PRODUKSI BIOETANOL DARI ISOLAT Saccharomyces cerevisiae DENGAN MEDIUM FERMENTASI YANG BERBEDA
I. PENDAHULUAN
Alkohol merupakan bahan kimia yang diproduksi dari bahan baku tanaman yang mengandung pati seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan sagu biasanya disebut dengan bioethanol. Secara umum ethanol/bio-ethanol dapat digunakan sebagai bahan baku industriturunan alkohol, campuran untuk miras, bahan dasar industri farmasi, campuran bahan bakaruntuk kendaraan (Nurdyastuti, 2008).
Bahan baku untuk produksi biethanol bisa didapatkan dari berbagai tanaman, baik yang secara langsung menghasilkan gula sederhana semisal Tebu (sugarcane), gandum manis (sweet sorghum) atau yang menghasilkan tepung seperti jagung (corn), singkong (cassava) dan gandum (grain sorghum) disamping bahan lainnya. Glukosa dapat dibuat dari pati-patian, proses pembuatannya dapat dibedakan berdasarkan zat pembantu yang dipergunakan, yaitu Hydrolisa asam dan Hydrolisa enzyme. Berdasarkan kedua jenis hydrolisa tersebut, saat ini hydrolisa enzyme lebih banyak dikembangkan, sedangkan hydrolisa asam (misalnya dengan asam sulfat) kurang dapat berkembang, sehingga proses pembuatan glukosa dari pati-patian sekarang ini dipergunakan dengan hydrolisa enzyme. Dalam proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut air dilakukan dengan penambahan air dan enzyme; kemudian dilakukan proses peragian atau fermentasi gula menjadi ethanol dengan menambahkan yeast atau ragi. Reaksi yang terjadi pada proses produksi ethanol/bio-ethanol secara sederhana ditujukkan pada reaksi 1 dan 2 (Nurdyastuti, 2008).
H2O
(C6H10O5)n ————————-→ N C6H12O6 (2)
enzyme(pati) (glukosa)
(C6H12O6)n ————————→2 C2H5OH + 2 CO2. (3)
(glukosa) yeast (ragi) (ethanol)
Substrat yang dapat difermentasikan menjadi alkohol :
1. Bahan bergula (sugary materials) : tebu dan sisa produknya (molase, bagase), gula bit, tapioca, kentang manis, sorghum manis, dll. Molasses tebu digunakan besar-besaran di beberapa negara untuk memproduksi alkohol.
2. Bahan-bahan berpati (starchy materials) : tapioka, maizena, barley, gandum, padi, dan kentang. Jagung dan ubikayu adalah dua kelompok substrat yang menarik perhatian. 11,7 kg tepung jagung dapat dikonversi menjadi 7 liter etanol.
3. Bahan-bahan lignoselulosa (lignosellulosic material) : sumber selulosa dan lignoselulosa berasal dari limbah pertanian dan kayu. Akan tetapi, hasil etanol dari lignoselulosa sedikit karena kekurangan teknologi untuk mengkonversi pentosa menjadi etanol. 409 liter etanol dapat diproduksi dari 1 ton lignoselulosa. (Chemiawan, 2007).
Menurut Chemiawan (2007), fermentasi merupakan proses pemecahan senyawa kompleks mjd senyawa yg lebih sederhana yg menggunakan mikroba/ bbagai enzim yg dhasilkan. Ragi merupakan starter/inokulum tradisional Indonesia untuk membuat berbagai macam makanan fermentasi seperti tape ketan/singkong. brem cair/padat dll. Mikroba yang terkandung dalam ragi umumnya berupa kultur campuran (mixed culture) terdiri dari kapang, khamir dan bakteri.
Tujuan praktikum ini adalah dapat membedakan produk metabolit primer dengan produk metabolit lainnya, mengetahui proses produksi bioetanol, dan dapat menentukan kadar etanol yang ditentukan.
II. MATERI DAN METODE
2.1 Materi
Alat yang digunakan adalah Erlenmeyer, pipet ukur, kertas saring, pH meter, blender, autoclave, pipa leher angsa atau selang plastic, biuret dan statif.
Bahan yang digunakan adalah isolate Saccharomyces cerevisiae, jus tomat, air leri, limbah tapioca, aquades, K2Cr2O7, H2SO4, Na2S2O3, dan amilum.
Lokasi praktikum ini adalah di laboratorium mikrobiologi fakultas Biologi Unsoed Purwokerto pada pukul 16.00 tanggal 24 November 2008 dan pengamatan dilakukan pada pukul 19.00 tanggal 26 November 2008.
2.2 Metode
2.2.1 Preparasi inokulum
Isolate Saccharomyces ditumbuhkan pada 100 ml medium PDB dan diinkubasi pada suhu ruang selama 7-8 jam atau kira-kira jumlah sel sekitar 106-108 sel/ml.
2.2.2 Fermentasi Alkohol Metode batch
Inokulum Saccharomyces cerevisiae ditumbuhkan pada medium produksi (jus tomat dan eir leri) sebanyak 3% dari medium produksi pada saat kepadatan sel sekitar 106-108 sel/ml. Diinkubasi 2×24 jam pada suhu ruang. Setelah 2×24 jam produk dan biomassa sel dipisahkan dengan menggunakan kertas saring. Kadar alkohol dan pH dari produk fermentasi ditentukan, kemudian disterilisasi dengan cara pasteurisasi.
2.2.3 Penentuan Kadar Alkohol
Analisis kadar alkohol dengan metode Nicloux (Kliener dan Dotti, 1958). Satu ml larutan sample dilarutkan dalam aquades sebanyak 10 ml dalam labu ukur 100 ml, ditambah 5 ml larutan K2Cr2O7 0,4 N dan dihomogenkan. Kemudian ditambahakan 5 ml H2SO4 sambil digoyang. Selanjutnya larutan tersebut dipanaskan selama 15 menit kemudian didinginkan. Setelah dingin ditambahkan KI sebanyak 3 gr, dihomogenkan dan ditambah 1 ml amilum. Ditritasi dengan natrium tiosulfat (Na2S2O3) sampai warna biru hilang. Larutan blanko dibuat menggunakan akuades diberi perlakuan yang sama seperti pada sample. Larutan natrium tiosulfat yang digunakan untuk titrasi dihitung.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil perhitungan kadar alkohol menunjukkan bahwa produksi etanol menggunakan air leri kadarnya yang dihasilkan lebih tinggi dari produksi etanol yang dihasilkan dengan medium jus tomat. Kadar alkohol air leri yang dihasilkan adalah 3,2-3,3 % dan kadar alkohol jus tomat adalah 2,3-2,4 %. Air leri merupakan bahan yang mengandung pati. Sedangkan jus tomay merupakan bahan yang mengandung gula, sehingga produksi etanol yang dihasilkan dari air leri lebih banyak dari jus tomat. Hal ini sesuai dengan pernyataan Jumhana (2003), bahan yang mengandung monosakarida langsung dapat difermentasi. Sedangkan untuk disakarida bahan berpati dan berselulosa harus dilakukan perlakuan hidrolisis lebih dahulu. Proses hidrolisis dapat dilakukan dengan asam atau enzim yang berasal dari mikroorganisme, hasil hidrolisis berupa monosakarida yang siap untuk difermentasi.
Produksi ethanol/bio-ethanol (alkohol) dengan bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut. Berdasarkan penelitian yang telah dilaporkan menunjukkan bahwa tumbuhan memproduksi dua jenis senyawa, yaitu metabolit primer dan meta bolit sekunder. Proses produksi bioethanol dimulai dari pengubahan karbohidrat menjadi glukosa dalam air dengan bantuan enzim, kemudian dilanjutkan dengan proses peragian atau fermentasi glukosa menjadi ethanol dengan menambahkan yeast atau ragi (Nurdyastuti, 2008).
Reaksi pembentukan Ethanol adalah sebagai berikut :
H2O
(C6H10O5)n ————————-→ N C6H12O6
enzyme(pati) (glukosa)
(C6H12O6)n ————————→2 C2H5OH + 2 CO2
(glukosa) yeast (ragi) (ethanol)
Senyawa metabolit primer dimiliki oleh semua tumbuhan dan merupakan produk esensial yang terdapat pada semua makhluk hidup, yaitu protein, polisakarida, lemak dan asam nukleat (Herbert, 1995 dalam Mudjirahmini, 2006). Sedangkan senyawa metabolit sekunder merupakan produk khas yang ditemukan pada tumbuhan tertentu saja dan biasanya digunakan sebagai attractant, protectant, dan reppelant (Sumaryono, 1999 dalam Mudjirahmini, 2006).
Sumber gula utama yang diperlukan untuk memproduksi bahan bakar etanol berasal dari tanaman atau energi.These crops are grown specifically for energy use and include corn, maize and wheat crops, waste straw, willow and popular trees, sawdust, reed canary grass, cord grasses, jerusalem artichoke, myscanthus and sorghum plants. Ini tanaman yang tumbuh secara khusus untuk menggunakan energi dan termasuk jagung, tanaman jagung dan gandum, limbah jerami, dan populer bluestar pohon, serbuk gergaji, alang-alang penyanyi rumput, kabelnya rumput, yerusalem artichoke, myscanthus dan tanaman sorghum (Anonim a, 2008).
There is also ongoing research and development into the use of municipal solid wastes to produce ethanol fuel. Etanol dapat dihasilkan dari biomas oleh hidrolisis gula dan proses fermentasi. Biomass wastes contain a complex mixture of carbohydrate polymers from the plant cell walls known as cellulose, hemi cellulose and lignin. Biomasa limbah yang mengandung campuran karbohidrat kompleks Polimer dari dinding sel tanaman yang dikenal sebagai selulosa, selulosa dan setengah lignin. In order to produce sugars from the biomass, the biomass is pre-treated with acids or enzymes in order to reduce the size of the feedstock and to open up the plant structure. Dalam rangka untuk memproduksi sugars dari biomassa, biomassa adalah pra-dirawat dengan asam atau enzim untuk mengurangi jumlah dan feedstock untuk membuka struktur tanaman. The cellulose and the hemi cellulose portions are broken down (hydrolysed) by enzymes or dilute acids into sucrose sugar that is then fermented into ethanol. Yang selulosa selulosa dan setengah bagian yang rusak (hydrolysed) oleh enzim atau asam ke Sucrosa mencairkan gula yang kemudian difermentasi menjadi etanol. The lignin which is also present in the biomass is normally used as a fuel for the ethanol production plants boilers.Lignin yang juga hadir dalam biomassa biasanya digunakan sebagai bahan bakar etanol untuk produksi tanaman boilers. There are three principle methods of extracting sugars from biomass. Terdapat tiga prinsip metode ekstraksi sugars dari biomas. These are concentrated acid hydrolysis, dilute acid hydrolysis and enzymatic hydrolysis. Ini adalah terkonsentrasi asam hidrolisis, hidrolisis asam dan mencampuri hidrolisis enzimatis (Anonim b, 2008).
IV. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan data dan pembahasan praktikum dapa disimpulkan bahwa
1. Senyawa metabolit primer merupakan produk esensial yang terdapat pada semua makhluk hidup, yaitu protein, polisakarida, lemak dan asam nukleat
2. Metabolit sekunder merupakan produk khas yang ditemukan pada tumbuhan tertentu saja dan biasanya digunakan sebagai attractant, protectant, dan reppelant.
3. Kadar alkohol pada fermentasi jus tomat dalah sebesar 2,39-2,4 % dan kadar alkohol yang dihasilkan pada fermentasi air leri lebih besar yaitu 3,2-3,3 %.
4.2 Saran
Setelah melakukan praktikum ini diharapkan mahasiswa mengetahui proses-proses terbentuknya etanol/biotanol. Serta mengetahui manfaat etanol yaitu sebagai bahan baku industri turunan alkohol, campuran untuk miras, bahan dasar industri farmasi, campuran bahan bakar untuk kendaraan.
DAFTAR REFERENSI
Anonim a. 2008. International resource costs of biodiesel and bioethanol. Diakses tanggal 2 November 2008.
Anonim b. 2008. What is Bioethanol. http://www.esru.strath.ac.uk/EandE.Web-Sites/02-03/biofuels/what.bioethan. Diakses tanggal 2 November 2008.
Chemiawan. 2007. Clearing Energi terbarukan dan Konservasi Energi-Bioetanol.http:/ClearingEnergi/KonsernasiEnergi/Bioetanol. Diakses tanggal 2 November 2008.
Jumhana, Asep. 2003. Optimasi Inokulum Saccharomyces cereviseae dan S. Fibuligera dalam fermentasi alkohol dengan menggunakan substrat leri untuk produksi vinegar. Skripsi. Universitas Jenderal Soedirman, Purwokerto.
Mudjirahmini, Dewi dan T. Ersam. 2006. 4-Fenilkumarin pada Fraksi Polar Ekstrak Etil Asetat dari Batang Garcinia Balica Miq. Kelompok ”Penelitian Aktivitas Kimiawi Tumbuhan ITS” (PAKTI) PPs. Kimia, FMIPA, ITS, Surabaya
Nurdyastuti, I. 2008. Teknologi Proses Produksi Bio-Ethanol Prospek Pengembangan Bio-fuel sebagai Substitusi Bahan Bakar Minyak
Rialita, T. 2004. Pembuatan Ragi Tape Menggunakan Inokulum Mikroba Murni. Departemen Biologi ITB, Bandung.
