bab ii tinjauan pustaka - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/3511/3/tri ambar bab ii.pdf ·...

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Tinjauan Tumbuhan Nipah (Nypa fruticans Wurmb)

Tinjauan mengenai tumbuhan nipah yang akan digunakan terdiri dari

klasifikasi tumbuhan, morfologi tumbuhan, dan penggunaan tumbuhan nipah.

1. Taksonomi Tumbuhan

Klasifikasi tumbuhan nipah adalah sebagai berikut :

Kerajaan : Plantae

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Liliopsida

Ordo : Arecales

Familia : Arecaceae

Genus : Nypa

Spesies : Nypa Fruticans Wurmb

(Backer & Brink, 1968)

2. Morfologi Tumbuhan

Nipah tumbuh pada substrat yang halus, pada bagian tepi atas dari

aliran air. Memerlukan masukan air tawar tahunan yang tinggi. Jarang

terdapat di luar zona pantai. Biasanya tumbuh pada tegakan yang

berkelompok. Memiliki sistem perakaran yang rapat dan kuat yang

tersesuaikan lebih baik terhadap perubahan masukan air, ketimbang

sebagian besar jenis tumbuhan mangrove lainnya. Serbuk sari lengket dan

penyerbukan tampaknya dibantu oleh lalat Drosophila. Buah yang berserat

serta adanya rongga udara pada biji membantu penyebaran mereka melalui

air dan juga dapat bersifat vivipar (http://wetlands.or.id/mangrove/spesies).

Daun tersusun seperti daun kelapa. Panjang gagang daun 4 - 9 m.

Terdapat 100 - 120 pinak daun pada setiap gagang daun, berwarna hijau

mengkilat di permukaan atas dan berserbuk di bagian bawah. Berbentuk

3

Pembuatan Etanol dari..., Tri Ambar Nur Hidayat, Fak. Farmasi UMP 2010

4

lanset, ujung meruncing, ukuran 60-130 x 5-8 cm. Tandan bunga biseksual

tumbuh dari dekat puncak batang pada gagang sepanjang 1-2 m. Bunga

betina membentuk kepala melingkar berdiameter 25-30 cm. Bunga jantan

kuning cerah, terletak di bawah kepala bunganya. Buah berbentuk bulat,

warna coklat, kaku dan berserat. Pada setiap buah terdapat satu biji

berbentuk telur. Ukuran diameter kepala buah sampai 45 cm, diameter biji

4-5 cm. Penyebaran tumbuhan ini Asia Tenggara, Malaysia, seluruh

Indonesia, Papua New Guinea, Filipina, Australia dan Pasifik Barat

(http://wetlands.or.id/mangrove/species).

3. Penggunaan nipah

Nipah memiliki banyak kegunaan; daun yang dikeringkan dapat

dimanfaatkan sebagai atap, dinding, tikar, topi dan aneka keranjang

anyaman. Buahnya langsung dapat dimakan atau dimanfaatkan sebagai

bahan baku minuman. Nipah dapat disadap niranya, nira ini dapat

dimanfaatkan untuk pembuatan gula nipah. Seperti pada gula kelapa, gula

nipah juga memiliki rasa manis namun ada rasa asinnya (Santoso et al,

2005).

Di daerah Papua nipah banyak digunakan sebagai bahan minuman

dan menghasilkan sumber ekonomi. Bagian yang sering dimanfaatkan

adalah bagian buahnya (Rumbiak dan Charlie, 2001).

4. Nira Nipah

Nira adalah cairan yang diperoleh dari tumbuhan yang mengandung

gula (sukrosa) pada konsentrasi 7,5 sampai 20,0 %. Nira nipah diperoleh

dari bunga nipah yang belum masak, dari ujung bekas potongan akan

menetes cairan nira yang mengandung gula. Nira dapat dipanaskaan untuk

menguapkan airnya sehingga konsentrasi gula meningkat dan kental.

Cairan ini akan mengeras bila didinginkan dan ini yang disebut dengan

gula nipah. Nira juga dapat dikemas sebagai minuman ringan

(http://www.ristek.go.id).


5

Adapun cara penyadapan nira nipah adalah sebagai berikut :

a. Persiapan

1) Pembersihan tongkol yaitu ijuk yang ada disekitar tongkol bunga

disingkirkan agar tidak mengganggu proses penyadapan.

2) Pemukulan tongkol yaitu setelah pembersihan, tongkol bunga

jantan diayun-ayun dan dipukul-pukul secara ringan tanpa

menyebabkan tongkol luka dan memar. Pemukulan dilakukan

sekali 2 hari pada pagi dan sore hari selama 3 minggu.

3) Penentuan kesiapan tongkol disadap. Setelah itu, tongkol ketika

untaian bunga melekat ditoreh, jika torehan mengeluarkan cairan

nira, berarti tongkol sudah siap untuk disadap. Jika tidak

mengeluarkan nira, proses pengayunan dan pemukulan harus

dilanjutkan.

4) Persiapan penyadapan bumbung yang akan digunakan untuk

penyadapan dicuci sampai bersih. Bagian dalam bumbung disikat

dengan penyikat bertangkai panjang.

b. Penyadapan

1) Jika tongkol sudah siap untuk disadap, tongkol dipotong pada

bagian yang ditoreh untuk penentuan kesiapan tongkol disadap.

2) Di bawah luka pada bagian tongkol yang dipotong, diletakkan

bumbung. Ke dalam bumbung dimasukkan kapur sirih satu sendok

makan. Bumbung ini diikatkan secara kuat pada tangkai.

3) Penyadapan berlangsung selama 12 jam. Bumbung yang telah terisi

nira di ambil.

4) Setelah itu tongkol harus diiris tipis kembali untuk membuang

jaringan yang mengeras dan tersumbat pembuluh kapilernya. Di

bawah irisan baru tersebut diletakkan lagi bumbung yang bersih

(http://www.ristek.go.id).


6

B. Etanol

Etanol adalah campuran etil alkohol dan air. Etanol memiliki rumus

empirik C2H5OH Cairan ini tidak berwarna, jernih, mudah menguap dan

mudah bergerak. Etanol memiliki bau yang khas dan rasa yang panas. Etanol

juga mudah terbakar dan memberikan warna biru yang tidak berasap (DepKes

RI, 1979).

Etanol hasil fermentasi adalah etanol yang encer karena sel-sel

khamir akan mati pada kadar etanol 12-15 %. Untuk mendapatkan etanol

dengan kadar yang lebih tinggi dapat dilakukan dengan penyulingan

bertingkat. Dengan penyulingan ini dapat menghasilkan etanol dengan kadar

95%. Etanol yang telah disuling tersebut masih mengandung minyak arak,

yaitu campuran amilalkohol yang toksik. Apabila disuling kembali maka akan

mendapat etanol murni, akan tetapi kadarnya tidak lebih dari 95,5 %. Untuk

mendapat etanol mutlak 100 % air yang 4,5 % dapat diikat dengan CaO. Atau

dengan penyulingan ”Azeotrop” pada etanol 95,5 % ditambah benzen dan

disuling (Sa’id, 1987).

Etanol berdasarkan asalnya dapat digolongkan menjadi dua yaitu

etanol sintesis dan bioetanol. Etanol sintesis yaitu etanol yang terbuat dari

etilena, salah satu derivat minyak bumi atau batu bara. Bahan ini diperoleh

dari sintesis kimia yang disebut hidrasi, sedangkan bioetanol diperoleh dari

biomassa (tanaman) melalui proses biologi (enzimatik dan fermentasi).

Adapun bahan baku yang dapat digunakan untuk pembuatan bioetanol adalah :

1. Bahan berpati seperti singkong, ubi jalar, tepung sagu, biji jagung, biji

sorgum, gandum, kentang, ganyong, garut dan lain-lain.

2. Bahan bergula, berupa molase (tetes tebu), nira tebu, nira kelapa, nira

batang sorgum manis, nira aren (enau), nira nipah, gewang, nira lontar dan

lain-lain.

3. Bahan berselulosa, berupa limbah logging, limbah pertanian seperti jerami

padi, ampas tebu, tongkol jagung, onggok (limbah tapioka), batang pisang,

serbuk gergaji (gerjen), dan lain-lain (Prihandana et al, 2008).


7

Etanol juga merupakan senyawa yang sering digunakan dalam

industri kimia antara lain sebagai pelarut (40%), untuk membuat asetaldehid

(36%), eter, glikol eter, etil asetat dan klorida (9%) (Putri dan Sukandar,

2008).

Etanol mempunyai macam-macam kegunaan salah satu diantaranya

adalah sebagai bahan baku senyawa-senyawa organik lain seperti asam asetat.

Selain asam asetat juga dapat digunakan dalam pembuatan eter, kloroform,

iodoform, dan juga ester. Alkohol merupakan pelarut pada pembuatan pernis,

juga pelarut bagi bahan organik lain seperti minyak wangi, iodium tingtur,

kamper spirtus, bran spirtus. Di laboratorium digunakan sebagai pelarut

senyawa yang bersifat polar tetapi diharapkan tidak terjadi hidrolisa.

Kegunaan lain adalah sebagai bahan bakar yang sebelumnya telah

didenaturasikan terlebih dahulu (Sa’id, 1987).

Etanol dapat digunakan dari berbagai macam kadar. Ada beberapa

cara penetapan kadar etanol.

1. Penyulingan

Metode penyulingan ini dilakukan apabila tidak dinyatakan lain. Metode

ini dilakukan dengan menyuling sampel dengan labu suling. Ukuran labu

suling umumnya 2 sampai 4 kali volume cairan uji. Kecepatan

penyulingan diatur sedemikian rupa sehingga diperoleh sulingan yang

jernih. Jika sulingan berkabut kocok dengan talk P atau kalsium karbonat

hingga jernih. Setelah diperoleh sulingan yang jernih tetapkan densitas

relatif cairan dan kemudian hitung kadar etanol dengan daftar bobot jenis

dan kadar etanol.

2. Kromatografi Gas

Metode kromatografi gas dapat dilakukan untuk sediaan uji yang memiliki

jumlah yang sedikit berupa larutan jernih dan kadar etanol yang rendah

(DepKes RI, 1979).


8

C. Khamir ( Saccharomyces cerevisiae)

Khamir (khamir) termasuk fungi, tetapi berbeda dari kapang karena

bentuknya yang terutama uniseluler. Reproduksi vegetativ pada khamir

terutama adalah pertunasan. Khamir tumbuh dan berkembang biak lebih cepat

dibanding dengan kapang yang tumbuh dengan pembentukan filamen. Khamir

juga lebih efektif dalam memecah komponen kimia dari pada kapang karena

memiliki luas permukaan dan volume yang lebih besar dari pada kapang.

Khamir berbeda dari ganggang karena khamir tidak melakukan proses

fotosintesis. Sel khamir mempunyai ukuran yang bervariasi, yaitu dengan

panjang 1-1,5 µm sampai 20-25 µm, dan lebar 1-10 µm. Bentuk sel khamir

bermacam-macam yaitu bulat, oval, silinder, ogival yaitu bulat panjang

dengan salah satu ujung runcing, segitiga melengkung (triangular), berbentuk

botol bentuk apikulat atau lemon membentuk pseudo miselium dan

sebagainya (Fardiaz, 1992).

Khamir dapat dibedakan menjadi dua kelompok berdasarkan sifat

metabolismenya, yaitu yang bersifat fermentatif dan oksidatif. Khamir yang

bersifat fermentatif dapat melakukan fermentasi alkohol yaitu memecah

glukosa melalui jalur glikolisis. Khamir fermentatif salah satunya adalah

Saccharomyces. Saccharomyces merupakan khamir fermentatif kuat. Apabila

ada oksigen S. cerevisiae juga dapat melakukan respirasi yaitu mengoksidasi

gula menjadi karbon dioksida dan air. Oleh karena itu tergantung dari kondisi

pertumbuhan, S. cerevisiae dapat mengubah sistem metabolismenya dari

fermentatif menjadi oksidatif (respirasi) (Fardiaz, 1992).

S. cerevisiae adalah khamir yang bersifat anaerob yang mampu

mengubah asam piruvat menjadi alkohol melalui proses fermentasi. S.

cerevisiae juga merupakan khamir yang paling sering digunakan dalam

produksi alkohol karena memenuhi syarat sebagai khamir untuk fermentasi

alkohol. S. cerevisiae mampu menghasilkan enzim yang diperlukan dalam

proses fermentasi (Fardiaz, 1992)

Khamir selain dapat menghasilkan alkohol dan karbon dioksida juga

memproduksi metabolit-metabolit lain dalam jumlah kecil yaitu, gliserol,


9

asam suksinat, alkohol rantai panjang, 2,3-butana-diol, dan sedikit aldehid,

asam asetat dan asam laktat (Fardiaz, 1992).

Kondisi pertumbuhan khamir yang baik adalah :

1. Memiliki persediaan air yang cukup, untuk khamir bir aktivitas air

terendah adalah 0,94.

2. Suhu optimum untuk pertumbuhan khamir adalah berkisar 25-30º C

3. pH yang cocok untuk khamir adalah berkisar 4-4,5

S. cerevisiae telah banyak digunakan dalam proses fermentasi karena

dari S. cerevisiae dapat memperoleh etanol dalam jumlah yang besar karena

memiliki toleransi alkohol yang tinggi (Elevri dan Putra, 2006).

D. Fermentasi

Fermentasi berasal dari bahasa latin yang dalam arti sempit berarti

transformasi sari anggur menjadi minuman anggur (wine). Kata ”ferverve”

yang berarti ”mendidih” dan digunakan untuk menggambarkan penampakan

menarik dari sari anggur yang terfermentasi. Penjelasan secara ilmiah pertama

kali diungkapkan oleh Luis Pasteur yaitu proses penguraian gula menjadi

alkohol dan karbon dioksida yang disebabkan oleh sel-sel khamir. Pasteur

mendapatkan bahwa penguraian gula dilakukan oleh sel-sel khamir tanpa

suplai udara sehingga menyebutkan fermentasi alkohol sebagai ”kehidupan

tanpa oksigen” (Sa’id, 1987).

Proses fermentasi sering juga diartikan sebagai proses pemecahan

karbohidrat dan asam amino secara anaerobik yaitu tanpa oksigen. Senyawa

yang bisa dipecah dalam proses fermentasi adalah karbohidrat (Fardiaz, 1992).

Fermentasi pada umumnya diartikan untuk semua kegiatan yang

menunjuk pada aksi berbagai aksi mikrobial, tetapi mikrobiologi ”fermentasi”

dimaksudkan sebagai aksi mikrobial yang tertentu dan jelas. Dalam sitologi

organisme tinggi, fermentasi berarti proses-proses biokimia yang

karakteristiknya sama dengan fermentasi mikrobial. Dalam hal-hal tertentu

terjadi salah kaprah antara kata ”fermentasi” dan ’respirasi” hal ini sering

terjadi pada para ahli mikrobiologi dan ahli sitologi organisme tingkat tinggi.


10

Supaya memudahkan semua kegiatan mikrobial dikelompokkan di dalam

pertumbuhan, asimilasi, biosintesis dan disimilasi (Sa’id, 1987).

Fermentasi adalah suatu reaksi oksidasi-reduksi dalam sistem biologi

yang menghasilkan energi, dimana donor dan akseptor elektron digunakan

senyawa organik. Senyawa yang biasa digunakan adalah karbohidrat dalam

bentuk glukosa. Senyawa tersebut akan di ubah oleh reaksi oksidasi-reduksi

dengan katalis enzim menjadi suatu bentuk lain misalnya aldehid, dan dapat

dioksidasi menjadi asam (Winarno dan Fardiaz, 1981).

Fermentasi atau disebut juga pekhamiran adalah proses senyawa

kimia secara enzimatis menghasilkan gas, dalam hal ini adalah penguraian

karbohidrat menghasilkan etanol dan CO2 tanpa dilibatkannya oksigen.

Fermentasi alkohol yaitu dimana glukosa dioksidasi menghasilkan etanol dan

CO2 oleh oleh beberapa jasad renik seperti khamir (Wirahadikusumah, 1985).

Pada sumber yang berbeda fermentasi adalah proses produksi energi

dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum fermentasi

adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, atau dapat lebih jelasnya yaitu

sebagai proses respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan akseptor elektron

eksternal. Gula merupakan salah satu faktor dalam fermentasi, sehingga

perbedaan reaksi fermentasi tergantung dari gula yang digunakan dan hasil

dari produk. Glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana,

melalui fermentasi akan menghasilkan dua molekul etanol (C2H5OH) dimana

reaksi fermentasi ini dilakukan oleh khamir, dan digunakan pada produksi

makanan. Persamaan reaksi kimia :

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

Pada awalnya gula yang disakarida akan di pecahkan menjadi

monosakarida terlebih dahulu. Proses penguraian sukrosa dilakukan dengan

bantuan enzim sukrase (invertase). Sukrosa yang dipecahkan menghasilkan

glukosa dan fruktosa (Wirahadikusumah ; 1985). Adapun reaksinya adalah

sebagai berikut ;


11

Gambar 1. Reaksi penguraian sukrosa (Wirahadikusumah, 1985)

Dari sumber lain disebutkan Sukrosa pada bahan mula-mula

dihidrolisa menjadi glukosa dan fruktosa oleh enzim invertase kemudian oleh

aktivitas beberapa enzim glukosa dan fruktosa dirubah menjadi alkohol.

Dalam proses fermentasi ini akan diperoleh ikutan berupa gliserol, asam

laktat, asam asetat, asetaldehid, dan 2,3 butilen glikol (Sa’id, 1987).

Jalur biokimia yang terjadi sebenarnya bervariasi tergantung jenis

gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang

merupakan tahap awal dari respirasi aerobik pada sebagian besar organisme.

Jalur terakhir akan bervariasi tergatung dari hasil akhir yang dihasilkan.

Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen.

Akan tetapi dapat juga dihasilkan asam butirat, dan aseton.

Fermentasi glukosa pada prinsipnya terdiri dari dua tahap, yaitu ;

1. Pemecahan rantai karbon dari glukosa dan pelepasan paling sedikit dua

pasang atom hidrogen, menghasilkan senyawa karbon lainnya yang lebih

teroksidasi dari pada glukosa

2. Senyawa yang teroksidasi tersebut kemudian direduksi kembali oleh atom

hidrogen yang dilepaskan dalam tahap pertama, membentuk senyawa-

senyawa lain sebagai hasil fermentasi. Reaksi oksidasi tidak dapat

berlangsung tanpa reaksi reduksi yang seimbang. Oleh karena itu jumlah

atom hidrogen yang dilepaskan dalam tahap pertama fermentasi selalu

seimbang dengan jumlah yang digunakan dalam tahap kedua.

Dalam tahap pertama fermentasi glukosa selalu terbentuk asam

piruvat dan pada tahap kedua fermentasi, asam piruvat akan dirubah menjadi


12

EMP

CO2

Glukosa

Etanol Asetaldehid

2 NAD+

Asam Piruvat

produk-produk akhir yang spesifik untuk berbagai proses fermentasi. Produk-

produk tersebut terbentuk oleh reaksi-reaksi yang dikatalisis oleh enzim-enzim

tertentu. Salah satu contoh adalah fermentasi glukosa oleh khamir melalui

jalur EMP, menghasilkan alkohol dengan reaksi sebagai berikut ;

C6H12O6 2 CH3COCOOH

2CH3CH2OH 2 CH3CHO

Gambar 2. Fermentasi glukosa (Fardiaz, 1992)

Dalam reaksi diatas asetaldehid bertindak sebagai penerima hidrogen

dalam proses fermentasi, dimana hasil reduksinya oleh NADH2menghasilkan

etanol, dan NAD yang teroksidasi kemudian dapat digunakan lagi untuk

menangkap hidrogen (Fardiaz, 1992).

Bagan proses fermentasi alkohol yang terjadi berdasarkan jalur

metabolisme juga dapat digambarkan sebagai berikut :

2 NADH + H+


13

Daur krebs

Gambar 3. Metabolisme karbohidrat : fermentasi alkohol

(Wirahadikusumah, 1985)

Jalur metabolisme proses ini sama dengan glikolisis sampai dengan

terbentuknya piruvat menjadi asetaldehid, dan reaksi di reduksi asetaldehid

menjadi alkohol. Pada reaksi pertama piruvat didekarboksilasi diubah menjadi

asetaldehid dan CO2 oleh piruvat dekarboksilase, suatu enzim yang tidak

terdapat dalam hewan. Reaksi dekarboksilasi ini merupakan reaksi yang

glukosa

Fermentasi alkohol

Fermentasi asam laktat

ATP NADH

laktat piruvat

ATP NADH

Asetaldehid

Etanol + CO2 asetat

CO2 + H2O


14

ireversibel, membutuhkan ion Mg²+ dan koenzim tiamin pirofosfat. Reaksi

berlangsung melalui beberapa senyawa antara yang terkait secara kovalen

pada koenzim. Dalam reaksi yang terakhir, asetaldehid direduksi oleh NADH

dengan enzim alkohol dehidrogenase, menghasilkan etanol. Dengan demikian

maka etanol dan CO2 merupakan hasil akhir fermentasi alkohol dan jumlah

energi yang dihasilkan sama dengan glikolisis anaerob, yaitu 2 ATP

(Wirahadikusumah, 1985).

Fermentasi dapat digunakan untuk berbagai macam senyawa.

Fermentasi selain cara untuk mendapatkan alkohol juga dapat digunakan

sebagai cara untuk mendapatkan jenis-jenis asam organik, keju, produk bio

gas dan juga jamur pangan. Jamur pangan yang dibuat diantaranya adalah

jamur merang, jamur kayu, dan jamur champignon (Sa’id, 1987).


bab ii tinjauan pustaka - repository.ump.ac.idrepository.ump.ac.id/3511/3/tri ambar bab ii.pdf ·...

Documents