PRODUKSI PREBIOTIK XILOOLIGOSAKARIDA DARI PEMANFAATAN LIMBAH AGROINDUSTRI SINGKONG : AMPAS DAN KULIT SINGKONG MELALUI PROSES HIDROLISIS ENDO-β-1,4-D-XILANASE

Abstract

Limbah agroindustri singkong yang berupa ampas dan kulitnya di Indonesia belum termanfaatkan secara optimal. Setiap tahun tidak kurang dari 4 juta ton limbah singkong terbuang begitu saja bahkan menimbulkan pencemaran lingkungan di sekitar pabrik tapioka.Padahal kandungan lignoselulosa dalam limbah singkong cukup tinggi (24-38%). Lignoselulosa yang mengandung hemiselulosa kaya xilan adalah polisakarida yang dapat dihidrolisis untuk menghasilkan xilooligosakarida (XOS). XOS diketahui mempunyai aktivitas prebiotikdan termasuk dalam makanan fungsional. XOS tidak dapat dihidrolisis dan diabsopsi oleh pencernaan manusia tetapi dapat menstimulasi pertumbuhan bakteri probiotik dalam usus besar. Saat ini prebiotik XOS dipasaran harganya cukup mahal karena dibuat dari substrat komersial dengan biaya produksi cukup tinggi. Produksi XOS dengan hidrolisis panas atau kimiawi juga menimbulkan dampak pencemaran lingkungan. Oleh karena itu pada penelitian ini kami mencoba memproduksi XOS dari bahan yang murah yaitu limbah singkong dengan proses enzimatis yang ramah lingkungan. Limbah singkong yang digunakan berasal dari mitra PT Mokaf Indonesia. Mitra berperan dalam menyediakan limbah yang memenuhi kualitas sebagai bahan baku. Enzim kunci untuk produksi XOS dari hidrolisis xilan adalah endo β-1,4-D-xilanase. Enzim ini akan menghidrolisis xilan menjadi XOS dan sedikit xilosa. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memproduksi prebiotik xilooligosakarida dari pemanfaatan limbah singkong (ampas dan kulit singkong) dengan aktivitas endo-β-1,4-D-xilanase. Pada penelitian ini, kulit dan ampas singkong dihaluskan dan disaring dengan ukuran kurang dari 100 mesh, kemudian dilakukan pre-treatment menghilangkan HCN dengan perendaman 1-5 hari dan perebusan 1-5, untuk ampas singkong hanya prendaman 1 hari. Kandungan HCN yang masih dalam kondisi aman yaitu dibawah 50 ppm adalah kondisi 5 hari baik perlakuan perendaman dan perebusan. Tahap selanjutnya yaitu dengan perendaman 0.5% NaOCl selama 5 jam untuk menghilangkan kandungan lignin dalam kulit maupun ampas singkong, dalam perlakuan delignifikasi dibandingkan juga dengan proses tanpa delignifikasi, dengan tujuan untuk melihat berbandingan rendemen xilan dan total gula reduksi yang dihasilkan. Ekstraksi xilan dilakukan dengan perendaman variasi NaOH: 2%,4%,6%,8%.10%,12%.14% dan 16% selama 24 jam, diikuti dengan penambahan 5% HCl pH 7,0. Setelah itu disentrifugasi, filtrat yang diperoleh di presipitasi dengan etanol (rasio 1:3) dan dikeringkan pada suhu 80 0C selama 48 jam. NaOH treatment ini berhasil mengisolasi xilan dari kulit sebesar 14 % (dari 8% NaOH pada kondisi tanpa delignifikasi) dan 6,4% (dari 4% NaOH dari kondisi delignifikasi). Rendemen xilan dari ampas singkong sebesar 47% (dari 6% NaOH pada kondisi tanpa delignifikasi) dan 25% (dari 6% NaOH dengan delignifikasi). Kedua rendeman xilan baik dari kulit dan ampas singkong rendemen xilan yang dihasilkan lebih besar pada kondisi tanpa delignifikasi dibandingkan dengan delignifikasi, hal ini disebabkan karena adanya lignin yang ikut terlarut pada saat penambahan NaOH. Namun kondisi delignifikasi dan non delignifikasi dapat dibandingkan dengan total gula reduksi yang dihasilkan dari hidrolisis xilan yang terisolasi dengan enzim endoxilanase. Dari hasil Total Gula Reduksi yang dihasilkan kondisi delignifikasi lebih tinggi dari tanpa delignifikasi. Proses hidrolisis menggunakan endoxilanase (2.76 U/mg) dari Bacillus substilis asal abdominal rayap tanah dibawah kondisi pH 5 dan suhu 50 0C selama 15 jam. Analisis TLC menunjukkan produksi XOS, yaitu menunjukkan spot yang tebal pada X5. Kromatogram HPLC menunjukkan jumlah kuantitatif X5 yang dihasilkan sebagai produk dominan dan beberapa XOS yang lain seperti X3, X4 dan tidak dihasilkan komponen X2 dalam produk hidrolisis xilan dari kulit dan ampas singkong. Hasil ini tidak berbeda dengan produk hidrolisis xilan dari oat spelt xilan, namun produknya lebih rendah. Langkah selanjutnya mencari kondisi optimum hidrolissi dengan menvariasi waktu inkubasi selama 5, 16, 20 dan 24 jam. Dari hasil TLC dan total gula reduksi dihasilkan waktu optimal hidrolisis yatitu 20 jam untuk xilan yang berasal daro kulit singkong dan 16 jam untuk xilan yang berasal dari ampas kedelai. Rencana penelitian tahun ke 2 akan melakukan uji prebiotik terhadap XOS yang dihasilkan dari produk hidrolisis xilan yang bersumber dari kulit dan ampas singkong secara in-vitro dan in-vivo. Beberapa parameter yang akan diamati adalah produk fermentasi bakteri probiotik berupa asam lemak pendek yaitu asam propionat, asam butirat dan asam laktat, pH fecal dan berat total colon dan cecal hewan uji tikus. Tujuan akhir penelitian ini akan dapat menginformasikan bahwa prebiotik xilooligosakarida dapat diisolasi dari limbah singkong menggunakan enzim endo-β-1,4-D-xilanase.