SIDANG TUGAS AKHIR (SB 091385) - digilib.its.ac.iddigilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17390-Presentation.pdf · Berapa konsentrasi inokulum bakteri Zymomonas mobilis dan lama

Disusun Oleh :Sulfahri (1507100022)

Desen PembimbingIr. Sri Nurhatika, MP.Tutik Nurhidayati, S.Si.M.Si.

Jurusan BiologiFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan AlamInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

SIDANG TUGAS AKHIR (SB 091385)

Kebutuhan Akan Bahan Bakar Semakin meningkat

Salah Satu Solusi Adalah Produksi Bioethanol Berbahan Baku Tumbuh-Tumbuhan

Mengganggu pola konsumsi dan membutuhkan lahan yang luas

Salah satu algae yang potensial untuk dikembangkanmenjadi bahan baku pembuatan bioethanol adalah

algae Spirogyra (Sulfahri et al., 2010).

Algae Spirogyra

Perkembangbiakansangat cepat

Karbohidrat 64%

Jenis Karbohidratnyaadalah amilum

Fermentasi AlgaeFermentasi Algae SpirogyraSpirogyra• Fermentasi algae Spirogyra oleh ragi Saccharomyces

cerevisiae dapat menghasilkan ethanol sebesar 9,245 %dengan penambahan enzim α-amilase sebanyak 0,12 %dengan lama waktu fermentasi 10 hari (Sulfahri et al., 2010).

• Zymomonas mobilis memiliki beberapa kelebihandibandingkan Saccharomyces cerevisiae, diantaranya lebihtoleran terhadap suhu, pH rendah (Gałaj et al.,1994), sertatahan terhadap ethanol konsentrasi tinggi (Busche et al.,1992).

• Selain itu, Saccharomyces cerevisiae, memerlukan waktu yangcukup lama (240 jam) untuk menghasilkan etanol (Sulfahri etal., 2010), Sementara Zymomonas mobilis hanyamembutuhkan waktu 24 jam untuk menghasilkan etanol(Zhang et al., 2010).

Rumusan MasalahRumusan Masalah

Berapa konsentrasi inokulum bakteri Zymomonas mobilis dan lama waktu fermentasi

yang efektif untuk fermentasi karbohidrat ekstrak Spirogyra menjadi etanol pada kondisi

aerob dan anaerob?

Tujuan PenelitianTujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi inokulum bakteri Zymomonas

mobilis dan lama waktu fermentasi yang efektif untuk fermentasi karbohidrat ekstrak Spirogyra

menjadi etanol pada kondisi aerob dan anaerob.

Batasan MasalahBatasan Masalah

Variabel bebas dalam penelitian ini adalah konsentrasi inokulum dan lama fermentasi,

sedangkan variabel terikat adalah kadar etanol. Semua perlakuan disesuaikan dengan kondisi

optimum Zymomonas mobilis, termasuk agitasi (tanpa agitasi), pH (pH 4) dan suhu (30°C).

3.3 Pembuatan 3.3 Pembuatan Kultur Stok dan Kultur KerjaKultur Stok dan Kultur Kerja

Isolat Zymomonas mobilis disubkultur dalam tabungreaksi yang berisi medium nutrien agar miring dandiinkubasi pada suhu 30°C selama 24 jam. Untukmemperkaya jumlah sel, maka medium ditambahkan20 g/L glukosa, 10 g/L yeast extract, 1 g/L (NH4)2SO4, 1g/L K2HPO4, 0.5 g/L MgSO4.7H2O (Struch et al., 1990)

3.4 3.4 Pengukuran Kurva Pertumbuhan Pengukuran Kurva Pertumbuhan Z.mobilisZ.mobilis

Zymomonas mobilis

- Diinokulasi 1 ose pada 5 ml Ekstrak Spirogyra pH 4

Hasil Aktivasi II

Kultur Fermentasi

- Diinkubasi 24 jam (Aktivasi I)

Hasil Aktivasi I- Diinokulasi 0,75 ml pada 9,25 ml Ekstrak Spirogyra pH 4

- Diinkubasi 24 jam (Aktivasi II)

- Diinokulasi 3,75 ml pada 46,25 ml Ekstrak Spirogyra pH 4

- Diinkubasi 24 jam (Aktivasi III)

(Cazetta (Cazetta et al.et al., 2007; Zhang, 2007; Zhang et al.et al., 2010). , 2010).

Kultur Fermentasi

Dilakukan Pengenceran dari 10-1 sampai dengan 10-9

Absorbansi

Kurva Pertumbuhan

Hasil Pengenceran 10-9

Diukur Absorbansinya dengan Spektrofotometer (600 nm)

Dibuat Kurva Pertumbuhan Zymomonas mobilis

(Obire, 2005)(Obire, 2005)

3.5 3.5 Pembuatan Starter Pembuatan Starter Z. mobilis Z. mobilis

(Cazetta (Cazetta et al.et al., 2007; Zhang , 2007; Zhang et al.et al., 2010). , 2010).

Zymomonas mobilis

- Diinokulasi 1 ose pada 5 ml Ekstrak Spirogyra pH 4

Hasil Aktivasi II

Kultur Fermentasi

- Diinkubasi 24 jam (Aktivasi I)

Hasil Aktivasi I- Diinokulasi 0,75 ml pada 9,25 ml Ekstrak Spirogyra pH 4

- Diinkubasi 24 jam (Aktivasi II)

- Diinokulasi 3,75 ml pada 46,25 ml Ekstrak Spirogyra pH 4

- Diinkubasi sampai fase log dicapai

3.6 3.6 Proses HidrolisisProses Hidrolisis

Ekstrak Spirogyra

- Dimasukkan pada erlenmayer dan dipanaskan pada hot plate

Hasil

Bubur spirogyra

(Bascar (Bascar et alet al., 2008; Sulfahri ., 2008; Sulfahri et alet al., 2010)., 2010)

- Proses pemanasan selama 2 jam dengan suhu 100°C

- Didingankan hingga suhu 45°C

- Ditambah enzim α-amilase sebanyak 0,06 gr/50 ml

- Diinkubasi pada suhu kamar selama 80 menit

• Starter ditambahkan ke dalam botolfermentor sebanyak 50 ml yang berisiekstrak Spirogyra, diinkubasi dengan lamasesuai dengan rancangan penelitian (0 jam,24 jam, 48 jam, 72 jam, 96 jam dan 120jam) pada suhu kamar.

• Tutup botol dilepas, ditutup dengan kapaslemak dan dipasteurisasi pada suhu ±80°Cselama 10 menit (Puspita et al., 2010)

3.7 Proses 3.7 Proses FermentasiFermentasi

3.8 Pengukuran 3.8 Pengukuran Kadar EthanolKadar Ethanol

Analisis DataAnalisis DataData yang diperoleh dianalisis dengan Analysis of variance(ANOVA) untuk mengetahui pengaruh perbedaan konsentrasiinokulum Zymomonas mobilis dan lama waktu fermentasiterhadap kadar etanol yang dihasilkan dengan hipotesa:H0 : Tidak ada pengaruh antara perbedaan konsentrasi inokulum

Zymomonas mobilis dan lama waktu fermentasi terhadappersentase (%) etanol yang dihasilkan.

H1 : Ada pengaruh antara perbedaan konsentrasi inokulumZymomonas mobilis dan lama waktu fermentasi terhadappersentase (%) etanol yang dihasilkan.

Jika H1 diterima maka dilanjutkan dengan uji Tukey pada tarafkepercayaan 95% (α=0,05) untuk mengetahui perbedaan nyataantara kombinasi perlakuan konsentrasi inokulum dan lamafermentasi (Walpole, 1992).

Kurva Pertumbuhan Z.mobilis

Pengaruh Konsentrasi Inokulum dan Lama Fermentasi pada Kondisi Aerob Terhadap Produksi Etanol

Tabel 4.1. Kadar Etanol Hasil Fermentasi Ekstrak Spirogyra (%) pada Kondisi Aerob Menggunakan Z. mobilis

Konsentrasi inokulum

Jumlah Etanol yang dihasilkan (%) dalam w aktu 0 jam 24 jam 48 jam 72 jam 96 jam 120 jam

0 % 0,00a 0,00a 0,07a 0,00a 0,00a 0,00a 5 % 0,00a 0,24a 1,06ab 1,61b 2,18cd 1,59b 7,5 % 0,07a 0,51a 1,32b 1,06ab 1,82bc 1,86bc 10 % 0,07a 1,06ab 1,26ab 1,88bc 1,59b 1,35ab

Keterangan : angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada setiap kolom dan baris menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji Tukey pada selang kepercayaan 95 %.

Gambar 4.2. Grafik Kadar Etanol Selama Proses Fermentasi pada Kondisi Aerob

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 jam 24 jam 48 jam 72 jam 96 jam 120 jam

0%

5%

7.50%

10%

Tabel 4.2. Rerata Gula Reduksi Awal dan Akhir pada Medium Fermentasi Kondisi Aerob

No. Medium fermentasi

Gula reduksi awal (%)

Gula reduksi akhir (%)

Konversi (%)

1. Inkulum 0% 10,05 9,95 0,99 2. Inokulum 5% 9,90 1,44 85,45 3. Inokulum 7,5% 9,95 2,68 73,06 4. Inokulum 10% 10,05 2,84 71,74

Pengaruh Konsentrasi Inokulum dan Lama Fermentasi pada Kondisi Anaerob Terhadap Produksi Etanol

Tabel 4.3. Kadar Etanol Hasil Fermentasi Ekstrak Spirogyra (%) pada Kondisi Anaerob Menggunakan Z. Mobilis dan S.cerevisiae

Konsentrasi

inokulum Jumlah etanol yang dihasilkan (%) dalam w aktu

0 jam 24 jam 48 jam 72 jam 96 jam 120 jam 0 % 0,00a 0,00a 0,00a 0,00a 0,07a 0,13a 5 % 0,07a 8,89d 10,28f 10,28f 10,57f 8,61d 7,5 % 0,00a 9,15de 10,29f 10,59fg 9,98ef 9,51e 10 % 0,00a 11,05g 11,36gh 10,77fg 9,71e 8,61d S. cerevisiae 10 % 0,00a 1,11a 2,77b 4,06b 4,09b 6,40c

Keterangan : angka yang diikuti oleh huruf yang sama pada setiap kolom dan baris menunjukkan tidak berbeda nyata menurut uji Tukey pada selang kepercayaan 95 %.

0

2

4

6

8

10

12

0 jam 24 jam 48 jam 72 jam 96 jam 120 jam

0%

5%

7.50%

10%

S.cerevisiae 10%

Gambar 4.2. Grafik Kadar Etanol Selama Proses Fermentasi pada Kondisi Aerob

Tabel 4.4. Rerata Gula Reduksi Awal dan Akhir pada Medium Fermentasi Kondisi Anaerob

No. Medium fermentasi

Gula reduksi awal (%)

Gula reduksi akhir (%)

Konversi (%)

1. Inkulum 0% 10,00 9,84 1,60 2. Inokulum 5% 10,05 1,25 87,56 3. Inokulum 7,5% 10,05 1,34 86,67 4. Inokulum 10% 9,90 1,20 87,88 5. S. cerevisiae,

Inokulum 10 % 10,10 4,68 53,66

KESIMPULAN

• Konsentrasi inokulum yang paling efektif pada fermentasiekstrak Spirogyra menggunakan bakteri Zymomonas mobilispada kondisi aerob yaitu dengan konsentrasi inokulum 5%dengan lama waktu fermentasi 96 jam dengan kadar etanol2,16% (v/v). Sedangkan pada kondisi anaerob yaitu dengankonsentrasi inokulum 10% dengan lama waktu fermentasi 48jam dengan kadar etanol mencapai 11,36% (v/v). Fermentasiekstrak Spirogyra menjadi etanol pada kondisi anaerob lebihefektif jika dibandingkan dengan kondisi aerob.

• Fermentasi ekstrak Spirogyra menggunakan bakteriZymomonas mobilis cenderung menghasilkan etanol lebihcepat dan lebih efektif jika dibandingkan denganSaccharomyces cerevisiae.

SARAN

1. Sebaiknya untuk penelitian selanjutnyamenggunakan kisaran lama waktufermentasi yang lebih sempit, supaya kadaretanol yang dihasilkan lebih bervariasikeefektifannya.

2. Melalui penelitian ini, telah diketahui bahwaalgae Spirogyra berpotensi sebagai bahandasar pembuatan etanol, sehingga perludipikirkan mengenai keberlanjutanproduktivitas algae tersebut.