JKPK (JURNAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA), Vol 4, No 2, Tahun 2019 Program Studi Pendidikan Kimia Universitas Sebelas Maret https://jurnal.uns.ac.id/jkpk
ISSN 2503-4154 (online)
MORFOLOGI DAN SIFAT FISIK KAIN KAPAS BERWARNA HASIL PROSES BIOWASHING MENGGUNAKAN ENZIM SELULASE HASIL FERMENTASI JERAMI DAN SEKAM PADI OLEH BAKTERI Aspergillus niger
Morphology and Physical Properties, Colored Cotton Fabric, from the Biowashing Process Using Cellulase Enzymes derived from Straw and Rice Husk Fermentation by Aspergillus niger Bacteria
Eka Oktariani * , Ika Natalia Mauliza, dan Ikhwanul Muslim
Program Studi Kimia Tekstil, Politeknik STTT Bandung Jl. Jakarta No. 31 Bandung, Jawa Barat 40272, Indonesia
* Untuk korespondensi: Tel : (0857) 21567862, e-mail : ekaoktariani90@gmail.com
Received: May  07, 2019
Accepted: August 30, 2019 Online Published: August 31, 2019
DOI : 10.20961/jkpk.v4i2.29858

## ABSTRAK
Pemanfaatan enzim selulase telah banyak diaplikasikan ke bidang tekstil khususnya untuk proses biowashing . Enzim selulase dapat diperoleh dari mikroorganisme seperti Aspergillus niger melalui substrat kaya selulosa seperti jerami dan sekam padi. Pada penelitian ini, enzim selulase yang dihasilkan oleh Aspergillus niger melalui substrat jerami dan sekam padi diaplikasikan untuk proses biowashing dengan variasi konsentrasi enzim (1%;2%;3%) owf pada pH 7, temperatur 60 o C, vlot 1:20  dan  waktu  selama  30  menit.  Berdasarkan  hasil  pengamatan SEM ,  diperoleh perubahan  morfologi  serat  kapas  yang  telah  diproses biowashing ,  dan  berdasarkan  hasil pengujian terjadi penurunan kekuatan tarik serta kekakuan kain sebagai bentuk perubahan fisik kain  kapas.  Nilai  penurunan  kekuatan  tarik  dan    kekakuan  kain  kapas  tertinggi  diperoleh  dari enzim selulase hasil substrat jerami dengan konsentrasi 3 % owf .
Kata Kunci: Aspergillus Niger, biowashing, denim, enzim, selulase

## ABSTRACT
Cellulose enzymes are widely use for biowashing process. It was derived from Aspergillus niger  fermentation  using  rice  straw  and  husk  as  inoculum  medium.  In  this  research,  cellulose enzyme was applicated on denim fabric with various enzyme concentration 1%, 2%, 3% owf at 60 o C  and  pH  7,  liquor  ratio  1:  20  for  30  minutes.  Characterization  of  fabric  are  analized  using Scanning Electrone Microscope shows morphological transformation indicate the decrease fabric tensile strenght and stiffness. Denim fabric treatment by 3% cellulose enzyme using rice straw substrate  gives  morphological  and  fabric  properties  characterization  similiar  with  denim  fabric treatment by commecial cellulose enzyme.
Keywords: Aspergillus niger, biowashing, denim, enzyme, cellulose

## PENDAHULUAN
Kain  denim  merupakan  salah  satu bahan tekstil yang digemari semua kalangan. Modifikasi kain denim telah banyak dilakukan industri garmen untuk memenuhi target pasar dan trend mode dunia. Salah satu cara yang banyak  digunakan  industri  garmen  untuk mendapatkan  kain  denim  yang  sesuai dengan  permintaan  pasar  adalah  dengan melakukan proses pelusuhan menggunakan batu apung ( stone wash ) [1]. Pada prinsipnya stone wash memanfaatkan kontak fisik serta gaya mekanik yang terjadi antara permukaan batu  apung  dengan  permukaan  kain.  Efek yang  ditimbulkan  dari  proses stone  wash adalah warna kain denim menjadi pudar, lusuh dan  kekakuannya  berkurang.  Sayangnya proses pelusuhan kain dengan menggunakan batu  apung  memiliki  beberapa  keterbatasan, seperti investasi mesin garment wash sangat besar,  limbah  batu  apung  yang  sulit  diolah, banyaknya limbah sisa serat hasil pengikisan yang menyumbat di mesin garmen [1]. Untuk mengatasi hal ini, dilakukan modifikasi metoda yang  lebih  ramah  lingkungan,  yaitu  dengan menggunakan enzim sebagai zat pelusuh kain ( biowashing ).
Penggunaan  enzim  ini  lebih  disukai karena  investasi  mesinnya  cenderung  lebih murah,  hasil  proses  lebih  mudah  dikontrol, serta  limbah  yang  dihasilkan  relatif  ramah lingkungan dan lebih mudah diolah [1]. Enzim merupakan  katalis  yang  bekerja  pada substrat spesifik. Enzim yang dapat digunakan  sebagai  zat biowashing adalah enzim  selulase  yang  bekerja  spesifik menghidrolisis dan mengkatalisis pemutusan
rantai polimer selulosa menjadi oligosakarida bahkan menjadi glukosa.
Enzim  selulase  dapat  diperoleh  dari hasil  fermentasi  jamur  seperti Trichoderma , Humicola [2]  dan Aspergillus  niger .  Jamur Aspergilus niger merupakan jamur yang telah banyak  digunakan  dalam  proses  industri serta  mudah  untuk  dikembangkan.  Untuk mendapatkan enzim dari jamur, perlu dilakukan fermentasi dengan substrat yang mengandung selulosa.  Pada  beberapa  penelitian  sebelum- nya  telah  dilakukan  penelitian  menggunakan Aspergillus  niger untuk  memproduksi  enzim selulase, diantaranya ampas sagu [3], tongkol jagung [4], bungkil inti sawit [5], dan berbagai limbah  agrikultur  yang  lainnya  [6].  Biomasa jerami dan sekam padi merupakan  Biomasa berupa  limbah  agrikultural  yang  memiliki kandungan  selulosa  sebesar  39%  untuk jerami [7] serta 42,2% untuk sekam padi [8]. Berdasarkan penelitian [9] mengenai
perbandingan  penggunaan stone  wash dan biowash  terhadap  sifat  mekanik  denim menujukkan bahwa penggunaan enzim  yang lebih  sedikit  pada  proses biowashing dapat menurunkan kekuatan tarik denim lebih efektif daripada  penggunaan  batu  apung  pada proses stonewash ,  hal  ini  disebabkan  oleh adan ya pemutusan ikatan pada rantai 1,4 β- glikosida [9].
Penelitian
sebelumnya
[2-4]
menyatakan  bahwa  penggunaan  enzim sellulase  komersial  yang  digunakan  dengan menggunakan  campuran  asam  asetat  dan enzim selulase optimal pada konsentrasi 2% pada suhu 55 o C selama 40 menit [10].  Maka dari  itu  perlu  dilakukan  penelitian  mengenai pengaruh    substrat  jerami  dan  sekam  padi bagi Aspergillus niger dalam produksi enzim
selulase  terhadap  sifat  fisik  dan  morfologi kain denim berwarna.

## METODE PENELITIAN

## 1.  Bahan
Biomasa jerami dan sekam padi yang digunakan sebagai substrat media inokulum dalam  penelitian  ini  berasal  dari  daerah Bandung  Selatan.  Biakan  awal Aspergillus niger diperoleh dari Laboratorium Mikrobiologi Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung.
2.  Alat
Sterilisasi alat dan bahan menggunakan  oven MEMMERT  Schutzart DIN 40050 – IP20, ekstraksi enzim dilakukan
dengan sentrifuge
MLW T5, proses pelusuhan  denim  dilakukan  menggunakan mesin High  Temperature  High  Pressure
(HT/HP) Dippo Machinery No. 309. Pengujian kekakuan kain menggunakan alat
uji kekakuan kain Shirley Stiffness Tester .

## 3.  Pre-treatment Biomasa
Biomasa  jerami  dan  sekam  padi diproses delignifikasi terlebih dahulu menggunakan  larutan  NaOH  18%  dengan liquor ratio 1:10 pada suhu 100 o C selama 120 menit.

## 4.  Produksi Enzim Selulase
Produksi enzim dilakukan pada substrat dari Biomasa jerami dan sekam padi dengan  penambahan  nutrisi  berupa  20  ml MgSO 4 .7H 2 O  (1  g/L),  KH 2 PO 4 (1.5  g/L), CaCl 2 .2H 2 O  (0.2  g/L), yeast  extract (2  g/L), glukosa  (3  g/L)  [7].  Fermentasi  dilakukan selama 5 hari, pada suhu kamar, pada pH  5,
serta moisture content 85% dengan metoda fermentasi fasa padat.
Ekstraksi  enzim  selulase  dilakukan dengan  menambahkan  100  mL  akuades  ke dalam substrat fermentasi, dikocok 150 rpm selama  2  jam  pada  suhu  ruang,  kemudian disentrifugasi  3.000  rpm  selama  10  menit. Supernatan yang diperoleh digunakan sebagai ekstrak enzim kasar.

## 5.  Pelusuhan Denim
Enzim selulase yang dihasilkan diaplikasikan  untuk  proses  pelusuhan  kain denim.  Proses  pelusuhan  denim  dilakukan dengan menggunakan enzim selulase komersial  (Sample  X),  enzim  selulase  dari substrat  jerami  serta  enzim  selulase  dari substrat  sekam  padi,  dengan  rentang konsentrasi  yang  digunakan  sebesar  1%, 2%, dan 3% owf pada pH 7, suhu 60 o C, vlot 1 : 20 selama 30 menit.

## 6.  Karakterisasi Sifat Fisik dan Morfologi Kain
Karakterisasi  sifat  fisik  dan  morfologi kain denim dilakukan dengan menggunakan metoda grey  scale ,  evaluasi  kekakuan  kain (SNI 08-0314-1989), evaluasi kekuatan tarik (SNI  0276:2009)  serta  pengamatan  citra melalui scanning electron microscope.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 1.  Produksi Enzim Selulase
Jerami  dan  sekam  padi  merupakan Biomasa  yang  potensial  digunakan  sebagai substrat  pada proses produksi enzim selulase [11,  12] .  Hal  ini  disebabkan  oleh  besarnya kandungan  selulosa  yang  dimilki  oleh  kedua Biomasa  ini.  Dari  hasil  uji  selulosa  diketahui
bahwa  jerami  yang  telah  di-delignifikasi mengandung selulosa sebesar 56,69% sementara  sekam  mengandung  69,32% selulosa. Penggunaan jerami dan sekam padi sebagai  media  inokulum Aspergilus  niger memberikan  enzim  selulase  yang  berwarna bening putih seperti pada Gambar 1.
(substrat dari kiri ke kanan : sekam, jerami)
Gambar 1. Enzim Selulase Hasil Fermentasi

## Aspergillus niger

## 2.  Perubahan Warna Kain Denim
Kain  denim  yang  telah  diproses menggunakan  enzim  selulase  komersil, enzim  selulase  dari  substrat  jerami  serta enzim  selulase  hasil  fermentasi  sekam  padi pada  konsentrasi  1%,  2%  dan  3%  owf mengalami  perubahan  warna  kain  yang dapat terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Kain hasil proses biowashing
Pada  Gambar  2  secara  kasat  mata, tidak terlihat perbedaan warna yang signifikan.  Perubahan  warna  kemudian diukur menggunakan greyscale dengan data perubahan warna seperti pada Tabel 1.
Tabel  1.  Data  perubahan  warna  kain  denim setelah proses biowashing Kain denim dengan perlakuan Perubahan warna Enzim selulase komersial 3 Enzim selulase eks jerami 4 Enzim selulase eks sekam 4
Dari hasil pengujian perubahan warna pada  Tabel  1,  dapat  diamati  bahwa perubahan  warna kain denim  yang diproses menggunakan enzim selulase non komersial hasil  fermentasi  nilainya  mendekati  nilai perubahan  warna kain denim  yang diproses dengan  enzim  komersial.  Pada  dasarnya perubahan  warna  yang  terjadi  pada  kain denim  merupakan  efek  samping  dari  reaksi hidrolisis  pada  bahan  selulosa.  Zat  warna yang awalnya berikatan secara fisika dengan serat selulosa pada kain denim ikut mengalami pemutusan  ikatan  ketika  serat  selulosa terhidrolisis  oleh  enzim  selulase.  Hal  ini mengakibatkan zat warna terbawa oleh air dan menghasilkan  perubahan  warna  pada  kain denim setelah dilakukan proses biowashing .

## 3.  Morfologi Kain Denim
Pencitraan  kain  denim  yang  telah diproses dengan enzim selulase menunjukkan terjadinya perubahan morfologi. Hal ini dapat dilihat  dari  hasil  uji Scanning  Electron Microscope (SEM) di Gambar 3.
Hasil pencitraan dengan menggunakan SEM  menunjukkan  terjadinya  kerusakan signifikan  di  beberapa  permukaan  serat setelah  kain  denim  diproses  menggunakan enzim komersil maupun non komersil dengan substrat jerami ataupun sekam padi.
Eks sekam

## Sample X
Gambar 3. Hasil SEM kain denim
Kerusakan  yang  tampak  pada  hasil SEM merupakan efek dari pemutusan ikatan rantai  polimer  selulosa  yang  melibatkan enzim  endoglukanase  yang  memutuskan ikatan selulosa pada bagian amorf menurunkan  derajat  polimerisasi  selulosa, cellobiohidrolase memutuskan  rantai  polimer pada bagian kristalin menghasilkan selubiosa dan  menurunkan  derajat  polimerisasi  serat, enzim β-glokusidase bekerja pada tahap akhir untuk menghidrolisis oligosakarida dari selubiosa menjadi glukosa [13].
4.  Kekuatan Tarik Kain Denim
Kekuatan  tarik  kain  berpengaruh terhadap  kemampuan  kain  untuk  menerima gaya tarikan pada suatu beban tertentu. Hasil uji kekuatan tarik kain denim setelah diproses biowashing  dapat  dilihat  pada  grafik  pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik kekuatan tarik kain denim setelah proses biowashing
Berdasarkan  data  pada  penurunan kekuatan tarik pada Gambar 4, dapat terlihat bahwa  kain  denim  yang  telah  mengalami proses biowashing mengalami  penurunan kekuatan  tarik.  Hal  ini  disebabkan  adanya proses  hidrolisis  selulosa  secara  enzimatis yang  menyebabkan  rantai  polimer  sehingga kemampuan  serat  untuk  menahan  beban menurun [14] .Semakin tinggi efek enzimatis yang terjadi maka semakin besar penurunan kekuatan serat.

## 5.  Kekakuan Kain Denim
Gambar  5.  Grafik  Kekakuan  kain  setelah proses biowashing
Kekakuan  kain  denim  berpengaruh terhadap kenyamanan pengguna. Kain dengan kekakuan  yang  tinggi  dapat  mengganggu
mobilitas  pengguna,  maka  perlu  dilakukan pengujian  kekakuan  kain.  Hasil  uji  kekakuan kain  denim  yang  telah  dilakukan  proses biowashing dapat dilihat pada Gambar 5.
Berdasarkan  analisa  dari  grafik  di Gambar  5,  dapat  diamati  bahwa  kain  yang telah diproses biowashing mengalami penurunan  kekakuan.  Penurunan  kekakuan kain  terbesar  terjadi  pada  kain  yang  telah diproses  oleh  enzim  selulase  komersial. Sementara  penurunan  kekakuan  terendah diperoleh  dari  hasil  perlakuan biowashing menggunakan  enzim  selulase  dari  substrat sekam.  Penurunan  ini  diakibatkan  oleh perubahan rantai polimer yang semula kristalin menjadi  lebih  amorf  akibat  reaksi  enzimatis yang terjadi oleh enzim cellobiohdrolase [15] .
Makin besar reaksi enzimatis yang terjadi maka penurunan kekakuan kain akan semakin besar. Penurunan kekakuan memberikan efek lemas pada pegangan kain denim.

## KESIMPULAN
Penggunaan  enzim  selulase  pada proses biowashing memberikan efek
perubahan warna pada kain denim, penurunan kekuatan tarik serat menurunkan kekakuan  kain  denim.  Perubahan  karakter yang mendekati perlakuan biowashing enzim sampel  X  (enzim  komersil)  konsentrasi  1% dihasilkan pada kain yang diproses oleh enzim selulase  eks  jerami  dengan  konsentrasi  3%, dengan  perubahan  warna greyscale berada pada skala 4, nilai kekuatan tarik kain 46,022 kg dan kekakuan kain 2,42 cm.

## DAFTAR RUJUKAN
[1] B. J. Aghrawal, Bio-stoning of Denim - An Environtmental-Friendly Approach, India: Junipher Publisher, 2017.
[2] M.  Yoon,  “Denim  Finishing  with Enzymes,” International  Dryer, vol. 190, no. 11, pp. 16-20, 2005.
[3] N.  Idiawati,  E.  M.  Harfinda,  and  L. Arianie , “Produksi Enzim Selulase oleh Apergillus  Niger  pada  Ampas  Sagu,” Natur Indonesia, vol.  16, no. 1, pp. 1- 9, 2014.
[4] S. Oyeleke, O. Oyewole, E. Egwim, B. E. Dauda, and E. Ibeh , “Cellulase and
Pectinase  Production  Potensials  of
Aspergillus  NigerIsolate  from  Corn Cob,” Bayero  Journal  of  Pure  and Aplied Science, vol. 5, no. 1, pp. 78-83, 2012.
[5] Supriati, T. Pasaribu, H. Hamid, and A.
Sinurat , “Fermentasi Bungkil Inti Sawit secara Substrat Padat dengan Menggunakan  Aspergillus  Niger,”
JITV, vol. 3, no. 3, pp. 165-170, 1998.
[6] M.  Imran,  Z.  Anwar,  M.  Irshad,  M.  J.
Asad,  and  H.  Ashfaq ,  “Cellulase Production from Species of Fungi and
Bacteria from Agricultural Wastes and Its  Utilizationin  Industry,” Advance  in Enzyme Research, vol. 04, no. 02, pp.
44-55, 2016.
[7] Z.  Sa'adah,  N.  Ika  S.,  and  Abdullah, “Produksi  Enzim  Sellulase  oleh
Aspergillus Niger Menggunakan Substrat Jerami dengan Sistem
Fermentasi  Padat,” e-journal  Undip, vol. 1, pp. 1-10, 2010.
[8] Novia,  I.  Utami,  and  L.  Windiyati, “Pembuatan  Bioethanol  dari  Sekam
Padi Menggunakan Kombinasi Soaking in Aqueous Amonia (SAA) Pretreatment –Acid Pretreatment- Hidrolisis  Fermentasi ,” Jurnal  Teknik Kimia, vol. 20, no. 1, pp. 46-53, 2014.
[9] F. Khedher, S. Dhoubi, S. Msahli, and
F.  Sakli,  "The  Influence  of  Industrial Finishing Treatment and Their Succession on The Mechanical Properties of Denim Garment," AUTEX
Resesarch Journal , vol 9, no. 3, pp. 93- 100, 2009.
[10] M. M. R. Khan, M. I. H. Mondal, and M. Z. Uddin,  "Sustainable  Washing  for  Denim Garments  by  Enzymatic  Treatment,"
Journal of Chemical Engineering , vol 27, no. 1, pp. 27-31. 2012
[11]  K.  L.  Budi,  Wijanarka,  and  E. Kusdiyantini,
"Aktivitas Enzim Sellulase yang dihasilkan oleh Serratia marcescens  pad  Substrat  Jerami", Jurnal Biologi , vol. 7, no. 1, pp. 35-42, 2018.
[12]  Purkan,  H.  D.  Purnama,  and  S. Sumarsih,    "Produksi  Enzim  Selulase dari  aspergillus  niger  Menggunakan Sekam Padi dan Ampas Tebu sebagai Induser," Jurnal ILMU DASAR , vol. 16, no. 2, pp. 95-102, 2015.
[13]  J.  Polaina  and  A.  P.  MacCabe, Industrial Enzyme: Structure, Function and Application, 2007.
[14]  S.F.  Harlapur  and  V.  Sreenivasaiah, "Effect of Denim Washing on Properties of Denim Fabric," International  Journal  of  Engineering
Research & Technology , vol. 6, no. 12, pp. 38-39, 2017.
[15]  Y. S. Liu, J. O. Baker, Y.  Zeng, M. E. Himmel,  T.  Haas,  and  S.Y.  Ding.
"Cellobiohydrolase Hydrolyzes Crystalline  Cellulose  on  Hydrophobic Faces," J. Biol Chem , vol. 286, no. 13, pp. 11195-11201, 2011.