Uji Digestibility Biomassa Lignoselulosa untuk Produksi Bioethanol

Uji digestibility biomassa lignoselulosa adalah uji untuk mengetahui kemudahan biomassa lignoselulosa dihydrolisis dengan enzyme. Uji ini berdasarkan pada protokol standard NREL (National Renewable Energy Laboratory). Protokol lengkapnya bisa dibaca di referensinya langsung di link ini (Klik di sini). Saya akan menjelaskan berdasarkan pengalaman melaksanakan uji digestibiliti.

Substrat atau Bahan Lignoselulosa

1. Substrat atau bahan yang digunakan adalah biomassa lignoselulosa. Bisa bahan apa saja, misalnya: kayu, jerami, tongkol jagung, serbuk kayu, atau limbah lignoselulosa lainnya. Bahan mestinya sudah dihaluskan. Kalau akan dikeringkan, sebaiknya menggunakan vacuum drier (Baca penjelasannya di protokol NREL). Bahan yang berbentuk bubur bisa saja digunakan.
2. Bahan ini mesti diukur total solidnya terlebih dahulu atau bersamaan pada saat pengambilan sampel untuk uji digestibiliti.
3. Bahan ini juga sudah dikarakterisasi dan sudah diketahui berapa kandungan selulosa, hemiselulosa, dan ligninnya

Bahan-bahan

Bahan-bahan yang digunakan untuk pengujian digestibility antara lain:

1. Enzyme selulase, enzyme beta glukosidase, xylanase, atau enzyme yang bisa memecah biomassa lignoselulosa. Enzyme ini juga harus sudah diketahui berapa aktivitasnya.
2. Stok buffer sitrat 1M pH 4.5. Bisa saja menggunakan buffer lain yang disesuaikan dengan enzyme yang digunakan. Buffer sitrat adalah buffer yang umum digunakan untuk pengujian selulase yang optimum kerjanya pada pH 4.8.
3. Pure water (air murni), air yang biasa digunakan untuk analisa HPLC. Ini kalau kandungan gulanya akan dianalisa dengan HPLC. Bisa juga menggunakan air distilasi jika analisa kandungan gulanya menggunakan uji DNS.
4. Antibiotik. Saya biasanya menggunakan sodium azide 2%.

Peralatan Utama

Peralatan utama untuk uji digestibiliti antara lain:

1. Erlenmeyer 50mL
2. Cotton plug (penyumbat kapas)
3. Alumunium foil
4. Water bath yang diset pada suhu 50oC.

Peralatan lainnya yang diperlukan seperti, timbangan analitik, peralatan untuk pengujian gula. Tergantung mau dianalisis pakai HPLC atau pakai metode DNS. Silahkan dipikir dan dipenuhi sendiri.

Prosedur

Kondisi pengujian yang penting adalah:

1. Substrat loading: 1 g selulosa/10mL
2. Suhu: 50oC
3. pH buffer: 4.8
4. Volume: 10mL
5. Waktu inkubasi 72 jam

Dosis enzyme disesuaikan dengan percobaannya. Misalnya_ 30 fpu selulase per g selulsoa dan 40 pNPG per g selulosa.
Langkah-langkahnya:

1. Hitung terlebih dahulu berapa banyak subatrat yang harus ditimbang. Ini tergantung pada kandungan selulosa bahan itu. Misalkan saja, total solidnya 95%, kandungan selulosa 45%. Maka banyaknya subtrat yang ditimbang adalah: 1 : 95% : 45% g.
2. Volume antibiotik yang ditambahkan 100uL.
3. Volume stok buffer yang ditambahkan 500uL.
4. Hitung berapa volume enzyme yang ditambahkan.
5. Hitung barapa sisa volume air yang perlu ditambahkan agar volumenya mencapai 10 mL.
6. Masukkan ke dalam erlenmeyer dengan urutan sbb: subtrat -> buffer -> antibiotik ->air. ENZYME JANGAN DITAMBAHKAN DULU.
7. Masukkan erlenmeyer ke dalam water bath yang suhunya sudah diset 50oC. Tunggu sekitra 5 menit.
8. Setelah suhunya konstan, baru ditambahkan enzymenya. Waktu inkubasi dihitung mulai saat ini, yaitu selama 72 jam.
9. Pada akhir inkubasi, liquidnya disaring dan dianalisa kandungan gulanya. Sisa solidnya bisa ditimbang untuk kontrol.

Perhitungan

Digestibility dinyatakan dalam persen.
Digestibility (%) = ((Konsentrasi gula dalam liquid x volume x (162/180)) / berat selulosa ) x 100%
Selig, M., Weiss, N. and Ji, Y. (2008). “Enzymatic Saccharification of Lignocellulosic Biomass”. In Laboratory Analytical Procedure (LAP).Technical Report: NREL/TP-510-42629, pp.8. National Renewable Energy Laboratory.

sumber: www.isroi.com