bab ii tinjauan pustaka -...

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bioetanol

Etanol merupakan senyawa turunan dari etana (C2H6) dengan salah satu

atom H digantikan oleh gugus hidroksil. Gugus hidroksil yang terdapat pada

etanol akan menyebabkan polaritas molekul dan menimbulkan ikatan hidrogen

antar molekul. Sifat-sifat kimia dan fisika etanol sangat tergantung pada gugus

hidroksil tersebut. Kedua sifat tersebut menyebabkan perbedaan sifat fisik

alkohol, berat molekul rendah, dan senyawa hidrokarbon yang mempunyai berat

molekul ekuivalen.

Pada kondisi atmosferik, etanol merupakan cairan volatil yang mudah

terbakar, jernih, tidak berwarna, aromanya menyegarkan, mudah dikenali,

berkarakter khas, dan mudah larut dalam air. Secara umum etanol lebih dikenal

sebagai etil alkohol dengan rumus kimia C2H5OH. Secara detail, sifat-sifat fisik

etanol disajikan pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Sifat Fisik Etanol

Massa molekul relatif 46,07 g/mol Titik beku -114,10C

Titik didih normal 78,320C Densitas pada 20 0C 0,7893

Kelarutan dalam air 200C Sangat larut Viskositas pada 200C 1,17 cP Kalor spesifik 200C 0,579 kal/g0C

Kalor pembakaran 250C 7092,1 kal/g Sumber: Rizani, 2000

Etanol yang diproduksi dengan cara fermentasi menggunakan bahan baku

hayati dipopulerkan dengan nama bioetanol. Bioetanol adalah cairan biokimia,

tidak berwarna, larut dalam eter, air, aseton, benzen, dan semua pelarut organik,

memiliki bau khas alkohol, serta dihasilkan melalui proses fermentasi gula dari

sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme.

Bahan baku untuk produksi bioetanol terdiri atas :

1) Nira bergula (sukrosa), seperti : nira tebu, nira nipah, nira sorgum, nira

kelapa, nira aren, nira siwalan, dan sari buah mete.

7 Bab II Tinjauan Pustaka

Pengaruh Waktu Fermentasi dan Konsentrasi Gula terhadap Kadar Bioetanol

yang Dihasilkan dari Nira Sorgum (Sorghum bicolor L. Moench) secara Fermentasi

Menggunakan Saccharomyces cerevisiae

2) Bahan berpati, seperti : tepung-tepung biji sorgum, sagu, singkong/gaplek,

ubi jalar, ganyong, garut, dan umbi dahlia.

3) Bahan berserat selulosa atau lignoselulosa, seperti : kayu, jerami, batang

pisang, dan lain-lain.

Dari ketiga bahan baku tersebut bahan bergula merupakan bahan yang

sering digunakan untuk memproduksi bioetanol. Gula merupakan karbohidrat

dalam bentuk monosakarida dan disakarida yang merupakan senyawa bahan baku

fermentasi alkohol, sedangkan bahan berlignoselulosa merupakan bahan baku

yang jarang digunakan karena cukup sulit dalam penguraiannya menjadi

bioetanol.

Bioetanol yang dihasilkan dari proses fermentasi akan mengalami

pemurnian sehingga diperoleh bioetanol dengan kadar yang lebih tinggi. Untuk

meningkatkan kadar bioetanol hingga ± 95% maka perlu dilakukan distilasi pada

kondisi operasi yang disesuaikan dengan karakteristik bioetanol dan adsorpsi

menggunakan adsorben tertentu untuk menghilangkan sisa kandungan air dalam

bioetanol. Waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan rendemen dengan rata-rata

19% pada pemurnian etanol menggunakan distilasi dengan suhu antara 78-90oC

adalah 3 jam (Suryanto, 1999).

Etanol biasa digunakan sebagai campuran untuk minuman keras, bahan

dasar industri farmasi, kosmetika, dan kini sebagai campuran bahan bakar untuk

kendaraan bermotor. Mengingat pemanfaatan etanol beraneka ragam sehingga

grade etanol yang dimanfaatkan harus berbeda sesuai dengan penggunaannya.

Untuk etanol yang mempunyai grade 90-95% biasa digunakan pada industri,

sedangkan etanol/bioetanol yang mempunyai grade 95-99% atau disebut alkohol

teknis dipergunakan sebagai campuran untuk minuman keras dan bahan dasar

industri farmasi.

Di bidang kesehatan, etanol banyak dimanfaatkan sebagai zat antiseptik dan

di bidang kecantikan etanol banyak digunakan dalam pembuatan parfume. Selain

itu, etanol juga banyak digunakan sebagai pelarut. Nama-nama ethanolik solvent

yang dikenal diantaranya synasol, shellacol, quakersol, tecsol, jaysol, pacosol,





neosol, solox, anhydrol, paco, filmcol, filmex, dan sebagainya. Sebagai bahan

baku, etanol digunakan pula untuk pembuatan senyawa asetaldehid, butadiene,

dietil eter, etil asetat, asam asetat, dan sebagainya.

Penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar juga mempunyai prospek yang

cerah. Bioetanol dapat digolongkan sebagai bahan yang dapat diperbaharui karena

dapat dibuat dari bahan baku yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Bioetanol

murni dapat digunakan sebagai pencampur pada bensin (gasoline). Grade

bioetanol yang dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar untuk kendaraan

bermotor ini harus benar-benar kering dan anhydrous agar tidak menimbulkan

korosif, sehingga bioetanol harus mempunyai grade tinggi antara 99,6-99,8%

(Fuel Grade Ethanol). Keuntungan penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar

alternatif pengganti minyak bumi adalah tidak memberikan tambahan netto

karbondioksida (CO2) pada lingkungan karena CO2 yang dihasilkan dari

pembakaran etanol diserap kembali oleh tumbuhan dan dengan bantuan sinar

matahari CO2 digunakan dalam proses fotosintesis. Penambahan bioetanol ke

bensin secara efektif akan membentuk oxygenated atau bahan bakar dengan ikatan

karbon–hidrogen– oksigen. Inilah yang akan mengurangi timbulnya polusi udara

terutama emisi karbonmonoksida (CO).

Angka oktan bensin hanya berkisar pada 87-88, sedangkan angka oktan

bioetanol adalah 117. Apabila kedua bahan tersebut bercampur, maka angka oktan

bensin akan meningkat. Dengan nilai oktan tinggi, maka proses pembakaran

menjadi lebih sempurna dan emisi gas buang hasil pembakaran dalam mesin

kendaraan bermotor menjadi lebih baik. Penggunaan bioetanol dari bahan alam ini

tidak menimbulkan polusi dan menjaga keseimbangan alam dalam siklus carbon.

Gambar 2.1. Bioetanol dari Batang Sorgum





2.2 Tanaman Sorgum

Tanaman sorgum di Indonesia

sebenarnya sudah dikenal sejak

lama, namun pengembangannya

tidak sebaik padi dan jagung. Hal ini

disebabkan oleh masih sedikitnya

daerah yang memanfaatkan tanaman

sorgum sebagai bahan pangan. Gambar 2.2 Tanaman Sorgum

Sumber : Soeranto, 2012

Sorgum merupakan tanaman asli dari wilayah-wilayah tropis dan subtropis

di bagian Pasifik Tenggara dan beberapa negara, meliputi Australia, Selandia

Baru, dan Papua. Sorgum memiliki 32 spesies, di antara spesies-spesies tersebut

yang paling banyak dibudidayakan adalah spesies Sorghum bicolor (japonicum).

Sorgum (Sorghum bicolor L. Moench) merupakan tanaman yang termasuk

ke dalam famili Graminae bersama dengan padi, jagung, tebu, gandum, dan lain-

lain. Sorgum adalah tanaman serealia yang potensial untuk dibudidayakan dan

dikembangkan, khususnya pada daerah-daerah yang kurang produktif dan kering

di Indonesia.

Tanaman ini mulai dikenal di Indonesia sejak tahun 1925. Sorgum dikenal

di Indonesia dengan nama yang berbeda-beda, seperti “cantel” di Jawa Tengah

dan Jawa Timur, “jagung cantrik” di Jawa Barat, dan “batara tojeng” di Sulawesi

Selatan (Nanda, dkk., 2008). Sorgum mulai berkembang sejak tahun 1973,

terutama di Demak, Kudus, Grobogan, Purwodadi, Lamongan, dan Bojonegoro

(Rufaizah, Ummi, 2011).

Adapun sifat-sifat tanaman sorgum secara morfologis dan fisiologis yaitu

sebagai berikut :

1) Bagian tanaman yang terdapat di atas tanah tumbuh lambat sebelum

perakarannya berkembang dengan baik.

2) Berakar serabut dengan sistem perakarannya terdiri atas akar-akar seminal

(akar-akar primer) pada dasar buku pertama pangkal batang, akar-akar





koronal (akar-akar pada pangkal batang yang tumbuh ke arah atas), dan akar

udara (akar-akar yang tumbuh di permukaan tanah). Tanaman sorgum

membentuk perakaran sekunder dua kali lipat dari jagung.

3) Batang beruas-ruas dan berbuku-buku, tidak bercabang, dan pada bagian

tengah batang terdapat seludang pembuluh yang diselubungi oleh lapisan

keras (sel-sel parenkim).

4) Daun tumbuh melekat pada buku-buku batang dan tumbuh memanjang yang

terdiri atas kelopak daun, lidah daun, dan helaian daun. Daun berlapis lilin

dapat menggulung bila terjadi kekeringan.

5) Bunga tersusun dalam malai dan tiap malai terdiri atas banyak bunga yang

dapat menyerbuk sendiri atau silang.

6) Biji tertutup oleh sekam yang berwarna kekuning-kuningan atau kecoklat-

coklatan. Warna biji bervariasi yaitu coklat muda, putih atau putih suram

tergantung varietas.

Sorgum memiliki tinggi rata-rata 2,6-4 meter. Pohon dan daun sorgum

sangat mirip dengan jagung. Pohon sorgum tidak memiliki kambium. Jenis

sorgum manis memiliki kandungan gula yang tinggi pada batangnya. Biji sorgum

berbentuk bulat dengan ujung mengerucut, berukuran diameter + 2 mm. Satu

pohon sorgum mempunyai satu tangkai buah yang memiliki beberapa cabang

buah.

Komposisi nilai nutrisi tanaman sorgum tidak kalah dari tanaman serealia

lainnya seperti padi, jagung, dan ubi kayu. Perbandingan kandungan nutrisi

tanaman sorgum dibanding sumber pangan lain dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Perbandingan Nutrisi Sorgum dengan Bahan Pangan Lainnya

Unsur Nutrisi Kandungan/100 gram Beras Jagung Singkong Sorgum Kedelai

Protein (g) 6,8 8,7 1,2 11,0 30,2 Lemak (g) 0,7 4,5 0,3 3,3 15,6

Karbohidrat (g) 78,9 72,4 34,7 73,0 30,1 Kalsium (g) 0,006 0,009 0,033 0,028 0,196

Besi (g) 0,0008 0,0046 0,0007 0,0044 0,0069 Posfor (g) 0,14 0,38 0,04 0,287 0,506

Sumber : Direktorat Gizi, Depkes RI, 1992





Tanaman sorgum memiliki beberapa keunggulan apabila dibandingkan

dengan tanaman tebu. Keunggulannya terletak pada tingkat produktivitas dan

ketahanan tanaman sorgum. Produksi biji dan biomassa lebih besar dibandingkan

dengan tebu. Selain itu, tanaman sorgum lebih tahan terhadap kekeringan

dibanding jenis tanaman serealia lainnya. Tanaman ini mampu beradaptasi pada

daerah yang luas mulai dari daerah dengan iklim tropis dan kering sampai daerah

beriklim basah. Tanaman sorgum dapat tumbuh pada lahan-lahan yang kurang

produktif. Budidayanya mudah dengan biaya yang relatif murah, dapat ditanam

monokultur maupun tumpang sari, produktifitas tinggi, dan dapat dipanen lebih

dari 1 kali dalam sekali tanam dengan hasil yang tidak jauh berbeda tergantung

pemeliharaan tanamannya. Selain itu tanaman sorgum lebih resisten terhadap

serangan hama dan penyakit sehingga resiko gagal relatif kecil. Karakteristik budi

daya sorgum disajikan pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 Karakteristik Budidaya Sorgum

Karakteristik Sorgum Produktivitas Biji dan biomass Lahan Tanam Marginal Kebutuhan air 332 kg / kg bahan kering

Laju Fotosintesis Tinggi dan cepat Kebutuhan benih 4,5-5 kg / ha

Perbanyakan Benih Benih baru dan dari tunas Sumber : Setyaningsih, 2009

Sorgum merupakan tanaman yang mempunyai banyak kegunaan. Hampir

seluruh bagian dari tanaman sorgum seperti biji, tangkai biji, daun, batang, dan

akar dapat dimanfaatkan. Produk-produk seperti gula, bioetanol, kerajinan tangan,

pati, biomassa, dan lain-lain merupakan beberapa produk yang dapat dihasilkan

dari tanaman sorgum. Manfaat dari tanaman sorgum yaitu sebagai berikut :

1. Bahan baku industri kertas, nira, gula, alkohol, apritus, dan monosodium

glutamat (MSG)

2. Bahan baku pakan ternak (biji sorgum)

3. Bahan baku media jamur merang (Mushroom)

4. Bahan baku pembuatan bioetanol (batang dan biji)





5. Bahan baku berbagai jenis makanan, seperti bubur sorgum, dodol sorgum,

dan lain-lain.

6. Sorgum sebagai bahan pangan telah dimanfaatkan untuk makanan

pokok (beras sorgum) di daerah tertentu (Pulau Jawa), campuran pembuatan

makanan selingan (kue, biskuit dan roti) dan makanan lainnya seperti tape

7. Sorgum sebagai produk pangan telah diolah lebih lanjut dengan cara giling

kering menjadi beras sorgum dan tepung, dengan giling basah mendapatkan

pati, dan dekstrose (Anonim 2, 2012).

Batang sorgum (Gambar 2.3) dapat menghasilkan nira (Gambar 2.4) yang

memiliki konsentrasi gula cukup besar sehingga niranya dapat difermentasi

menjadi bioetanol. Nira merupakan cairan bening yang terkandung dalam batang

sorgum yang dapat diperoleh dengan cara menggiling batang sorgum

menggunakan mesin penggiling. Untuk pembuatan 1 liter bioetanol membutuhkan

22–25 kg batang sorgum (Supriyanto dan Purnomo, 2007).

Kandungan gula pada batang sorgum meliputi sukrosa dan gula invert

(glukosa, fruktosa, maltosa, dan xilosa) (Almodares et al., 2008). Secara teori,

nira dari batang sorgum dapat dikonversi menjadi etanol dengan efisiensi 85%

(Almodares dan Hadi, 2009). Dibandingkan dengan tebu, etanol yang dihasilkan

sorgum lebih bersih dan tanpa endapan (Reddy et al., 2007).

Gambar 2.3 Batang Sorgum Gambar 2.4 Nira Sorgum

Sumber : http://anaszu.files.wordpress.com/ 2009/06/batang

http://anaszu.files.wordpress.com/





Komposisi batang dan nira sorgum dapat dilihat pada Tabel 2.4 dan 2.5. Tabel 2.4 Komposisi Batang Sorgum

Komposisi Batang Sorgum (% w/w) Air 73

Gula 12,98 Selulosa 5,32

Hemiselulosa 3,74 Lignin 2,66

Pengotor 2,3 Sumber : Prasad et al., 2007

Tabel 2.5 Komposisi Nira Sorgum

Komposisi Nira sorgum (%) Brix 13,6-18,40

Gula total 11-16 Sukrosa 10,0-14,40

Gula reduksi 0,75-1,35 Kadar abu 1,28-1,57 Kadar air 73

Sumber : Direktorat Jenderal Perkebunan, 1996

2.3 Fermentasi Etanol

Salah satu metode pembuatan bioetanol yang paling terkenal adalah

fermentasi. Fermentasi berasal dari bahasa latin yaitu fervere yang berarti

mendidih (to boil). Hal ini berkaitan dengan adanya aktifitas khamir pada ekstrak

buah–buahan atau serelia karena selama proses fermentasi dihasilkan gas CO2

yang terbentuk akibat proses katabolisme anaerob pada gula yang terdapat di

dalam ekstrak tersebut (Riadi, 2007).

Ruang lingkup proses fermentasi terdiri atas fermentasi yang menghasilkan

sel (biomassa) sebagai produk (contohnya single cell protein), fermentasi yang

memproduksi enzim (contohnya enzim glucoamilase), fermentasi yang

menghasilkan hasil metabolisme mikroba yaitu primary metabolite product

(contohnya alkohol) dan secondary metabolite product (contohnya antibiotik).

Pola pembentukan produk hasil metabolisme mikroba dapat digolongkan ke

dalam tiga pola seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5.





Gambar 2.5 Pola-Pola Pembentukan Produk

Sumber : Dyah Rahayu, 2011

Pola pembentukan produk yang pertama yaitu pola pembentukan produk

yang berasosiasi dengan pertumbuhan (Growth-Associated Product Formation)

(Gambar 2.5 A). Pada pola ini laju pembentukan produk berbanding lurus dengan

laju pertumbuhan dan umumnya dijumpai pada proses yang produknya

merupakan hasil langsung suatu jalur katabolik (misalnya fermentasi gula menjadi

etanol) atau metabolit primer. Pola campuran (Mix Growth Associated Product

Formation) (Gambar 2.5 B) yaitu produk terbentuk selama pertumbuhan lambat

dan fasa stasioner. Asam laktat dan xanthan gum merupakan contoh metabolit

sekunder yang diproduksi melalui pola campuran (Mangunwidjaja, 1994). Pola

pembentukan produk yang tidak berasosiasi dengan pertumbuhan (Non Growth

Associated Product Formation) (Gambar 2.5 C) merupakan pembentukan produk

yang terjadi pada fasa stasioner. Antibiotik merupakan metabolit sekunder yang

terbentuk melalui pola pembentukan produk yang tidak berasosiasi dengan

pertumbuhan.

Fermentasi merupakan proses yang memanfaatkan kemampuan mikroba

untuk menghasilkan metabolit primer dan metabolit sekunder dalam suatu

lingkungan yang dikendalikan. Proses pertumbuhan mikroba merupakan tahap

awal proses fermentasi yang dikendalikan terutama dalam pengembangan

inokulum agar diperoleh sel yang hidup. Pengendalian dilakukan dengan

pengaturan kondisi media, komposisi media, suplay oksigen, dan agitasi. Selain

itu, jumlah mikroba dalam fermentor pun harus dikendalikan sehingga tidak

terjadi kompetisi dalam penggunaan nutrisi. Pengendalian diperlukan karena

pertumbuhan sel dalam suatu media fermentasi merupakan puncak aktivitas





fisiologis yang saling mempengaruhi. Pertumbuhan mikrobial ditandai dengan

peningkatan jumlah dan massa sel serta kecepatan pertumbuhan tergantung pada

lingkungan fisik dan kimia (Silvania dan Dewi, 2011).

Pertumbuhan mikrobial terdiri atas beberapa fase seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Kurva Pertumbuhan Mikrobial

Sumber : Supriyanto, 2009

Fase pertumbuhan mikroba diawali dengan pemindahan mikroba dari suatu

medium ke medium lain yang menyebabkan mikroba akan mengalami fase

adaptasi untuk melakukan penyesuaian dengan substrat dan kondisi lingkungan

sekitar. Pada fase ini belum terjadi pembelahan sel karena beberapa enzim

mungkin belum disintesis. Setelah mengalami fase adaptasi, mikroba mulai

membelah dengan kecepatan yang masih rendah yang disebut dengan fase

pertumbuhan awal. Selanjutnya, sel mikroba akan membelah dengan cepat dan

konstan sehingga massa sel dan jumlah sel akan bertambah secara eksponensial

terhadap waktu. Fase ini disebut fase eksponensial atau logaritmik. Fase

perlambatan pertumbuhan terjadi setelah fase eksponensial yang ditandai dengan

sel tidak stabil, tetapi jumlah populasi masih naik karena jumlah sel yang tumbuh

masih lebih banyak daripada jumlah sel yang mati. Setelah fase perlambatan

selesai, maka dimulailah fase stasioner. Pada fase ini laju pertumbuhan adalah nol

(tidak ada pembelahan sel). Setelah fase stasioner kemudian akan terjadi fase

kematian yaitu sebagian populasi mikroba mulai mengalami kematian yang

disebabkan oleh nutrien di dalam medium sudah habis (Supriyanto, 2009).





Fermentasi etanol merupakan proses pembuatan etanol dengan

memanfaatkan aktifitas yeast. Produksi etanol oleh yeast adalah proses anaerob,

meskipun pertumbuhan sel baru memerlukan sedikit oksigen untuk menunjang

kehidupan sel penghasil etanol (Alamsyah, 2007).

Produksi etanol dari substrat gula oleh Saccharomyces cerevisiae

merupakan proses fermentasi dengan kinetika sangat sederhana. Disebut

sederhana karena hanya melibatkan satu fase pertumbuhan dan produksi, pada

fase tersebut gula diubah secara simultan menjadi biomassa, etanol, dan CO2

(Said, 2004).

Saccharomyces cerevisiae merupakan salah satu jenis mikroorganisme yang

memiliki daya konversi gula menjadi etanol yang sangat tinggi. Mikroorganisme

ini menghasilkan enzim zimase dan invertase. Enzim zimase berfungsi sebagai

pemecah sukrosa menjadi monosakarida (glukosa dan fruktosa). Enzim invertase

selanjutnya mengubah glukosa menjadi etanol. Reaksinya adalah sebagai berikut :

1) Inversi

C12

H22

O11

+ H2O

C

6H

12O

6 + C

6H

12O

6

(sukrosa) (glukosa) (fruktosa)

2) Fermentasi

C6H

12O

6 2C2H

5OH + 2CO

2 + 2ATP + 57 kkal

(glukosa) (etanol) Sumber : Alamsyah, 2007

Selama proses fermentasi, terjadi penurunan pH akibat pembentukan asam

piruvat sebagai produk antara etanol. Kondisi pH yang sangat rendah dapat

mempengaruhi pertumbuhan mikroba, dengan demikian diperlukan mikroba yang

memiliki toleransi terhadap pH rendah.

2.3.1 Media Fermentasi

Berbagai media fermentasi telah dikembangkan untuk menghasilkan

formulasi media fermentasi yang tepat untuk proses fermentasi dengan

mikroorganisme tertentu. Menurut Silvania dan Dewi (2011) beberapa kriteria

Zimase

Invertase





pemilihan media fermentasi agar mikroba dapat tumbuh dan berkembangbiak

dengan baik adalah sebagai berikut :

1) Menghasilkan perolehan atau yield biomassa dan produk yang maksimum

per gram substrat yang digunakan.

2) Menghasilkan konsentrasi biomassa dan produk yang maksimum.

3) Menghasilkan kecepatan pembentukan produk yang maksimum.

4) Menghasilkan perolehan atau yield yang minimum untuk produk yang tidak

diinginkan.

5) Murah, memiliki kualitas yang berkesinambungan, dan tersedia sepanjang

tahun.

6) Mengandung semua unsur hara yang diperlukan untuk pertumbuhan dan

perkembangan mikroba.

7) Media harus mempunyai pH yang sesuai dengan kebutuhan mikroba.

8) Media harus dalam keadaan steril sehingga tidak ditumbuhi mikroba lain.

9) Mudah dalam penanganan selama proses terutama untuk pengadukan,

aerasi, ekstraksi, purifikasi, dan penanganan limbah.

Saccharomyces cerevisiae dalam memproduksi etanol menggunakan gula

sebagai sumber karbon. Selain sumber karbon, ke dalam media fermentasi juga

ditambahkan zat-zat lain yang berfungsi sebagai makronutrien dan mikronutrien

serta growth factor. Untuk sumber nitrogen dapat dipenuhi dengan penambahan

pupuk urea dan NPK. Mineral-mineral yang dipergunakan mikroorganisme salah

satunya adalah asam phospat yang dapat diambil dari pupuk TSP (Suhendar,

2007) dan kalium dihidrophospat (KH2PO4).

Media pertumbuhan merupakan suatu bahan yang terdiri atas campuran zat-

zat makananan (nutrisi) yang diperlukan mikroba untuk pertumbuhannya. Media

pertumbuhan untuk pemiaraan mikroba dapat berupa bahan alami atau bahan

sintetis. Bahan alami dapat berupa kentang, tempe, daging, sedangkan untuk

bahan sintetis berupa senyawa kimia baik senyawa organik maupun anorganik.





2.3.2 Faktor - Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi Etanol

Fermentasi etanol merupakan hasil kegiatan mikroorganisme. Agar proses

fermentasi dapat berjalan dengan baik, maka beberapa faktor yang mempengaruhi

kegiatan mikroorganisme perlu diperhatikan. Menurut Riadi (2007) beberapa

faktor utama yang mempengaruhi proses fermentasi adalah :

1) Kadar gula

Bahan dengan konsentrasi gula tinggi mempunyai efek negatif pada yeast,

baik pada pertumbuhan maupun aktivitas fermentasinya. Kadar gula yang baik

berkisar 10-18%.

2) Nilai keasaman

Saccharomycess cereviseae dapat tumbuh baik pada range pH 3-6, namun

apabila pH lebih kecil dari 3 maka proses fermentasi akan berkurang

kecepatannya, pH yang paling optimum pada 4,5-5,5.

3) Temperatur

Temperatur berpengaruh terhadap proses fermentasi yaitu secara langsung

mempengaruhi aktivitas enzim khamir dan secara tidak langsung mempengaruhi

hasil alkohol karena adanya penguapan. Temperatur optimum pertumbuhan dan

aktivitas selnya yaitu berkisar 28-32oC (Fardiaz, 1992).

4) Nutrien

Nutrien diperlukan sebagai tambahan makanan bagi pertumbuhan yeast.

Nutrien yang diperlukan misalnya garam ammonium dan garam phosphat (pupuk

urea).

5) Aerasi

Oksigen diperlukan untuk pertumbuhan yeast tapi tidak diperlukan dalam

proses fermentasi alkohol karena proses fermentasi alkohol bersifat anaerob.

Udara atau oksigen selama proses fermentasi harus diatur sebaik mungkin untuk

memperbanyak atau menghambat pertumbuhan mikroba tertentu.

6) Waktu

Waktu fermentasi pada umumnya sekitar 7 hari atau lebih tergantung kadar

gula, suhu, dan faktor-faktor lain.





2.4 Saccharomyces cerevisiae

Pemilihan mikroorganisme biasanya didasarkan pada jenis karbohidrat yang

digunakan sebagai medium. Saccharomyces cerevisiae merupakan salah satu jenis

ragi yang sering digunakan untuk memproduksi etanol dari pati dan gula.

Pemilihan tersebut bertujuan agar didapatkan mikroorganisme yang mampu

tumbuh dengan cepat dan mempunyai toleransi terhadap konsentrasi gula yang

tinggi, mampu menghasilkan etanol dalam jumlah yang banyak dan tahan

terhadap etanol tersebut (Simanjuntak, 2009).

Ragi atau istilah resminya adalah yeast atau khamir merupakan organisme

bersel tunggal jenis eukariotik. Berbeda dengan bakteri, yeast memiliki ukuran sel

lebih besar (sekitar 10 kali), memiliki organ-organ dan membran inti sel, serta

DNA terlokalisasi di dalam kromosom dalam inti sel.

Ragi yang mengandung mikroflora seperti kapang, khamir, dan bakteri

dapat berfungsi sebagai starter fermentasi. Menurut Eka dan Halim (2009) syarat-

syarat khamir yang dapat dipakai dalam proses fermentasi yaitu sebagai berikut :

1) Mempunyai kemampuan tumbuh dan berkembang biak dengan cepat dalam

substrat yang sesuai.

2) Dapat menghasilkan enzim dengan cepat untuk mengubah glukosa menjadi

alkohol.

3) Mempunyai daya fermentasi yang tinggi terhadap glukosa, fruktosa,

galaktosa, dan maltosa.

4) Mempunyai daya tahan dalam lingkungan di kadar alkohol yang relatif

tinggi.

5) Tahan terhadap mikroba lain

Untuk keperluan hidupnya khamir memerlukan bahan-bahan organik dan

anorganik. Khamir mendapatkan energi dari ikatan karbon untuk pertumbuhan

dan perkembangbiakannya yang berasal dari molekul sederhana seperti gula, asam

organik, aldehid, dan gliserol. Selain sumber karbon, dibutuhkan pula penyediaan

unsur-unsur lain seperti nitrogen, phosphor, sulfur, dan unsur-unsur lain. Nitrogen

merupakan komponen utama dari asam amino yang akan diubah menjadi protein





dan penting bagi perkembangan protoplasma. Phospor sebagai phosphat

mempunyai peranan penting dalam metabolisme sel dan sulfur adalah bahan yang

penting pada sistem enzim.

Saccharomyces cerevisiae adalah khamir yang berbentuk bulat lonjong,

silindris, oval, atau bulat telur yang dipengaruhi oleh strainnya (Gambar 2.7),

berkembang biak dengan membelah diri, dan bersifat fakultatif anerobik.

Reproduksinya dapat dipengaruhi oleh keadaan lingkungan serta jumlah nutrisi

yang tersedia bagi pertumbuhan sel. Ketidakmampuan untuk memanfaatkan nitrat

dan kemampuan untuk memfermentasi karbohidrat adalah karakteristik khas dari

Saccharomyces. Berdasarkan kemampuannya dalam menghasilkan alkohol inilah,

maka S. cerevisiae disebut sebagai mikroorganisme aman (Generally Regarded as

Safe) yang paling komersial saat ini.

Gambar 2.7 Saccharomyces cerevisiae

Sumber : Nikon, 2004 ; Landecker, 1972 ; Lodder, 1970

Menurut Fardiaz (1992), temperatur pertumbuhan yang optimum untuk

Saccharomyces cerevisiae adalah 28-320C dan pH optimum untuk pertumbuhan

adalah 4,5-5,5 (Moat dan Foster, 1988). Menurut Said (1987), konsentrasi etanol

maksimum yang dapat dihasilkan mikroba berkisar antara 9-15%.

bab ii tinjauan pustaka -...

Documents