Isolation Protein Hidrolyzat from Microalga Nitzschia sp. as A new Antimicrobial
Sakinah Nur Fadillah 1 , Ahyar Ahmad 2 *, Hasnah Natsir 2 , FAbdul Karim 2 , Paulina Taba 2 1 Program Studi Teknologi Laboratorium Medis Politeknik Sandi Karsa, Indonesia
2 Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Hasanuddin, Indonesia
Article Info Abstract Article History: Received 2021-09-01 Accepted
2021-10-02
Published 2021-12-31
Keywords: bioethanol, microbial fuel cell (mfc), molasses, electrical energy, saccharomyces cerevisiae
Microbial  Fuel  Cell  (MFC)  adalah  alat  yang  mengubah  energi kimia  menjadi  energi  listrik  melalui  metabolisme  mikroba. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  larutan elektrolit  terhadap  produksi  listrik  dan  mengetahui  kandungan bioetanol menggunakan Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)  dan  refraktometer  melalui  proses  fermentasi menggunakan  Saccharomyces  cerevisiae  pada  substrat  molases. Metode penelitian ini menggunakan bilik ganda yang terdiri dari ruang  anoda  dan  ruang  katoda  yang  dihubungkan  melalui membran  pertukaran  proton  (PEM).  Penelitian  ini  menunjukkan bahwa  penambahan  larutan  elektrolit  KMnO4  0,2  M menghasilkan  arus  maksimum  1,20  mA  dan  tegangan  480  mV dengan  kerapatan  daya  2935  mW/cm2  menghasilkan  nilai kerapatan  daya  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  penambahan larutan  elektrolit  K3(Fe(CN)6  0,2  M  yang  hanya  menghasilkan arus maksimum 1,65 mA dan tegangan 320 mV dengan kerapatan daya 2690 mW/cm2. Hasil analisis GC-MS menunjukkan adanya bioetanol  dan  kadar  bioetanol  yang  dihasilkan  adalah  28,44%.
Sistem  MFC  dengan  substrat  molase  memiliki  potensi  untuk menghasilkan  listrik  dan  menghasilkan  bioetanol  pada  saat  yang bersamaan.

## Abstract
Microbial  Fuel  Cell  (MFC)  is  a  device  that  converts  chemical energy  to  electrical  energy  through  microbial  metabolism.  This research aimed to investigate the effect of electrolyte solution on electricity  production  and  determine  the  content  of  bioethanol using  Gas  Chromatography-Mass  Spectrometry  (GC-MS)  and refractometer  through  the  fermentation  process  using Saccharomyces  cerevisiae  in  molasses  substrate.  The  method  of this research uses a double chamber consisting of an anode and a cathode  chambers  connected  through  a  proton  exchange membrane  (PEM).  This  research  showed  that  the  addition  of KMnO4 0.2 M electrolyte solution generated a maximum current of  1.20  mA  and  a  voltage  of  480  mV  with  a  power  density  of 2935 mW/cm2 resulted in a higher power density value than the addition  of  K3(Fe(CN)6  0.2  M  electrolyte  solution  which  only generated  a  maximum  current  of  1.65  mA  and  a  voltage  of  320 mV  with  a  power  density  of  2690  mW/cm2.  The  results  of  the GC-MS analysis showed the presence of bioethanol and resulting bioethanol  levels  is  28.44%.  The  MFC  system  with  molasses substrate  has  the  potential  to  generate  electricity  and  produce bioethanol at the same time. Corresponding author : Ahyar Ahmad Email : ahyarahmad@gmail.com

## JIKSH: Jurnal Ilmiah Kesehatan Sandi Husada
https://akper-sandikarsa.e-journal.id/JIKSH Volume 10| Nomor 2| Desember|2021 e-ISSN: 2654-4563 dan p-ISSN: 2354-6093 DOI: https://doi.org/10.35816/jiskh.v10i1. 1147

## Pendahuluan
Energi  listrik  merupakan  salah  satu  kebutuhan  penting  dalam  masyarakat  yang mendukung  berbagai  aktivitas  manusia.  Energi  listrik  digunakan  sebagai  sumber  cahaya (lampu), sumber energi gerak (kipas) dan sumber energi panas pada water heater. Namun, 80% sumber  energi  konvensional  digunakan  untuk  memenuhi  kebutuhan  masyarakat  umum  dan industri (Handayani & Ariyanti, 2012) seperti bahan bakar fosil (Kholiq, 2012) yaitu gas alam, minyak dan batu bara. Penggunaan bahan bakar fosil secara terus menerus tanpa upaya untuk meregenerasinya  dapat  memicu  krisis  energi,  pencemaran  lingkungan,  pemanasan  global,  dan polusi  udara.  Salah  satu  teknologi  yang  dapat  digunakan  agar  energi  yang  digunakan  tidak sepenuhnya berasal dari bahan bakar fosil adalah MFC. MFC merupakan teknologi terbarukan yang memiliki keunggulan ramah lingkungan, biasanya dioperasikan pada suhu lingkungan dan bekerja pada pH netral atau hanya kondisi sedikit asam (Balat, 2010).
Teknologi  MFC  memiliki  kemampuan  untuk  mengubah  energi  kimia  menjadi  energi listrik (Kanani, 2017; Parkash, 2016; Singh & Dharmendra, 2020) dan bioetanol (Permana et al., 2015;  Yuan  et  al.,  2020).  Faktor-faktor  yang  dapat  mempengaruhi  sistem  MFC  dalam menghasilkan listrik dan bioetanol adalah jenis mikroorganisme, substrat, larutan elektrolit dan mediator  elektron.  Mikroorganisme  yang  dapat  digunakan  dalam  sistem  MFC  adalah  bakteri seperti Pseudomonas aerugonosa (Ali et al., 2017),  Klebsiella variicola  (Sarmin et al., 2021), Lactobacillus  bulgaricus      (Arbianti  et  al., 2013 ;  Sulistiyawati  et  al.,  2020),  Xanthomonas translucens (Khoirunnisa  et  al.,  2020)  dan  Shewanella  putrefaciens (Kim  et  al.,  2002),  ragi seperti Saccharomyces cerevisiae (Sarmin et al., 2021) dan  kapang seperti Gloeophyllum dan Rhizopus (Bakar et al., 2012 ) . Substrat yang digunakan dalam sistem MFC dapat diperoleh dari senyawa  murni sederhana  yang terdiri  dari  satu  komponen  seperti glukosa  (Chae  et  al., 2009; Christwardana  et  al.,  2018;  Sayed  et  al.,  2012),  sukrosa    (Behera  &  Ghangrekar,  2009),  pati (Niessen et al., 2004), asetat, butirat, propionat  (Chae et al., 2009)  dan senyawa kompleks yang terdiri dari beberapa komponen seperti air limbah pembuatan bir  (Feng et al., 2008), air limbah daur ulang kertas  (Huang & Logan, 2008), air limbah dari pengolahan makanan (Mansoorian et al.,  2013)  dan  air  limbah  molase  (Zhong  et  al.,  2011).   Molase  adalah cairan  kental  berwarna coklat  yang  merupakan  produk  sampingan  dari  pembuatan  gula  (Mardhiyah  &  Irwan,  2019; Saric et al., 2016; Senthilkumar et al., 2016) yang mengandung 13%  yang tidak diketahui, abu 13%, senyawa nitrogen organik 10,1%, pati 1,5%, rafinosa 0,3%, fruktosa 0,2%, sukrosa 60% (Sjölin et al., 2020), 32% dan total gula 49% (Yang, 2017).
Penggunaan larutan elektrolit dan mediator elektron juga dapat mempengaruhi produksi listrik  yang  dihasilkan.  Larutan elektrolit  yang  digunakan  adalah KMnO4    (Baharuddin  et  al., 2020), K3Fe(CN)6 dan  K2S2O8 (Li et al., 2009). (Yuan et al., 2020)  Melakukan penelitian energi listrik berbasis MFC dengan glukosa sebagai substrat menggunakan Saccharomiyces cerevisiae dan larutan elektrolit K3Fe(CN) 6 yang menghasilkan nilai kerapatan daya maksimum 5,2 ± 0,5 W/m3.  Menurut  (Permana  et  al.,  2015),  yang  juga  menghasilkan  energi  listrik  berbasis  MFC, menggunakan larutan elektrolit KMnO4 menghasilkan arus 5,5x10-5A , tegangan 0,886 V dan kepadatan daya 4,48  x  10-3 W/m2.  Penambahan  mediator  elektron  dalam  sistem  MFC  dapat  meningkatkan  daya ragi    (Yuan  et  al.,  2020)    dan  transfer  elektron  ke  elektroda  (Gunawardena  et  al.,  2008). Mediator  elektron  yang  dapat  digunakan  adalah metilen  biru    (Yuan  et  al.,  2020) dan  merah netral (Fathey  et  al.,  2016). Sistem  MFC  bekerja  dengan  cara  mengoksidasi  substrat  berupa bahan organik pada anoda menggunakan mikroorganisme yang akan menghasilkan CO2, proton (H+)  dan  elektron.  Elektron  yang  dihasilkan  akan  ditransfer  ke  ruang  katoda  melalui  sirkuit eksternal  yang  menghasilkan  muatan  listrik  eksternal,  sedangkan  proton  ditransfer  melalui Proton Exchange Membrane (PEM). Elektron dan proton akan bereaksi di ruang katoda untuk mereduksi  oksigen  dan  menghasilkan  listrik  (Utami  et  al.,  2020).  Penerapan  teknologi  MFC digunakan  sebagai  biosensor  dalam  analisis  toksisitas  lingkungan    (Sun  et  al.,  2015)      dan pengukuran  Biochemical  Oxygen  Demand (Tardy  et  al.,  2021) dan  sebagai  bioremediasi (Pisciotta & Dolceamore Jr, 2016).

## JIKSH: Jurnal Ilmiah Kesehatan Sandi Husada Volume 10 Nomor 1 Juni 2021
Dalam  makalah  ini,  penerapan  teknologi  MFC  pada  substrat  molase  digunakan  untuk menghasilkan  listrik  dan  bioetanol.  Dihipotesiskan  bahwa  ada  efek  penambahan  larutan elektrolit  KMnO4  0,2 M  dan  K3Fe(CN) 6 0,2  M  terhadap  listrik  yang  dihasilkan.  Selanjutnya, pertumbuhan  ragi  pada  anolit  diukur  untuk  menunjukkan  kinerja  sistem  ragi-MFC.  Akhirnya, setelah  menghasilkan  listrik,  produk  bioetanol  sebagai  produk  sampingan  diukur  secara kualitatif  menggunakan  GC-MS  dan  secara  kuantitatif  menggunakan  refraktometer  untuk menunjukkan potensi untuk menghasilkan bioetanol dalam teknologi MFC.

## Metode
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  antara  lain  aquadest  (H2O)  (PT.  Source  of Endless Blessing), yeast ekstrak (PT. Merck), elektroda grafit, hidrogen peroksida (H2O2) (PT. Merck), asam klorida (HCl) (PT. Merck ), asam sulfat (H2SO4) (PT. Merck), kalium dihidrogen fosfat  (KH2PO4)  (PT.  Merck),  kalium  permanganat  (KMnO4)  (PT.  Merck),  kalium hexacyanoferate  (III)  (K3(Fe(CN)6)  (PT.  Merck),  molase  (Pabrik  Gula  Takalar),  methylene blue (PT. Merck), Nafion 117 (Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd), natrium hidroksida  (NaOH)  (PT.  Merck)  dan  pepton  (PT.  Merck  Alat-alat  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  antara  lain  GC-MS  (Thermo  Scientific  Trace  1310),  Spektrofotometer  Tampak (Thermo  Scientific  Genesys  20),  Refraktometer,  Inkubator  Shaker  (Thermo  Scientific MaxQ4000),  Inkubator  (Heracus  Thermo  Scientific  TYP  B6120),  Multimeter  digital  (  Aneng A830L) dan neraca analitik (Kern).

## Konstruksi MFC
Alat MFC terbuat dari bahan akrilik dengan ukuran 10 x 10 x 10 cm. Reaktor MFC terdiri dari  dua  kompartemen  yaitu  ruang  anoda  dan  ruang  katoda  yang  dipisahkan  oleh  PEM  yaitu Nafion 117. Masing-masing kompartemen menampung 1 L yang memiliki lubang berdiameter 3,5  cm  di  setiap  kompartemen  dan  dipasangkan  PEM  sebagai  proton  situs  perpindahan. Selanjutnya,  5  elektroda  grafit  dipasang  pada  setiap  kompartemen  dan  dihubungkan  ke serangkaian kabel pada multimeter digital yang dimodifikasi (Yuan et al., 2020).

## Persiapan Elektroda dan PEM
Preparasi  elektroda  dilakukan  dengan  cara  merendam  batang  elektroda  grafit  dengan asam klorida (HCl) 1 M selama 1 x 24 jam, kemudian dibilas dengan akuades sulingan (H2O). Setelah itu elektroda grafit direndam kembali dengan natrium hidroksida (NaOH) 1 M selama 1 x  24  jam.  Selanjutnya  elektroda  grafit  dibilas  dengan  aquades  sulingan  (H2O)  hingga  netral (Baharuddin  dkk.,  2020).  Sedangkan  pembuatan  PEM  dilakukan  dengan  menggunakan membran  berupa  Nafion  117  yang  dipanaskan  menggunakan  aquadest (H2O)  pada  suhu 80˚C selama  1  jam,  kemudian  dipanaskan  menggunakan  H2O2  3%  80˚C  selama  1  jam  dan  dibilas dengan aquadest ( H2O). Selanjutnya membran Nafion 117 dipanaskan kembali dengan larutan H2SO4  1  M  selama  1  jam  dan  dicuci  dengan  aquadest  (H2O)  sebanyak  3  kali.  Membran direndam  dengan  aquades  hingga  siap  digunakan.  Membran  diangin-anginkan  sebelum diaplikasikan pada reaktor MFC (Utami et al., 2020).

## MFC Experiment
Sebanyak 40 mL molase, 5 g pepton, 5 g ekstrak ragi, 5 g KH2PO4, dan 2 mL MB dalam 800 mL ditambahkan ke dalam ruang anolit. Nilai pH anolit awalnya disesuaikan menjadi 7,0 dengan NaOH 5 M. Larutan anolit diautoklaf pada suhu 121 °C selama 15 menit secara terpisah dan disinari di bawah sinar UV di dalam tudung laminar sebelum digunakan. Kemudian 1 g ragi ker ing dicampur dengan 20 g glukosa dalam 50 mL dan disimpan selama 1 jam pada suhu 37˚C. Setelah itu larutan ragi dimasukkan ke dalam anolit dan diaduk. Kemudian 800 mL KMnO4 0,2 M  dimasukkan  ke  dalam  ruang  katolit.  Setelah  itu,  penutup  ruang  dipasang  dan  dihubungkan dengan multimeter untuk mengukur arus dan tegangan yang dihasilkan setiap jam ke-4 selama jam  ke-48.  Untuk  larutan  elektrolit  K3(Fe(CN)6)  0,2  M,  hal  yang  sama  juga  dilakukan  pada uraian sebelumnya, dimana larutan KMnO4 0,2 M diganti dengan larutan K3(Fe(CN)6) 0,2 M.
Sakinah Nur Fadilla,dkk. Isolation Protein Hidrolyzat from Microalga Nitzschia sp. As …… ..
Setelah  itu  energi  listrik  diukur  setiap  jam  ke  4  selama  jam  ke  48  menggunakan  multimeter digital.  Selanjutnya  proses  fermentasi  dilakukan  hingga  6  hari.  Cairan  hasil  proses  fermentasi molase  disuling  untuk  memisahkan  bioetanol  yang  dihasilkan  dengan  menggunakan  alat destilasi yang dimodifikasi (Yuan et al., 2020).

## Data Analysis
Nilai rapat daya diperoleh dari data kuat arus dan tegangan yang dihitung menggunakan persamaan pada rumus 1:
(1)
Konsentrasi  ragi  dalam  larutan  MFC  ditentukan  dengan  mengukur  kerapatan  optik menggunakan  spektrofotometer  tampak  dengan  panjang  gelombang  maksimum  600  nm. Identifikasi  senyawa  bioetanol  diukur  menggunakan  GC-MS  dan  kadar  bioetanol  diukur menggunakan refraktometer.

## Hasil Dan Pembahasan

## Pengukuran Kurva Pertumbuhan Ragi Saccharomyces cerevisiae
Pola  pertumbuhan  mikroba  digunakan  untuk  melihat  kemampuan  sel  ragi  Saccharomyces cerevisiae  dalam  mendegradasi  bahan  organik  (Baharuddin  et  al.,  2019).  Dalam  mengukur  kurva pertumbuhan sel ragi yang dimasukkan ke dalam media fermentasi, ditemukan bahwa kurva pertumbuhan terdiri dari fase lag, fase eksponensial, fase diam dan fase kematian (Yuan et al., 2020). Pola pertumbuhan ragi ditunjukkan pada Gambar . 1.
Gambar 1. Kurva Pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae Tumbuh di Media Pada  Gambar  1,  fase  eksponensial  Saccharomyces cerevisiae yang  tumbuh  di  media diproduksi pada jam 0 hingga 12. Hal ini sesuai dengan penelitian oleh (Permana et al., 2015) bahwa fase eksponensial ragi dimulai pada jam ke-4 hingga ke-12. Menurut (Olivares-Marin et al., 2018), pola  pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae menunjukkan fase lag pendek dan laju pertumbuhan  yang  cepat  selama  fase  eksponensial.  Ketika  memasuki  fase  eksponensial, pembelahan sel akan terjadi dan peningkatan jumlah sel akan berjalan sangat cepat. Pada fase ini, sel ragi dapat menghasilkan lebih banyak listrik (Baharuddin et al., 2019).

## Efek Penambahan Larutan Elektrolit
Pengukuran  tegangan  pada  sistem  MFC  dengan  substrat  molase  menggunakan  yeast Saccharomyces  cerevisiae  dengan  penambahan  larutan  elektrolit  KMnO4  0,2  M  dan K3(Fe(CN)6) 0,2 M ditunjukkan pada Gambar. 2.
0 10 20 30 40 50 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 OD Time (Hour) OD
Gambar 2 . Tegangan pada substrat molase dengan larutan elektrolit KMnO4 0,2 M dan K3(Fe(CN)6) 0,2 M
Tegangan  maksimum  yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  dengan  penambahan  larutan elektrolit  KMnO4  0,2 M  sebesar  670 mV  pada  jam  ke-12  dan  larutan  elektrolit  K3(Fe(CN)6) 0,2 M sebesar 470 mV pada jam ke-8. Hal ini sesuai dengan pola pertumbuhan khamir dengan fase eksponensial yang dimulai pada jam ke-0 hingga jam ke-12. Nilai tegangan yang dihasilkan pada  penambahan  larutan  elektrolit  KMnO4  0,2  M  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan penambahan  larutan  elektrolit  K3(Fe(CN)6)  0,2  M.  Hal  ini  dikarenakan  penggunaan  larutan elektrolit  KMnO4  sebagai  akseptor  elektron  mempunyai  kemampuan  meningkatkan  arus, tegangan  dan  daya  pada  proses  MFC  (Najafpour  et  al.,  2011)  karena  mempunyai  kapasitas oksidasi, ramah lingkungan (Putra et al., 2018) dan nilai potensi reduksi standar KMnO4 lebih tinggi  dibandingkan  K3(Fe(CN)6).  Nilai  yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  nilai  tegangan  yang  diperoleh  (Muftiana  dkk.,  2018)  dengan  substrat whey  tahu  dengan  penggunaan  larutan  elektrolit  KMnO4  0,2  M  sebesar  99,2  mV  dan  larutan elektrolit K3(Fe(CN) 6) 0,2 M kali 48,6 mV, (Inayati et al., 2015) dengan substrat whey tahu 25,5  mV.  Hal  ini  dikarenakan  efek  substrat  yang  digunakan  berbeda-beda.  Whey  tahu mengandung karbohidrat dari golongan oligosakarida, sehingga memerlukan waktu yang cukup lama  untuk  memecah molekul  dari  oligosakarida  menjadi  molekul  sederhana (Ismawati et  al., 2015).  Penelitian  yang  dilakukan  oleh  (Öztürk  &  Onat,  2017)  dengan  substrat  molase  tanpa mediator sebesar 375,4 mV lebih rendah dibandingkan penelitian ini. Hal ini dikarenakan pada penelitian  ini  menggunakan  mediator  elektron  berupa  MB  yang  dapat  meningkatkan  nilai tegangan  pada  sistem  MFC  (AP  et  al.,  2018;  Öztürk  &  Onat,  2017).  MB  dapat  berdifusi  dan mengantarkan  elektron  ke  permukaan  elektroda  tanpa  memerlukan  sel  ragi  untuk  menempel pada  permukaan  elektroda  (Yuan  et  al.,  2020).  Namun  penelitian  yang  dilakukan  (Öztürk  & Onat, 2017) dengan molase sebagai substrat menggunakan mediator metilen biru menghasilkan energi  listrik  sebesar  492,2  mV,  lebih  tinggi  dibandingkan  hasil  penelitian  ini  dengan penambahan larutan elektrolit K3(Fe(CN) )6) 0,2 M Hal ini mungkin disebabkan karena volume substrat molase yang digunakan lebih besar 80 mL dibandingkan volume substrat molase yang digunakan pada penelitian ini. Hasil tersebut sesuai dengan penelitian yang dilakukan (Kusuma et  al.,  2018)  bahwa  konsentrasi  substrat  mempengaruhi  tegangan  yang  dihasilkan  pada  sistem MFC. Pengukuran arus pada sistem MFC dengan substrat molase menggunakan Saccharomyces cerevisiae  dengan  penambahan  larutan  elektrolit  KMnO4  0,2  M  dan  K3(Fe(CN)6)  0,2  M ditunjukkan pada Gambar. 3.
0 10 20 30 40 50 100 200 300 400 500 600 700 Voltag e ( mV) Time (Hour) KMnO4 K3(Fe(CN)6)
Sakinah Nur Fadilla,dkk. Isolation Protein Hidrolyzat from Microalga Nitzschia sp. As …… ..
Gambar 3. Arus pada substrat molase dengan larutan elektrolit KMnO4 0,2 M dan K3(Fe(CN)6) 0,2 M
Arus  maksimum  yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  dengan  penambahan  larutan elektrolit  KMnO4  0,2  M  sebesar  1,20  mA  pada  jam  ke-4  sedangkan  larutan  elektrolit K3(Fe(CN)6) sebesar 0,2 M sebesar 1,65 mA pada jam 0. Pola peningkatan dan penurunan arus yang  dihasilkan  disebabkan  oleh  aktivitas  metabolisme  mikroba  untuk  menguraikan  senyawa kompleks dari substrat menjadi molekul sederhana (Ibrahim &; Suptijah, 2014). Nilai arus yang dihasilkan  dalam  penelitian  ini  lebih  tinggi  dari  penelitian  yang  diperoleh  (Baharuddin  et  al., 2020)  dengan    substrat  molases  menggunakan  jembatan  garam  dengan  penambahan K3(Fe(CN)6) larutan elektrolit 0,2 M sebesar 0,64 mA. Hal ini dikarenakan penggunaan PEM yaitu  Nafion  117  dalam  penelitian  ini  memiliki  sifat  elektrokimia  yang  tinggi  seperti  proton yang  tinggi  sehingga  dapat  mempengaruhi  produksi  listrik  yang  dihasilkan  (Sarirchi  &; Rowshanzamir,  2017).  Selain  itu,  (Baharuddin  et  al.,  2019)  nilai  arus  yang  diperoleh  dalam penelitian tanpa penambahan larutan elektrolit lebih rendah dibandingkan dengan penelitian ini sebesar 0,11 mA. Hal ini dikarenakan efek penambahan larutan elektrolit dapat meningkatkan nilai  arus  yang  dihasilkan  pada  sistem  MFC  (Baharuddin  et  al.,  2019,  2020).  Kesesuaian penggunaan mikroba dengan substrat tertentu berperan sangat penting dalam menghasilkan arus dan tegangan yang besar. Hasil penelitian oleh (Baharuddin et al., 2020) menggunakan molase sebagai substrat dengan bakteri Pseudomonas sp dengan arus maksimum 1,44 mA dan tegangan 0,55 V lebih kecil dari hasil penelitian ini dengan nilai arus maksimum 1,65 mA dan tegangan 670 mV. Hal ini dikarenakan Pseudomonas sp termasuk bakteri selulolitik menghasilkan enzim selulase yang hanya dapat mengubah selulosa, pati dan xilan menjadi glukosa sehingga sukrosa yang terkandung dalam molase tidak dapat dipecah menjadi glukosa oleh bakteri Pseudomonas sp.

## Kepadatan Daya
Berdasarkan nilai arus maksimum 1,20 mA dan tegangan 480 mV yang dihasilkan dalam larutan elektrolit KMnO4 0,2 M, nilai efisiensi Power Density (mW/cm2) adalah 2935 mW/cm2 sedangkan nilai arus maksimum adalah 1,65 mA dan tegangan 320 mV dalam larutan elektrolit K3(Fe(CN)6)  0,2  M,    nilai  efisiensi  Power  Density  (mW/cm2)  adalah  2690  mW/cm2.  Nilai kerapatan daya menggunakan larutan elektrolit KMnO4 0,2 M lebih tinggi dari larutan elektrolit K3(Fe(CN)6)  karena  nilai  potensial  reduksi  KMnO4  standar  1,70  V  lebih  tinggi  dari K3(Fe(CN)6) yaitu 0,36 V (Muftiana et al., 2018). Produksi dan Analisis Bioetanol
0 10 20 30 40 50 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 Curr en t ( mA) Time (Hour) KMnO4 K3(Fe(CN)6)

## JIKSH: Jurnal Ilmiah Kesehatan Sandi Husada Volume 10 Nomor 1 Juni 2021
Untuk  meneliti  pengaruh  MFC  pada  produksi  bioetanol,  identifikasi  senyawa  bioetanol  dan kandungan bioetanol diselidiki. Gas oksigen (O2) yang berasal dari ruang anoda berperan dalam meningkatkan  kinerja  pertumbuhan  ragi-MFC  dan  ragi.  Ragi  menggunakan  glukosa  sebagai sumber  karbon  untuk pertumbuhan sel  dan pembentukan  bioetanol sebagai produk  sampingan dari  produksi  listrik  (Yuan  et  al.,  2020).  Senyawa  yang  dihasilkan  dari  penelitian  ini mengandung  senyawa  bioetanol.  Hal  ini  dapat  dilihat  pada  uji  kualitatif  untuk  mengetahui keberadaan  senyawa  bioetanol  menggunakan  GC-MS  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  4  dan Tabel 2 menunjukkan tingkat produksi bioetanol.
Figure 4 . Chromatogram  GC-MS of samples MFC
Gambar 4 . Kromatogram GC-MS Hasil Fermentasi Molase Substrat MFC
TABLE 1 . Chemical Compounds Identified in Molasses Substrate Peak Retention Time (min) Compounds % 1 1.184 (2-Aziridinylethyl)amine 0.02 2 1.238 Acetaldehyde 0.05 3 1.293 Ethanol 1.29 3 1.330 Ethanol 1.53 4 1.354 Ethanol 0.84 5 1.402 Ethanol 0.06 6 1.473 3-Methyloxirane-2-carboxylic acid 0.04 7 1.500 1-Propanol 1.85
Tabel 2 . Data Indeks bias dan kandungan etanol standar untuk analisis produk sampingan etanol dalam sistem MFC
Pada  Gbr.4,  kromatogram  GC/MS  substrat  molase  menunjukkan  adanya  senyawa bioetanol. Puncak yang membuktikan adanya senyawa bioetanol pada kromatogram Gambar 4 adalah  puncak  basa  dengan  ion  molekuler  (M+)  dengan  m/z  45  dengan  waktu  retensi  1,293, 1,330, 1,354 dan 1,402 menit pada Tabel 1. Hal ini sesuai dengan penelitian oleh (Murniati et al., 2018) dengan limbah biji durian yang menghasilkan tiga fragmen m/z 27, 38 dan 45. Tabel 1 menunjukkan senyawa: (2-Aziridinylethyl) amina (0,02%), asetaldehida (0,05%), etanol (1,29,
Refractive Index Level of Bioetanol (%) 1.3470 28.44
Sakinah Nur Fadilla,dkk. Isolation Protein Hidrolyzat from Microalga Nitzschia sp. As …… ..
1,53, 0,84 dan 0,06%), asam 3-metiloksisina-2-karboksilat (0,04%) dan 1-propanol (1,85). Pada tabel  2  kadar  bioetanol  yang  diperoleh  dengan  menggunakan  refraktometer  adalah  28,44% dengan  waktu  fermentasi  6  hari.  Kandungan  bioetanol  yang  dihasilkan  lebih  tinggi  dari penelitian    oleh  (Permana  et  al.,  2015)  dengan  glukosa  sebagai  substrat  menghasilkan kandungan bioetanol sebesar  0,74% dengan waktu fermentasi 2 hari dan oleh (Okawanti et al., 2020)  dengan  substrat  pulp  tahu  menghasilkan  kadar  bioetanol  sebesar  22,67%.    Hal  ini dikarenakan  jenis  dan  konsentrasi  substrat  yang  digunakan  berbeda  dengan  penelitian  yang dilakukan  dan  lamanya  proses  fermentasi  (Okawanti  et  al.,  2020).  Penambahan  mediator elektron, yaitu MB di ruang anolit sistem MFC, dapat mempengaruhi produksi bioetanol. MB dalam  dosis  tertentu  dapat  mengurangi  rasio  NADH/NAD  +  sehingga  dapat  mengatur metabolisme  ragi  untuk  meningkatkan  produk  fermentasi  dan  mengurangi  bioproduk.  Namun, penggunaan metilen biru yang berlebihan dapat mengganggu sintesis bioetanol dari asetaldehida dan  produksi  listrik.  Saran  dalam  penelitian  ini  untuk  penelitian  lebih  lanjut  adalah  untuk memvariasikan  konsentrasi  penambahan  mediator  elektron  untuk  melihat  efek  pada  produksi listrik dan bioetanol yang dihasilkan dan untuk menambahkan larutan buffer fosfat dalam ruang katolit  untuk  menentukan  efek  listrik  yang  dihasilkan.  Implikasi  dari  penelitian  ini  adalah teknologi MFC dapat menghasilkan energi listrik seperti halnya bioetanol.

## Kesimpulan
Dalam  makalah  ini,  listrik  dan  bioetanol  diproduksi  menggunakan  sistem  MFC. Penambahan larutan elektrolit KMnO4 0,2 M menghasilkan nilai arus dan tegangan maksimum 1,20  mA  dan  670  mV.  Sedangkan  penambahan  larutan  elektrolit  K3(Fe(CN )6 )  0,2  M menghasilkan nilai arus dan tegangan maksimum sebesar 1,65 mA dan 470 mV. Nilai efisiensi Densitas  Daya  (mW/cm2)  menggunakan  larutan  elektrolit  KMnO4  0,2  M  dengan  nilai  arus maksimum  1,20  mA  dan  tegangan  480  mV  adalah  2935  mW/cm2  yang  lebih  tinggi  dari penambahan larutan  elektrolit  K3(Fe(CN) 6 ) 0,2  M  dengan  nilai  arus  maksimum  1,65 mA  dan tegangan 320 mV yang menghasilkan kerapatan daya sebesar 2690 mW/cm2. Analisis GC-MS menunjukkan adanya senyawa bioetanol dan kadar bioetanol yang dihasilkan sebesar 28,44%.

## Daftar Pustaka
Ali,  N.,  Anam,  M.,  Yousaf,  S.,  Maleeha,  S.,  &  Bangash,  Z.  (2017).  Characterization  of  the electric  current  generation  potential  of  the  pseudomonas  aeruginosa  using  glucose, fructose,  and  sucrose  in  double  chamber  microbial  fuel  cell. Iranian  Journal  of Biotechnology , 15 (4), 216 – 223. https://doi.org/10.15171/ijb.1608 AP, A., BI, A., & AA, A. (2018). Improving Bioelectricity Generation of Microbial Fuel Cell (MFC)  With  Mediators  Using  Kitchen  Waste  as  Substrate. Annals  of  Applied Microbiology & Biotechnology Journal , 2 (1), 1 – 5. https://doi.org/10.36876/aamb.1008 Arbianti, R., Utami, T. S., Hermansyah, H., Novitasari, D., Kristin, E., & Trisnawati, I. (2013). Performance Optimization of Microbial Fuel Cell (MFC) Using Lactobacillus bulgaricus.
MAKARA Journal of Technology Series , 17 (1), 32 – 38.
https://doi.org/10.7454/mst.v17i1.1925
Baharuddin,  M.,  heriyono,  H.,  wali,  S.,  &  Zahra,  U.  (2019). Diversification  of  Renewable Energy  Sources  Utilizing  Eceng  Gondok  Eichhornia  crassipes  in  Microbial  Fuel  Cells . https://doi.org/10.4108/eai.2-5-2019.2284698
Baharuddin, M., Rajib, M., Sappewali, & Zahra, U. (2020). Effect of combination of electrolyte and buffer on electrical production in fuel cell microbial system with Pseudomonas sp. In molasses substrate. E3S Web of Conferences , 211 , 1 – 7.
https://doi.org/10.1051/e3sconf/202021103001 Bakar,  A.  S.  A.,  Othman,  R.,  Yahya,  M.  Z.  A.,  Othman,  R.,  &  Nik  Din,  N.  M.  S.  (2012). Bioenergy  from  Gloeophyllum-Rhizopus  fungal  biofuel  cell. Advanced  Materials Research , 512 – 515 ,  1461 – 1465.  https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.512- 515.1461

## JIKSH: Jurnal Ilmiah Kesehatan Sandi Husada Volume 10 Nomor 1 Juni 2021
Balat, M. (2010). Microbial fuel cells as an alternative energy option. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization and Environmental Effects , 32 (1), 26 – 35.
https://doi.org/10.1080/15567030802466045
Behera,  M.,  &  Ghangrekar,  M.  M.  (2009).  Performance  of  microbial  fuel  cell  in  response  to change  in  sludge  loading  rate  at  different  anodic  feed  pH. Bioresource  Technology ,
100 (21), 5114 – 5121. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.05.020
Chae,  K.  J.,  Choi,  M.  J.,  Lee,  J.  W.,  Kim,  K.  Y.,  &  Kim,  I.  S.  (2009).  Effect  of  different substrates on the performance, bacterial diversity, and bacterial viability in microbial fuel cells. Bioresource Technology , 100 (14), 3518 – 3525.
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2009.02.065
Christwardana,  M.,  Frattini,  D.,  Accardo,  G.,  Yoon,  S.  P.,  &  Kwon,  Y.  (2018).  Early-stage performance evaluation of flowing microbial fuel cells using chemically treated carbon felt and yeast biocatalyst. Applied
Energy , 222 (November 2017), 369 – 382.
https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.03.193
Fathey, R., Gomaa, O. M., Ali, A. E. H., El Kareem, H. A., & Zaid, M. A. (2016). Neutral red as a mediator for the enhancement of electricity production using a domestic wastewater double  chamber  microbial  fuel  cell. Annals  of  Microbiology , 66 (2),  695 – 702. https://doi.org/10.1007/s13213-015-1152-8
Feng, Y., Wang, X., Logan, B. E., & Lee, H. (2008). Brewery wastewater treatment using air- cathode  microbial  fuel  cells. Applied  Microbiology  and  Biotechnology , 78 (5),  873 – 880. https://doi.org/10.1007/s00253-008-1360-2 Gunawardena, A., Fernando, S., & To, F. (2008). Performance of a yeast-mediated biological fuel  cell. International  Journal  of  Molecular  Sciences , 9 (10),  1893 – 1907.
https://doi.org/10.3390/ijms9101893
Handayani,  N.  A.,  &  Ariyanti,  D.  (2012).  Potency  of  solar  energy  applications  in  Indonesia.
International Journal of Renewable Energy Development , 1 (2), 33 – 38. https://doi.org/10.14710/ijred.1.2.33-38
Huang,  L.,  &  Logan,  B.  E.  (2008).  Electricity  generation  and  treatment  of  paper  recycling wastewater  using  a  microbial  fuel  cell. Applied  Microbiology  and  Biotechnology , 80 (2),
349 – 355. https://doi.org/10.1007/s00253-008-1546-7
Ibrahim,  B.,  &  Suptijah,  P.  (2014). PERIKANAN  The  Performance  of  Series  Circuits  in Microbial Fuel Cell ’ s System from the Fisheries Wastewater . 17 , 71 – 79. Inayati, N., Aminin, A., & Suyati, L. (2015). the Bioelectricity of Tofu Whey in Microbial Fuel Cell System With Lactobacillus Bulgaricus. Jurnal Sains Dan Matematika , 23 (1), 32-38 – 38.
Ismawati,  N.,  Aminin,  A.,  &  Suyati,  L.  (2015).  Whey  Tahu  Sebagai  Penghasil  Biolektrisitas Pada  Sistem  Microbial  Fuel  Cell  Dengan  Lactobacillus  Plantarum. Jurnal  Sains  Dan Matematika , 23 (2), 43 – 49.
Kanani,  B.  (2017).  Microbial  Fuel  Cell,  New  Technologies  in  the  Field  of  Green  Energy  and Wastewater Treatment. Anatomy Physiology & Biochemistry International Journal , 2 (5),
87 – 90. https://doi.org/10.19080/apbij.2017.02.555597
Khoirunnisa, N. S., Anwar, S., & Santosa, D. A. (2020). Isolation and selection of cellulolytic bacteria from rice straw for consortium of microbial fuel cell. Biodiversitas , 21 (4), 1686 – 1696. https://doi.org/10.13057/biodiv/d210450 Kholiq,  I.  (2012).  Editorial  Board. Current  Opinion  in  Environmental  Sustainability , 4 (1),  i. https://doi.org/10.1016/s1877-3435(12)00021-8
Kim, H. J., Park, H. S., Hyun, M. S., Chang, I. S., Kim, M., & Kim, B. H. (2002). A mediator- less  microbial  fuel  cell  using  a  metal  reducing  bacterium,  Shewanella  putrefaciens. Enzyme  and  Microbial  Technology , 30 (2),  145 – 152.  https://doi.org/10.1016/S0141- 0229(01)00478-1
Kusuma,  R.  A.,  Suyati,  L.,  &  Rahmanto,  W.  H.  (2018).  Effect  of  Lactose  Concentration  as Lactobacillus  bulgaricus  Substrate  on  Potential  Cells  Produced  in  Microbial  Fuel  Cell Systems. Jurnal Kimia Sains Dan Aplikasi , 21 (3), 144 – 148.
https://doi.org/10.14710/jksa.21.3.144-148
Li,  J.,  Fu,  Q.,  Liao,  Q.,  Zhu,  X.,  Ye,  D.  ding,  &  Tian,  X. (2009).  Persulfate:  A  self-activated cathodic electron acceptor for microbial fuel cells. Journal of Power Sources , 194 (1), 269 – 274. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2009.04.055 Mansoorian, H. J., Mahvi, A. H., Jafari, A. J., Amin, M. M., Rajabizadeh, A., & Khanjani, N.
(2013).  Bioelectricity  generation  using  two  chamber  microbial  fuel  cell  treating wastewater from food processing. Enzyme and Microbial Technology , 52 (6 – 7), 352 – 357. https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2013.03.004 Mardhiyah, N., & Irwan, M. (2019). Citric Acid Production From Molasses Use Biosynthesis Aspergillus Niger. International Journal of Scientific & Technology Research , 8 (6), 357 – 360. Muftiana, I., Suyati, L., & Setiyo, D. (2018). 18558-47154-2-Pb . 21 (1), 49 – 53.
Murniati, M., Handayani, S. S., & Risfianty, D. K. (2018). BIOETANOL DARI LIMBAH BIJI DURIAN (Durio zibethinus). Jurnal Pijar Mipa , 13 (2), 155.
https://doi.org/10.29303/jpm.v13i2.761
Najafpour, G., Rahimnejad, M., & Ghoreshi, A. (2011). The enhancement of a microbial fuel cell  for  electrical  output  using  mediators  and  oxidizing  agents. Energy  Sources,  Part  A: Recovery, Utilization and Environmental Effects , 33 (24), 2239 – 2248.
https://doi.org/10.1080/15567036.2010.518223
Niessen, J., Schröder, U., & Scholz, F. (2004). Exploiting complex carbohydrates for microbial electricity  generation  -  A  bacterial  fuel  cell  operating  on  starch. Electrochemistry Communications , 6 (9), 955 – 958. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2004.07.010 Okawanti, R. V., Astuti, W., & Kartika, R. (2020). The ethanol making out of cempedak seeds (Artocarpus champedan) with tofu dregs addition as fermentation nutrition. International Journal of Scientific and Technology Research , 9 (2), 622 – 625.
Olivares-Marin, I. K., González-Hernández, J. C., Regalado-Gonzalez, C., & Madrigal-Perez, L.
A.  (2018).  Saccharomyces  cerevisiae  exponential  growth  kinetics  in  batch  culture  to analyze  respiratory  and  fermentative  metabolism. Journal  of  Visualized  Experiments , 2018 (139). https://doi.org/10.3791/58192 Öztürk,  M.,  &  Onat,  T.  A.  (2017). The  Usage  of  Molasses  and  Mediators  in  Microbial  Fuel Cells . 5 , 77 – 84.
Parkash,  A.  (2016).  Microbial  Fuel  Cells:  A  Source  of  Bioenergy. Journal  of  Microbial  & Biochemical Technology , 8 (3), 247 – 255. https://doi.org/10.4172/1948-5948.1000293 Permana, D., Rosdianti, D., Ishmayana, S., Rachman, S. D., Putra, H. E., Rahayuningwulan, D., & Hariyadi, H. R. (2015). Preliminary Investigation of Electricity Production Using Dual Chamber  Microbial  Fuel  Cell  (DCMFC)  with  Saccharomyces  Cerevisiae  as  Biocatalyst and  Methylene  Blue  as  an  Electron  Mediator. Procedia  Chemistry , 17 ,  36 – 43. https://doi.org/10.1016/j.proche.2015.12.123 Pisciotta,  J.  M.,  &  Dolceamore  Jr,  J.  J.  (2016).  Bioelectrochemical  and  Conventional Bioremediation  of  Environmental  Pollutants. Journal  of  Microbial  &  Biochemical Technology , 8 (4). https://doi.org/10.4172/1948-5948.1000306 Putra,  H.  E.,  Permana,  D.,  &  Djaenudin.  (2018).  Preliminary  study  of  the  use  of  sulfonated polyether  ether  ketone  (SPEEK)  as  proton  exchange  membrane  for  microbial  fuel  cell (MFC). International  Journal  of  Renewable  Energy  Development , 7 (1),  7 – 12. https://doi.org/10.14710/ijred.7.1.7-12
Saric,  L.,  Filipcev,  B.,  Simurina,  O.,  Plavsic,  D.,  Saric,  B.,  Lazarevic,  J.,  &  Milovanovic,  I. (2016). Sugar beet molasses: Properties and applications in osmotic dehydration of fruits and vegetables. Food and Feed Research , 43 (2), 135 – 144.
https://doi.org/10.5937/ffr1602135s
Sarirchi, S., & Rowshanzamir, S. (2017). An Overview of Organic/Inorganic Membranes Based on  Sulfonated  Poly  Ether  Ether  Ketone  for  Application  in  Proton  Exchange  Membrane Fuel Cells. Jree , 4 (1), 46 – 60.
Sarmin,  S.,  Tarek,  M.,  Roopan,  S.  M.,  Cheng,  C.  K.,  &  Rahman  Khan,  M.  M.  (2021).

## JIKSH: Jurnal Ilmiah Kesehatan Sandi Husada
Volume 10 Nomor 1 Juni 2021
Significant  improvement  of  power  generation  through  effective  substrate-inoculum interaction mechanism in microbial fuel cell. Journal of Power Sources , 484 (June 2020),
229285. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.229285 Sayed,  E.  T.,  Tsujiguc hi,  T.,  &  Nakagawa,  N.  (2012).  Catalytic  activity  of  baker’s  yeast  i n  a mediatorless microbial fuel cell. Bioelectrochemistry , 86 , 97 – 101. https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2012.02.001 Senthilkumar,  S.,  Suganya,  T.,  Deepa,  K.,  Muralidharan,  J.,  &  Sasikala,  K.  (2016).
Supplementation of Molasses in Livestock Feed . 5 (3), 1243 – 1250.
Singh, K., & Dharmendra. (2020). Microbial fuel cell: An emerging technology for wastewater treatment  and  energy  generation. Journal  of  Environmental  Treatment  Techniques , 8 (3), 915 – 924.
Sjölin, M., Thuvander, J., Wallberg, O., & Lipnizki, F. (2020). Purification of sucrose in sugar beet  molasses  by  utilizing  ceramic  nanofiltration  and  ultrafiltration  membranes. Membranes , 10 (1). https://doi.org/10.3390/membranes10010005
Sulistiyawati,  I.,  Rahayu,  N.  L.,  &  Purwitaningrum,  F.  S.  (2020).  Produksi  Biolistrik menggunakan  Microbial  Fuel  Cell  (  MFC  )  Lactobacillus  bulgaricus  dengan  Substrat Limbah  Tempe  dan  Tahu. Biosfera :  A  Scientific  Journal , 37 (2),  112 – 117.
https://doi.org/10.20884/1.mib.2020.37.2.1147
Sun, J. Z., Kingori, G. P., Si, R. W., Zhai, D. D., Liao, Z. H., Sun, D. Z., Zheng, T., & Yong, Y. C. (2015). Microbial fuel cell-based biosensors for environmental monitoring: A review. Water Science and Technology , 71 (6), 801 – 809. https://doi.org/10.2166/wst.2015.035 Tardy, G. M., Lóránt, B., Gyalai-Korpos, M., Bakos, V., Simpson, D., & Goryanin, I. (2021). Microbial  fuel  cell  biosensor  for  the  determination  of  biochemical  oxygen  demand  of wastewater samples containing readily and slowly biodegradable organics. Biotechnology Letters , 43 (2), 445 – 454. https://doi.org/10.1007/s10529-020-03050-5
Utami,  L.,  Lazulva,  L.,  &  Fatisa,  Y.  (2020).  Electricity  Production  From  Peat  Water  Uses Microbial  Fuel  Cells  Technology. Indonesian  Journal  of  Chemical  Science  and Technology (IJCST) , 2 (1), 55. https://doi.org/10.24114/ijcst.v2i1.12371 Yang, R. (2017). Production of Ethanol from Sudanese Sugar Cane Molasses and Evaluation of Its Quality. Journal of Food Processing & Technology , 03 (07). https://doi.org/10.4172/2157-7110.1000163
Yuan, J., Liu, S., Jia, L., Ji, A., & Chatterjee, S. G. (2020). Co-Generation System of Bioethanol and  Electricity  with  Microbial  Fuel  Cell  Technology. Energy  and  Fuels , 34 (5),  6414 – 6422. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c00749
Zhong, C., Zhang, B., Kong, L., Xue, A., & Ni, J. (2011). Electricity generation from molasses wastewater  by  an  anaerobic  baffled  stacking  microbial  fuel  cell. Journal  of  Chemical Technology and Biotechnology , 86 (3), 406 – 413. https://doi.org/10.1002/jctb.2531