam senyawa kimia meliputi asamasetat,gliserol,5-HMF,danfurfural(Kresnowatietal.,2016). Dengan adanya senyawa-senyawa tersebut,maka sulit untuk dilakukan pemanfaatannya secaralangsung. Oleh karena itu diperlukan prosespemurnian yang tepat dan mampu menghasilkanrendemen xilitol yang tinggi. Pemurnian xilitol jugadiutamakan harus memenuhi standar keamananpangan, karena xilitol banyak dimanfaatkan dalampangan dan obat. Beberapa metodetelah digunakanuntuk hal tersebut, antara lain pemisahan cair– cair(Munetal.,2016),resinpengubahion(Kitamuraetal.,2019), teknologi membran (Faneer et al.,2017), dankristalisasi(Mukherjietal.,2013).

Pemisahan xilitol hasil fermentasi bisa dilakukandengan menggunakan pemisahan cair-cair yaitu,memindahkankomponenterlarutdarisatufasekefaseyanglainberdasarkankelarutan,dimanafasetersebutterdiridarifaseorganikdanfaseair.Faseorganikpadaumumnyabersifatsemipolarkarenamampumengikatpengotor yang berupa senyawa fenolik, yang banyakterdapat dalam hasil fermentasi yang menggunakanhidrolisatlignoselulosa.Pelarutyangseringdigunakanantara lainetil asetat,kloroform,dandiklorometana.Namun,hanyaetil asetatyangmampumenjernihkanlarutanhasilfermentasidandinilaipalingefektifuntukdigunakan dalam pemurnian xilitol. Keuntunganmenggunakan metode ini yaitu sederhana, mudahdilakukan,danpelarutbisadigunakansecaraberulang(Munetal.,2016).

Pemurnian xilitol juga telah dilakukan denganmetode kromatografi menggunakan resin pengubahion.Resinpengubahionmampumenjernihkanlarutanuntukmengurangipengotoryangbersifatdapat larutdalam air, serta senyawa-senyawa inhibitormeliputigaram anorganik, asamasetat, furfural, dan 5-HMF).Penggunakan resin pengubah ion A-860S yangmerupakanpengubahanionbasakuat,danC-150yangmerupakan pengubah kation asam kuat. Pengubahanion digunakan untuk menghilangkan senyawaberwarna dari larutan gula-gulaan, sedangkanpengubah kation digunakan untuk demineralisasi,desalinasi, dan menghilangkan muatan positif darisenyawa gula-gulaan (Wei et al., 2010). Prosespemurnian dengan menggunakan siklus pada resinpengubah ion adalah sebagai berikut, resindiregenerasi dengan larutan NaCl atau NaOH untukanion dan NaCl atau HCl untuk kation; resin dicucidengan air deionisasi; kemudian resin digunakanuntuk menjernihkan larutan hasil fermentasi; lalu,resindicucikembalidenganairdeionisasi(Canilhaetal. 2008). Kondisi optimal diperoleh pada kombinasiresin A-860S dan A-500PS, yaitu sebanyak 97.5 %produk samping dan 99.5 % warna berhasildihilangkan.Larutanhasilfermentasiyangtelahjernih

masih mengandung xilosa, arabinosa, gliserol, asamasetat, dan senyawa turunan lignin. Oleh karena itu,Canilhaetal.,(2008)melanjutkanketahapkristalisasixilitol dan menghasilkan perolehan xilitol murnisebanyak 43.5 % dari xilitol awal dengan tingkatkemurnian95.9%.

Teknologipemisahanmenggunakanmembranjugadikembangkan untuk pemurnian xilitol. Membranseparasi digunakan untuk pemurnian larutan hasilfermentasi karena dapat menghemat energi danmenghasilkan kemurnian yang tinggi. Membranpolietersulfon 10,000 MWCO (molecular weight cut-off) dinilai efektif untuk ultrafiltrasi (Faneer et. al.,2017)mengkombinasikanmembran tersebutdenganpluronic F127, sehingga dapat meningkatkanperembesan xilitol. Membran tersebut mampumeloloskan 82.2–90.3 % xilitol serta menahanpengotoroligopeptidadanpeptidasebanyak49.2-53.6%. Kemurnian kristal yang diperoleh, setelahpemurnianmenggunakanmembranmencapai90.3%.

Metode kristalisasi pada beberapa studi,dikombinasikan dengan metode lainnya untukmemperoleh kristal xilitol sebagai produk akhir(Antunes et al., 2017). Metode ini memerlukanbeberapatahappemurnianyaitu;adsorpsi,pemekatandengan cara evaporasi, pengendapan, dan kemudiankristalisasi. Adsorbsi dilakukan dengan penambahankarbon aktif yang bertujuan untuk menjernihkanlarutan sehingga dihasilkan kristal xilitol yang jernihdengan kemurnian tinggi. Metode ini mampumengurangi pengotor lain seperti senyawa fenolik,asam asetat, senyawa aromatik, furfural dan 5-HMF.Wei et al., (2010) melaporkan bahwa denganmenggunakan karbon aktif, rasio penghilangan zatwarnamencapai 99%, sedangkan xilitol yang hilangkurang dari 5 %. Jika dibandingkan denganmetodeekstraksi cair-cair, penjernihan larutan hasilfermentasi xilitol menggunakan karbon aktif dinilailebih murah,mudah, efisien, cepat, dan lebih ramahlingkungan(Weietal,2010;MisradanRaghuwanshi2011). Setelah dilakukan adsorbsi dan pemekatan,larutan hasil fermentasi kemudian dicampur etanoluntuk mengendapkan xilitol dan memisahkannyadengan pengotor yang tertinggal dalam supernatan.Laludilarutkankembalidenganakuades.Selanjutnya,dilakukan kristalisasi denganmengevaporasi larutanpada suhu 30–40 oC dan ditambahkan etanol secaraperlahan-lahanhinggaterbentukkristalxilitol.Untukmenambahkemurnianxilitol,kualitasdankemurniankristal xilitol sangat dipengaruhi oleh prosespemurnian sebelumnya, antara lain penghilanganpengotor berupa warna (umumnya dari senyawafenolik),garam-garammineral,dansisaguladanasam(Weietal.,2010).LaporandariKumar(2019)denganmenggunakan kombinasi metode untuk melakukanpermurnianxilitolyangdiproduksidaritongkoljagungoleh Candida tropicalis dengan proses karbonasi,pengubahanion,danperlakuanmenggunakankarbonaktif. Proses karbonasi yaitu menyemburkan gaskarbondioksida ke dalam larutan hasil fermentasi.



493

Proses ini efektif untuk menghilangkan warna,kekeruhan, dan sisa asam pada larutan. Selanjutnya,larutan hasil fermentasi yang terkarbonasi tersebutdipurifikasi dengan kromatografi resin pengubahanion kuat IRN78. Konsentrasi garam dan xilitolsebelum dan sesudah purifikasi dihitung untukmengetahui tingkat pemurniannya. Selanjutnyalarutan xilitol hasil purifikasi dipekatkan danditambahkan karbon aktif untuk menghilangkanpengotor-pengotor lain seperti protein dan senyawafenolik. Setelah dilakukan pemurnian dengan tigatahaptersebut,tingkatperolehanxilitolmurniadalah78.06%dari konsentrasi awal xilitol yangdiperolehdengankemurnian92-94%.7. Kesimpulan

Biomassa banyak terdapat pada perkebunan sebagailimbah yang belum dimanfaatkan secara optimalkeberadaanya.StrukturBLSsangatkompleks, terikatsecara kuat dan kaku terhadap hidrolisis enzimatik,sehingga dapat menghambat konversi BLS menjadibiofuel.Pretreatmenatauperlakuanreaksiawaldapatmembantu dalam mengatasi kekakuan alami ini,

sehingga BLS menjadi lebih mudah pecah menjadikomponen-komponennya. Pra-perlakuan asam dapatmelarutkan hemiselulosa, meningkatkan porositasbiomasa danmembuat selulosa lebihmudahdiaksesoleh serangan enzim. Pra-perlakuan basa dapatmemperluas area permukaan, sehingga mudahdiakses, mengurangi kristalinitas selulosa, gangguanlignin, menghilangkan gugus asetil, dan membelahasam uronat. Selain asam dan basa telahdikembangkanpulapretreatmentsecarabiohidrolisis,oksidatif,organosolven,DeepEutecticSolvents(DES),Ionic Liquid (IL), hidrotropik, dan garam. Selain itu,kristal xilitol yang diperoleh setelah melaului tahappemurnian harus memenuhi standar keamananpangan karena, karena xilitol banyak dimanfaatkandalamindustripangandanobat.UCAPANTERIMAKASIH

Seluruh penulis dalam tulisan ini mempunyaikontribusi yang sama sebagai kontributor utama.Terima kasih disampaikan kepada rekan rekankelompok penelitian Rekayasa Bioproses PusatPenelitianBioteknologiLIPIataskerjasamanya.

Tabel3.Metodepemurnianxilitoldanperolehannya(Koetal.,2008)Metoda Mediafermentasidanmikroba Hasilperolehan

Membran10,000MWCO(molecularweightcutoff)polietersulfon

Mediasintesis 0.79 g/g xilitol oleh CandidatropicalisCandidaboidinii(BCRC21432),C.

guilliermondii(BCRC21549),C.tropicalis(BCRC20520),C.utilis(BCRC20334),andP.anomala(BCRC21359)

MembranHG1910,000MWCOpolisulfon

MediasintesisCandidatropicalis(ATCC96745)

87 % xilitol murni dikristalkandengankemurnian90.3%

FlokulasidanadsorpsimenggunakanAlumuniumPolikloridadankarbonaktif10%

HidrolisatampastebuCandidaguilliermondii

90.3%xilitol

Ekstraksicair–cair HidrolisatbubukkayuMerantiCandidatropicalis

78.14%xilitol

Ekstraksicair-cair HidrolisatampastebuCandidaguiliermondii

Ekstraksicair-cair99.17%xilitolmenggunakanetilasetat95.41%xilitolmenggunakankloroform96.46%xilitolmenggunakandiklorometana

a.Ekstraksicair-cair HidrolisattongkoljagungCandidatropicalis

47.89%xilitoldengankemurnian98.99%b.Karbonaktif

c.Kristalisasia.Karbonaktif Mediasintesis

Debaryomyceshansenii97%xilitol

b.Kristalisasi MediasintesisPichiacarribica

0.852g/gxilitol

a.Karbonasi HidrolisattongkoljagungCandidatropicalis

78.06%xilitolkemurnian92-94%.b.ResinpengubahanionIRN78

c.Karbonaktif



DAFTARPUSTAKAAgbor,V.B.,Cicek,N.,Sparling,R.,Berlin,A.,&Levin,D.B.

(2011). Biomass pretreatment: fundamentals towardapplication. Biotechnology advances, 29(6), 675-685.https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2011.05.005.

Ahmad, I., Shim,W.Y., Jeon,W.Y.,Yoon,B.H.,&Kim, J.H.(2012).EnhancementofxylitolproductioninCandidatropicalis by co-expression of two genes involved inpentosephosphatepathway.BioprocessandBiosystemsEngineering, 35(1), 199-204.https://doi.org/10.1007/s00449-011-0641-9.

Álvarez,C.,Reyes‐Sosa,F.M.,&Díez,B.(2016).Enzymatichydrolysis of biomass from wood. Microbialbiotechnology, 9(2), 149-156.https://doi.org/10.1111/1751-7915.12346.

An, S., Li,W., Liu, Q., Li,M.,Ma, Q.,Ma, L., & Chang, H.M.(2017).Atwo-stagepretreatmentusingacidicdioxanefollowed by dilute hydrochloric acid on sugarproduction from corn stover. RSC advances, 7(52),32452-32460.https://doi.org/10.1039/C7RA05280D.

An,S.,Li,W.,Liu,Q.,Xia,Y.,Zhang,T.,Huang,F.,...&Chen,L.(2019).Combineddilutehydrochloricacidandalkalinewetoxidationpretreatmenttoimprovesugarrecoveryof corn stover.Bioresource technology, 271, 283-288.https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.09.126

Antonopoulou, G., Vayenas, D., & Lyberatos, G. (2016).Ethanol and hydrogen production from sunflowerstraw:Theeffectofpretreatmentonthewholeslurryfermentation.Biochemicalengineeringjournal,116,65-74.

Antunes,F.A.F.,dosSantos,J.C.,daCunha,M.A.A.,Brumano,L.P.,dosSantosMilessi,T.S.,Terán-Hilares,R.,...&daSilva,S.S.(2017).Biotechnologicalproductionofxylitolfrom biomass. In Production of Platform Chemicalsfrom Sustainable Resources (pp. 311-342). Springer,Singapore.https://doi.org/10.1007/978-981-104172-3_10.

Arruda,P.V.,&Felipe,M.G.(2009).Roleofglyceroladditionon xylose-to-xylitol bioconversion by Candidaguilliermondii.Currentmicrobiology,58(3),274-278.

Bai,X.,Lant,P.A.,Jensen,P.D.,Astals,S.,&Pratt,S.(2016).Enhanced methane production from algal digestionusing free nitrous acid pre-treatment. RenewableEnergy,88,383-390.

Battista, F., Mancini, G., Ruggeri, B., & Fino, D. (2016).Selection of the best pretreatment for hydrogen andbioethanol production from olive oilwaste products.RenewableEnergy,88,401-407.

Berlin,A.(2013).Nobarrierstocellulosebreakdown.Science,342(6165),1454-1456.

Cadete,R.M.,Melo-Cheab,M.A.,Viana,A.L.,Oliveira,E.S.,Fonseca, C., & Rosa, C. A. (2016). The yeastScheffersomyces amazonensis is an efficient xylitolproducer. World Journal of Microbiology andBiotechnology,32(12),1-5.

Canilha,L.,Rodrigues,R.C.L.B.,Antunes,F.A.F.,Chandel,A.K.,Milessi,T. S.D.S., Felipe,M.D.G.A.,&Silva, S.D.(2013).Bioconversionofhemicellulosefromsugarcanebiomass into sustainable products. Sustainabledegradation of lignocellulosic biomass-Techniques,applicationsandcommercialization,1,15-45.

Canilha, L., Carvalho,W.,Giulietti,M., Felipe,M.D.G.A.,&AlmeidaE Silva, J. B. (2008). Clarification of awheatstraw‐derivedmediumwithion‐exchangeresinsforxylitolcrystallization.JournalofChemicalTechnology&

Biotechnology: International Research in Process,Environmental & Clean Technology, 83(5), 715-721.https://doi.org/10.1002/jctb.1861.

Chandel,A.K.,Kapoor,R.K.,Singh,A.,&Kuhad,R.C.(2007).Detoxification of sugarcane bagasse hydrolysateimproves ethanol production by Candida shehataeNCIM 3501. Bioresource technology, 98(10), 1947-1950.

Chandra,R.,Takeuchi,H.,&Hasegawa,T.(2012).Methaneproduction from lignocellulosic agricultural cropwastes: A review in context to second generation ofbiofuelproduction.RenewableandSustainableEnergyReviews, 16(3), 1462-1476.https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.11.035.

Chen,X.(2012).Developmentofeffectivepretreatmentandbioconversionsystemsforconvertingorganicresidualstobioenergy.UniversityofCalifornia,Davis.

Cheng,H.,Lv,J.,Wang,H.,Wang,B.,Li,Z.,&Deng,Z.(2014).Genetically engineered Pichia pastoris yeast forconversion of glucose to xylitol by a single-fermentation process. Applied microbiology andbiotechnology, 98(8), 3539-3552.https://doi.org/10.1007/s00253-013-5501-x

Dutta, S., &Wu, K. C.W. (2014). Enzymatic breakdown ofbiomass: enzyme active sites, immobilization, andbiofuel production. Green chemistry, 16(11), 4615-4626.

Faneer, K. A., Rohani, R., & Mohammad, A. W. (2017).Polyethersulfone/pluronic F127 blendednanofiltration membranes for xylitol purification.Malaysian Journal of Analytical Sciences, 21(1), 221-230.https://doi.org/10.17576/mjas-2017-2101-26

Floudas,D.,Bentzer,J.,Ahrén,D.,Johansson,T.,Persson,P.,&Tunlid,A.(2020).Uncovering thehiddendiversityoflitter-decomposition mechanisms in mushroom-forming fungi. The ISME journal, 14(8), 2046-2059.https://doi.org/10.1038/s41396-020-0667-6

Granström, T. B., Izumori, K., & Leisola, M. (2007). A raresugarxylitol.Part II: biotechnologicalproductionandfutureapplicationsofxylitol.Appliedmicrobiologyandbiotechnology, 74(2), 273-276.https://doi.org/10.1007/s00253-006-0760-4

Hermiati,E., Laksana,R.P.B., Fatriasari,W.,Kholida,L.N.,Thontowi, A., Arnieyanto, D. R., ... & Watanabe, T.(2020). Microwave-assisted acid pretreatment forenhancing enzymatic saccharification of sugarcanetrash.BiomassConversionandBiorefinery,1-18.

Hermiati,E.,Oktaviani,M.,Ermawar,R.A.,Laksana,R.P.B.,Kholida,L.N.,Thontowi,A., ...&Watanabe,T.(2020).Optimization of Xylose Production from SugarcaneTrashbyMicrowave-MaleicAcidHydrolysis.Reaktor,20(2),81-88.

HermiatiE.,D.Mangunwidjaja, C.T. Sunarti, O. Suparno, B.Prasetya 2010. Pemanfaatan Biomassa LignoselulosaAmpasTebuUntukProduksiBioetanol.JurnalLitbangPertanian,29(4).

Hidayatullah, I.M.,T.Setiadi,M.Tri,A.Penia,R.Boopathy.2020. Xylanase inhibition by the derivatives oflignocellulosic material. Bioresource technology, 300,122740.https://doi.org/10.1016/j.biortech.2020.122740.

Hou-Rui, Z. (2012). Key drivers influencing the large scaleproduction of xylitol. In D-Xylitol (pp. 267-289).Springer,Berlin,Heidelberg.

Hu,J.,&Saddler,J.N.(2018).WhydoesGH10xylanasehavebetter performance than GH11 xylanase for the



495

deconstruction of pretreated biomass?. Biomass andBioenergy, 110, 13-16.https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2018.01.007.

Jain,T.,&Grover,K.(2015).Sweetenersinhumannutrition.InternationalJournalofHealthSciencesandResearch,5(5),439-451.

Jørgensen,H.,Kristensen,J.B.,&Felby,C.(2007).Enzymaticconversion of lignocellulose into fermentable sugars:challengesandopportunities.Biofuels,BioproductsandBiorefining, 1(2), 119-134.https://doi.org/10.1002/bbb.4

Junyapate, K., Jindamorakot, S., & Limtong, S. (2014).Yamadazyma ubonensis fa, sp. nov., a novel xylitol-producing yeast species isolated inThailand.Antonievan Leeuwenhoek, 105(3), 471-480.https://doi.org/10.1007/s10482-013-0098-8.

Kitamura, Y., Shobu, R., Matsuura, H., Jyo, A., & Ihara, T.(2020).XylitolSeparationfromaPolyolMixtureUsingLanthanide Ion-loaded Resins. Analytical Sciences,19N032.https://doi.org/10.2116/analsci.19N032.

Ko,C.H.,Chiu,P.C.,Yang,C.L.,&Chang,K.H.(2008).Xylitolconversionbyfermentationusingfiveyeaststrainsandpolyelectrolyte-assisted ultrafiltration. Biotechnologyletters,30(1),81-86.https://doi.org/10.1007/s10529-007-9507

Kresnowati,M.T.A.P.,Setiadi,T.,Tantra,T.M.,&Rusdi,D.(2016).Microbial production of xylitol from oil palmemptyfruitbunchhydrolysate:EffectsofinoculumandpH. JournalofEngineeringandTechnologicalSciences,48(5),523-533.

Krumova, E., Kostadinova, N., Miteva ‐ Staleva, J.,Stoyancheva,G.,Spassova,B.,Abrashev,R.,&Angelova,M.(2018).Potentialofligninolyticenzymaticcomplexproduced by white‐rot fungi from genus TrametesisolatedfromBulgarianforestsoil.EngineeringinLifeSciences, 18(9), 692-701.https://doi.org/10.1002/elsc.201800055.

Kumar,B.,Bhardwaj,N.,Agrawal,K.,Chaturvedi,V.,&Verma,P. (2020). Current perspective on pretreatmenttechnologies using lignocellulosic biomass: Anemerging biorefinery concept. Fuel processingtechnology,199,106244.

Kumari,D.,&Singh,R.(2018).Pretreatmentoflignocellulosicwastes for biofuel production: a critical review.Renewable and Sustainable Energy Reviews, 90, 877-891.https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.03.111.

Kumar,V.,Sandhu,P.P.,Ahluwalia,V.,Mishra,B.B.,&Yadav,S. K. (2019). Improved upstream processing fordetoxification and recovery of xylitol produced fromcorncob.Bioresourcetechnology,291,121931.

Kuswytasari, N. D., Shovitri, M., & Zulaika, E. (2015).LigninolyticEnzymesProducedbyGliomastixsp.inanOrganic Waste Medium. IPTEK the Journal forTechnologyandScience,26(1).

Larsson, S., Palmqvist, E., Hahn-Hägerdal, B., Tengborg, C.,Stenberg,K.,Zacchi,G.,&Nilvebrant,N.O.(1999).Thegenerationoffermentationinhibitorsduringdiluteacidhydrolysis of softwood. Enzyme and microbialtechnology, 24(3-4), 151-159.https://doi.org/10.1016/S0141-0229(98)00101-X.

Lee, J. K., Koo, B. S., & Kim, S. Y. (2003). Cloning andcharacterizationof thexyl1gene,encodinganNADH-preferringxylosereductasefromCandidaparapsilosis,and its functional expression in Candida tropicalis.Appliedandenvironmentalmicrobiology,69(10),6179-

6188. https://doi.org/10.1128/AEM.69.10.6179-6188.2003.

Liu,Q.,Li,W.,Ma,Q.,An,S.,Li,M.,Jameel,H.,&Chang,H.M.(2016). Pretreatment of corn stover for sugarproduction using a two-stage dilute acid followedbywet-milling pretreatment process. Bioresourcetechnology, 211, 435-442. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.03.131.

López-Linares,J.C.,Romero,I.,Cara,C.,Castro,E.,&Mussatto,S. I. (2018). Xylitol production by Debaryomyceshansenii and Candida guilliermondii from rapeseedstraw hemicellulosic hydrolysate. Bioresourcetechnology, 247, 736-743.https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.09.139

Madadi,M.,&Abbas,A.(2017).Lignindegradationbyfungalpretreatment:areview.J.PlantPathol.Microbiol,8(2),1-6.https://doi.org/10.4172/2157-7471.1000398.

Misra,S.,Raghuwanshi,S.,Gupta,P.,Dutt,K.,&Saxena,R.K.(2012). Fermentation behavior of osmophilic yeastCandidatropicalisisolatedfromthenectarofHibiscusrosasinensisflowersforxylitolproduction.AntonieVanLeeuwenhoek, 101(2), 393-402.https://doi.org/10.1007/s10482-011-9646-2

Mukherji, R., Joshi-Navare, K., & Prabhune, A. (2013).CrystallineXylitolProductionbyaNovelYeast,Pichiacaribbica(HQ222812),andItsApplicationforQuorumSensing Inhibition in Gram-NegativeMarker Strain Chromobacterium violaceum CV026. Appliedbiochemistryandbiotechnology,169(6),1753-1763.

Müller,V.(2001).Bacterialfermentation.eLS.Mun,L.W.,Rafiqul,I.S.M.,Sakinah,A.M.M.,&Zularisam,A.

W. (2016). Purification of bioxylitol by liquid–liquidextractionfromenzymaticreactionmixture.SeparationScience and Technology, 51(14), 2369-2377.https://doi.org/10.1080/01496395.2016.1203335.

Nges, I. A., Li, C.,Wang, B., Xiao, L., Yi, Z., & Liu, J. (2016).Physio-chemicalpretreatmentsforimprovedmethanepotential ofMiscanthus lutarioriparius.Fuel, 166,29-35.https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.10.108.

Ninomiya,K.,Kamide,K.,Takahashi,K.,&Shimizu,N.(2012).Enhancedenzymaticsaccharificationofkenafpowderafterultrasonicpretreatment in ionic liquidsatroomtemperature.Bioresourcetechnology,103(1),259-265.https://doi.org/10.1016/j.biotech..10.019.

Oh,E.J.,Ha,S.J.,Kim,S.R.,Lee,W.H.,Galazka,J.M.,Cate,J.H.,&Jin,Y.S.(2013).Enhancedxylitolproductionthroughsimultaneousco-utilizationofcellobioseandxylosebyengineered Saccharomyces cerevisiae. Metabolicengineering, 15, 226-234.https://doi.org/10.1016/j.ymben.2012.09.003.

Oktaviani,M., Hermiati, E., Thontowi, A., Laksana, R. P. B.,Kholida, L. N., Andriani, A., & Mangunwardoyo, W.(2019,March).Productionofxylose,glucose,andotherproductsfromtropicallignocellulosebiomassbyusingmaleic acid pretreatment. In IOP Conference Series:Earth and Environmental Science (Vol. 251, No. 1, p.012013).IOPPublishing.

Martiniano,S.E.,Chandel,A.K.,Soares,L.C.,Pagnocca,F.C.,& da Silva, S. S. (2013). Evaluation of novel xylose-fermenting yeast strains from Brazilian forests forhemicellulosic ethanol production from sugarcanebagasse. 3 Biotech, 3(5), 345-352.https://doi.org/10.1007/s13205-013-0145-1.

Pal, S., Mondal, A. K., & Sahoo, D. K. (2016). Molecularstrategiesforenhancingmicrobialproductionofxylitol.ProcessBiochemistry,51(7),809-819.



Palmqvist,E.,&Hahn-Hägerdal,B.(2000).Fermentationoflignocellulosic hydrolysates. II: inhibitors andmechanisms of inhibition. Bioresource technology,74(1), 25-33. https://doi.org/10.1016/S0960-8524(99)00161-3

Rafiqul, I. S.M., & Sakinah,A.M. (2012). Bioproduction ofxylitol by enzyme technology and future prospects.InternationalFoodResearchJournal,19(2),405.

Rao,R.S.,Jyothi,C.P.,Prakasham,R.S.,Sarma,P.N.,&Rao,L.V. (2006). Xylitol production from corn fiber andsugarcanebagassehydrolysatesbyCandidatropicalis.Bioresource technology, 97(15), 1974-1978.https://doi.org/10.1016/j.biortech.2005.08.015

Rao, L. V., Goli, J. K., Gentela, J., & Koti, S. (2016).Bioconversionof lignocellulosicbiomasstoxylitol:anoverview. Bioresource technology, 213, 299-310.https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.04.092

Saputra,H.,Thontowi,A.,Kholida,L.N.,&Kanti,A. (2020,February). Efficiency of Xylitol Production fromMeyerozyma caribbica Y67 with Cell Initiation andVolumeFermentation. In IOPConferenceSeries:EarthandEnvironmentalScience(Vol.439,No.1,p.012032).IOPPublishing.

Sarmad,S.,Xie,Y.,Mikkola,J.P.,&Ji,X.(2017).Screeningofdeepeutecticsolvents(DESs)asgreenCO2sorbents:fromsolubility toviscosity.New Journal ofChemistry,41(1), 290-301.https://doi.org/10.1039/C6NJ03140D.

Sena, L. M., Morais, C. G., Lopes, M. R., Santos, R. O.,Uetanabaro,A.P.,Morais,P.B.,...&Rosa,C.A.(2017).d-Xylosefermentation,xylitolproductionandxylanaseactivitiesbysevennewspeciesofSugiyamaella.AntonievanLeeuwenhoek,110(1),53-67.

Sindhu, R., Binod, P., & Pandey, A. (2016). Biologicalpretreatmentof lignocellulosicbiomass–Anoverview.Bioresource technology, 199, 76-82.https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.08.030.

Shahabazuddin,M.,Chandra,T.S.,Meena,S.,Sukumaran,R.K., Shetty, N. P., & Mudliar, S. N. (2018). Thermalassisted alkaline pretreatment of rice husk forenhanced biomass deconstruction and enzymaticsaccharification: Physico-chemical and structuralcharacterization.Bioresourcetechnology,263,199-206.https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.04.027.

Su,Y.,Xian,H.,Shi,S.,Zhang,C.,Manik,S.N.,Mao,J.,...&Liu,H. (2016).Biodegradationof ligninandnicotinewithwhiterotfungiforthedelignificationanddetoxificationof tobacco stalk. BMC biotechnology, 16(1), 1-9.https://doi.org/10.1186/s12896-016-0311-8.

Sun, S., Sun, S., Cao, X., & Sun, R. (2016). The role ofpretreatmentinimprovingtheenzymatichydrolysisoflignocellulosicmaterials.Bioresource technology, 199,49-58.https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.08.061.

Tao,X.,Li,J.,Zhang,P.,Nabi,M.,Jin,S.,Li,F.,...&Ye,J.(2017).Reinforced acid-pretreatment of Triarrhenalutarioriparia to accelerate its enzymatic hydrolysis.International Journal of Hydrogen Energy, 42(29),18301-18308.https://doi.org/Doi:10.1016/j.ijhydene.2017.04.149.

Thontowi, A., Mayangsari, W., Kholida, L. N., Kanti, A.,Wardani, A. K., & Hermiati, E. (2020, February).EvaluationofAdditionTheActivatedCharcoalsandpH

Adjustment in The Treatment of LignocellulosicHydrolisates forXylitolProduction. In IOPConferenceSeries:EarthandEnvironmentalScience(Vol.439,No.1,p. 012023). IOP Publishing.https://doi.org/10.1088/1755-1315/439/1/012023

Tochampa, W., Sirisansaneeyakul, S., Vanichsriratana, W.,Srinophakun, P., Bakker, H. H., & Chisti, Y. (2005). AmodelofxylitolproductionbytheyeastCandidamogii.Bioprocessandbiosystemsengineering,28(3),175-183.https://doi.org/10.1007/s00449-005-0025-0

Ur-Rehman,S.,Mushtaq,Z.,Zahoor,T.,Jamil,A.,&Murtaza,M. A. (2015). Xylitol: a review on bioproduction,application,healthbenefits,and related safety issues.Critical reviews in food science and nutrition, 55(11),1514-1528.

Vajzovic,A.,Bura,R.,Kohlmeier,K.,&Doty,S.L.(2012).Novelendophytic yeast Rhodotorula mucilaginosa strainPTD3 II: production of xylitol and ethanol in thepresence of inhibitors. Journal of IndustrialMicrobiology and Biotechnology, 39(10), 1453-1463.https://doi.org/10.1007/s10295-012-1154-5

Wan,C.,Zhou,Y.,&Li,Y.(2011).Liquidhotwaterandalkalinepretreatmentofsoybeanstrawforimprovingcellulosedigestibility. Bioresource technology, 102(10), 6254-6259. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.02.075.

Wei,J.,Yuan,Q.,Wang,T.,&Wang,L.(2010).Purificationandcrystallization of xylitol from fermentation broth ofcorncob hydrolysates. Frontiers of ChemicalEngineering in China, 4(1), 57-64.https://doi.org/10.1007/s11705-009-0295-1

Wen, Z., Wu, M., Lin, Y., Yang, L., Lin, J., & Cen, P. (2014).Artificialsymbiosisforacetone-butanol-ethanol(ABE)fermentationfromalkaliextracteddeshelledcorncobsby co-culture of Clostridium beijerinckii andClostridium cellulovorans. Microbial cell factories,13(1),1-11.https://doi.org/10.1186/s12934-014-009

Widiastuti, H., & Wulaningtyas, A. (2008). Activity ofligninolyticenzymesduringgrowthandfruitingbodydevelopment of white rot fungi Omphalina sp. andPleurotus ostreatus. HAYATI Journal of Biosciences,15(4),140-144.https://doi.org/10.4308/hjb.15.4.140.

Wyman,C.E.,Decker,S.R.,Himmel,M.E.,Brady,J.W.,Skopec,C.E.,&Viikari, L. (2005).Hydrolysisof celluloseandhemicellulose.Polysaccharides:Structuraldiversityandfunctionalversatility,1,1023-1062

Yang, C.X.,Wang,T., Gao, L. N.,Yin, H. J., & Lü, X. (2017).Isolation,identificationandcharacterizationoflignin‐degrading bacteria from Qinling, China. Journal ofapplied microbiology, 123(6), 1447-1460.https://doi.org/10.1111/jam.13562.

Zhang, C., Zong, H., Zhuge, B., Lu, X., Fang, H., & Zhuge, J.(2015). Production of xylitol from D-xylose byoverexpression of xylose reductase in osmotolerantyeast Candida glycerinogenes WL2002-5. Appliedbiochemistry and biotechnology, 176(5), 1511-1527. https://doi.org/10.1007/s12010-015-1661-8

Zhao,X., Zhang,L.,&Liu,D. (2012).Biomass recalcitrance.Part II:Fundamentalsofdifferentpre‐treatmentstoincrease the enzymatic digestibility of lignocellulose.Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 6(5), 561-579.https://doi.org/10.1002/bbb.1350

Hidrolisis Biomasa Lignoselulosa Untuk Xilitol

Documents