MF - Agriculture Technology

SIMULASI MODEL SIMULTANEOUS SACCHARIFICATION AND CO-FERMENTATION (SSCF) UNTUK PRODUKSI BIOETANOL DARI REBUNG BAMBU

2026-01-01T00:00:00Z

SIMULASI MODEL SIMULTANEOUS SACCHARIFICATION AND CO-FERMENTATION (SSCF) UNTUK PRODUKSI BIOETANOL DARI REBUNG BAMBU Nasution, Nurul Cinthiya Krisis energi global akibat tingginya ketergantungan terhadap bahan bakar fosil serta peningkatan emisi karbon mendorong perlunya pengembangan energi terbarukan yang lebih berkelanjutan. Salah satu alternatif yang menjanjikan adalah bioetanol generasi kedua berbasis biomassa lignoselulosa. Rebung bambu memiliki potensi besar sebagai bahan baku karena kandungan selulosa dan hemiselulosa yang tinggi serta kadar lignin yang sangat rendah, sehingga memungkinkan konversi menjadi bioetanol tanpa tahap pretreatment yang kompleks. Metode simultaneous saccharification and co-fermentation (SSCF) dipandang unggul karena mampu mengintegrasikan proses hidrolisis dan fermentasi dalam satu reaktor, sehingga meningkatkan efisiensi pemanfaatan glukosa dan xilosa secara simultan melalui konsorsium mikroorganisme Trichoderma reesei, Saccharomyces cerevisiae, dan Scheffersomyces stipitis. Namun, kajian terdahulu masih terbatas pada pendekatan eksperimen tanpa pengembangan model matematika. Penelitian ini bertujuan untuk menyusun model matematika SSCF berbasis sistem persamaan diferensial yang merepresentasikan pertumbuhan mikroorganisme, konsumsi substrat selulosa dan hemiselulosa, pembentukan gula (glukosa dan xilosa), serta produksi etanol. Model dibangun berdasarkan pendekatan teoritis dengan asumsi sistem batch homogen, parameter konstan, tanpa inhibisi produk maupun kompetisi mikroba. Data eksperimen sekunder diambil dari Ramadhani et al. (2024) selama fermentasi 72 jam. Estimasi parameter kinetika dilakukan melalui proses fitting, dengan fokus pada parameter dominan yaitu laju pertumbuhan maksimum (??!"# ) dan laju produksi etanol (??!" ). Hasil simulasi baseline menunjukkan model mampu mengikuti tren produksi etanol, namun masih memiliki keterbatasan pada dinamika gula total yang menghasilkan nilai negatif akibat belum dimasukkannya mekanisme pembentukan gula dari sakarifikasi. Simulasi hybrid parameter menghasilkan prediksi etanol yang sangat mendekati eksperimen dengan mean absolute error (MAE) sebesar 0,092 g/L, mean absolute percentage error (MAPE) sebesar 1,71%, dan koefisien determinasi (R²) sebesar 0,9992, yang menunjukkan akurasi model yang sangat tinggi khusus pada variabel etanol. Meskipun model ini terbukti valid dalam merepresentasikan produksi etanol, simulasi variasi substrat awal menunjukkan hasil yang tidak realistis secara biologis karena mekanisme pembatas substrat belum terintegrasi dalam persamaan produksi etanol. Hal ini menegaskan bahwa model sederhana ini lebih tepat digunakan sebagai alat prediksi awal untuk produk utama, namun masih memerlukan pengembangan lebih lanjut dengan memasukkan kinetika Monod, inhibisi etanol, serta dinamika enzim sakarifikasi agar mampu menggambarkan keseluruhan proses SSCF secara lebih komprehensif. Penelitian ini memberikan kontribusi awal serta membuka peluang untuk penelitian selanjutnya.; The global energy crisis, driven by heavy dependence on fossil fuels and increasing carbon emissions, highlights the urgent need for more sustainable renewable energy development. One promising alternative is second-generation bioethanol derived from lignocellulosic biomass. Bamboo shoots have strong potential as a feedstock due to their high cellulose and hemicellulose content and extremely low lignin fraction, which enables conversion into bioethanol without complex pretreatment stages. The simultaneous saccharification and co- fermentation (SSCF) method is considered advantageous because it integrates hydrolysis and fermentation within a single reactor, thereby improving the simultaneous utilization of glucose and xylose through a microbial consortium consisting of Trichoderma reesei, Saccharomyces cerevisiae, and Scheffersomyces stipitis. However, previous studies have remained largely experimental, with limited development of mathematical modeling approaches. This research aimed to develop an SSCF mathematical model based on a system of differential equations representing microbial growth, cellulose and hemicellulose substrate consumption, sugar formation (glucose and xylose), and ethanol production. The model was constructed using a theoretical approach under the assumptions of a homogeneous batch system, constant parameters, and the absence of product inhibition or microbial competition. Secondary experimental data were obtained from Ramadhani et al. (2024) during a 72-hour fermentation process. Kinetic parameter estimation was performed through model fitting, focusing on dominant parameters, namely the maximum growth rate (??!"#) and the ethanol production rate (??!" ). Baseline simulation results showed that the model was able to capture the general trend of ethanol production; however, limitations were observed in total sugar dynamics, which produced negative values due to the absence of explicit sugar formation mechanisms from saccharification. Hybrid parameter simulations provided ethanol predictions that closely matched experimental data, with a mean absolute error (MAE) of 0,092 g/L, a mean absolute percentage error (MAPE) of 1,71%, and a coefficient of determination (R²) of 0,9992, indicating very high accuracy specifically for ethanol concentration. Although the model was validated in representing ethanol production, simulations of initial substrate variation produced biologically unrealistic outcomes because substrate limitation mechanisms were not yet integrated into the ethanol production equations. This confirms that the simplified model is more suitable as an initial predictive tool for the main product, but further development is required by incorporating Monod kinetics, ethanol inhibition, and explicit saccharification enzyme dynamics in order to comprehensively represent the entire SSCF process. Overall, this study provides an initial contribution and opens opportunities for future research and model refinement.

Desain Sistem Ketertelusuran Pada Agroindustri Kakao Dengan Menggunakan Blockchain

2026-01-01T00:00:00Z

Desain Sistem Ketertelusuran Pada Agroindustri Kakao Dengan Menggunakan Blockchain Haris, Zaky Abdul Indonesia merupakan produsen kakao terbesar ketiga di dunia, namun agroindustri kakao nasional masih menghadapi permasalahan struktural berupa asimetri informasi, ketidaktransparanan harga, pemalsuan produk, dan lemahnya ketertelusuran komoditas. Tantangan ini semakin mendesak seiring diberlakukannya European Union Deforestation Regulation (EUDR) yang mewajibkan pembuktian asal-usul kakao bebas deforestasi. Penelitian ini bertujuan menganalisis rantai pasok kakao, mengidentifikasi kebutuhan sistem ketertelusuran, merancang sistem berbasis blockchain, dan mengevaluasi kinerjanya. Pengumpulan data dilakukan di PT XYZ (Jakarta) dan Kabupaten Garut, Jawa Barat. Metode penelitian mencakup analisis situasional menggunakan kerangka Van der Vorst, identifikasi kebutuhan dengan Goal-Oriented Requirements Engineering (GORE), pemodelan sistem menggunakan BPMN 2.0 dan diagram UML, serta pengembangan perangkat lunak dengan pendekatan Scrum Agile. Kinerja sistem diuji menggunakan Black Box Testing. Hasil analisis mengidentifikasi dua pola rantai pasok: pola kemitraan terintegrasi (PT XYZ) dan pola tradisional desentralisasi (Garut), dengan tujuh entitas aktor inti. Sistem yang dirancang mengadopsi arsitektur berlapis yang mengintegrasikan antarmuka web berbasis Streamlit, middleware Python untuk validasi geospasial, dan jaringan blockchain berbasis Ethereum Virtual Machine (EVM) dengan tiga smart contract modular: RoleManager.sol, MasterData.sol, dan Traceability.sol. Pengujian Black Box Testing menghasilkan tingkat keberhasilan 100% dari 19 skenario uji, dengan validasi empiris terhadap tiga pilar blockchain: desentralisasi, transparansi, dan imutabilitas. Penelitian ini menghasilkan prototipe proof-of-concept yang membuktikan bahwa teknologi blockchain mampu menggantikan peran verifikator pihak ketiga, menjawab persyaratan teknis EUDR, dan berpotensi mengurangi asimetri informasi serta memperkuat posisi tawar petani kakao Indonesia.; Indonesia is the world's third-largest cocoa producer, yet its cocoa agroindustry continues to face structural challenges including information asymmetry, price opacity, product adulteration, and inadequate commodity traceability. These issues have become increasingly urgent following the enforcement of the European Union Deforestation Regulation (EUDR), which mandates verifiable proof that cocoa products entering the EU market are free from deforestation. This study aims to analyze the cocoa supply chain structure, identify traceability system requirements, design a blockchain-based traceability system, and evaluate its performance. Data were collected from PT XYZ (Jakarta) as a global partner company and Garut Regency, West Java, as a representative of smallholder supply chain patterns. The research methodology consists of four phases: situational analysis using the Van der Vorst framework, requirements identification using Goal-Oriented Requirements Engineering (GORE), system modeling using BPMN 2.0 and UML diagrams, and software development using the Scrum Agile approach. System performance was evaluated through Black Box Testing. The situational analysis identified two predominant supply chain patterns: an integrated partnership model (PT XYZ) and a decentralized traditional model (Garut Regency), involving seven core actor entities. The designed system adopts a layered architecture integrating a Streamlit-based web interface, a Python middleware for off-chain geospatial validation, and an Ethereum Virtual Machine (EVM)-based blockchain network, supported by three modular smart contracts: RoleManager.sol, MasterData.sol, and Traceability.sol. Black Box Testing yielded a 100% success rate across 19 test scenarios, with empirical validation of three fundamental blockchain pillars: decentralization, transparency, and immutability. This study delivers a proof-of-concept prototype demonstrating that blockchain technology can replace the role of third-party verifiers, fulfill EUDR technical requirements, and has the potential to reduce information asymmetry while strengthening the bargaining position of Indonesian cocoa farmers.

Karakteristik edible coating berbasis kitosan dengan penambahan ekstrak bekatul padi fraksi polar

2026-01-01T00:00:00Z

Karakteristik edible coating berbasis kitosan dengan penambahan ekstrak bekatul padi fraksi polar Salsabila, Balqis Food waste menjadi isu global yang berdampak pada ekonomi, ketahanan pangan, dan lingkungan. Produk segar sangat rentan rusak akibat pertumbuhan mikroorganisme dan menjadi foodwaste. Edible coating berbasis kitosan telah dimanfaatkan untuk memperpanjang umur simpan produk pangan, namun efektivitas antimikrobanya masih terbatas. Bekatul padi merupakan limbah penggilingan padi yang mengandung senyawa bioaktif seperti fenolik, flavonoid dan polifenol. Senyawa bioaktif tersebut berpotensi menjadi agen antimikroba alami, namun belum banyak dimanfaatkan dalam edible coating. Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa ekstrak bekatul padi memiliki aktivitas antimikroba terhadap bakteri Staphylococcus aureus dan Eschericia coli. Namun, kandungan lemak tidak jenuh pada ekstrak bekatul sangat mudah teroksidasi sehingga pada penelitian ini ekstrak bekatul padi dipisahkan berdasarkan polaritasnya. Penelitian ini bertujuan mengembangkan edible coating berbasis kitosan dengan penambahan ekstrak bekatul padi fraksi polar untuk meningkatkan aktivitas antimikroba dan kualitas fisik yaitu elongasi, transmisi uap air, dan mengidentifikasi profil fitokimia pada bekatul padi varietas IR 64 dan Inpari 32. Penelitian ini diawali dengan proses ekstraksi bekatul padi varietas IR 64 dan Inpari 32 menggunakan pelarut etanol dengan metode maserasi. Ekstrak bekatul padi dianalisis dengan metode LC-QTOF untuk mengidentifikasi profil fitokimia. Penentuan aktivitas antimikroba ekstrak bekatul padi fraksi polar dengan metode difusi cakram Kirby-Bauer menggunakan bakteri uji S. aureus, Salmonella, dan E. coli. Edible coating diformulasikan dengan mencampurkan larutan kitosan (2%) dan ekstrak bekatul padi fraksi polar (10%, 20% dan 30%). Karakterisasi dilakukan melalui uji sifat fisik yaitu elongasi dengan Texture analyzer, viskositas, dan transmisi uap air. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ekstrak bekatul padi pada varietas IR 64 dan Inpari 32 mengandung profil fitokimia yang berbeda. IR 64 didominasi kelompok senyawa alkaloid, terpenoid, steroid dan flavonoid. Inpari 32 didominasi kelompok senyawa amina, senyawa organik, asam amino dan alkaloid. Ekstrak bekatul padi fraksi polar memiliki aktivitas antimikroba terhadap S. aureus dengan zona hambat sebesar 13,2-6,9 mm, Salmonella sebesar 12,9-6,6 mm dan E. coli sebesar 10,7-7,3 mm. Penambahan ekstrak bekatul padi fraksi polar pada matriks edible coating meningkatkan aktivitas antimikroba terhadap bakteri S. aureus sebesar 10,4-7,9 mm, Salmonella sebesar 9,7-7,8 mm, dan E. coli sebesar 8,8-8,3 mm. Penambahan ekstrak bekatul padi fraksi polar pada edible coating juga berpengaruh positif terhadap nilai viskositas terukur sebesar 1035-2300 cP, nilai elongasi sebesar 204-93%, nilai WVTR sebesar 4.55-2.99 g/m2/jam. Berdasarkan hasil penelitian, konsentrasi ekstrak 30% varietas Inpari 32 menunjukkan formulasi terbaik karena efektivitas antimikroba yang paling tinggi.

Meta-Analisis Pengaruh Pra-Perlakuan Perendaman dengan Ekstrak Tumbuhan terhadap Kadar Akrilamida Pada Kentang Goreng

2026-01-01T00:00:00Z

Meta-Analisis Pengaruh Pra-Perlakuan Perendaman dengan Ekstrak Tumbuhan terhadap Kadar Akrilamida Pada Kentang Goreng Nursilviani Akrilamida merupakan senyawa toksik yang terbentuk selama proses termal pada produk pangan berkarbohidrat. Pra-perlakuan perendaman dengan ekstrak tumbuhan muncul sebagai potensi strategi mitigasi, namun temuan dari berbagai studi primer masih menunjukkan variasi , seperti jenis varietas kentang, jenis ekstrak dan konsentrasi tumbuhan yang digunakan, proses penggorengan serta waktu perendaman. Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji secara kuantitatif apakah pra-perlakuan perendaman dengan ekstrak tumbuhan memiliki pengaruh yang signifikan terhadap penurunan kadar akrilamida pada kentang goreng menggunakan metode meta-analisis. Pencarian literatur sistematis dilakukan berdasarkan pedoman PRISMA 2020 pada enam basis data bereputasi. Data dari 8 studi primer dengan total 24 lengan perlakuan yang memenuhi kriteria inklusi dianalisis menggunakan Review Manager (RevMan) versi 5.4.1 dengan model Random Effects. Ukuran efek diukur menggunakan Standardized Mean Difference (SMD) dan Mean Difference (MD). Hasil meta-analisis menunjukkan bahwa pra-perlakuan perendaman dengan ekstrak tumbuhan memiliki pengaruh yang sangat signifikan dalam menurunkan kadar akrilamida pada kentang goreng dengan nilai SMD sebesar -7,90 (95% CI: -9,75 hingga -6,06; P < 0,00001). Tingkat heterogenitas yang sangat rendah (I²= 2%) menunjukkan bahwa variasi hasil antarstudi relatif kecil dan hasil analisis bersifat sangat konsisten. Analisis subgrup berdasarkan golongan senyawa bioaktif dominan menunjukkan bahwa fenilpropanoid (SMD= -9,48; I²= 0%) dan polifenol (SMD= -8,00; I²= 0%) memberikan efektivitas yang sangat signifikan dan konsisten. Analisis subgrup berdasarkan waktu perendaman menunjukkan bahwa durasi sedang (5–30 menit) memberikan penurunan absolut terbesar (MD= -999,90 µg/kg). Analisis subgrup konsentrasi menunjukkan bahwa konsentrasi rendah memberikan penurunan terbesar (MD= -692,01 µg/kg). Disimpulkan bahwa pra-perlakuan perendaman ekstrak tumbuhan, terutama yang kaya akan senyawa fenilpropanoid dan polifenol, terbukti secara statistik berpengaruh nyata dan merupakan strategi mitigasi akrilamida yang sangat efektif.