KINERJA AMILASE ASPERGILUS NIGER DALAM SAKARIFIKASI PATI UBI KAYU MENJADI BIOETANOL

Renilaili

Dosen Universitas Bina Darma

Jalan Jenderal Ahmad Yani No.12, Palembang

Pos-el :…………………..

Abstract : Bioethanol is a derivative product from cassava that is thoroughly developed nowadays. One of the bioethanol research program Product Design and Development Research Group, to increase productivity and the performance of α-amylase and Aspergillus glucoamylase  for saccharification of cassava starch in bioethanol production. The optimum condition of saccharification process related with the effect of pH, temperature, Ca²⁺ concentration, substrate concentration, and enzyme volume percentage have been carried out. The performance of α-amylase was determined by the iodine method while the performance of glucoamylase was done by the Somogyi-Nelson method. Research variable to determine the optimum performance condition of amylase axtract were pH (3.5 – 7.5), temperature (25 – 80^oC), Ca²⁺ concentration (25 – 200 ppm), substrate concentration (0.5 – 20 %-w/v), and enzyme volume percentage (5 – 50 %-v). The results of this research showed that the optimum performance of amylase complex were pH 4.5, temperature 60^oC, Ca²⁺ concentration 75 ppm, and substrate concentration 7%-w/v.

Keyword : amylase, glucoamylase, Aspergillus niger, saccharification, starch

Abstrak: Bioetanol merupakan produk turunan ubi kayu yang sekarang sedang giat dikembangkan. Salah satu program riset bioetanol Kelompok Keahlian Perancangan dan Pengembangan Produk  adalah peningkatan produktifitas dan kinerja enzim ά-amilase dan glukoamilase Aspergillus untuk proses sakarifikasi pati ubi kayu pada produksi bioethanol. Sehubungan dengan kondisi optimum proses sakarifikasi, penelitian tentang pengaruh pH, temperatur, konsentrasi Ca²⁺, konsentrasi substrat, dan persentase volume enzim, telah dilakukan. Analisis kinerja kompleks amilase yang dilakukan meliputi analisis kinerja enzim ά-amilase dengan metode iodin dan analisis kinerja enzim glukoamilase dengan metode Somogyi-Nelson. Variabel yang diteliti untuk menentukan kondisi optimum kinerja ekstrak amilase adalah pH (3,5 – 7,5), temperatur (25 – 80 ^oC), konsentrasi Ca²⁺ (25 – 200 ppm) konsentrasi substrat (0,5 – 20 %-b/v) dan persentase volume enzim (5 – 50%-v). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kinerja kompleks enzim amylase optimum berada pada pH 4,5, temperatur 60^oC, konsentrasi Ca²⁺ 75 ppm, dan konsentrasi substrat 7%-b/v. Kinerja kompleks amilase makin baik seiring dengan peningkatan persentase volume enzim, namun peningkatan ini dibatasi oleh kandungan glukosa dalam enzim yang dapat menyebabkan inhibisi terhadap aktivitas enzim.

Kata kunci : amilase, glukoamilase, Aspergillus niger, sakarifikasi, pati

1. PENDAHULUAN

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi telah berhasil mengungkapkan betapa penting dan potensialnya bahan-bahan yang mengandung pati sebagai bahan baku untuk suatu industri fermentasi etanol. Pati, suatu polisakarida yang dibentuk oleh monomer-monomer glukosa, banyak terdapat di alam dalam bentuk cadangan bahan makanan dari tumbuh-tumbuhan. Yang termasuk kelompok bahan baku yang mengandung pati antara lain adalah padi-padian dan umbi-umbian. Sebagai bahan baku untuk pembuatan etanol, jenis padi-padian yang banyak digunakan di Negara-negara Asia yaitu beras, sedang di Amerika Serikat umumnya jagung. Umbi-umbian seperti kentang merupakan salah satu jenis bahan baku untuk industri fermentasi etanol yang biasa digunakan di kebanyakan Negara-negara Eropa.

Ubi kayu merupakan salah satu jenis tanaman yang umbinya banyak mengandung pati. Jenis tanaman ini banyak dibudidayakan masyarakat Indonesia baik dalam skala kecil maupun besar. Ketersediaan ubi kayu cukup banyak, tetapi nilai jualnya rendah. Oleh karena itu, konversi ubi kayu menjadi produk lain yang bernilai jual lebih baik merupakan hal yang sangat penting untuk diperhatikan.

Bioetanol merupakan produk turunan ubi kayu yang sekarang sedang giat dikembangkan di Indonesia. Rute utama pembuatan bioetanol dari bahan baku yang mengandung gula adalah fermentasi. Oleh karena pati ubi kayu tidak dapat difermentasi secara langsung oleh ragi yang umum digunakan pada proses fermentasi etanol, tahapan proses konversi pati menjadi gula yang dapat difermentasi oleh ragi perlu dilakukan terlebih dahulu.

Sebagai pelarut, alkohol beratom karbon dua ini banyak digunakan di industri-industri farmasi, kosmetik, zat warna,dan resin. Etanol juga merupakan senyawa kimia antara yang sangat bermanfaat untuk pembuatan produk-produk industri kimia seperti etilen, asetaldehid, butadien, aseton, bahkan polistiren dan polietilen serta poli vinil klorida. Selain itu, bioetanol juga dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar (Balat, dkk., 2008).

Proses konversi pati menjadi glukosa sebagai senyawa antara pembuatan bioetanol merupakan proses yang sangat penting sehingga penelitian kinerja amilase dari Aspergillus dalam sakarifikasi pati ubi kayu merupakan penelitian yang menarik untuk dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mencari kondisi proses yang dapat menghasilkan perolehan glukosa yang paling tinggi. Variabel proses yang diamati adalah temperatur, pH, penambahan ion Ca²⁺, konsentrasi substrat, dan konsentrasi enzim.

2. METODOLOGI  PENELITIAN

2.1. Obyek Penelitian

Bahan yang digunakan dalam percobaan meliputi stillage singkong, pati terlarut, dan reagen uji. Stillage singkong yang digunakan sebagai bahan baku untuk produksi enzim merupakan limbah produksi etanol dari singkong. Pati terlarut digunakan sebagai substrat pada reaksi uji kinerja kompleks enzim, sementara reagen uji yang digunakan adalah iodin untuk uji pati dan Somogyi-Nelson sebagai reagen uji penentuan glukosa.

2.2. Langkah-langkah Penelitian

Langkah-langkah percobaan yang dilakukan adalah : produksi kompleks enzim amilase, ekstraksi kompleks enzim amilase, dan analisis kinerja kompleks enzim amilase.

2.3. Peralatan

Fermentor produksi yang digunakan adalah labu Erlenmeyer 2L yang dilengkapi dengan sistem aerasi dan diletakkan di dalam water bath untuk menjaga temperatur fermentasi.

Peralatan yang digunakan pada uji kinerja enzim amilase adalah tabung reaksi, pipet, water bath, dan spektrofotometer (Gambar 1).