Limbah Jerami Sebagai Substrat Industri

BAB I
PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG
Produksi pertanian Indonesia yang meningkat dari tahun ke tahun menyebabkan meningkatnya pula limbah yang dihasilkan selama pemanenan dan proses pengolahannya. Limbah padat dari kegiatan pertanian seperti jerami, serbuk gergaji kayu, tandan kelapa sawit, batang dan bonggol jagung, serta bagas tebu tersusun oleh lignoselulosa. Lignoselulosa memiliki komposisi selulosa sebesar 45% dari berat kering bahan. Sedangkan hemiselulosa menempati 25-30% dan sisanya adalah lignin.

Selulosa dan hemiselulosa adalah polisakarida yang dibangun oleh ikatan β-1,4 glikosidik (Howard, 2003). Ikatan β-1,4 glikosidik merupakan ikatan yang stabil yang tidak mudah terputus. Akibatnya, proses dekomposisi alami limbah tersebut berlangsung lama yang selanjutnya menyebabkan penumpukan sampah organik di lingkungan jika tidak ditangani lebih lanjut. Untuk mempercepat proses dekomposisi limbah tersebut diperlukan bantuan enzim selulase dan xilanase yang mampu memutus ikatan β-1,4 glikosidik (Howard, 2003). Selain berperan dalam mempercepat daur biomasa di alam, selulase dan xilanase adalah enzim yang digunakan secara luas dalam industri tekstil, deterjen, pulp dan kertas. Selulase juga telah banyak dimanfaatkan untuk peningkatan nilai makanan ternak dengan meningkatkan kecernaannya Hanya saja umumnya enzim yang digunakan saat ini masih impor.

Salah satu limbah pertanian yang tersedia melimpah dan dapat dimanfaatkan sebagai substrat adalah jerami padi. Namun belum banyak yang memanfaatkannya secara maksimal sebagai substrat dalam bidang industri. Banyak variasi dengan penambahan bahan lain dan masih memungkinkan untuk melakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui komposisi yang efektif untuk membuat substrat yang berbahan dasar limbah jerami. Dalam makalah ini akan dibahas sedikit mengenai manfaat jerami padi sebagai substrat dalam dunia industri.

I.2 RUMUSAN MASALAH
1. Apa definisi dan kandungan yang terdapat pada jerami padi?
2. Apa saja manfaat jerami padi dalam industri?

I.3 Manfaat
1. Mengetahui definisi dan kandungan pada jerami padi.
2. Mengetahui manfaat jerami padi dalam dunia industri.




BAB 11
ISI

A. Fermentasi
Fermentasi merupakan suatu cara untuk mengubah substrat menjadi produk tertentu yang dikehendaki dengan menggunakan bantuan mikroba. Produk-produk tersebut biasanya dimanfatkan sebagai minuman atau makanan. Fermentasi suatu cara telah dikenal dan digunakan sejak lama sejak jaman kuno. Sebagai suatu proses fermentasi memerlukan:
1. Mikroba sebagai inokulum
2. Tempat (wadah) untuk menjamin proses fermentasi berlangsung dengan optimal.
3. Substrat sebagai tempat tumbuh (medium) dan sumber nutrisi bagi mikroba. (Artini, 2005)
Medium untuk fermentasi biasa disebut substrat. Biasanya pada teknologi fermentasi digunakan bahan dasar yang mengandung karbon. Oleh karena itu, kebanyakan berasal dari tumbuhan dan sedikit dari produk hewani. Sebagai contoh; biji-bijian (grain), susu (milk). Natural raw material berasal dari hasil pertanian dan hutan. (Artini, 2005)
Karbohidrat; gula, pati (tepung), selulosa, hemiselulosa, dan lignin.
1. Gula, bahan makanan yang mengandung gula mudah dan relatif mudah didapatkan untuk proses biotek.
2. Pati, jagung, padi, ganum, kentang, dan pohong (kassava) didegradasi menjadi gula sederhana (monosakarida) dengan hidrolisis sebelum fermentasi. Pati juga dapat digunakan sebagai bahan bakar non minyak (etanol).
3. Selulosa
4. Substrat dari limbah industri: Molase (tetes tebu), mengandung 50 % gula sebagai substrat untuk produksi antibiotik, asam organik. Whey (air dadih), Damen dan ampas tahu, bahkan urine hewan ternak.
Berdasarkan bentuknya substrat dapat dibedakan menjadi:
1. Substrat cair (air anggur)
2. Substrat semi cair (yoghurt)
3. Substrat padat digunakan untuk produksi tempe, oncom, kecap, kompos dsb.


B. Jerami padi
Indonesia yang terkenal sebagai negara yang mempunyai wilayah yang luas, mempunyai potensi di bidang pertanian. Salah satunya adalah pertanian padi. Sepanjang tahun produksi padi menghasilkan limbah berupa jerami padi dalam jumlah yang besar. Jerami padi biasa dimanfaatkan sebagai pakan ternak dan bahan kompos. Namun ada juga yang hanya membakar jerami padi pada arel persawahannya. Ternyata, jerami padi dapat dimanfaatkan sebagai substrat industri dengan mencampurkannya dengan bahan lain sesuai produk yang ingin di hasilkan.
Jerami padi merupakan limbah pertanian terbesar di Indonesia. Jumlahnya sekitar 20 juta per tahun. Menurut data BPS tahun 2006, luas sawah di Indonesia adalah 11,9 juta ha. Produksi per hektar sawah bisa mencapai 12-15 ton bahan kering setiap kali panen, tergantung lokasi dan varietas tanaman. Sejauh ini, pemanfaatan jerami padi sebagai pakan ternak baru mencapai 31-39 %, sedangkan yang dibakar atau dimanfaatkan sebagai pupuk 36-62 %, dan sekitar 7-16 % digunakan untuk keperluan industri (safan.wordpress.com, 2008).

Banyaknya jerami padi yang belum dimanfaatkan secara optimal mendorong para peneliti mengembangkan potensi jerami padi menjadi sesuatu yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Berikut ini adalah komponen yang ada dalam jerami padi :
Komponen Kandungan (%)
Selulosa 39
Hemiselulosa 27
Lignin 12
Abu 11

Selulosa adalah polimer yang tersusun atas unit-unit glukosa melalui ikatan α-1,4-glikosida. Bentuk polimer ini memungkinkan selulosa saling menumpuk/terikat menjadi bentuk serat yang sangat kuat. Panjang molekul selulosa ditentukan oleh jumlah unit 4 glucan di dalam polimer, disebut dengan derajat polimerisasi. Derajat polimerisasi selulosa tergantung pada jenis tanaman dan umumnya dalam kisaran 200-27.000 unit glukosa. Selulosa dapat dihidrolisis menjadi glukosa dengan menggunakan asam atau enzim (safan.wordpress.com, 2008).

Hemiselulosa mirip dengan selulosa, namun tersusun dari bermacam-macam jenis gula. Monomer gula penyusun hemiselulosa terdiri dari monomer gula berkarbon 5 (C-5) dan 6 (C-6), seperti : xylosa, mannose, glukosa, galaktosa, arabinosa, dan sejumlah kecil rhamnosa, asam glukoroat, asam metal glukoroat, dan asam galaturonat (safan.wordpress.com, 2008). Sedangkan lignin adalah molekul kompleks yang tersusun dari unit phenylphropane yang terikat di dalam struktur tiga dimensi. Lignin adalah material yang paling kuat dalam biomassa, namun sangat resisten terhadap degradasi, baik secara biologi, enzimatis, maupun kimia. Karena kandungan karbon yang relatif tinggi dibandingkan denga selulosa dan hemiselulosa lignin memiliki kandungan energi yang tinggi (safan.wordpress.com, 2008). Secara alami lignin berwarna coklat. Kalau jerami berubah warna menjadi agak putih, berarti ada sebagian lignin yang hilang. Lignin membuat jerami jadi keras dan liat. Kalau jerami menjadi lebih lunak dari jerami aslinya, berarti pelindung ligninnya sudah mulai rusak.

C. Pemanfaatan Jerami Padi
1. Pembuatan Enzim Selulase
Pemanfaatan substrat jerami padi sebagai media fermentasi yang banyak mengandung selulosa untuk pertumbuhaan mikroorganisme memiliki prospek yang cerah di masa yang akan datang, karena memberikan alternatif biaya yang lebih murah jika dibandingkan dengan pembuatan enzim dengan menggunakan bahan-bahan kimia sintetik sebagai media pertumbuhan mkroorganisme. Produksi enzim selulase dengan menggunakan substrat jerami padi yang mengandung selulosa ini juga akan menghasilkan produk-produk lain yang berguna bagi manusia seperti glukosa, etanol, protein sel tunggal dan lain-lain (Darwis dan Sukara, 1990). Enzim selulase sendiri sangat penting perannya dalam hidrolisis selulosa untuk menghasilkan glukosa, yang laku dipasaran dan dibutuhkan untuk berbagai keperluan baik untuk keperluan pembuatan zat-zat kimia yang lain yang bernilai ekonomis lebih tinggi seperti etanol, aseton, dan asam-asam organik, maupun digunakan sebagai sumber karbon pengusahaan mikroba untuk produksi enzim dan antibiotik (Gunam, 1997: Wyk et al., 2003; Gunam et al., 2004).
Jerami padi yang merupakan limbah pertanian memiliki kandungan selulosa cukup tinggi (Juliano, 1985), memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai media pertumbuhan mikroorganisme untuk memproduksi enzim selulase. Sejauh ini, konsentrasi substrat jerami padi yang dibutuhkan untuk produksi enzim selulase yang optimal dari mikroorganisme pada fermentasi dengan menggunakan media dari serbuk jerami padi belum diketahui secara pasti. Pembuatan enzim selulase dari limbah jerami padi sebagai substrat dengan menggunakan mikroorganisme sebagai penghasil enzim, selain mudah dibiakan, mikroorganisme juga mempunyai kecepatan tumbuh yang tinggi dan mudah dikontrol pertumbuhannya (Reed, 1975).

Jenis fungi yang biasa digunakan dalam produksi selulase antara lain sebagai berikut: Aspergillus niger, Aspergillus fumigates, Aspergillus nidulans, Neurospora sitophila, Tricoderma viride, Tricoderma longibrachiatum, dan Saccharomyces cerevisiae. Sedangkan bakteri yang bisa menghasilkan selulase adalah Pseudomonas, Cellulomonas, Bacillus, Micrococcus, Cellovibrio, dan Sporosphytophaga.

2. Pembuatan Etanol
Jerami padi merupakan limbah pertanian yang mengandung polisakarida dalam bentuk selulosa, hemiselulosa, pektin dan lignin (Howard dkk., 2003 dalam Mustika, 2008). Komponen polisakarida tersebut dapat diuraikan melalui proses degradasi atau fermentasi dengan menggunakan aktifitas mikroba potensial seperti kapang Trichoderma viride untuk menghasilkan gula dan selanjutnya khamir Saccharomycess cerevisiae untuk produksi etanol (Mustika, 2008). Etanol dapat dihasilkan dari jerami padi dan alang-alang melalui proses fermentasi secara bertahap (tahap 1 fermentasi gula dengan menggunakan kapang T. viride dan tahap 2 fermentasi etanol dengan menggunakan khamir S. cerevisiae).
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Mustika, 2008 kadar gula sederhana yang dihasilkan secara fermentasi oleh kapang T. Viride cukup tinggi pada substrat jerami padi. Jerami padi memiliki potensi sebagai substrat dalam fermentasi etanol. Kadar etanol tertinggi yang dihasilkan secara fermentasi oleh khamir S. Cerevisiae pada jerami padi adalah sebesar 0,77% (Mustika, 2008).






BAB III
KESIMPULAN

1. Produksi pertanian di indonesia menghasilkan limbah yang tidak sedikit. Salah satunya adalah jerami padi. Kandungan yang terdapat dalam jerami padi adalah selilosa, hemiselulosa, lignin, abu.
2. jerami padi dapat dimanfaatkan sebagai substrat dalam pembuatan selulosa dan etanol.