## LCHEMY : JOURNAL OF CHEMISTRY

## Artikel Penelitian
Pengaruh Perlakuan Awal Hidrolisis Ampas Sorgum ( Sorghum Bicolor L.) terhadap Fermentasi untuk Produksi Bioetanol sebagai Energi Terbarukan
Stevanny Yulia Margarita Nggai 1 , Sefrinus Maria Dolfi Kolo 2 *, Yuni Sine 3
1,2 Program Studi Kimia, Fakultas Pertanian, Universitas Timor, Kefamenanu, Indonesia, 85613 3 Program Studi Biologi, Fakultas Pertanian, Universitas Timor, Kefamenanu, Indonesia, 85613
INFO ARTIKEL ABSTRAK

## Sejarah Artikel
Diterima 04 Oktober 2021 Direvisi 22 Juni 2022 Tersedia online 13 Desember 2022
* Penulis korespondensi:
sefrichem@unimor.ac.id Bioethanol has been successfully produced from sorghum seed dregs ( Sorghum bicolor L.) as a biofuel substitute for fossil fuels. This study aimed to determine the optimum concentration of sulfuric acid in producing sugar content during hydrolysis using  a  microwave  and  autoclave.  The  hydrolysis  step  of  sorghum  dregs  was suspended  with  H 2 SO 4 solution  with  different  concentrations,  then  hydrolyzed using a microwave (150°C, 30 min) and autoclave (1 atm, 121°C, 30 min). The concentration of sulfuric acid used was 0.5; 1; 2; and 5%. The fermentation stage uses Saccharomyces cerevisiae with an inoculum concentration of 8% for 5 days. Analysis of reducing sugar content using the DNS method, morphological analysis of sorghum pulp using SEM, determination of the specific gravity of ethanol using a pycnometer and ethanol content using GC. SEM analysis showed that sulfuric acid was able to damage the surface structure of the sorghum dregs which looked rough  and  not  compact.  The  optimum  yield  of  reducing  sugars  occurred  in hydrolysis using a microwave with a concentration of 1% sulfuric acid of 44.97 g/L. The highest sugar yield through hydrolysis using an autoclave was 30.86 g/L at a concentration of 5% sulfuric acid. The ethanol content using a pycnometer was 1.96%. and GC which is equal to 15.76%.
Keywords: Sorghum dregs, microwave, autoclave, dilute sulfuric acid, bioethanol
Bioetanol telah berhasil diproduksi dari ampas biji sorgum ( Sorghum bicolor L.) sebagai bahan bakar nabati pengganti bahan bakar fosil. Penelitian ini bertujuan untuk  mengetahui  konsentrasi  asam  sulfat  dalam  menghasilkan  kadar  gula selama hidrolisis menggunakan microwave dan autoclave. Tahap hidrolisis ampas sorgum  disuspensikan  dengan  H 2 SO 4 encer  dengan  variasi  yang  berbeda, kemudian dihidrolisis menggunakan microwave (150 °C, 30 menit) dan autoklaf (1 atm, 121°C, 30 menit). Konsentrasi asam sulfat yang digunakan adalah 0,5; 1; 2; dan  5%.  Tahap  fermentasi  menggunakan Saccharomyces  cerevisiae dengan konsentrasi  inokulum  8%  selama  5  hari.  Analisis  kadar  gula  pereduksi menggunakan UV-Vis dan analisis morfologi ampas sorgum menggunakan SEM, berat jenis etanol menggunakan piknometer dan kadar etanol menggunakan GC. Analisis  SEM  menunjukkan  bahwa  asam  sulfat  mampu  merusak  struktur permukaan ampas sorgum terliihat kasar dan tidak kompak. Hasil gula pereduksi optimum  terjadi  pada  hidrolisis  menggunakan  microwave  dengan  konsentrasi asam  sulfat 1%  sebesar  44,97  g/L.  Hasil  gula  tertinggi  pada  hidrolisis menggunakan autoclave dengan konsentrasi asam sulfat 5% yaitu sebesar 30,86 g/L. Kadar etanol menggunakan piknometer yaitu 1,96% dan GC yaitu sebesar 15,76%.
Kata kunci: Ampas Sorgum, Microwave, Autoclave, Asam Sulfat Encer, Bioetanol

## 1. Pendahuluan
Ketergantungan  akan  penggunakan  bahan  bakar  fosil,  berupa  minyak  bumi,  gas  bumi  dan  batu  bara  dapat menyebabkan berkurangnya cadangan sumber daya minyak bumi dan masalah perubahan iklim, di mana pada tahun 2017 konsumsi energi minyak di Indonesia dalam sektor transportasi mencapai total lebih dari 69% [1]. Hal ini menyebabkan pengeluaran atau emisi polusi karbon dioksida (CO 2 ) serta senyawa-senyawa berbahaya dari proses pembakaran bahan bakar fosil yang berdampak pada penipisan lapisan ozon. Cadangan energi fosil yang terbatas dan tidak dapat diperbarui ini, sudah seharusnya dilakukan antisipasi dengan berbagai upaya untuk mengurangi ketergantungan terhadap energi fosil tersebut. Beberapa peneliti telah mencari dan meneliti sumber-sumber energi alternatif yang bersifat ramah lingkungan seperti bioetanol [2].
Teknologi pengembangan bioetanol dari biomassa sebagai sumber bahan baku yang dapat diperbarui merupakan salah  satu  alternatif  yang  mempunyai  nilai  positif  terhadap  lingkungan  serta  mampu  meningkatkan  produksi  etanol, efektifitas biaya, hemat energi dan berpengaruh secara signifikan terhadap meningkatnya bahan bakar untuk transportasi [3]. Produksi bioetanol dapat diklasifikasikan sebagai pati (jagung, singkong dan sorgum), gula sederhana (tebu dan bit gula), dan lignoselulosa (jerami, rumput gajah, limbah makanan). Produksi biofuel generasi pertama tidak berkelanjutan karena bersaing dengan penggunaan kultivasi makanan [4]. Solusi inovatif yang tepat yang harus dilakukan yaitu dengan memanfaatkan  limbah  makanan.  Salah  satu  solusi  alternatif  yaitu  ampas  sorgum  ( Sorgum  bicolor L.).  Ketersediaan selulosa yang terdapat pada sorgum mencapai lebih dari 60% sehingga berpotensi untuk produksi bioetanol [5]. Rendemen dan kualitas bioetanol yang dihasilkan terutama ditentukan dari proses hidrolisis yang optimal. Selulosa akan dikonversi menjadi  glukosa  melalui  proses  hidrolisis  sebagai  proses  lanjutan  dari pretreatment lalu  dikonversi  menjadi  etanol menggunakan Saccharomyces cerevisiae [6]. Proses konversi polisakarida menjadi etanol dilakukan melalui dua proses utama yaitu proses hidrolisis mengunakan asam encer atau enzim dan fermentasi menggunakan S. cerevisiae .
Beberapa penelitian telah dilakukan melalui proses hidrolisis asam menggunakan microwave dengan variasi optimasi konsentrasi  asam encer  maupun suhu. Iradiasi microwave diketahui lebih efisien dalam teknik nonkonvensional untuk mensintesis senyawa organik, karena iradiasi microwave mempunyai kontrol yang baik terhadap suhu yang tinggi dengan hasil yang didapatkan lebih tinggi [7]. Berdasarkan penelitian Kusumawati dan Kurnia [8], ampas sorgum yang dihidrolisis menggunakan asam klorida (HCl) 1% selama 100 menit menghasilkan konsentrasi glukosa sebanyak 135,66 g/L. Tahun 2018,  Kolo  dan  Edi  melaporkan  bahwa  kondisi  optimum  kadar  gula  pereduksi  dari  hidrolisis  biji  ampas  sorgum menggunakan microwave pada konsentrasi H 2 SO 4 0,5 N, suhu 200°C dan waktu hidrolisis 40 menit yaitu sebesar 42,71 mg/L [9]. Penelitian yang dilakukan El-Imam dkk melaporkan bahwa kadar glukosa yang dihasilkan dari hidrolisis ampas sorgum menggunakan konsentrasi H 2 SO 4 3% yaitu 34,53 g/L [10].
Deshavath dkk menyatakan bahwa pemanfaatan autoclave (pada suhu 121°C dan tekanan 1 atm) untuk pretreatment ampas  sorgum  yang  sangat  signifikan  degradasi  xylan  89%  dengan  konsentrasi  produk  samping  (furfural)  yang  lebih rendah [11]. Penelitian yang dilakukan oleh Rilek dkk dengan menggunakan bahan baku pelepah sawit yang dihidrolisis menggunakan autoclave pada konsentrasi H 2 SO 4 0,6 M selama 100 menit dihasilkan gula total sebesar 10,70% dan gula reduksi pada sampel bahan hidrolisat sebesar 19,49%  [12]. Hasil gula reduksi pada percobaan tersebut menunjukkan bahwa hidrolisis selulosa dan hemiselulosa dapat berlangsung dengan baik, meskipun persentase kenaikan tidak tinggi karena suhu pretreatment nya hanya sampai 121°C. Berdasarkan latar belakang tersebut, maka pada penelitian ini akan dilakukan variasi konsentrasi asam dengan melakukan kombinasi metode hidrolisis yaitu menggunakan autoclave dan microwave. Hasil optimum pada proses hidrolisis akan dilanjutkan dengan proses fermentasi menggunakan S. cerevisiae . Hasil fermentasi dimurnikan dengan proses distilasi bertingkat dan dikarakterisasi secara kualitatif dan kuantitatif.

## 2. Bahan dan Metode

## 2.1. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi ampas sorgum, H 2 SO 4 (Merck), NaOH (Merck), akuades, KH 2 PO 4 (Merck), MgSO 4 .7H 2 O (Merck), NH 4 SO 4 (Merck) , glukosa, ekstrak ragi, media PDA ( Potato Dextro Agar ), kultur S. Cerevisiae , alkohol, pereaksi DNS (dinitrosalisilat), toluena, dan n-heksan.

## 2.2. Persiapan Bahan Baku
Biji sorgum digiling, kemudian diayak menggunakan ayakan ukuran 100 mesh , setelah mendapatkan bubuk ampas sorgum selanjutnya disimpan pada wadah dalam keadaan kering [9].

## 2.3. Hildrolisis Ampas Sorgum
Metode hidrolisis dikembangkan oleh Kolo dkk [13]. Sebanyak 10 g ampas sorgum dicampur asam sulfat dengan konsentrasi  0,5;  1;  2  dan  5%  sebanyak  250  mL  dan  dipanaskan  selama  30  menit  pada  suhu  150 ° C menggunakan microwave . Selanjutnya,  dilakukan  dengan  perlakuan  yang  sama,  tetapi  menggunakan autoclave dengan  pemanasan
121 ° C selama 30 menit . Hasil hidrolisis tersebut disaring, lalu filtratnya dianalisis gula pereduksi menggunakan metode dinitrosalisilat (DNS).

## 2.4. Pembuatan Media Biakan dan Peremajaan S. cerevisiae
Sebanyak 10 g PDA dilarutkan dengan akuades sebanyak 250 mL , lalu dihomogenkan terlebih dahulu menggunakan magnetic stirrer kemudian disterilisasi menggunakan autoclave pada suhu 121 ° C selama 15 menit. Setelah  itu, larutan dituang ke dalam cawan petri setelah media dingin dan memadat, kemudian isolat S. cerevisiae dari stok kultur dipindahkan sebanyak 2 ose ke dalam media PDA, selanjutnya diinkubasi selama 24 jam. S. cerevisiae yang mengalami regenerasi digunakan untuk pembuatan inokulum.

## 2.5. Pembuatan Inokulum Fermentasi
Persiapan  inokulum  dilakukan  dengan  memasukkan  0,1  g/L  ekstrak  ragi,  10  g/L  glukosa,  KH 2 PO 4 0,1  g/L, MgSO 4 .7H 2 O  0,1  g/L  dan  NH 4 SO 4 0,1  g/L  lalu  ditambahkan  akuades  sebanyak  50  mL  dilarutkan  pada  erlenmayer. Kemudian, campuran disterilisasi menggunakan autoclave pada suhu 121°C selama 15 menit, setelah larutannya dingin, dimasukkan isolat S. cerevisiae sebanyak 4 ose dan dihomogenkan menggunakan shaker selama 2 hari [10].

## 2.6. Proses Fermentasi
Pada tahap fermentasi ini, substrat hasil hidrolisat sebanyak 150 mL diukur pHnya hingga 4, selanjutnya disterilisasi menggunakan autoclave pada suhu 121°C selama 15 menit setelah hidrolisat dingin, ditambahkan inokulum sebanyak 8% ke dalam 100 mL hidrolisat, diaduk selama 100 rpm dan ditempatkan pada shaker . Proses fermentasi berlanjut selama 5 hari [14]. Hasil fermentasi berupa etanol akan didistilasi menggunakan distilasi bertingkat untuk mendapatkan etanol murni.

## 2.7. Karakterisasi dan Analisis

## 2.7.1 Analisis Stuktur Permukaan Sampel Menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM)
Residu dari hasil penyaringan dikeringkan dengan cara di oven selama 2 jam pada suhu 100°C. Kemudian, sampel serbuk sebelum dan sesudah dihidrolisis masing-masing diletakkan di atas tempat sampel dengan menggunakan isolasi double-side .  Sampel  kemudian  dilapisi  dengan  emas  dan  dimasukkan  ke  dalam  instrumen  SEM.  Perbesaran  yang digunakan adalah 800 kali [15]. Proses scanning pantulan elektron dari tumbukan dengan sampel akan ditangkap atau dideteksi oleh detector secondary electron dan backscattered electron yang kemudian gambar struktur mikro dapat dilihat pada monitor.

## 2.7.2. Analisis Kadar Gula Pereduksi Menggunakan Metode Dinitrosalisilat (DNS)
Sampel sebanyak 1 mL dari masing-masing hasil hidrolisat ditambahkan 3 mL pereaksi DNS, lalu dipanaskan selama 5 menit dan didinginkan. Setelah itu, dilakukan pengenceran jika larutan terlalu pekat. Absorbansi diukur pada panjang gelombang  540  nm  menggunakan  spektrofotometer  UV-Vis.  Kadar  gula  pereduksi  dihitung  menggunakan  persamaan regresi yang diperoleh dari pengukuran absorbansi variasi konsentrasi glukosa standar [16].

## 2.7.3. Analisis Kualitatif Etanol
Dua  mililiter  K 2 Cr 2 O 7 2%  dimasukkan  ke  dalam  tabung  reaksi  dan  ditambahkan  5  tetes  H 2 SO 4 pekat,  kemudian ditambahkan 1 mL etanol ke dalam tabung reaksi tersebut. Reaksi positif ditandai dengan terjadinya perubahan warna dari jingga ke hijau kebiruan [17] .

## 2.7.4. Analisis Etanol Menggunakan Piknometer
Piknometer yang kosong dan kering ditimbang menggunakan timbangan analitik sebagai W 1 , lalu piknometer diisi akuades dan ditutup. Piknometer dan akuades ditimbang, berat yang didapat yaitu W 2 . Berat akuades (W) dihitung dengan cara W 2 -W 1 , selanjutnya etanol dimasukkan ke dalam piknometer kering lalu ditimbang sebagai W 3 . Berat etanol hasil fermentasi  adalah  W 3 W 1 =L.  Berat  air  (L)  dihitung  dengan specific  gravity =  L/W.  Nilai specific  gravity ditentukan menggunakan  tabel  AOAC  ( Analysis  of  Association  of  Official  Analitical  Chemists )  dan  selanjutnya  persentase  etanol dihitung [18]. Berat jenis etanol dihitung berat jenisnya menggunakan Persamaan (1).
ρ1 = W1 W2 x ρ2
Dimana, W1 adalah berat etanol, W2 adalah berat akuades, ρ 1 adalah berat jenis sampel, dan ρ 2 adalah berat jenis akuades.
(1)
Etanol  yang  dihasilkan  dianalisis  menggunakan  GC  dengan  pelarut  toluena  sebagai  larutan  standar  internal, selanjutnya menyesuaikan suhu kolom pada suhu 100 °C selama 2 menit dan naik sampai 250°C selama 1 menit dengan kecepatan laju 5°C/menit selama  5 menit. Tingkat aliran gas pembawa hidrogen (H) selama 40 mL/menit. Larutan standar etanol disiapkan 10, 20, 30 dan 40 mL dan dimasukkan ke dalam fask volumetric . Sampel diambil sebanyak 2 µL dan diinjeksikan  ke  dalam  kolom.  Kadar  etanol  ditentukan  dengan  membandingkan  luas  area  puncak  pada  kromatogram dengan luas area puncak larutan standar 10% [19]. Nilai berat jenis yang diperoleh dari hasil pengukuran menggunakan piknometer dan hasil analisis GC selanjutnya digunakan untuk menghitung konsentrasi etanol, rendemen/ yield (Y), dan efisiensi fermentasi (EF) berturut-turut menggunakan Persamaan (2) dan (3).
Rendemen (%) = Konsentrasi Etanol (g/L) Kadar Gula (g/L) x 100 Efisiensi Fermentasi (%) = Konsentrasi Etanol (g/L) 0,51 x Kadar Gula (g/L) x 100

## 3. Hasil dan Pembahasan

## 3.1. Analisis Tekstur Permukaan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM)
Hasil pengamatan menggunakan SEM ( Gambar 1.a ) menunjukkan bahwa morfologi permukaan dari bubuk ampas sorgum terlihat kaku dan menyatu sebelum dihidrolisis. Adapun pada Gambar 1.b mengindikasikan bentuk serat atau jaringan pada permukaan ampas sorgum terlihat rusak dan menjadi tidak kompak karena perlakuan oleh asam sulfat [13]. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  asam  sulfat  mampu  berperan  memecah  struktur  hemiselulosa,  selulosa  serta  mengubah bentuk dan ukuran ampas sorgum dalam proses hidrolisis, sehingga diharapkan dapat menghasilkan gula yang optimal.
Gambar 1. Morfologi ampas sorgum: (a) sebelum hidrolisis, (b) setelah hidrolisis

## 3.2. Kadar Gula Pereduksi
Kandungan glukosa tertinggi pada penelitian ini yaitu sebesar 44,97 g/L pada perlakuan waktu hidrolisis 30 menit dan suhu 150°C dengan konsentrasi asam sulfat 1% menggunakan microwave ( Tabel 1 ). Pada konsentrasi asam sulfat 5%, gula pereduksi menurun menjadi 33,63 g/L sehingga terjadi penurunan kadar glukosa sekitar 11,34%. Hal ini menunjukkan bahwa dalam proses hidrolisis ampas sorgum pada penggunaan asam sulfat 1% mampu mendegradasi monomer gula secara sempurna dan meminimalkan penggunaan asam dan pembentukan inhibitor [20].
Tabel 1 . Kadar Gula Pereduksi dengan Variasi Konsentrasi Asam
Konsentrasi H 2 SO 4 (%) Kadar Gula Pereduksi (g/L) Autoclave Microwave 0,5 1 2 5 15, 97 18,97 23,74 30,86 23,08 44,97 44,19 33,63
Hasil gula melalui metode hidrolisis konvensional menggunakan autoclave dianggap berbeda dengan menggunakan microwave , di mana kadar gula meningkat seiring dengan bertambahnya konsentrasi asam sulfat yang diberikan pada hidrolisat  ampas  sorgum.  Hasil  tertinggi  terjadi  pada  pemberian  konsentrasi  asam  sulfat  5%  yaitu  sebesar  30,86  g/L. Berdasarkan penelitian Deshavath dkk, hidrolisis asam sulfat (0,2-1 M) menggunakan autoclave selama waktu 30-120 menit menghasilkan kadar gula sebesar 241,2 mg/L dengan persentase senyawa furfural 4,6 mg/L [11]. Tingginya kadar
a b (2) (3)
gula pereduksi pada penelitian ini dibanding beberapa penelitian terdahulu karena perbedaan tekstur serbuk sampel dan kadar selulosa pada tiap sampel.
Hasil kadar gula pereduksi optimum dari hidrolisis menggunakan microwave dan autoclave berbeda secara signifikan. Hal ini terjadi karena pengaruh perbedaan prinsip kerja dari kedua alat yang digunakan dalam proses hidrolisis. Proses pemanasan  menggunakan microwave dapat  terkontrol  dan  juga  dipengaruhi  oleh  paparan  iradiasi  yang  mampu meningkatkan laju reaksi, sehingga mampu mempercepat reaksi degradasi selulosa menjadi glukosa serta mengurangi pembentukan  senyawa  furfural  sebesar  74%  [21].  Ketika  ampas  sorgum  dihidrolisis  menggunakan autoclave, proses pemanasan yang diperoleh hidrolisat ampas sorgum hanya 121°C dengan penggunaan suhu yang rendah tersebut maka diperlukan waktu hidrolisis yang lama, serta penggunaan konsentrasi asam sulfat yang tinggi yang berakibat penurunan kadar gula pereduksi. Oleh karena itu, dalam proses hidrolisis polisakarida tidak hanya suhu, tekanan, konsentrasi asam dan  waktu  yang  diperlukan  tetapi  radiasi  gelombang  juga  mampu  mempengaruhi  tinggi  rendahnya  kadar  gula  yang dihasilkan  sehingga  nilai  kadar  gula  pereduksi  menggunakan microwave lebih  tinggi  daripada  nilai  gula  pereduksi menggunakan autoclave .
Murniati dkk mengungkapkan bahwa proses hidrolisis menggunakan asam encer selain mengkatalisator juga bersifat ramah lingkungan dan ekonomis. Penggunaan asam dengan konsentrasi tinggi akan mempengaruhi gula yang dihasilkan berubah menjadi senyawa furfural  dan dapat menghambat proses fermentasi menjadi etanol  [22]. Menurut Joshi  dkk, hidrolisis ampas sorgum  menggunakan asam encer, terkonsentrasi dan dengan suhu yang tinggi  dapat menghasilkan glukosa yang cukup tinggi sebesar 50% [23]. Kolo dkk melaporkan hasil penelitian dengan menghidrolisis rumput gajah menggunakan microwave dengan  konsentrasi  asam  sulfat  0,5;  1;  2;  5  dan  7%  pada  suhu  95 ° C  selama  30  menit mendapatkan gula pereduksi sebesar 26,63 g/L dengan konsentrasi asam sulfat optimum 2% [13]. Hal ini menyatakan bahwa dengan bertambahnya konsentrasi asam yang diberikan maka akan meningkatkan kadar gula pereduksi.

## 3.3. Analisis Kadar Etanol
Hasil  optimasi  pada  proses  hidrolisis  menggunakan microwave diperoleh  kadar  gula  pereduksi  44,97  g/L  pada konsentrasi asam 1% pada suhu 150 ° C selama 30 menit. Kondisi optimum ini yang selanjutnya dilanjutkan ke proses fermentasi.  Proses  fermentasi  dilakukan  selama  5  hari  dengan  konsentrasi  inokulum  8%.  Hasil  fermentasi  dilakukan distilasi  bertingkat  untuk  memisahkan  etanol  dari  komponen  lainnya.  Hasil  distilasi  dikarakterisasi  secara  kualitatif menggunakan K 2 Cr 2 O 7 ( Tabel 2 ) dan secara kuantitatif menggunakan piknometer ( Tabel 3 ) dan GC ( Tabel 4 ).
3.3.1. Analisis Kualitatif Etanol Menggunakan K 2 Cr 2 O 7
Analisis kualitatif etanol dilakukan untuk mengetahui adanya etanol pada hasil fermentasi ampas sorgum. Analisis kualitatif dilakukan secara kimia menggunakan pereaksi K 2 Cr 2 O 7 . Hasil positif ditandai dengan terjadinya perubahan warna pada sampel. Perubahan warna tersebut dapat dilihat pada Tabel 2 .
Tabel 2 . Uji Kualitatif Etanol dengan Pereaksi Kalium Dikromat
Jenis Sampel Larutan Pereaksi Hasil Uji Keterangan
Etanol Murni Hasil positif (+) Etanol Sorgum Hasil positif (+)
Tabel 2 menunjukkan bahwa ketika sampel hasil fermentasi ampas sorgum dicampurkan dengan larutan K 2 Cr 2 O 7 akan  bereaksi positif yang ditandai dengan perubahan warna dari jingga  menjadi hijau kebiruan. Hal ini terjadi karena proses oksidasi alkohol primer oleh K 2 Cr 2 O 7 menjadi aldehid. Oksidasi secara fisik ditandai dengan perubahan warna yang disebabkan karena Cr 6+ (jingga) tereduksi menjadi Cr 3+ (biru) [24]. Reaksi perubahan warna adalah sebagai berikut:
3CH 3 CH 2 OH  +  Cr 2 O 7 2- +  8H + → 3CH 3 CHO  +  2Cr 3+ +  7H 2 O
(jingga)                                          (biru)
3.3.2. Hasil Analisis Etanol Menggunakan Piknometer
Tabel 3 menunjukkan hasil pengukuran berat jenis menggunakan piknometer adalah 0,99390  g/mL dengan yield etanol yaitu 1,96%. Hasil tersebut mempengaruhi nilai konsentrasi dan yield dari bioetanol. Jika berat jenis bioetanol lebih rendah  maka  kadar  etanol  yang  dihasilkan  lebih  besar.  Nilai  berat  jenis  etanol  yang  rendah  diprediksi  terjadi  karena pengaruh  penggunaan  jumlah  ragi  atau yeast yang  tinggi  dan  waktu  fermentasi  yang  lama  sehingga  mempengaruhi aktivitas mikroba untuk mengurai glukosa menjadi etanol.
Tabel 3 . Parameter Uji Etanol Menggunakan Piknometer
𝝆 Etanol (g/mL) Konsentrasi Etanol (g/L) Yield (%) Efisiensi Fermentasi (%) 0,99390 0,884 1,96 3,85

## 3.3.3. Hasil Analisis Etanol Menggunakan Gas Chromatography (GC)
Analisis  kuantitatif  etanol  dilakukan  dengan  membandingkan  waktu  retensi  sampel  etanol  dengan  menggunakan standar internal toluena dan n-heksan sebagai pelarut. Kromatogram pada Gambar 2 menunjukkan bahwa terdapat 3 puncak pada sampel ampas sorgum, dimana pada waktu retensi 2,969 menit menunjukkan produk etanol, waktu retensi 4,307  menit  adalah  puncak  standar  internal  toluena  dan  waktu  retensi  2,996  menit  adalah  senyawa  n-heksan  yang digunakan sebagai pelarut.
Gambar 2. Kromatogran etanol dari ampas sorgum
Perbandingan dari waktu retensi dari etanol, toluena dan n-heksan pada kromatogram standar dan  kromatogran etanol dari ampas sorgum tidak berbeda secara signifikan, dimana senyawa yang mempunyai sifat kepolaran dari suatu bahan  pada  fase  diam  yang  ditempatkan  pada  kolom  partisi  akan  bergerak  lebih  lambat  daripada  senyawa  yang mempunyai perbedaan kepolaran pada bahan yang ada di kolom partisi tersebut [23]. Munculnya senyawa toluena pada waktu retensi yang lebih lama dipengaruhi dari interaksi fase diam dan titik didih dari senyawa tersebut. Titik didih dari n- heksan lebih rendah dari etanol dan toluena, sehingga senyawa n-heksan akan muncul terlebih dahulu, lalu diikuti dengan etanol dan toluena. Kinerja dari alat kromatografi gas dalam menganalisis sampel, tidak hanya dipengaruhi  oleh waktu retensi melainkan dari sifat kepolaran, titik didih dan interaksi fase diam. Penentuan kadar etanol menggunakan GC yang dikondisikan dengan suhu kolom 100°C, suhu injektor 250°C dan suhu detektor 250°C sebagai suhu analisis untuk etanol. Apabila suhu terlalu tinggi menyebabkan pemisahan senyawa terlalu rapat, sedangkan apabila suhu terlalu rendah akan menyebabkan pemisahan senyawa secara terpisah dengan baik.
n-Heksan Toluena Etanol

## Tabel 4. Hasil Kuantitatif Etanol Menggunakan GC
Kadar Etanol ( % ) Konsentrasi Etanol (g/L) Yield ( % )
Efisiensi Fermentasi ( % ) Standar Deviasi 15,76 15,34 34,11 67,28 0,09
Hasil kuantitatif kadar etanol menggunakan GC tersebut dapat dilihat pada Tabel 4 . Kadar etanol yang dihasilkan dari pengukuran dengan menggunakan GC adalah 15,76% dengan hasil efisiensi fermentasi sebesar 67,28%. Hasil analisis menggunakan GC menghasilkan etanol yang lebih tinggi dibandingkan dengan menggunakan piknometer. Hal ini terjadi karena pengukuran dengan piknometer menggunakan densitas campuran antara etanol dan air serta memiliki jarak waktu pemisahan yang lama [25 ], dibandingkan dengan pengukuran kadar etanol dengan menggunakan GC bekerja dalam waktu yang singkat dengan ketepatan pemisahan yang tinggi dan memiliki kolom yang panjang sehingga menghasilkan efisiensi pemisahan yang baik [26].

## 4. Kesimpulan
Hasil SEM menunjukkan asam sulfat mampu merusak struktur permukaan dinding ampas sorgum sehingga terlihat kasar dan tidak kompak dari kedua metode hidrolisis. Kadar gula pereduksi optimum ampas sorgum melalui hidrolisis pada suhu 150 ° C selama 30 menit menggunakan microwave diperoleh dengan pemberian asam sulfat 1%, yaitu sebesar 44,97 g/L, sedangkan kadar gula optimum menggunakan autoclave diperoleh dari pemberian asam sulfat 5% yaitu sebesar 30,86 g/L. Kadar etanol melalui analisis menggunakan piknometer yaitu 1,96% dan menggunakan kromatografi gas yaitu sebesar 15,76% dengan efisiensi fermentasi adalah 67,28%. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan melakukan optimasi pada proses hidrolisis menggunakan pelarut lainnya atau menggunakan hidrolisis enzimatis. Selain itu, perlu dilakukan variasi konsentrasi inokulum saat proses fermentasi.

## Ucapan Terima Kasih
Terima kasih kepada Laboratorium Faperta Universitas Timor, Laboratorium Pendidikan Biologi Universitas Timor, UPT Laboratorium Kimia Universitas Katolik Widya Mandira Kupang, Laboratorium Energi dan Lingkungan Universitas Sepuluh Nopember Surabaya dan Laboratorium PT. Gelora Djaja Surabaya yang telah membantu menganalisis sampel dan semua pihak yang telah membantu hingga terlaksananya penelitian ini.

## Daftar Pustaka
[1]  Deendarlianto, A. Widyaparaga, B. M. Sopha, A. Budiman, I. Muthohar, I. C. Setiawan, A. Lindasista, J. Soemardjito,
&  K.  Oka, “Scenarios  Analysis of  Energy  Mix  for  Road  Transportation  Sector  i n  Indonesia,” Renewable  and Sustainable Energy Reviews , vol. 70, pp. 13 – 23, 2017.
[2]  F. J. Davila-Gomez, C. Chuck-Hernandez, E. Perez-Carrillo, W. L. Rooney, & S. O. Serna- Saldivar, “Evaluation of Bioethanol Production from Five Different Varieties of Sweet and Forage Sorghums ( Sorghum bicolor (L) Moench),” Industrial Crops and Products , vol. 33, no. 3, pp. 611 – 616, 2011.
[3] V.  V.  Semenčenko,  L.  V.  Mojović,  A.  P.  Dukić - Vuković,  M.  M.  Radosavljević,  D.  R.  Terzić, & M.  S.  Milašinović Šeremešić,  “Suitability  of  Some  Selected  Maize  Hybrids from  Serbia  for  the  Production  of  Bioethanol  and  Dried Distillers’ Grains with Solubles,” Journal of the Science of Food and Agriculture , vol. 93, no. 4, pp. 811 – 818, 2012. [4]  J. Hill, E. Nelson, D. Tilman, S. Polasky, & D. Tiffany, “Environmental, Economic, and Energetic Costs and Benefits of Biodiesel and Ethanol Biofuels,” PNAS , vol. 103, no. 30, pp. 11206 – 11210, 2006.
[5]  M.-H. Cheng, B. S. Dien, D. K. Lee, & V. Singh, “Bioresource Technology Sugar Production from Bioenergy Sorghum by Using Pilot Scale Continuous Hydrothermal Pretreatment Combined with Disk Refining,” Bioresource Technology , vol. 289, no. 121663, 2019.
[6]  I. N. W. Putra, I. G. G. W. Kusuma, & I. N. S. Winajaya, “Proses Treatment dengan Menggunakan NaOCl dan H 2 SO 4 untuk Mempercepat Pembuatan Bioetanol dari Limbah Rumput Laut Euchema cottonii , ” Jurnal Ilmiah Teknik Mesin , vol. 5, no. 1, pp. 64 – 68, 2011.
[7]  M. R. Ahmed, V. G. Sastry, N. Bano, S. Ravichandra, & M.  Raghavendra , “Synthesis and Cytotoxic, Anti oxidant Activites of New Chalcone Derivatives,” RASAYAN Journal of Chemistry , vol. 4, no. 2, pp. 289 – 294, 2011.
[8]  E.  Kusumawati  &  D.  R.  D.  Kurnia ,  “Pengaruh  Waktu  Fermentasi  terhadap Kadar  Bioetanol  yang  Dihasilkan  dari Tepung Sorgum ( Sorghum Bicolor , L Moench) secara Fermentasi Menggunakan Ragi Roti,” Fluida , vol. 8, no. 1, pp. 8 – 12, 2012.
[9]  S. M. D. Kolo & E. Edi, “Hidrolisis Ampas Biji Sorgum dengan Microwave untuk Produksi Gula P ereduksi sebagai Bahan Baku Bioetanol,” Jurnal Saintek Lahan Kering , vol. 1, no. 2, pp. 22 – 23, 2018.
[10]  A. M. A. El-Imam, D. Greetham, C. Du, & P. S. Dyer, “The Development of a Biorefining Strategy for the Production of Biofuel from Sorghum Milling Waste,” Biochemical Engineering Journal , vol. 150, no. 107288, 2019.
[11]  N. N. Deshavath, M. Mohan, V. D. Veeranki, V. V. Goud, S. R. Pinnamaneni, & T. Benarjee, “Dilute Acid Pretreatment of Sorghum Biomass to Maximize the Hemicellulose Hydrolysis with Minimized Levels of Fermentative Inhibitors for Bioethanol Production,” 3 Biotech , vol. 7, no. 139, 2017. [12]  N. Mawarda Rilek, N. Hidayat,  & Y. Sugiarto, “Hidrolisis Lignoselulosa Hasil Pretreatment Pelepah Sawit ( Elaeis guineensis Jacq)  Menggunakan  H 2 SO 4 pada  Produksi  Bioetanol,” Industria:  Jurnal  Teknologi  dan  Manajemen Agroindustri , vol. 6, no. 2, pp. 76 – 82, 2017.
[13]  S. M. D. Kolo, D. Wahyuningrum, & R. Hertadi, “The Effects of Microwave -Assisted Pretreatment and Cofermentation on Bioethanol Production from Elephant Grass,” International Journal of Microbiology , vol. 2020, no. 6562730, 2020. [14]  F. H. Moede, S. T. Gonggo, & Ratman, “Pengaruh Lama Wak tu Fermentasi terhadap Kadar Bioetanol dari Pati Ubi Jalar Kuning (I pomea batata L),” Jurnal Akademika Kimia , vol. 6, no. 2, pp. 86-91, 2017.
[15]  H.  Julianto,  M.  Farid,  & A.  Rasyida,  “Ekstraksi  Nanoselulosa  dengan  Metode  Hidrolisis  Asam sebagai  Penguat Komposit Absorpsi Suara,” Jurnal Teknik ITS , vol. 6, no. 2, pp. 242 – 245, 2017.
[16]  A. Pramana, A. R. Razak, & Prismawiryanti, “Hidrolisis Selulosa dari Sekam Padi ( Oryza Sativa ) Menjadi Glukosa dengan Katalis Arang Tersulfonasi,” Kovalen , vol. 2, no. 3, pp. 61 – 66, 2016.
[17]  M.  A.  Siahaan  & E.  Gultom,  “Penentuan  Kadar  Alkohol  pada  Tuak  Aren  yang  Diperjualbelikan  di  Nagori  Dolok Kecamatan Silau Kahean Kabupaten Simalungun Sum atera Utara,” Jurnal Kimia Saintek dan Pendidik , vol. 3, no. 2, pp. 41 – 44, 2019.
[18]  S. F. Rahmana, S. Nurhatika, & A. Muhibuddin , “Uji Potensi Fermentasi Etanol Beberapa Yeast yang Diisolasi dari Daerah Malang, Jawa Timur dengan Metode SDN ( Soil Drive Nutrient ),” Jurnal Sains dan Seni ITS , vol. 5, no. 2, pp. E47-52, 2016.
[19] Y. D. Singh, “Cellulosic Bioethanol Production from Eragrostis airoides Nees Grass Collected from Northeast India,” SN Applied Sciences , vol. 1, no. 889, 2019.
[20]  R. Sirohi, J. P. Pandey, A. Singh, R. Sindhu, U. C. Lohani, R. Goel, & A. Kumar , “Industrial Crops & Products Acid Hydrolysis of Damaged Wheat Grains: Modeling the Formation of Reducing Sugars by a Neural Network Approach,” Industrial Crops and Products , vol. 149, no. 112351, 2020.
[21] H. V. Kamath, D. D. Suvarna, U. K. Drathi, J. Gayathri, & C. V. Rao, “Microwave Accelerated Dilute Acid Hydrolysis of Pongamia Pressed Oil Cake for Release of Fermentable Sugars,” Advances in Bioresearch , vol. 9, no. 6, pp. 109 – 118, 2018.
[22] Murniati, S. S. Handayani, & D. K. Risfianty, “Bioetanol dari Limbah Biji Durian ( Durio zibethinus ),” Jurnal Pijar MIPA , vol. 13, no. 2, pp. 155-159, 2018.
[23] B. Joshi, M. R. Bhatt, D. Sharma, J. Joshi, R. Malla, & L. Sreerama, “Lignocellulosic Ethanol Production: Current Practices and Recent Developments,” Biotechnology and Molecular Biology Review , vol. 6, no. 8, pp. 172 – 182, 2011. [24]  A. M. P. Putra, Rustifah, & M. Arsyad, “Uji Daya Hambat Ekstrak Etanol Rimpang Temu Giring ( Curcuma heyeana Val.) terhadap Pertumbuhan Escherichia coli secara In Vitro ,” Jurnal Ilmiah Manuntung , vol. 1, no. 1, pp. 68 – 74, 2015.
[25]  Novia, D. A. Pratama, & W. Hutasoit, “Pembuatan Bioetanol dari Jerami Padi dengan Metode Pretreatment Alkalin dan Asam Encer serta Hidrolisis Enzimatik dilanjutkan Fermentasi, ” [26]  F. Oktavianus, R. M. Sigiro, & M. D. Bustan, “Pembuatan Bioetanol dari Batang Jarak Menggunakan Metode Hidrolisa dengan Katalis Asam Sulfat,” Jurnal Teknik Kimia , vol. 19, no. 2, pp. 27 – 32, 2013.