Rahhutami: Pengaruh Delignifikasi Termal terhadap Substansi Dinding ...
Pengaruh Delignifikasi  Termal  terhadap Substansi Dinding Sel pada Limbah Bunga Jantan Kelapa Sawit Pasca Anthesis
(The Influence of Thermal Delignification of Cell Substantials for The Waste of Oil Palm Mail Flowers Post Anthesis)
Ratih Rahhutami 1)* , Aline Sisi Handini 1) , Indriana Lestari 2)
1) Politeknik  Kelapa  Sawit  Citra  Widya  Edukasi,  Jl.  Gapura  No.  8  Rawa  Banteng  Cibuntu, Cibitung,  Bekasi,  Jawa  Barat  17520, 2) Universitas  Pembangunan  Nasional  Veteran  Yogyakarta, Jl. SWK No. 104 Ngropoh Condongcatur, Depok, Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta, 55283 E-mail: rahhutamiratih@gmail.com

## ABSTRACT
The  post  anthesis  of  male  oil  palm  is  one  of  the  under  utilized  solid  wastes,    with potential  for  processing  into  biofuel  or  bioethanol,  as  a  welcome  alternative  to fossil fuels  The purpose of this study is to determine the best levels and the effect of several  thermal  delignification  cycles  on  the  levels  of  lignin,  holocellulose,  and cellulose.    This  research  used  a  one  factor  completely  randomized  design  method with  3  treatments;  one,  two,  and  three  cycle  thermal  delignification  and  data analyzed  has  a  5%  variance .  The  results  showed  that  the  treatment  of  thermal delignification  with  several  cycles  had  a  significant  effect  on  the  levels  of  lignin, holocellulose,  and  cellulose.  The  best  levels  of  lignin,  holocellulose  and  cellulose  were shown in the treatment of three cycles of thermal delignification.
Keywords: bioethanol, cellulose, hemicellulose, holocellulose, lignin
DOI: http://dx.doi.org/10.25181/jaip.v8i2.1377 Diterima: 4 Oktober 2019 / Disetujui: 11 Agustus 2020 / Diterbitkan: 1 Oktober 2020

## PENDAHULUAN
Kelapa  sawit  merupakan  tanaman  perkebunan  yang  perkembangannya  semakin  pesat  di Indonesia. Seiring perkembangannya yang pesat, limbah yang dihasilkannya pun semakin banyak. Jika  tidak  dimanfaatkan  dengan  baik  limbah-limbah  tersebut  sangat  berpotensi  mencemari lingkungan.  Salah  satu limbah padat kelapa  sawit adalah bunga  jantan pasca anthesis. Dalam satu hektare  jumlah  populasi  tanaman  kelapa  sawit  berkisar  antara  135-145  tanaman.  Ginting  & Panjaitan  (2018)  menunjukkan  bahwa  jumlah  bunga  jantan  dalam  satu  tanaman  kelapa  sawit berjumlah  3,2–5,5  sehingga  dalam  satu  hektare  kelapa  sawit  dapat  dihasilkan  bunga  jantan sebanyak 432–797,5.
Bunga  jantan  kelapa  sawit  merupakan  bahan  berlignoselulosa  yang  apabila  diolah  dapat menghasilkan  produk  seperti  bioetanol.  Prastowo  (2007)  menyatakan  bahwa  bioetanol  adalah bahan  bakar  alternatif  nabati  yang  berasal  dari  tumbuhan.  Kelangkaan  yang  sering  terjadi  dan kebutuhan  bahan  bakar  yang  semakin  meningkat  akan  bahan  bakar  fosil  menyebabkan  perlu

## Jurnal Agro Industri Perkebunan
adanya suatu upaya untuk mencari sumber energi alternatif terbarukan. Bioetanol merupakan salah satu  energi  alternatif  baru  dan  terbarukan  yang  berasal  dari  bahan  alam  non  pangan  yaitu lignoselulosa  (Hermiati et  al .,  2010).  Konversi  bahan  nabati  menjadi  bioetanol  dihambat  oleh keberadaan lignin. Lignin merupakan salah satu penyusun tumbuhan yang melindungi selulosa dan hemiselulosa sehingga perlu dihilangkan agar selulosa dan hemiselulosa dapat dikonversi menjadi bioethanol. Proses untuk menghilangkan kandungan lignin ini disebut denga proses delignifikasi.
Proses  delignifikasi  bisa  dilakukan  secara  panas  ( thermal ),  kimia  dan  biologis  (Sun  & Cheng, 2012). Dari ketiga proses delignifikasi tersebut, delignifikasi termal merupakan proses yang paling mudah dan sederhana. Agustini & Efiyanti (2015) dalam penelitiannya menunjukkan bahwa secara  fisis  (termal)  proses  delignifikasi  dilakukan  dengan  memasukkan  biomasa  ke  dalam autoklaf.  Secara  kimia,  larutan  H 2 SO 4 1%  ditambahkan  selama  proses  di  dalam  autoklaf. Sedangkan  secara  biologi,  biomasa  yang  telah  diperlakukan  dalam  autoklaf  diinokulasi  dengan mikroorganisme. Hasil penelitiannya terlihat bahwa delignifikasi secara kimiawi dengan H 2 SO 4 1% menunjukkan  efektivitas  degradasi  lignin  yang  paling  tinggi  dibandingkan  secara  termal  dan biologi  pada  serbuk  kayu  sengon  dan  pelepah  kelapa  sawit.  Namun,  Fitria  (2008)  menyatakan bahwa  delignifikasi  secara  kimia  pada  umumnya  bersifat  tidak  ramah  lingkungan  karena menggunakan sulfat, alkali dan bahan kimia lainnya yang dapat menyebabkan masalah yang tidak sedikit  bagi  lingkungan  sekitar.  Belum  optimalnya  perlakuan  delignifikasi  termal  pada  penelitian tersebut  disebabkan  karena  pemanasan  sampai  121°C  pada  tekanan  1  atmosfer  selama  30  menit, bukan kondisi yang optimal untuk proses delignifikasi. Sehingga perlu dilakukan penelitian dengan menambahkan  siklus  termal  pada  proses  delignifikasi  termal.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah untuk  mengetahui  pengaruh  delignifikasi  termal  beberapa  siklus  terhadap  kadar  lignin, holoselulosa, dan selulosa serta untuk mengetahui kadar lignin holoselulosa dan selulosa.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  Laboratorium  Kimia  Politeknik  Kelapa  Sawit  Citra  Widya Edukasi dan Laboratorium Biokimia Institut Pertanian Bogor mulai April 2019 sampai Juni 2019. Alat-alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  saringan  mesh  100,  oven,  erlenmeyer, timbangan  analitik,  dan  autoklaf.  Sedangkan  bahan-bahan  yang  digunakan  adalah  bunga  jantan pasca  anthesis,  aquades,  asam  sulfat  72%,  air,  natrium  klorida,  asam  asetat  glasial,  asam  nitrat 3,5%, NaOH, natrium klorida 10%, dan asam asetat .
Penelitian  ini  menggunakan  metode  rancangan  acak  lengkap  satu  faktor  dengan  3 perlakuan yaitu delignifikasi termal satu siklus, dua siklus, dan tiga siklus. Setiap perlakuan diulang sebanyak  3  kali.  Data  yang  diperoleh  dianalisis  ragam  pada  taraf  5%,  apabila  terdapat  pengaruh nyata  dilanjutkan  dengan  uji  Tukey.  Peubah  yang  diamati  yaitu  kadar  lignin,  holoselulosa,  dan selulosa.  Sebelum  dilakukan  pengukuran  kadar  lignin,  holoselulosa,  dan  selulosa  terlebih  dahulu
Rahhutami: Pengaruh Delignifikasi Termal terhadap Substansi Dinding ...
dilakukan proses delignifikasi termal. Proses delignifikasi termal dilakukan menggunakan autoklaf dengan  berbagai  siklus  yaitu  satu,  dua,  dan  tiga  siklus.  Sebelum  dilakukan  delignifikasi  termal, bunga  jantan  kelapa  sawit  diautoklaf  selama  15  menit  pada  suhu  121  °C.  Kemudian,  sampel direndam selama 24 jam dengan akuades steril. Sampel ditiriskan dan dikeringkan pada suhu 60 °C hingga kering.  Setelah  sampel  kering, sampel dilakukan delignifikasi menggunakan autoklaf pada suhu 121 °C selama 15 menit dengan siklus sebanyak satu, dua, dan tiga siklus. Sampel yang telah dilakukan delignifikasi termal dilakukan pengukuran kadar lignin, holoselulosa, dan selulosa. BSN (2008) menjelaskan bahwa pengukuran kadar lignin dengan metode Klason-Lignin. Serbuk sampel sebanyak  1  g  dimasukkan  dalam  gelas  piala  lalu  ditambahkan  asam  sulfat  72%  sebanyak  15  mL secara  perlahan  dan  bertahap  sambil  diaduk  pada  suhu  tetap  2  °C.  Setelah  tercampur  sempurna, sampel  pada  gelas  piala  disimpan  pada  suhu  20  °C  selama  2  jam  sambil  diaduk  sesekali.  Sampel dipindahkan  dalam  labu  Erlenmeyer  1000  mL  yang  berisi  air  300-400  mL.  Sampel  dilarutkan dalam  air  hingga  mencapai  konsentrasi  3%  dengan  volume  total  575  mL.  Setelah  itu,  sampel dididihkan  selama  4  jam,  volume  sampel  tetap  dijaga  dengan  penambahan  air  panas.  Lignin disaring  dengan  gelas  filter  dan  dicuci  dengan  air  panas  hingga  bebas  asam.  Sampel  kemudian dikeringkan  dalam  oven  pada  suhu  105  °C  hingga  bobotnya  konstan  lalu  didinginkan  dan ditimbang. Kadar lignin dihitung dengan persamaan:
....................................................................... (1)
Browning  (1967)  menjelaskan  bahwa  pengukuran  kadar  holoselulosa  adalah  dengan  cara  sampel sebanyak 2 gram dimasukkan dalam labu Erlenmeyer 250 mL lalu ditambahkan 80 mL akuades, 1 gram  natrium  klorida,  dan  0.5  mL  asam  asetat  glasial  kemudian  dipanaskan  pada  penangas  air dengan  suhu  70  °C.  Permukaan  air  pada  pengangas  air  dijaga  agar  tidak  lebih  tinggi  dari  larutan dalam  labu  Erlenmeyer.  Sampel  ditambahkan  1  gram  natrium  klorida  dan  0.5  mL  asam  asetat setiap  interval  pemanasan  selama  1  jam  yang  dilakukan  sebanyak  4  kali.  Setelah  itu,  sampel disaring dengan menggunakan gelas filter dan dicuci dengan air panas. Sampel ditambahkan 25 mL asetat  10%  lalu  dicuci  kembali  dengan  air  panas  hingga  bebas  asam.  Setelah  itu,  sampel dimasukkan  oven  pada  suhu  105  °C  hingga  beratnya  konstan  kemudian  ditimbang.  Kadar holoselulosa dihitung dengan persamaan:
............................................................. (2)
Cross  &  Bevan  (1912)  menjelaskan  pengukuran  selulosa  dilakukan  dengan  cara  sebanyak  2  g sampel  dimasukkan  dalam  labu  Erlenmeyer  300  mL  lalu  ditambahkan  125  mL  asam  nitrat  3.5% dan  dipanaskan  dalam  penangas  air  selama  12  jam  pada  suhu  80  °C.  Sampel  disaring  dengan  air destilata  hingga  tidak  berwarna  kemudian  dikeringkan  di  udara.  Sampel  dimasukkan  dalam  labu Erlenmeyer kemudian ditambahkan 125 mL campuran NaOH dan dinatrium sulfit lalu dipanaskan selama  2  jam  pada  suhu  50  °C.  Setelah  itu,  sampel  disaring  dengan  cawan  saring  dan  dibilas dengan air destilata hingga filtrat tidak berwarna dan ditambahkan 50 mL larutan  natrium klorida

## Jurnal Agro Industri Perkebunan
10%  kemudian  dicuci  dengan  air  hingga  diperoleh  endapan  berwarna  putih.  Sampel  kemudian ditambahkan 100 mL asam asetat 10% dan dicuci  hingga bebas asam. Sampel dikeringkan dalam oven  pada  suhu  105  °C  dan  ditimbang  hingga  bobotnya  tetap.  Kadar  selulosa  dihitung  dengan persamaan:
.................................................................... (3)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses  delignifikasi  merupakan  proses  yang  digunakan  untuk  menghilangkan  atau memisahkan  komponen  lignin  dari  selulosa  sebelum  dilakukan  proses  fermentasi  oleh  mikroba. Delignifikasi  dapat  dilakukan  dengan  menggunakan  beberapa  cara  antara  lain,  dengan menggunakan  suhu  (delignifikasi  termal),  delignifikasi  asam,  dan  menggunakan  enzimatis  atau mikroba  (biodelignifikasi).  Delignifikasi  termal  dapat  menggunakan  autoklaf.  Pada  penelitian  ini digunakan  beberapa  siklus  dengan  autoklaf  yaitu  satu,  dua,  dan  tiga  siklus.  Hasil  menunjukkan terjadi perubahan kadar lignin, holoselulosa, dan selulosa dari ketiga proses tersebut. Delignifikasi termal satu, dua, dan tiga siklus dapat dilihat pada Tabel 1-3.
Tabel 1.  Pengaruh delignifikasi termal satu siklus terhadap substansi dinding sel
Substansi dinding sel Sebelum delignifikasi (%) Setelah delignifikasi (%) Persentase perubahan (%) Lignin 15,35 14,16 7,75 Holoselulosa 65,37 64,17 1,83 Hemiselulosa 35,33 34,81 1,47 Tabel 2.  Pengaruh delignifikasi termal dua siklus terhadap substansi dinding sel Substansi dinding sel Sebelum delignifikasi (%) Setelah delignifikasi (%) Persentase perubahan (%) Lignin 15,35 13,46 12,31 Holoselulosa 65,37 63,37 3,06 Hemiselulosa 35,33 34,32 2,86 Tabel 3.  Pengaruh delignifikasi termal tiga siklus terhadap substansi dinding sel Substansi dinding sel Sebelum delignifikasi (%) Setelah delignifikasi (%) Persentase perubahan (%) Lignin 15,35 12,17 20,72 Holoselulosa 65,37 62,86 3,84 Hemiselulosa 35,33 33,81 4,30
Rahhutami: Pengaruh Delignifikasi Termal terhadap Substansi Dinding ...
Hasil  analisis  statistik  juga  menunjukkan  perbedaan  nyata  dari  ketiga  proses  tersebut. Semakin banyak siklus autoklaf maka proses delignifikasi akan semakin bagus (Gambar 1-3). Hal tersebut  dikarenakan,  semakin  lama  dan  semakin  banyak  proses  delignifikasi  dengan  suhu  maka semakin  banyak  juga  lignin  yang  terdegradasi.  Proses  pemanasan  dapat  memutuskan  ikatan glikosidik pada selulosa, sehingga ketika difermentasi dengan mikroba akan lebih efektif.
Gambar 1. Pengaruh proses delignifikasi termal satu, dua, dan tiga siklus terhadap kadar lignin
Gambar 2. Pengaruh proses delignifikasi termal satu, dua, dan tiga siklus terhadap kadar holoselulosa
0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 2 3 K ada r li gni n ( % ) Proses delignifikasi  termal (siklus) a b c
61 61,5 62 62,5 63 63,5 64 64,5 65 1 2 3 K ada r h o lo se lul o sa ( % ) Proses delignifikasi  termal (siklus) a b c
Gambar 3. Pengaruh proses delignifikasi termal satu, dua, dan tiga siklus terhadap kadar selulosa
Pada  Gambar  1  terlihat  bahwa  kadar  lignin  setelah  proses  delignifikasi  termal  satu,  dua, dan  tiga  siklus  terjadi  penurunan  dari  14.16  %,  13.46%,  menjadi  12.17%  dan  menunjukkan perbedaan  nyata.  Semakin  lama  waktu  delignifikasi  maka  kadar  lignin  yang  dihasilkan  pun  akan semakin  berkurang.  Oktaveni  (2009)  menyatakan  bahwa  penambahan  waktu  pemasakan  akan mempengaruhi  proses  delignifikasi.  Semakin  lama  waktu  pemasakan  maka  lignin  yang  terlarut akan semakin banyak sehingga proporsinya dalam serbuk kayu akan semakin berkurang. Novia et al. (2017)  dalam  penelitiannya  juga  melaporkan  bahwa  semakin  lama  waktu  delignifikasi  maka kadar  lignin  pada  sekam  padi  yang  dihasilkan  akan  semakin  kecil,  terjadi  penurunan  kadar  lignin dari 1,18 % pada waktu 30 menit menjadi 1,09% pada waktu 90 menit.
Pada  Gambar  2  dan  3  terlihat  bahwa  kadar  holoselulosa  dan  selulosa  menunjukkan perbedaan  nyata.  Kadar  holoselulosa  setelah  proses  delignifikasi  termal  satu,  dua,  dan  tiga  siklus berturut-turut  adalah  64,17  %,  63,37%,  dan  62,86%.  Sementara  kadar  selulosa  setelah  proses delignifikasi termal satu, dua, dan tiga siklus berturut-turut adalah 34,81 %, 34,32%, dan 33,81%. Semakin lama waktu delignifikasi maka kadar holoselulosa dan selulosa yang dihasilkan pun akan semakin berkurang. Hal ini diduga karena selulosa dan holoselulosa mengalami hidrolisis. Lismeri et  al. (2018)  menyatakan  bahwa  setelah  proses  hidrolisis  jumlah  selulosa  dan  hemiselulosa mengalami penurunan, hal ini menunjukkan bahwa selulosa dan hemiselulosa telah terdekomposisi menjadi monomer-monomer gula yang berupa glukosa, xylosa, dan arabinosa. Holoselulosa terdiri atas  selulosa  dan  hemiselulosa.  Holoselulosa  erat  kaitannya  dengan  selulosa  dan  hemiselulosa. Secara  teoritis,  selisih  nilai  antara  kadar  holoselulosa  dan  alfa-selulosa  disebut  sebagai  kadar hemiselulosa.  Menurunnya  kadar  selulosa  dan  holoselulosa  juga  dapat  disebabkan  karena  suhu yang  digunakan  pada  saat  delignifikasi  yaitu  121 0 C  bukan  merupakan  suhu  yang  optimum  untuk memecah  selulosa  dari  bahan.  Harmsen  (2010)  menyatakan  bahwa  selulosa  merupakan  senyawa
32,5 33 33,5 34 34,5 35 35,5 1 2 3 K ada r se lul o sa ( % ) Proses delignifikasi  termal (siklus) a b c
Rahhutami: Pengaruh Delignifikasi Termal terhadap Substansi Dinding ...
polimer yang memiliki ikatan hidrogen antar  molekulnya serta memiliki derajat polimerisasi yang tinggi  antara  800-10000  unit.  Adanya  ikatan  hidrogen  serta  derajat  polimerisasi  yang  tinggi menyebabkan selulosa sukar untuk dipecah. Untuk memecah selulosa dibutuhkan energi atau suhu yang tinggi, pada bahan bagas sorgum yang belum diberikan perlakuan awal mengalami kenaikan kadar  selulosa  yang  signifikan  setelah  melewati  proses  pretreatment.  Kadar  selulosa  tertinggi diperoleh pada sampel dengan temperatur 130 o C dalam waktu 30 menit (Sudiyani et al. , 2015).

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah didapat maka dapat disimpulkan bahwa perlakuan delignifikasi termal dengan beberapa siklus berpengaruh nyata terhadap kadar lignin, holoselulosa, dan  selulosa.  Kadar  lignin,  holoselulosa,  dan  selulosa  terbaik  ditunjukkan  pada  perlakuan delignifikasi termal tiga siklus.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  disampaikan  kepada  Kementrian  Riset,  Teknologi,  dan  Pendidikan Tinggi Republik Indonesia (Kemenristekdikti RI) yang telah memberikan dana pada penelitian ini melalu hibah Penelitian Dosen Pemula (PDP).

## DAFTAR PUSTAKA
Browning, B.L. (1967). Methods of Wood Chemistry. New York: Interscience.
[BSN]  Badan  Standardisasi  Nasional.  (1989).  Standar  Nasional  Indonesia  Nomor  1032  tentang Cara Uji Kadar Sari Ekstrak Benzena Dalam Pulp dan Kayu. Jakarta.
Cross, C.F., & Bevan, E.J. (1912). Researches on Cellulose III. London: Longmans Green.
Fitria. (2008). Pengolahan biomassa berlignoselulosa secara enzimatis dalam pembuatan pulp: studi kepustakaan. J. Teknologi Pertanian , 9 (2), 69-74.
Ginting, C., & Panjaitan, M. (2018). Perkembangan fruit set tandan kelapa sawit ( Elaeis guineensis Jacq.) dengan perlakuan berbagai formula hara. Agroista J. Agroteknologi , 2 (01), 41-51.
Harmsen,  P.F.H.  (2010).  Literature  Review  of  Physical  and  Chemical  Pretreatment  Processes  for Lignocellulosic  Biomass.  Food  &  Biobased  Research.  Energy  Research  Centre  of  the Netherlands.
Hermiati, E., Mangunwidjaja, D., Sunarti, T. C., Suparno, O., & Prasetya, B. (2010). Pemanfaatan biomassa  lignoselulosa  ampas  tebu  untuk  produksi  bioetanol. J.  Litbang  Pertanian , 29 (4), 121-130.
Lismeri,  L.,  Utami,  R.S.,  Darni,  Y.,  Hanif,  M.,  &  Riyanto,  A.  (2018). Produksi  gula  reduksi  dari batang  ubi  kayu  dengan  hidrolisis  menggunakan  asam  encer  dan  induksi  medan elektromagnetik. J. Rekayasa Kimia dan Lingkungan , 13 (1), 8-14.
Novia,  Wijaya,  D.,  &  Yanti,  P.  (2017).  Pengaruh  waktu  delignifikasi  terhadap  lignin  dan  waktu SSF terhadap etanol pembuatan bioetanol dari sekam padi. J. Teknik Kimia, 23 (1), 19-27.
Oktaveni,  D.  (2009).  Lignin  Terlarut  Asam  dan  Delignifikasi  Pada  Tahap  Awal  Proses  Pulping Alkali. Unpublished undergraduate thesis, Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Prastowo,  B.  (2007).  Potensi  sektor  pertanian  sebagai  penghasil  dan  pengguna  energi  terbarukan. Perspektif , 6 (2), 84 - 92.
Sudiyani, Y., Waluyo, J., Riandi, A.P., Primandaru, P., & Novia. (2015). Pengaruh temperatur dan waktu  tinggal pada perlakuan awal bagas sorgum dengan metode steam explosion. J. Teknik Kimia , 21 (4), 47-56.
Sun,  Y.,  &  Cheng,  J.  (2002).  Hydrolysis  of  lignocellulosic  materials  for  ethanol  production:  a review. Bioresource Technology , 83 , 1-11.