4.5 Kinerja proses sakarifikasi dan fermentasi simultan
4.5.3 Proses sakarifikasi dan fermentasi simultan pada suhu 38 0 C
Perlakuan ketiga menggunakan suhu 38 0C dengan pH 4; 4,5; dan 4,8. Grafik nilai pH, OD, TGP dan kadar etanol yang terbentuk pada suhu 38 0C yang
dapat dilihat pada Gambar 14, 15, dan 16. Hasil pengamatan pertumbuhan
Trichoderma viride dan Saccharomyces cerevieae pada suhu 380 C dapat dilihat pada Gambar 14.
Gambar 14 Absorbansi mikroorganisme selama proses SFS pada suhu 38 0C. ( )
Gambar 15 Grafik nilai pH selama proses SFS pada suhu 380 C.
Gambar 16 Grafik total gula pereduksi selama SFS pada suhu 380 C. ( )
Pertumbuhan kedua mikroorganime pada suhu 380 C memiliki kecenderungan meningkat pada hari pertama sampai hari ke empat untuk pH 4, 4,5 dan 4,8. Mikroorganisme T. viride dan S. sereviceae pada suhu 380 C mengalami fase lag, yaitu masa penyesuaian mikroorganisme sejak inokulum diinokulasi kedalam media fermentasi, kemudian mengalami peningkatan jumlah sel setiap hari. Jumlah sel mikroorganisme pada setiap perlakuan pH mengalami peningkat pada hari ke 0 sampai hari keempat. Lambatnya pertumbuhan jumlah sel dari ke dua jenis mikroorganisme pada suhu 38 0C tersebut menurut Taherzadeh et al. (1999) disebabkan oleh adanya senyawa furfural dapat menyebabkan lambatnya laju pertumbuhan spesifik dari mikroorganisme dan laju produksi etanol baik pada kondisi anaerob maupun aerob pada sistem kultivasi dan fermentasi.
Pola pertumbuhan mikroorganisme pada suhu 380C tidak sama dengan pola pertumbuhan mikroorganisme pada suhu 30 dan 340C. Perbedaan pola pertumbuhan tersebut disebabkan oleh suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme yang digunakan, dimana Trichoderma viride memiliki suhu optimum untuk pertumbuhan hidupnya pada suhu 28-300C (Waluyo 2004), sedangkan suhu optimum pertumbuhan Saccharomyces cereviceae adalah pada suhu 30 -340C (Kunkee dan Mardon 1970) sehingga pada suhu 30 dan 340C pola pertumbuhannya meningkat di hari pertama dan menurun pada hari selanjutnya. Pertumbuhan pada suhu 380C sangat lambat, hal ini disebabkan karena kedua
mikroorganisme tersebut pada suhu 38 0C tidak dapat tumbuh secara optimum karena lingkungan hidupnya yang tidak sesuai. Fardiaz (1989) menyatakan bahwa mikroorganisme akan melakukan adaptasi terhadap lingkungan yang tidak sesuai dengan lingkungan dimana mikroorganisme tersebut hidup, hal inilah yang menyebabkan pola pertumbuhan mikroorganisme pada suhu 380C lebih lambat dibandingkan dengan pola pertumbuhan pada suhu 30 dan 340C.
Nilai pH media pada proses SFS dengan suhu 380 C dapat dilihat pada Gambar 15 dengan pH media awal 4; 4,5; dan 4,8 berturut-turut diperoleh nilai perubahan pH berkisar antara 4,0 -5,0; 4,5 – 6,54; dan 4,8 – 6,42. Kenaikan pH pada suhu 30 0C menurut Yulianto (2001) juga disebabkan oleh yeast extract yang digunakan dapat mengalami deaminasi hingga mengakibatkan pH media meningkat dan perubahan naik turunnya pH kultur dipengaruhi oleh besar kecilnya perbandingan antara senyawa organik yang bersifat asam dengan ammonia yang bersifat basa.
Hasil pengukuran total gula pereduksi pada mikroorganisme yang digunakan selama proses sakarifikasi dan fermentasi simultan pada suhu 380C dapat dilihat pada Gambar 16. Total gula pereduksi yang dihasilkan pada suhu 380C berada pada kisaran 2,74 – 13.09% (b/b). Awal proses pada hari pertama sampai hari kedua total gula pereduksi mengalami kenaikan. Hal tersebut diduga karena mikroorganisme Trichoderma viride sudah mampu menghidrolisis selulosa untuk menjadi glukosa sehingga pada hari pertama total gula pereduksi naik.
Penurunan total gula pereduksi pada suhu 380C karena pada hari kedua sampai hari keempat diakibatnya oleh mikroorganisme yang menggunakan gula pereduksi untuk pertumbuhan sel dan juga pembentukan produk seperti etanol karena menurut Putri dan Sukandar (2008) bahwa gula pereduksi yang terdapat di dalam media digunakan sebagai sumber karbon bagi sel khamir untuk mensintesis energi melalui fermentasi etanol. Glukosa digunakan sebagai makanan untuk pertumbuhan mikroorganisme dan pembentukan etanol sebagai produk fermentasi. Adanya enzim selulase yang dihasilkan mampu melonggarkan dan menghidrolisis ikatan-ikatan selulosa menjadi glukosa, sehingga Saccharomyces cereviceae lebih mudah memanfaatkan glukosa hasil hidrolisis untuk menghasilkan etanol. Reezey (2004) menyatakan bahwa selulase dapat
menghidrolisis selulosa dengan adanya sinergisme 3 komponen enzim selulase
yang terdiri dari endoglukanase, selobiohidrolase dan β-glukanase. Semakin besar jumlah pengurangan glukosa maka etanol yang terbentuk pun semakin banyak, sehingga kadar (% v/v) dari etanol pun semakin besar (Hikmiyati dan Yanie 2011).
Proses sakarifikasi dan fermentasi simultan pada suhu 380C memperoleh hasil etanol. Konsentrasi etanol yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Konsentrasi Etanol (%b/b) pada suhu 380 C
Etanol tidak terbentuk pada pH 4 pada hari ke dua, ke tiga dan ke empat. Hal ini juga diduga diakibatkan oleh penggunaan nutrient oleh Trichoderma viride
untuk mengubah selulosa menjadi glukosa yang mengakibatkan pertumbuhan
Saccharomyces cereviceae menjadi terganggu dan tidak dapat memproduksi etanol. Shofiyanto (2008) menyatakan bahwa disamping kondisi lingkungan seperti suhu dan pH, kebutuhan nutrient dan kofaktor juga memegang peranan penting bagi kehidupan khamir. Etanol belum terbentuk pada hari kedua pada pH 4,5, pada hari ketiga dihasilkan etanol sebesar 0,07% (b/b).
Hari keempat mengalami kenaikan dengan menghasilkan etanol sebesar 0,22 % (b/b). Hal ini sesuai dengan penelitian Sari (2010) yang menunjukkan bahwa sumber karbon lain yaitu glukosa (hasil proses hidrolisis enzim) dapat dimanfaatkan oleh S.cereviceae sebagai media tumbuh untuk memperbanyak biomassa sehingga konsentrasi etanol yang difermentasi juga meningkat. Hari ke dua dan ke tiga pada pH 4,8 tidak terbentuk etanol, sedangkan pada hari ke empat menghasilkan etanol pada sebesar 0,22% (b/b). Hal ini sesuai dengan TGP yang menurun setiap harinya. Proses sakarifikasi dan fermentasi simultan, hidrolisis selulosa dan fermentasi gula dilakukan secara simultan.
Hari pH 4 4.5 4.8 2 0 0 0 3 0 0,07 0 4 0 0,22 0,22
Mikroorganisme yang digunakan pada proses sakarifikasi dan fermentasi simultan biasanya adalah jamur penghasil enzim selulase, seperti T. reesei, T.viride, dan khamir S. cerevisiae. Sun dan Cheng (2002) menyatakan bahwa suhu optimal proses sakarifikasi dan fermentasi simultan adalah 38°C, yang merupakan perpaduan antara suhu optimal hidrolisis (45–50°C) dan suhu optimal fermentasi (30°C). Penelitian ini memiliki konsetrasi etanol yang tinggi yang terdapat pada suhu 380 C dengan pH 4,5 dan 4,8 hari ke empat sebesar 0,22% (b/b) dari limbah yang digunakan, dimana 0,22 gram etanol dalam 100 gram limbah ekstraksi alginat.
Etanol yang terbentuk pada suhu 380 C belum maksimal, hal tersebut dapat dilihat dari dari OD mikroorganisme belum mengalami fase stasioner melainkan masih mengalami fase logaritmik sehingga aktivitas enzim yang terbentuk belum maksimal sehingga perlu menambahkan waktu proses sehingga proses pembentukan etanol menjadi lebih baik dan maksimal.
5.1 Kesimpulan
Limbah hasil ekstraksi alginat dari rumput laut coklat (Sargassum sp) dapat dijadikan sebagai bahan baku penghasil etanol. Hal ini dapat menjadi nilai tambah bagi industri pengolahan rumput laut. Limbah rumput laut hasil ekstraksi alginat memiliki kadar air sebesar 10,42 ± 0,92% dan kandungan selulosa sebesar 30,26 ± 0,02% yang dapat digunakan oleh kapang Trichoderma viride dan khamir
Saccharomyces cereviceae dalam pembentukan etanol.
Hasil sakarifikasi dan fermentasi simultan pada suhu 30 dan 340C pada pH 4, 4,5 dan 4,8 tidak terbentuk etanol (0% etanol), sedangkan pada suhu 380C dihasilkan etanol, yaitu pada hari ke-3 dan ke-4 dengan pH 4,5 berturut-turut sebesar 0,07% (b/b) dan 0,22% (b/b) dan hari ke-4 dengan pH 4,8 sebesar 0,22% (b/b). Pada pH 4,8 dan 4,5 dengan suhu 380 C menghasilkan konsentrasi etanol yang tinggi dalam penelitian ini.
5.2 Saran
Proses sakarifikasi dan fermentasi simultan perlu menggunakan Bioreaktor untuk memaksimalkan hasilnya.
Perlu dilakukan pemurnian selulosa dari limbah ekstraksi alginat sebelum proses untuk meningkatkan etanol yang dihasilkan.
Pada penelitian selanjutnya perlu menggunakan mikroorganisme yang berbeda untuk meningkatkan konsentrasi etanol.
Perlu dilakukan penambahan waktu proses sakarifikasi dan fermentasi simultan untuk memaksimalkan etanol yang terbentuk.