Widelia Ika Putri, S.T.P., M.Sc Fermentasi Widelia Ika Putri, S.T.P., M.Sc

Fermentasi berasal dari bahasa latin ferve yang berarti mendidih, berasal dari fermentasi alkohol yang dicirikan adalah gelembung-gelembung gas seperti cairan mendidih Fermentasi merupakan proses pemecahan senyawa organik menjadi senyawa sederhana yang melibatkan mikroorganisme

Berdasarkan kebutuhan oksigen, fermentasi terbagi menjadi dua tipe yaitu a. Tipe aerobik Tipe ini merupakan fermentasi yang pada prosesnya memerlukan oksigen. Semua organisme untuk hidupnya memerlukan sumber energi yang diperoleh dari hasil metabolisme bahan pangan dimana organisme itu berada. Dengan adanya oksigen maka mikroorganisme dapat mencerna glukosa sehingga menghasilkan air, karbondioksida dan sejumlah besar energi.

b. Tipe anaerobik Pada proses fermentasinya tidak memerlukan oksigen, sehingga hanya sebagian bahan energi yang dipecah dan akan menghasilkan sebagian energi, karbondioksida dan air termasuk sejumlah asam laktat, asetat, etanol, asam volatile, alkohol dan ester.

Fermentasi diklasifikasikan menjadi fermentasi alkohol oleh yeast, fermentasi asam oleh bakteri, fermentasi campuran alkohol/asam dan fermentasi fungi

Fermentasi Etanol Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah glukosa menjadi etanol/bioetanol (alkohol) dengan menggunakan mikroba. Alkohol yang diperoleh dari proses fermentasi ini, biasanya alkohol dengan kadar 8 sampai 10 persen volume.

Etanol (CH3CH2OH) juga dikenal dengan nama etil- alkohol atau alkohol. Bentuknya berupa cairan tak bewarna dengan bau yang khas. Berat spesifik pada 15 oC sebesar 0,7937. Mulai mendidih pada suhu 78,32 oC (760 mmHg). Mudah larut dalam air dan eter. Kandungan kalorinya (gross value) sebesar 7100 kalori/gram

2C2H5OH Fermentasi Etanol Persamaan reaksi sederhana proses fermentasi alkohol berdasarkan teori Gay lussac C6H12O6 Glukosa + 2CO2 Karbondioksida 2C2H5OH Etanol Fermentasi

Mikroba Fermentasi Alkohol Mikroba dari golongan yeast adalah Saccharomyces cereviseae, Saccaromyces diastaticus, Saccharomyces rouxii, Kluyveromyces fragilis, K. Lactis, Candida pseudotropicalis, Pachysolen tannophillus, Scwaniomyces alluvins, S. castellii, Endomycopsis fibulifera. Mikroba golongan bakteri adalah Zymomonas mobilis, Clostridium thermocellum, Clostridium thermohydrosulfuricum, Thermoanaerobium brockii (Kartika, 1992).

Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi a. SUHU Suhu merupakan salah satu faktor penting dalam kehidupan mikroba. Beberapa mikroba dapat tumbuh pada kisaran suhu yang luas. Suhu minimum adalah suhu yang paling rendah dimana kegiatan mikroba masih berlangsung, suhu optimum adalah suhu yang paling baik untuk kehidupan jasad, sedang suhu maksimum adalah suhu tertinggi yang masih dapat menumbuhkan mikroba tetapi pada kegiatan fisiologi yang paling rendah.

Suhu selama proses fermentasi sangat menentukan jenis mikroorganisme dominan yang akan tumbuh. Setiap golongan mikroorganisme mempunyai suatu suhu pertumbuhan optimal, sehingga pengaturan suhu suatu substrat merupakan suatu kendali yang positif terhadap pertumbuhannya untuk memperoleh hasil yang maksimal selama dalam proses fermentasi, harus diciptakan kondisi suhu yang optimal bagi pertumbuhan organisme

b. pH Sifat dan kualitas dari beberapa produk dipengaruhi oleh pH atau aktivitas keasaman. Definisi pH adalah konsentrasi ion hidrogen dari sebagian besar larutan,atau log negatif dari konsentrasi hidrogen. pH menentukan intensitas kemasaman atau alkalinitas dari suatu cairan encer dan mewakili konsentrasi ion hidrogen

Pertumbuhan sebagian besar organisme sangat peka terhadap perubahan pH karena setiap kelompok organisme mempunyai pH optimal sendiri yang tertentu. Nilai optimal pH untuk pembentukan produk biasanya berbeda dengan yang dibutuhkan untuk pertumbuhan. pH diperkirakan berpengaruh pada permeabilitas dinding sel dan laju pada reaksi enzim yang menempel pada dinding luar sel

Untuk fermentasi alkohol, khamir memerlukan media dengan suasana asam, yaitu antara pH 4,8 – 5,0. Pengaturan pH dapat dilakukan dengan penambahan asam sulfat jika substratnya alkalis atau dengan natrium bikarbonat jika substratnya asam

C. 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 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 (Sa’id 1990).

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).

Pada khamir konsentrasi gula optimum adalah 14 - 18%, jika konsentrasi gula terlalu tinggi akan berakibat buruk bagi khamir yang digunakan atau alkohol yang dihasilkan. Akibat lain jika konsentrasi gula terlalu tinggi adalah waktu fermentasi menjadi lebih lama dan sebagian gula tidak terkonversi sehingga proses fermentasi tidak ekonomis

E. Oksigen Pada permulaan proses, khamir memerlukan oksigen untuk pertumbuhannya oleh karena itu perlu dilakukan aerasi. Setelah terbentuk gas CO2 reaksi dikondisikan menjadi anaeraob. Proses fermentasi etanol dalam keadaan anaerob atau tidak ada oksigen agar khamir melakukan degradasi tidak sempurna sehingga gula diubah menjadi molekul etanol

Efisiensi Efisiensi adalah perbandingan yang terbaik antara input dan output, untuk mendapatkan hasil maksimum yang dicapai dengan penggunaan yang terbatas. Efisiensi terdiri atas dua unsur yaitu kegiatan dan hasil dari kegiatan tersebut. Suatu kegiatan dianggap mewujudkan efisiensi kalau hasil tertentu tercapai dengan kegiatan terkecil, dan suatu kegiatan dianggap mewujudkan efisiensi kalau dengan kegiatan tertentu tercapai hasil yang terbesar

Efisiensi fermentasi adalah ukuran banyaknya jumlah gram etanol yang terbentuk per 100 gr gula dalam substrat dibandingkan dengan gram etanol yang terbentuk secara teoritis menurut persamaan Gay lussac. Efisiensi fermentasi etanol menunjukkan banyaknya mol gula yang diubah menjadi alkohol.

Efisiensi fermentasi dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut: (1) Kadar alkohol (%) x 0,794 = a (%) (2) a (%) x volume media fermentasi = b (3) Effisiensi fermentasi = c x 100% 0,511 Keterangan: 0,511 = Koefisien Gay-Lussac Berat Jenis Alkohol 100% = 0,794

Terima Kasih....