Cahyaning Rini U., Evi Susanti OPTIMASI FERMENTASI HASIL HIDROLISIS AMPAS TEBU MENJADI BIOETANOL MENGGUNAKAN RAGI TAPE OLEH Cahyaning Rini U., Evi Susanti Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang

LATAR BELAKANG + “Potensi ragi tape dlm produksi bioetanol” Bioetanol dr AMPAS TEBUmelalui thp sakarifikasi&Fermentasi Kebutuhan BBM meningkat krisis energi  ETANOL Solusi  BIOETANOL (energi alternatif terbarukan) Penelitian ini Optimasi fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol menggunakan ragi tape Susanti et al. (2011) menggunakan S.cerevisiae dalam fermentasi + Optimalisasi “Potensi ragi tape dlm produksi bioetanol” Suhu raksi Konsentrasi katalis

Fermentasi alkohol menggunakan Biakan murni Green Chemistry Produksi Bioetanol (FERMENTASI ALKOHOL) Fermentasi alkohol menggunakan Biakan murni Fermentasi alkohol menggunakan Biakan campuran S.cerevisiae (Susanti et al., 2011) Contohnya  Contohnya  Ragi Tape Kelebihan: Kelebihan : Kondisi fermentasi tidak perlu steril, mengurangi resiko bila mikroba lain tidak aktif (Hidayat, 2006), Murah, mudah didapat, feasible Tahan terhadap glukosa tinggi& produk yg dihasilkan lebih murni Kelemahan: Kondisi steril dan biaya mahal

Mikroba dalam ragi tape mampu melakukan fermentasi alkohol POTENSI RAGI TAPE Mikroba dalam ragi tape mampu melakukan fermentasi alkohol FAKTA Sejak lama ragi tape digunakan dalam fermentasi untuk membuat tape. Fermentasi bubur ubi jalar putih menjadi bioetanol menggunakan ragi tape menghasilkan rendemen bioetanol 12,35 mL/Kg tepung ubi jalar (Anjarwati, 2009). Produksi bioetanol dari singkong yang telah dikukus menggunakan ragi tape menghasilkan rendemen 5,33 mL/Kg singkong (Rikana& Adam, 2009)

RAGI TAPE Ragi Tape adalah starter untuk membuat tape (Rochintaniawati, 2009) Ragi Tape berbentuk bulatan putih dengan diameter 4-6 cm dan ketebalan 0,5 cm, memiliki tekstur padat dan berbau khas seperti roti. Terdiri dari beberapa campuran mikroba seperti Amylomyces rouxii, Mucor sp., dan Rhizopus sp., Saccharomycopsis fibuligera, Saccharomycopsis malanga, Pichia burtonii, Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Pediococcus sp. dan Bacillus sp (Barnett et al. 2002).

PERANAN MIKROBA DALAM RAGI TAPE PADA FERMENTASI Saccharomyces cereviceae, Candida dan Hansenulla berfungsi menguraikan glukosa menjadi etanol (Dwidjoseputro, 2005). Aspergillus berfungsi menguraikan amilum menjadi glukosa. Acetobacter berfungsi menguraikan etanol menjadi asam asetat

TUJUAN PENELITIAN Mengetahui jumlah ragi tape dan waktu optimum fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol 1 2 Mengetahui rendemen bioetanol yang dihasilkan pada jumlah ragi tape dan waktu optimum 3 Mengidentifikasi senyawa yang terbentuk dari hasil fermentasi tersebut 4

FERMENTASI Pengertian Menurut Tao F. et al (2005) Biokimia  aktivitas mikroba untuk memperoleh energi yang diperlukan melalui pemecahan atau katabolisme senyawa-senyawa organik Menurut Tao F. et al (2005) Fermentasi etanol  proses metabolisme pada kondisi anaerob dg bantuan khamir tertentu sehingga dapat mengubah glukosa melalui proses glikolisis menghasilkan asam piruvat, kemudian menjadi etanol.

Fermentasi Alkohol Reduksi asam piruvat menjadi asetaldehida dan CO2 oleh enzim piruvat dekarboksilase. CO2 CH3 – CO – COOH CH3 – CHO piruvat dekarboksilase Piruvat Asetaldehida Reduksi asetaldehida menjadi etanol oleh enzim alkohol dehidrogenase dengan koenzim NADH. NADH + H+ NAD+ CH3 – CHO CH3 – CH2 – OH Alkohol dehidrogenase

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FERMENTASI Jenis mikroba Suhu Ketersediaan oksigen Derajat keasaman (pH) Lama fermentasi Konsentrasi glukosa

State University of Malang Tahapan Penelitian 1 Hidrolisis Ampas Tebu Menggunakan Ekstrak Kasar Sistem Selulase Bacillus circulans 2 Penentuan Waktu dan Jumlah Ragi Tape optimum Fermentasi Hasil Hidrolisis Ampas Tebu 3 Identifikasi Bioetanol yang Dihasilkan 6 State University of Malang

Isolasi dan Karakterisasi Sistem Selulase Bacillus circulans Biakan murni Bacillus circulans Diinokulasi pada media padat Diinkubasi pada suhu 37 oC selama 3 hari Biakan hasil peremajaan Diinokulasi 3 ose ke dalam media cair Diinkubasi pada suhu 37 oC selama 24 jam Starter Bacillus circulans Diinokulasi 2 mL ke dalam 100 mL media Berg pH 9 Diinkubasi pada suhu 37 oC selama 5 hari Disentrifugasi 3000rpm selama 20 menit Ekstrak kasar Selulase Bacillus circulans Aktivitas Avicelase dan CMC-ase State University of Malang

Perlakuan awal ampas tebu 100 g Ampas Tebu - Dicuci Diautoklaf suhu 121°C selama 90 menit Didinginkan - Dicampur dengan 255mL H2SO4 encer Ditutup dalam wadah plastik - Dibiarkan 48 jam Ampas tebu siap hidrolisis State University of Malang

Hidrolisis Ampas Tebu menggunakan ekstrak kasar selulase Bacillus circulans - Ditambah 50 mL ekstrak kasar enzim selulase dari B.circulans - Diencerkan dengan buffer fosfat pH 5 hingga 500 mL - Diinkubasi pada suhu 45º C selama 12 jam disertai pengadukan Campuran Glukosa Kadar Glukosa - Disaring Ditentukan kadar glukosa menggunakan samogy-nelson

Optimasi Kondisi Fermentasi dan Identifikasi bioetanol Filtrat Hasil Hidrolisis ditambah ragi tape dengan variasi: 2, 5, 10, 15 dan 20% (b/v) dalam toples - masing-masing diinkubasi pada suhu 37oC dengan variasi lama fermentasi : 12 jam, 1, 2, 3,4 dan 5 hari Hasil Fermentasi disaring didestilasi selama 24 jam Destilat Rendemen dan Identifikasi diukur volume dan kadar - diuji CAN, FeCl3, Lucas, nyala dan GC-MS

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 1 Kondisi Optimum Produksi Bioetanol dari Ampas tebu menggunakan Ragi Tape 2 Rendemen Bioetanol yang Dihasilkan 3 Identifikasi Etanol Dalam Hasil Fermentasi State University of Malang

Grafik Optimasi Kondisi Optimum Fermentasi Peningkatan rendemen bioetanol pada konsentrasi ragi tape tinggi (10%, 15%, 20%) mempunyai profil berbeda dengan konsentrasi ragi tape rendah (2% dan 5%). Rendemen bioetanol yang dihasilkan setelah mencapai rendemen tertinggi mengalami penurunan.

Rendemen Bioetanol Optimum yang dihasilkan Rendemen hasil penelitian sebesar 175 mL/Kg > Susanti et al. (2011) sebesar 160 mL/Kg

Saccharomyces cerevisiae Efisiensi penggunaan ragi tape dengan S.cereviceae untuk 500 mL fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol, masing-masing pada kondisi optimum Jenis Mikroba Ragi Tape Saccharomyces cerevisiae Jumlah mikroba 50 g 50 mL kultur fasa akhir logarithmic Waktu fermentasi 1 hari 3 hari Hasil ( Rendemen) 175 mL/Kg 160 mL/Kg Uji kualitatif Alkohol primer Perkiraan harga mikroba Rp. 4.500,00 Rp. 88.500,00 Alat penunjang yang diperlukan untuk fermentasi Oven inkubator dan laminar Peralatan gelas Laminar Autoklaf Oven inkubator Shaker inkubator State University of Malang

Identifikasi Bioetanol Jenis Sampel Uji Kualitatif Uji Seri Amonium Nitrat (CAN) Uji Besi (III) Klorida Uji Lucas Uji Nyala 1. Aquades (kontrol (-)) - Tidak menyala 2. Hidrolisat ampas tebu Tidak Menyala 3. Bioetanol hasil fermentasi dengan ragi tape 4. Etanol 70% ((kontrol (+) alkohol primer) 5. 2-propanol (kontrol positif alkohol sekunder) 6. t-butanol (kontrol positif alkohol tersier) 7. Fenol (kontrol positif alkohol siklik)

IDENTIFIKASI HASIL GC-MS

Pola Fragmentasi bioetanol hasil fermentasi

KESIMPULAN 1. Banyaknya ragi tape optimum fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol adalah 10%(b/v) dengan waktu fermentasi selama 1 hari. 2. Rendemen bioetanol yang dihasilkan pada banyaknya ragi tape dengan waktu fermentasi optimum sebesar 175 mL/Kg. Hasil tersebut lebih baik dari fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae yang besarnya 160 mL/Kg yang dilakukan Susanti et al. (2011). 3. Uji kualitatif (CAN, FeCl3 serta Lucas) dan GC-MS menunjukkan hasil fermentasi pada kondisi optimum mengandung senyawa tunggal, berupa etanol.

Terima kasih

TAHAPAN PENELITIAN SECARA KESELURUHAN AMPAS TEBU (100 gram) Diautoklaf 121 º C, 90 menit Dibiarkan kering Direndam dng H2SO4 0,01 M selama 2 hari Dicuci dengan aquades panas Starter Bacillus circulans Diinokulasi ke media berg Diinkubasi selama 5 hari suhu 37 º C Diendapkan dengan sentrifugasi “ “HYDROLIZABLE” AMPAS TEBU (10 gram) Ekstrak kasar selulase Ditambah 50 mL ekstrak kasar enzim selulase dari B.circulans Diencerkan dengan buffer fosfat pH 5 hingga 500 mL Diinkubasi pada suhu 45º C selama 12 jam disertai pengadukan CAMPURAN GLUKOSA KADAR GLUKOSA Diuji kadar glukosa dengan samogy-nelson Ditambah ragi tape dengan variasi penambahan (2,5,10,15, 20% (b/v)) Diinkubasi pada suhu 37 º C dengan variasi waktu (1/2, 1, 2, 3, 4, 5 hari) Didestilasi dengan suhu 75-78 º C DESTILAT Diukur volume dan kadar destilat Diuji kualitatif (CAN, FeCl3, Lucas serta nyala) dan GC-MS RENDEMEN DAN IDENTIFIKASI BIOETANOL

Aktivitas Enzim (U/mL) Perbandingan Data Aktivitas Sistem Selulase Hasil Isolasi Penelitian dengan Susanti (2011) pH Parameter Aktivitas Enzim (U/mL) Peneliti Susanti 9 Avicelase 55,55 59,03 CMC-ase 104,16 111,81