Pengaruh Praperlakuan terhadap Degradasi Bagas Tebu oleh Streptomyces sp. S2

Abstract

Indonesia sebagai negara tropis memiliki kelimpahan bahan lignoselulosa (bagian tanaman yang tidak dimaanfaatkan) yang besar. Bahan lignoselulosa terdiri atas selulosa, hemiselulosa dan lignin, dengan selulosa sebagai bagian yang paling sering dimanfaatkan. Selulosa dari bahan lignoselulosa dapat diubah menjadi produk dengan nilai tambah seperti bahan bakar (misalnya bioetanol) atau biomaterial (misalnya bioplastik). Pemanfaatan selulosa dari bahan lignoselulosa seringkali mengalami hambatan, diantaranya karena kandungan lignin yang tinggi dan kristalinitas yang tinggi dari selulosa. Tingginya kandungan lignin dan kristalinitas dari bahan lignoselulosa dapat dikurangi dengan beberapa cara, salah satunya dengan praperlakuan. Praperlakuan dapat menggunakan bahan kimia (kimiawi) atau menggunakan organisme utuh atau enzim dari suatu organisme (biologis). Praperlakuan biologis diharapkan dapat mengurangi ketergantungan terhadap bahan kimiawi, dan mengurangi dampak terhadap lingkungan. Streptomyces sp. diketahui sebagai pendegradasi bahan lignoselulosa dan umum ditemukan di tanah. Salah satu isolat Streptomyces sp dari perkebunan kelapa sawit di Jambi diketahui memililiki aktivitas LPMO (lytic polysaccharide monooxygenase), yaitu Streptomyces sp S2. Enzim LPMO membantu membuka ikatan selulosa, yang dapat memudahkan enzim selulolitik seperti endoglukanase dan eksoglukanase untuk masuk dan memutus lebih jauh ikatan selulosa sehingga dapat mengurangi kristalinitasnya. Sejauh ini belum ada penelitian yang mempelajari kemampuan Streptomyces khususnya Streptomyces sp S2 dalam mendegradasi bahan lignoselulosa pada beberapa kondisi bahan lignoselulosa. Berdasarkan hal ini maka terdapat ide untuk meneliti kemampuan Streptomyces sp S2 dalam mendegradasi tiga kondisi bagas tebu sebagai bahan lignoselulosa (diberi praperlakuan fisik saja, diberi praperlakuan kimiawi berupa alkali-hidrotermal, serta diberi praperlakuan kimiawi berupa hidrogen peroksida). Hasil pengukuran komponen bahan lignoselulosa (selulosa, hemiselulosa, lignin) menunjukan bahwa Streptomyces sp S2 tidak efektif dalam mengubah komponen bahan lignoselulosa pada kondisi alami (diberi praperlakuan fisik saja). Di sisi lain Streptomyces sp S2 mengurangi persentase selulosa secara signifikan sebesar 4.86% pada bagas tebu alkali (NaOH)-Streptomyces dibandingkan pada alkali-hidrotermal (NaOH) saja. Persentase hemiselulosa dan lignin setelah degradasi oleh Strepromyces sp S2 hanya meningkat sedikit bila dibandingkan dengan pada praperlakuan alkali-hidrotermal sebelum didegradasi Streptomyces. Degradasi Streptomyces sp. S2 terhadap bagas tebu yang telah diberi praperlakuan peroksida meningkatkan lebih jauh kandungan selulosanya sebesar 1.56% serta meningkatkan hemiselulosa secara signifikan sebesar 3.87% . Streptomyces sp S2 mampu mengurangi kandungan lignin secara signifikan sebesar 6.48% pada kondisi bagas tebu yang telah diberi praperlakuan hidrogen peroksida,dibandingkan dengan kondisi praperlakuan hidrogen-peroksida sebelum didegradasi Streptomyces. Streptomyces sp S2 dapat mengurangi kristalinitas selulosa pada bagas tebu alami dan pada kondisi setelah praperlakuan hidrogen peroksida sebanyak masing-masing 9% dan 11%, di sisi lain tidak banyak mengubah kristalinitas pada kondisi bagas tebu yang diberi praperlakuan alkali hidrotermal. Pengamatan pada senyawa fungsional menunjukan bahwa praperlakuan alkali-hidrotermal sangat efektif dalam mengurangi lignin tipe S (siringil), sedangkan praperlakuan hidrogen-peroksida efektif dalam mengurangi kedua lignin tipe S (siringil) dan tipe G (guaiasil). Hal ini dapat menjelaskan penurunan lebih lanjut persentase lignin pada kondisi bagas tebu yang diberi praperlakuan hidrogen peroksida dan didegradasi lebih lanjut oleh Streptomyces sp S2. Pengamatan morfologis menggunakan mikroskop elektron menunjukan bahwa Streptomyces sp S2 dapat membuat lubang pada ketiga kondisi bagas tebu.