TheJournalish: Social and Government http://thejournalish.com/ojs/index.php/thejournalish/index
Vol. 4 No. 5 (2023): Social and Government DOI: https://doi.org/10.55314/tsg.v4i5.603 Hal. 108-119

## Peningkatan Produksi Biobutanol dengan Penambahan Surfaktan pada
Fermentasi Ekstraksi dan Hidrolisis Enzimatik Menggunakan Clostridium SaccharoperbutylacetonicumN1-4

## M. Zikrillah, Husnul Khotimah, Dimas Nur Herdianto, Maktum Muharja
Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Jember
Correspondence Email: 211910401004@mail.unej.ac.id
Abstrak: Kebutuhan  energi  baru  terbarukan  semakin  meningkat, biobutanol  merupakan energi  alternatif  yang potensial  karena  memiliki  sifat  seperti  bensin.  Namun,  toksisitas  dalam  produksi  biobutanol  adalah  masalah serius.  Penambahan  surfaktan  diduga  dapat  mencegah  toksisitas  dalam  produksi  biobutanol  karena  menekan pergerakan mikroba dan meningkatkan kinerja produksi biobutanol. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan surfaktan terhadap proses hidrolisis dan fermentasi dalam produksi biobutanol. Penelitian ini  diawali  dengan  proses  pretreatment,  depectination,  delignifikasi,  hidrolisis  enzimatik,  dan  fermentasi  ABE untuk mengubah kulit kakao menjadi produk biobutanol. Penambahan surfaktan Tween 80 dan (PEG 6000) dapat meningkatkan kinerja proses hidrolisis enzimatik serta penambahan surfaktan dapat mendukung proses fermentasi menggunakan  bakteri  Clostridium  Saccharoperbutylacetonicum  N1-4.  Hidrolisis  enzimatik  dilakukan  dengan sampel pretreatment enzim Selulase ditambahkan variasi 0,1-10; dan 15 FPU/g. Sampel dengan optimum enzyme loading dipilih untuk hidrolisis enzimatik dengan surfaktan nilai pro-analisis Tween 80 dan PEG 6000 dengan konsentrasi  0,025% b/v. Hasil yang diperoleh dari hidrolisis enzimatik menunjukkan bahwa diperoleh konsentrasi gula  pereduksi  tertinggi  bila  penambahan  surfaktan  PEG  6000  adalah  sebanyak  0,025%  b/v  adalah  9,24  g/L. Penambahan Tween 80 Surfaktant meningkatkan kinerja produksi biobutanol sebesar 26,535 g/L. Oleh karena itu, terbukti penambahan surfaktan dalam proses hidrolisis enzimatik dan fermentasi ABE dapat meningkatkan produksi biobutanol sebagai energi alternatif yang potensial pengganti bensin.
Kata kunci: Biobutanol, Hidrolisis Enzimatik, Fermentasi, Surfaktan
Abstract: The need for new renewable energy is increasing, biobutanol is a potential alternative energy because it has properties like gasoline. However, toxicity in biobutanol production is a serious problem. The addition of surfactants is thought to prevent toxicity in biobutanol production because it suppresses microbial movement and improves biobutanol production performance. This research aims to determine the effect of adding surfactants on the  hydrolysis  and  fermentation  processes  in  biobutanol  production.  This  research  begins  with  the  process  of pretreatment, depectination, delignification, enzymatic hydrolysis, and ABE fermentation to convert cocoa shells into biobutanol products. The addition of Tween 80 and (PEG 6000) surfactants can improve the performance of the  enzymatic  hydrolysis  process  and  the  addition  of  surfactants  can  support  the  fermentation  process  using Clostridium  Saccharoperbutylacetonicum  N1-4  bacteria.  Enzymatic  hydrolysis  was  carried  out  with  Cellulase enzyme  pretreatment  samples  added  with  variations  of  0.1-10;  and  15  FPU/g.  Samples  with  optimum  enzyme loading were selected for enzymatic hydrolysis with surfactants of pro-analysis value Tween 80 and PEG 6000 with  a  concentration  of  0.025%  w/v.  The  results  obtained  from  enzymatic  hydrolysis  showed  that  the  highest reducing sugar concentration was obtained when 0.025% w/v of PEG 6000 surfactant was added, namely 9.24
g/L. The addition of Tween 80 Surfactant increased biobutanol production performance by 26.535 g/L. Therefore, it  is  proven  that  the  addition  of  surfactants  in  the  enzymatic  hydrolysis  and  ABE  fermentation  processes  can increase biobutanol production as a potential alternative energy to replace gasoline.
Keywords: Biobutanol, Enzymatic Hydrolysis, Fermentation, Surfactant
Article History : Received; 14-09-2023; Revised; 07-10-2023; Accepted; 04-11-2023

## PENDAHULUAN
Selama  beberapa  dekade  terakhir,  dunia  menghadapi  masalah  menipisnya  sumber energi,  yang  sebagian  besar  berbasis  pada  bahan  bakar  tak  terbarukan.  Selain  itu,  pasokan bahan bakar fosil dan gas alam semakin berkurang sehingga berdampak pada pemanasan global (Gürsan  and  Gooyert  2021).  Oleh  karena  itu,  diperlukan  suatu  metode  yang  tepat  untuk menghasilkan  energi  terbarukan  melalui  produksi  bahan  bakar  alternatif  terbarukan. Biobutanol merupakan salah satu bahan bakar alternatif terbarukan yang potensial karena dapat larut  dalam  bahan  bakar  lain,  mempunyai  sifat  seperti  bensin,  dan  tidak  bersifat  korosif sehingga tidak merusak mesin. (Zhen, Wang, and Liu 2020).
Biobutanol  berasal  dari  biomassa,  sehingga  lebih  ramah  lingkungan  dan  ekonomis. Sekam kakao merupakan salah satu biomassa yang melimpah di Indonesia yaitu 667.300 ton (Sadya 2023) sehingga berpotensi untuk dijadikan bahan baku biobutanol. Selain itu, cangkang kakao  mengandung  selulosa  17,27%,  hemiselulosa  19,56%,  dan  lignin  52,02%  (Palente, Suryanto, and Momuat 2021). Produksi biobutanol dapat dilakukan melalui proses fermentasi dan hidrolisis mikroba. Mikroba Clostridium acetobutylicum dan Clostridium saccharoperbutylacetonicum  N1-4  banyak  digunakan  untuk  fermentasi  karena  sifatnya  yang baik  yaitu ketahanan pada pH 4,5–6. Selain itu,  mikroba jenis ini dapat  difermentasi secara anaerob sehingga prosesnya lebih mudah (Li et al. 2020).
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa bakteri C. acetobutylicum hanya dapat hidup sampai kadar butanol yang dihasilkan mencapai  konsentrasi 15 g/L, pada saat itulah bakteri tersebut  keracunan  butanol  dan  memasuki  fase  kematian.  (Xin,  Liu,  He,  Wu,  Ni,  and  Dong 2018). Untuk mengatasi  hal  tersebut  telah banyak dilakukan penelitian untuk  menggantikan fermentasi Aseton Butanol Etanol (ABE) menjadi fermentasi reaktif sehingga mampu menahan toksisitas 65g/L menggunakan bakteri C. saccharoperbutylacetonicum N1-4 (Darmayanti et al. 2018).  Jenis  bakteri  C.  saccharoperbutylacetonicum  N1-4  mempunyai  suhu  optimum  pada 30ºC dan menghasilkan ABE lebih banyak dibandingkan C. acetobutylicum (Li et al. 2020).
Masalah lain dalam produksi biobutanol adalah akumulasi produk menekan pergerakan mikroba  dan  mempengaruhi  produksinya  (Motghare,  Shende,  and  Wasewar  2022).  Untuk mengatasi hal tersebut dilakukan penambahan surfaktan sehingga dapat meningkatkan kinerja produksi biobutanol pada konsentrasi 33,9 g/L. (Xin, Liu, He, Wu, Ni, and Dong 2018). Selain itu penambahan surfaktan dapat meningkatkan rendemen hidrolisis enzimatis dan menurunkan
jumlah enzim yang dibutuhkan (Chang et al. 2017). Walaupun penelitian mengenai konversi biomassa untuk produksi biobutanol telah banyak dilakukan, namun dari studi literatur belum pernah dilakukan produksi biobutanol dengan penambahan surfaktan melalui proses fermentasi untuk meningkatkan kinerja produksi biobutanol.

## METODE PENELITIAN

## Perlakuan Awal Secara Mekanis
Perlakuan awal mekanis dimulai dengan persiapan sampel kulit buah kakao (KBK) yang dikumpulkan  dari  perkebunan  kakao  di  Jember,  Indonesia.  CPH  dipotong  kecil-kecil  (0,5-2 cm), dicuci bersih dengan air sebanyak tiga kali, dikeringkan hingga 3 hari, kemudian digiling hingga halus. KBK yang telah digiling dilanjutkan dengan screening dengan ukuran 100 mesh. Kemudian depektinisasi KBK dimulai dengan 75 g CPH dicampur dengan 1,5 liter asam sitrat 7%. Campuran sampel dan asam sitrat dipanaskan selama 30 menit pada suhu 50ºC. Setelah proses depektinisasi, KBK disaring dengan kain saring dan dicuci dengan 1,5 liter alkohol 96%. KBK yang telah dicuci dikeringkan pada suhu 50ºC hingga kering.

## Delignifikasi
Delignifikasi  dilakukan  dengan prosedur eksperimental  dan analitis yang diadaptasi dari penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh (Muharja et al. 2021). Sebanyak 26 g sampel yang telah didepektinisasi dicampur dengan larutan natrium hidroksida (NaOH) 6% sebanyak 1 liter. Campuran  sampel  dan  larutan  NaOH  dimasukkan  ke  dalam  microwave  (Samsung MS23K3515AS,  Malaysia)  selama  2,4  menit  (2:15  menit)  dengan  daya  100  watt.  Hasil pretreatment disaring menggunakan kain saring dan dikeringkan pada suhu 45ºC dalam oven sampai kering atau selama 12 jam.

## Hidrolisis Enzimatik
Hidrolisis enzimatis dilakukan dengan pretreatment sampel seberat 5 g dan ditambahkan enzim selulase (Viscozyme cassava CL) dengan variasi 0,1; 0,25; 0,5; 0,75; 1; 5; 10; dan 15 FPU/g. Sampel yang telah ditambahkan enzim dicampur dengan buffer sitrat 0,05 M pH 4,8 sebanyak 50 mL.  Tabung erlenmeyer yang berisi  campuran sampel dan buffer sitrat  ditutup dengan kapas dan alumunium foil. Campuran sampel dan buffer sitrat dimasukkan ke dalam inkubator shaker (B-ONE SIC 50L, China) dengan suhu 60ºC dan kecepatan 125 RPM. Waktu hidrolisis  enzimatik  adalah  48  jam,  dengan  selang  waktu  6  jam.  Sampel  dengan  pemuatan
enzim optimal dipilih untuk hidrolisis enzimatik dengan surfaktan tingkat pro-analisis Tween 80  (Merek,  Prancis)  dan  Polyethylene  Glycol  6000  (PEG  6000)  (Merek,  Jerman),  dengan konsentrasi 0,025% b/v.

## Persiapan Media Penyegaran dan Prakultur
Pembuatan media penyegar dilakukan dengan 75 g kentang, 5 g glukosa, 0,25 g amonium sulfat, dan 1,5 g CaCO 3 , ditambahkan 500 mL aquades, kemudian dipanaskan yang berisi air 100ºC selama 1 jam, didinginkan, dan menyaring sampel menggunakan kain saring. Larutan sampel  dan  padatan  kemudian  dipisahkan,  larutan  sampel  diambil  sebanyak  10  mL  dan dipindahkan ke dalam tabung reaksi dengan kondisi ditutup dengan kapas dan alumunium foil, dipanaskan pada suhu 100ºC selama 10 menit, didinginkan, dan ditambahkan ke dalam 1 mL C.  larutan  kultur  bakteri C.  saccharoperbutylacetonicum N1–4  (Laboratorium  Teknologi Mikroba, Universitas Kyushu), yang kemudian dipanaskan pada suhu 100ºC selama 1 menit untuk menghilangkan oksigen.
Prekultur  dilakukan  dengan  Tryptone  bacto  6  g  ditambah  ekstrak  Ragi  (HiMedia Laboratories, India) 2 g, CH 3 COONH 4 3 g, MgSO 4 -7H 2 O 0.3 g, FeSO 4 -7H 2 O 0.01 g, KH 2 PO 4 0,5 g kemudian ditambahkan aquades sebanyak 1000 mL. TYA (Tryptone Yeast Acetate) yang sudah dibuat diambil 60 mL (pH 6,5) ditambahkan 30 mL glukosa (50 g × 1000 mL air suling) dan ditambahkan 10 mL media penyegar, masukkan semua bahan ke dalam elenmeyer yang ditutup  dengan  kapas  dan  aluminium  foil  dipanaskan  pada  suhu  100ºC  selama  1  menit, dipindahkan ke penyerap O 2 dan disimpan pada suhu 20-28ºC selama 15 jam.

## Fermentasi Fed-Batch Eksraktif
Media fermentasi terdiri dari 36 mL TYA (Tryptone Yeast Acetate), 18 mL glukosa dengan pengenceran (20 g/120 mL), 150 mL minyak goreng, 0,18 g CaCO3, dan Tween 80 dengan konsentrasi 0%, 1%, 2%, 3%, 5%, 10%, 15%, 20%. Media fermentasi harus diautoklaf (Sturdy SA-300VF,  Taiwan)  selama  15  menit,  didinginkan,  dan  ditambahkan  6  mL  prekultur, kemudian dinitrogenisasi selama 5 menit. Fermentasi dilakukan pada inkubator shaker selama 96 jam pada suhu 37ºC dan kecepatan 125 RPM. Penambahan hidrolisat CPH dilakukan pada jam 0, 6, 12, 24, 48, 72, dan 96 jam, dengan penambahan hidrolisat sebanyak 2 mL per sampel. Setelah setiap sampel, media fermentasi dinitrogenisasi selama 4 menit untuk semua sampel sebelum dikembalikan ke inkubator shaker pada kecepatan 125 RPM dan suhu 30ºC.

## Metode Analisis
Gula  pereduksi  yang  diperoleh  dari  hidrolisis  enzimatik  diperiksa  menggunakan  metode asam dinitrosalisilat (DNS) (Sigma-Aldrich) dan dianalisis dengan Spektrofotometri UV-Vis (Vernier Go Direct GDX-SVISPL, China) pada 540 nm, seperti yang dijelaskan sebelumnya oleh  (Muharja  et  al.,  2023).  Untuk  mengukur  butanol,  aseton,  dan  etanol  dalam  media, kromatografi  gas  digunakan  dengan  instrumen  Trace  1300  (ThermoScientific,  Italia)  yang dilengkapi  dengan  detektor  ionisasi  nyala  dan  kolom  TR  Wax.  Kolom  dioperasikan  pada kisaran suhu 50-190°C, dengan nitrogen sebagai gas pembawa. Saluran masuk diatur ke mode pemisahan  pada  50°C,  tekanan  pada  14,16  psi,  aliran  total  pada  10,1  mL/menit,  dan  rasio pemisahan pada 50:1. Oven diprogram untuk memulai pada suhu 50°C, kemudian ditingkatkan dengan kecepatan 10°C/menit hingga mencapai 170°C. Detektor saluran masuk depan disetel pada 250°C, sedangkan laju aliran hidrogen, udara, dan nitrogen disesuaikan masing-masing menjadi 40, 450, dan 3,7.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hidrolisis Enzimatik dengan Penambahan Surfaktan
Gambar 1. Konsentrasi gula reduksi hidrolisis enzimatis (a) tanpa pretreatment, (b) dengan depektinasi, dan (c) dengan depektinasi dan pretreatment
Berdasarkan  Gambar  1  (a),  diketahui  bahwa  penambahan  surfaktan  Tween-80 menunjukkan rendemen gula reduksi tertinggi. Hal ini dikarenakan Tween-80 merupakan surfaktan  nonionik  sehingga  dapat  mengurangi  adsorpsi  selulase  pada  substrat  karena Tween-80 mengadsorpsi sebagian permukaan hidrofobik pada lignin. Surfaktan nonionik mempunyai afinitas yang tinggi sehingga dapat menurunkan adsorpsi selulase dengan lignin sehingga aktivitas enzim selulase dapat meningkat. Surfaktan nonionik secara efektif dapat meningkatkan efisiensi hidrolisis enzimatik lignoselulosa, sedangkan surfaktan anionik dan kationik dapat menghambat hidrolisis enzimatik jika digunakan secara berlebihan (Lin et al.  2017).  Berdasarkan  gambar  1(b)  pemanfaatan  surfaktan  pada  perlakuan  depektinasi dapat menyebabkan penurunan gula pereduksi. Hal ini disebabkan oleh degradasi polimer pektin  selama  ekstraksi  pektin,  yang  memfasilitasi  pelepasan  beberapa  gula  dari  partikel CPH. Akibatnya, terjadi penurunan jumlah gula pereduksi yang diperoleh melalui hidrolisis enzimatik  (Ninga et  al.  2018). Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa substrat  yang mengalami depektinasi (tanpa delignifikasi) masih mengandung senyawa lignin (Muharja et al. 2021). Kehadiran lignin menghambat efisiensi proses hidrolisis dengan menghambat akses enzim ke selulosa, sehingga mengakibatkan berkurangnya hasil gula selama hidrolisis (Mao,  Robinson,  and  Binner  2021).  Perlakuan  depektinasi  menghasilkan  gula  pereduksi tertinggi pada penambahan surfaktan PEG 6000 yaitu 2,44 g/L.
Gambar 1(c) menunjukkan konsentrasi gula tereduksi dengan perlakuan depektinisasi dan  pretreatment.  Penambahan  surfaktan  PEG  6000  menghasilkan  gula  reduksi  tertinggi sebesar 9,24 g/L. Pada perlakuan depektinisasi dan pretreatment, konsentrasi gula pereduksi dari penambahan PEG 6000 relatif lebih tinggi dibandingkan dengan Tween 80 karena nilai keseimbangan  Hidrofilik-lipofilik  (HLB)  PEG  6000  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan Tween 80. Nilai HLB tinggi baik untuk ekstraksi produk degradasi hidrofobik dari lignin dan  hemiselulosa  (Muharja  et  al.  2019).  Penambahan  surfaktan  pada  sampel  dengan perlakuan depektinisasi dan pretreatment memberikan pengaruh yang nyata terhadap gula reduksi hidrolisis enzimatik dengan nilai P (P=0,013).
1.1. Kurva Pertumbuhan Clostridium Saccharoperbutylacetonicum N1-4

## Gambar 2. Hasil konsentrasi tween 80 sel dengan spektrofotometer 600 nm
Gambar 2 menunjukkan hasil konsentrasi sel Tween 80 dengan spektrofotometer 600 nm.  Berdasarkan  gambar  tersebut  terlihat  bahwa  bakteri C.  saccharoperbutylacetonicum N1-4 dengan konsentrasi 0–20% Tween 80 mengalami fase lag (fase penyesuaian bakteri terhadap lingkungan baru) pada jam ke-0, dan berpindah ke fase asidogenesis. Pada 0–6 jam, data  berubah  seiring  dengan  meningkatnya  konsentrasi  bakteri.  Pada  waktu  6–12  jam, bakteri mengalami fase stasioner (fase pertumbuhan dan kematian bakteri yang seimbang). C .  saccharoperbutylacetonicum N1-4  sebesar  0,998  g/L  membelah  diri  secara  maksimal, dengan penambahan Tween 80 konsentrasi 20% dalam berat kering sel menghasilkan 4,91 g/L. Kondisi pertumbuhan yang signifikan disebabkan oleh konsentrasi PEG yang diterima oleh strain bakteri (Wenfa 2020) Pada jam ke 12–48 pembelahan sel menurun karena bakteri mulai  memproduksi  ABE  yang  bersifat  racun  bagi  bakteri  sehingga  konsentrasinya menurun.
Untuk  mengetahui  fungsi  Tween  80,  diambil  1%  Tween  80  ketika  media  0%  tidak ditambah surfaktan Tween 80 sehingga tegangan permukaan media tidak lebih baik dari 1% Tween 80 sehingga mengakibatkan ruang tumbuh bakteri. Penambahan Tween 80 bertujuan untuk melengkapi sel-sel dinding polipeptida bakteri agar tahan terhadap keracunan ABE. Penelitian yang dilakukan oleh (Xin, Liu, He, Wu, Ni, and Dong 2018) melaporkan hasil serupa,  dimana  ABE  masih  dapat  diproduksi  pada  jam  ke  140.  Pada  jam  ke  0–6,  bakteri dengan konsentrasi Tween 80 1% dapat tumbuh lebih cepat dibandingkan tanpa penambahan Tween 80. Hasil ini disebabkan karena surfaktan Tween 80 dapat mengurangi ketegangan
pada cairan sehingga bakteri dalam sampel akan lebih leluasa berkembang dan membelah diri (Xin, Liu, He, Wu, Ni, Dong, et al. 2018).
Penambahan hidrolisat buah kakao dengan kandungan PEG dapat mempengaruhi proses fermentasi. Penelitian yang dilakukan oleh (Wenfa 2020) menunjukkan bahwa fermentasi optimum  menggunakan  PEG  mempunyai  kadar  1  g/L.  Penggunaan  media  sebanyak  1  L untuk proses penggunaan surfaktan PEG dan Tween 80 menunjukkan hasil yang signifikan. Penggunaan  media  dibawah  1  L  membuat  pengamatan  hanya  dilakukan  sampai  25  jam (Wenfa 2020). Hasil uji anova menunjukkan penggunaan hidrolisat buah kakao memberikan pengaruh nyata terhadap konsentrasi bakteri, dimana nilai P < 0,05 (P=0,002).

## Fermentation Fed-batch Hidrolisat CPH

## Gambar 3. Waktu konsentrasi glukosa (a) dan (b) konsentrasi butanol diperoleh pada fermentasi fed-batch hidrolisat CPH dengan penambahan surfaktan
Gambar 3a menggambarkan perjalanan waktu konsumsi gula selama proses fermentasi fed-batch. Pemberian hidrolisat  dimulai dari 24  jam hingga 72 jam. Seperti terlihat  pada Gambar  3a,  dalam  24  jam  pertama  konsentrasi  gula  mengalami  penurunan.  Fenomena berkurangnya glukosa sebanding dengan pertumbuhan C. saccharoperbutylacetonicum N1- 4. Setelah 24 jam, konsentrasi glukosa meningkat karena penambahan hidrolisat. Namun gula  pereduksi  tersebut  secara  bersamaan  didegradasi  oleh  bakteri  dan  membentuk konsentrasi  yang  relatif  konstan  pada  waktu  48  jam  dan  proses  fermentasi  selanjutnya. Konsentrasi glukosa awal adalah 62-65 g/L. Konsentrasi gula konsumsi tertinggi diperoleh pada sampel 0% dengan nilai 19 g/L, dan nilai terendah diperoleh pada sampel 20% dengan nilai 34 g/L. Konsentrasi gula mengalami penurunan meskipun hidrolisat ditambahkan pada waktu 24 jam, dan hal ini sejalan dengan penelitian sebelumnya yang melaporkan bahwa
setiap  hidrolisat  yang  diberikan  kepada  bakteri  pada  fermentasi  fed-batch  akan  terus menurun seiring dengan bertambahnya jumlah bakteri. (Darmayanti et al. 2020; Hastuti et al. 2019; Zhao et  al. 2019). Gambar 3a juga menunjukkan bahwa penambahan surfaktan 1%  v/v  meningkatkan  konsumsi  gula  reduksi  menjadi  42,6  g/L,  dibandingkan  kontrol dengan konsumsi gula 41,4 g/L. Konsumsi gula yang lebih tinggi dengan surfaktan 1% v/v dibandingkan kontrol  berhubungan dengan kepadatan sel yang lebih  tinggi  yaitu 3,2 g/L dibandingkan  2,3  g/L.  Penambahan  surfaktan  dalam  jumlah  yang  lebih  besar  tidak meningkatkan konsumsi gula. Konsumsi gula dioptimalkan dengan penambahan surfaktan 1% v/v

## Pengaruh Penambahan Surfaktan terhadap Produksi Biobutanol
Hidrolisat  yang  diperoleh  dari  hidrolisis  enzimatik  kemudian  difermentasi  untuk menghasilkan  butanol.  Salah  satu  keterbatasan  utama  dalam  fermentasi  butanol  adalah toksisitas produk akhir, butanol, yang dapat menurunkan aktivitas C. saccharoperbutylacetonicum N1-4,  sehingga  membatasi  hasil  butanol  dan  meningkatkan biaya  pemrosesan  hilir.  (Dhamole  et  al.  2012;  Singh  et  al.  2017).  Detoksifikasi  berbasis surfaktan  sebelumnya  telah  dilaporkan  meningkatkan  kemampuan  fermentasi  hidrolisat jerami padi untuk produksi asam butirat (Lee et al. 2015) dan hidrolisat brangkasan jagung untuk produksi etanol (Dhamole, Wang, and Feng 2013). Peningkatan konsentrasi surfaktan dari 3% menjadi 6% meningkatkan produksi aseton dan butanol sebesar 25% (Dhamole et al.  2012).  Surfaktan  nonionik  membentuk  misel  yang  memerangkap  butanol  sehingga mengurangi  toksisitas  butanol terhadap mikroorganisme  (Dhamole et  al.  2012;  Dhamole, Mane, and Feng 2015; Singh et al. 2017). Selanjutnya fase kaya surfaktan dapat dipisahkan dengan menginkubasi media fermentasi pada suhu cloud point (Dhamole et al. 2012).
Dari  beberapa  surfaktan  nonionik  yang  digunakan  pada  proses  hidrolisis  enzimatik (Tween  80  dan  PEG),  Tween  80  sebagai  bahan  aditif  untuk  mengurangi  efek  toksisitas butanol lebih unggul  dalam recovery butanol dibandingkan surfaktan lainnya (data tidak ditampilkan).  Hal  ini  mungkin  disebabkan  oleh  biokompatibilitas  surfaktan  terhadap mikroorganisme  ABE  (Dhamole,  Mane,  and  Feng  2015).  melaporkan  bahwa  toksisitas surfaktan  ionik  lebih  tinggi  dibandingkan  surfaktan  nonionik.  Gambar  3b  menunjukkan rendemen butanol yang diperoleh dengan adanya penambahan Tween 80. Produksi butanol
meningkat  dengan  meningkatnya  konsentrasi  surfaktan  dari  0%  menjadi  1%.  Namun, peningkatan  lebih  lanjut  dalam  konsentrasi  surfaktan  menurunkan  perolehan  butanol. Rendahnya  konsentrasi  surfaktan  Tween  80  yang  diperbolehkan  dalam  fermentasi ABE berbeda  dengan  laporan  sebelumnya  yang  menggunakan  surfaktan  polimer  nonionik (surfaktan  plunorik  L62D).  Hal  ini  dipengaruhi  oleh  nilai  HLB  surfaktan  yang  berbeda- beda.  Nilai  HLB  dapat  dikorelasikan  dengan  biokompatibilitas  surfaktan  pada mikroorganisme.  Umumnya  peningkatan  HLB  dibarengi  dengan  peningkatan  toksisitas surfaktan terhadap mikroba (Dhamole et al. 2012). Pada konsentrasi surfaktan yang tinggi, sel akan tertutup oleh surfaktan yang menyebabkan rendahnya motilitas mikroorganisme. Hal ini dapat mengakibatkan rendahnya pasokan media. Selain itu, peningkatan konsentrasi surfaktan  akan  meningkatkan  titik  keruh  sehingga  penjebakan  butanol  ke  dalam  misel tertunda, dan produksi butanol akan menurun. (Singh et al. 2017).
Produksi butanol juga dipengaruhi oleh hidrolisat yang digunakan (Xin, Liu, He, Wu, Ni, and Dong 2018) melaporkan bahwa rendemen butanol akan lebih tinggi jika hidrolisat yang digunakan mudah dicerna oleh bakteri, seperti glukosa, sukrosa, atau laktosa. Semakin murni gula yang digunakan, maka bakteri akan lebih mudah mencerna dan memproduksi butanol.  Rendemen  butanol  tertinggi  diperoleh  pada  penambahan  Tween  80  1%  yaitu sebesar 5,307 g/L. Tween 80 adalah aditif yang efektif dalam mengurangi penghambatan yang  diinduksi  fenol  untuk  produksi  butanol  fermentasi.  Tween  80  berinteraksi  dengan senyawa  fenolik  dari  turunan  lignin  dan  mengendapkannya  untuk  mengurangi  toksisitas mikroba selama fermentasi dan dapat meningkatkan perolehan butanol (Dhamole, Wang, and  Feng  2013).  Penambahan  Tween  80  memberikan  hasil  biokonversi  yang  mendekati kontrol gula murni (Guan, Shi, and Blersch 2018).

## KESIMPULAN
Penelitian  ini  berhasil  meningkatkan  kinerja  produksi  biobutanol  dengan  penambahan surfaktan Tween 80 1% yaitu sebesar 26,535 g/L. Konsentrasi gula reduksi hidrolisis enzimatik tertinggi  diperoleh  pada  proses  depektinisasi  dan  pretreatment,  serta  penambahan  surfaktan PEG 6000 sebesar 0,025% b/v dengan konsentrasi gula sebesar 9,24 g/L. Waktu mempengaruhi pertumbuhan  bakteri,  dengan  hasil  tertinggi  diperoleh  pada  penambahan  20%  Tween  80 sebesar 4,9 g/L.

## DAFTAR PUSTAKA
Chang,  Ken  Lin  et  al.  2017.  “Impact  of  Surfactant  Type  for  Ionic  Liquid  Pretreatment  on Enhancing  Delignification  of  Rice  Straw.”  Bioresource  Technology  227:  388–92. http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2016.11.085.
Darmayanti, Rizki Fitria et al. 2018. “Novel Biobutanol Fermentation at a Large Extractant Volume  Ratio  Using  Immobilized  Clostridium  Saccharoperbutylacetonicum  N1-4.” Journal of Bioscience and Bioengineering 126(6): 750–57.
Dhamole,  Pradip  B.  et  al.  2012.  “Extractive  Fermentation  with  Non-Ionic  Surfactants  to Enhance Butanol Production.” Biomass and Bioenergy 40: 112–19.
Dhamole,  Pradip  B.,  Ravindra  G.  Mane,  and  Hao  Feng.  2015.  “Screening  of  Non-Ionic Surfactant  for  Enhancing  Biobutanol  Production.”  Applied  Biochemistry  and Biotechnology 177(6): 1272–81.
Dhamole,  Pradip  B.,  Bin  Wang,  and  Hao  Feng.  2013.  “Detoxification  of  Corn  Stover Hydrolysate Using Surfactant-Based Aqueous Two Phase System.” Journal of Chemical Technology and Biotechnology 88(9): 1744–49.
Guan, Wenjian, Suan Shi, and David Blersch. 2018. “Effects of Tween 80 on Fermentative Butanol  Production  from  Alkali-Pretreated  Switchgrass.”  Biochemical  Engineering Journal 135(2010): 61–70.
Gürsan, C., and V. Gooyert. 2021. “The Systemic Impact of a Transition Fuel: Does Natural Gas Help or Hinder the Energy Transition?” Renewable and Sustainable Energy Reviews 138(September 2020): 110552. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110552.
Hastuti,  Novitri  et  al.  2019.  “Nanocellulose  from  Oil  Palm  Biomass  to  Enhance  Microbial Fermentation of Butanol for Bioenergy Applications.” BioResources 14(3): 6936–57.
Lee, Kyung Min et al. 2015. “In Situ Detoxification of Lignocellulosic Hydrolysate Using a Surfactant for Butyric Acid Production by Clostridium Tyrobutyricum ATCC 25755.” Process Biochemistry 50(4): 630–35.
Li, Jeffrey S. et al. 2020. “Investigation of Secondary Metabolism in the Industrial Butanol Hyper-Producer Clostridium Saccharoperbutylacetonicum  N1-4.” Journal  of  Industrial Microbiology  and  Biotechnology  47(3):  319–28.  https://doi.org/10.1007/s10295-020- 02266-8.
Lin, Xuliang et  al.  2017. “Effect  of Sodium Dodecyl  Sulfate and Cetyltrimethylammonium Bromide Catanionic Surfactant on the Enzymatic Hydrolysis of Avicel and Corn Stover.” Cellulose 24(2): 669–76.
Mao,  Yujie,  John  Robinson,  and  Eleanor  Binner.  2021.  “Understanding  Heat  and  Mass Transfer Processes during Microwave-Assisted and Conventional Solvent Extraction.” Chemical Engineering Science 233: 116418.
Motghare, Kalyani A, Diwakar Z Shende, and Kailas L Wasewar. 2022. “Butanol Recovery Using  Ionic  Liquids  as  Green  Solvents.”  Journal  of  Chemical  Technology  & Biotechnology 97(4): 873–84.
Muharja, Maktum et al. 2019. “Reducing Sugar Production in Subcritical Water and Enzymatic Hydrolysis Using Plackett-Burman Design and Response Surface Methodology.” Jurnal Teknik ITS 8(2).
Muharja, M., Darmayanti, R.F., Palupi, B., Rahmawati, I., Fachri, B.A., Setiawan, F.A., Amini, H.W., Rizkiana, M.F., Rahmawati, A., Susanti, A., Putri, D.K.Y. 2021. “Optimization of Microwave-Assisted Alkali Pretreatment for Enhancement of Delignification Process of Cocoa Pod Husk.” Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis 16(1): 31–43. Ninga, Kombele Aimé et al. 2018. “Kinetics of Enzymatic Hydrolysis of Pectinaceous Matter in Guava Juice.” Journal of Food Engineering 221: 158–66.
Palente,  Ivon,  Edi  Suryanto,  and  Lidya  Irma  Momuat.  2021.  “KARAKTERISASI  SERAT
PANGAN  DAN  AKTIVITAS  ANTIOKSIDAN  DARI  TEPUNG  KULIT  KAKAO (Theobroma Cacao L.).” Chemistry Progress 14(1): 70–80.
Sadya.  2023.  “Produksi  Kakao  Indonesia  Capai  667.300  Ton  Pada  2022.” https://dataindonesia.id/sektor-riil/detail/produksi-kakao-indonesia-capai-667300-ton- pada-2022 (August 5, 2023).
Singh, Kajal et al. 2017. “Enhanced N-Butanol Production by Clostridium Beijerinckii MCMB 581 in Presence of Selected Surfactant.” 3 Biotech 7(3): 1–7.
Wenfa.  2020.  “Effect  of  Polyethylene  Glycol  on  Growth  of  Escherichia  Coli  DH5α  and Bacillus Subtilis NRS-762.” bioRxiv: 1–8. https://doi.org/10.1101/2020.09.03.282376.
Xin, Fengxue, Jie Liu, Mingxiong He, Bo Wu, Yufan Ni, and Weiliang Dong. 2018. “High Biobutanol Production Integrated with in Situ Extraction in the Presence of Tween 80 by Clostridium Acetobutylicum.” (October 2017): 1–5.
Zhao,  Tao  et  al.  2019.  “Semi-Hydrolysate  of  Paper  Pulp  without  Pretreatment  Enables  a Consolidated Fermentation System with in Situ Product Recovery for the Production of Butanol.” Bioresource Technology 278: 57–65.
Zhen, Xudong, Yang Wang, and Daming Liu. 2020. “Bio-Butanol as a New Generation of Clean Alternative Fuel for SI (Spark Ignition) and CI (Compression Ignition) Engines.” Renewable Energy 147: 2494–2521.