Sutrisno Adi Prayitno Universitas Dr. Soetomo 2017 TEKNOLOGI FERMENTASI Sutrisno Adi Prayitno Universitas Dr. Soetomo 2017

1. JENIS FERMENTASI & REAKSI DALAM FERMENTASI 2. FAKTOR – FAKTOR MEMPENGARUHI FERMENTASI

1. JENIS FERMENTASI & REAKSI DALAM FERMENTASI

A. FERMENTASI ALKOHOL Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbondioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras. proses biologi di mana gula seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa diubah menjadi energi seluler dan juga menghasilkan etanol dan karbon dioksida sebagai produk sampingan.

Karena proses ini tidak membutuhkan oksigen, melainkan khamiryang melakukannya, maka fermentasi etanol digolongkan sebagai respirasi anaerob. Fermentasi etanol digunakan pada pembuatan minuman beralkohol dan bahan bakar etanol, juga dalam mengembangkan adonan roti. REAKSI C6H12O6—————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 H2O + 2 ATP

Beberapa jasad renik seperti ragi, glukosa dioksidasi menghasilkan etanol dan CO2 dalam proses yang disebut fermentasi alkohol. Jalur metabolisme proses ini sama dengan glikolisis sampai dengan terbentuknya piruvat.  Dua tahap reaksi enzim berikutnya adalah reaksi perubahan asam piruvat menjadi asetaldehida, dan reaksi reduksi asetaldehida menjadi alkohol. 

Dalam reaksi pertama piruvat didekarboksilasi diubah menjadi asetaldehida dan CO2  oleh piruvat dekarboksilase, suatu enzim yang tidak terdapat dalam hewan. Reaksi dekarboksilase ini merupakan reaksi yang tak reversible, membutuhkan ion Mg2+ dan koenzim tiamin pirofosfat. Reksi berlangsung melalui beberapa senyawa antara yang terikat secara kovalen pada koenzim.

Dalam reaksi terakhir, asetaldehida direduksi oleh NADH dengan enzim alkohol dehidrogenase, menghasilkan etanol.  Dengan demikian etanol dan CO2 merupakan hasil akhir fermentasi alkohol, dan jumlah energi yang dihasilkan sama dengan glikolisis anaerob, yaitu 2 ATP.  Fermentasi alkohol biasanya dilakukan oleh ragi dan bakteri yang banyak digunakan dalam pembuatan bir dan anggur.

Pada Fermentasi alkohol, piruvat diubah menjadi etanol dalam dua langkah. Langkah pertama menghidrolisis piruvat dengan molekul air sehingga melepaskan karbondioksida dari piruvat dan mengubahnya menjadi asetaldehida berkarbon dua.  Dalam langkah kedua, asetaldehida direduksi oleh NADH menjadi etanol sehingga meregenerasi pasokan NAD+ yang dibutuhkan untuk glikolisis.

B. Fermentasi Asam Laktat Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat Di dalam sel otot asam laktat dapat menyebabkan gejala kram dan kelelahan. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat. Glukosa dipecah manjadi 2 molekul asam piruvat melalui glikolisis , membentuk 2 ATP dan 2 NADH.

Fermentasi asam laktat banyak dilakukan oleh fungi dan bakteri tertentu digunakan dalam industri susu untuk membuat keju danyoghurt.  Aseton dan methanol merupakan beberapa produk samping fermentasi mikroba jenis lain yang penting secara komersil. Dalam fermentasi asam laktat, piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat sebagai produk limbahnya, tanpa melepaskan CO2. 

Pada sel otot manusia, fermentasi asam laktat dilakukan apabila suplay oksigen tubuh kurang. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat.

Bakteri asam laktat mampu mengebah glukosa menjadi asam laktat Bakteri asam laktat mampu mengebah glukosa menjadi asam laktat. Bakeri tersebut adalah Laktobbacillus, Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus  dan Bifidobacterium. Ada 2 kelompok fermentasi asam laktat, yaitu homofermentatif dan heterofermentatif. Homofermentatif menggunakan glikolisis melalui jalur EMP dan heterofermentatif menggunakan glikolisis melalui jalur HMP.

ermentasi asam laktat banyak dilakukan oleh fungi dan bakteri tertentu digunakan dalam industri susu untuk membuat keju dan yogurt. Aseton dan methanol merupakan beberapa produk samping fermentasi mikroba jenis lain yang penting secara komersil.  Dalam fermentasi asam laktat, piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat sebagai produk limbahnya, tanpa melepaskan CO2. 

Pada sel otot manusia, fermentasi asam laktat dilakukan apabila suplay oksigen tubuh kurang. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat.

.

C. Fermentasi Asam Cuka Merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

Jika diberikan oksigen yang cukup,bakteri-bakteri ini dapat memproduksi cuka dari bermacam-macam bahan makanan yang beralkohol. Bahan makanan yang bisa digunakan yaitu: buah apel, buah anggur, malt,beras, atau bubur kentang.  Dari proses fermentasi asam cuka, energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

REAKSI C6H12O6—> 2 C2H5OH—> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal  (glukosa). Bakteri yang berperan dalam proses fermentasi asam cuka yaitu :  1.  Fermentasi aerob dibantu dengan bakteri Acetobacter aceti.    2.  Fermentasi anaerob dibantu dengan bakteri Clostridium thermocetium. 

2 FAKTOR – FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FERMENTASI

e. Kadar Nutrien Medium fermentasi adalah medium tumbuh mikroba yang menyediakan nutrien yang dibutuhkan oleh mikroba untuk memperoleh energi, untuk pertumbuhan, membentuk sel dan biosintesa produk-produk metabolit. Pertumbuhan menunjukkan kinetika tipe penjenuhan bila konsentrasi nutrien semakin tinggi. Dalam banyak keadaan bila konsentrasi nutrien semakin tinggi, maka suatu daerah penghambatan substrat akan terjadi.

Bagi nutrien seperti glukosa hambatan tidak akan terjadi sampai konsentrasi yang sangat tinggi (lebih tinggi dari 100-150gr/liter) tetapi pada konsentrasi mencapai 350-500 gr/liter bagi sebagian besar organisme tidak mungkin ada pertumbuhan. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi dehidrasi sel dalam larutan yang pekat

Beberapa nutrisi merupakan faktor pembatas pada pertumbuhan mikrobia. Faktor pembatas tersebut merupakan sejumlah nutrisi yang harus ada dalam medium pertumbuhan dalam jumlah tertentu. Jika faktor pembatas kurang dari yang dibutuhkan dalam pertumbuhan mikroba maka akan mengganggu proses metabolisme sel.

D. Sumber Karbon Karbon termasuk bahan cadangan didalam sel. Hasil oksidasi dari senyawa karbon digunakan sebagai sumber energy. Sumber karbon didapat dari karbohidrat yaitu monosakarida (glukosa, fruktosa, galaktosa), disakarida (maltose, laktosa, sukrosa), trisakarida (rafinosa), dan polisakarida (pati, dextosa, pektin, selulosa).