BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.4 Hasil Analisis Proses Fermentasi Bioetanol Tetes Tebu
4.4.5 Analisis OD (Optical Density) cell
Pengamatan OD (optical density) sel dilakukan dilakukan pada jam ke 0, 6 (setelah Feeding I), 6 (awal Feeding II), 12, 24, 36, dan 48 fermentasi dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 600 nm. Analisis OD sel dilakukan untuk mengamati pola viabilitas sel saat fermentasi. Grafik rerata OD sel terhadap waktu fermentasi pada perlakuan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Gambar 4.10.
62
Gambar 4. 9 Pengaruh OD sel (600 nm) Terhadap Pola Pertumbuhan S. cerevisiae (Dengan Pretreatment Asam Sulfat) Selama Fermentasi
Gambar 4. 10 Pengaruh OD sel (600 nm) Terhadap Pola Pertumbuhan S. cerevisiae (Tanpa Pretreatment Asam Sulfat) Selama Fermentasi
Berdasarkan Gambar 4.9 dan Gambar 4.10 dapat dilihat bahwa pada jam ke 0 menuju jam ke 6 (setelah proses feeding I) terjadi peningkatan nilai OD sel.
Tahap Feeding I pada proses fermentasi ini dilakukan dengan cara ditambahkan
4.138 5.072 5.174
0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54
OD sel 600 nm
fermentasi (jam)
20% brix, dengan pretreatment 25% brix, dengan pretreatment 30% brix, dengan pretreatment
3.220 3.666 4.428
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 4.500 5.000
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54
OD sel 600 nm
Waktu fermentasi (jam)
20% brix, tanpa pretreatment 25% brix, tanpa pretreatment 30% brix, tanpa pretreatment
Feeding II (jam ke 6) Feeding I;
Feeding II (jam ke 6) Feeding I;
63
sebagian dari larutan medium fermentasi yang ditentukan pada seed culture bertujuan untuk adaptasi sel yeast terhadap konsentrasi gula (% brix) yang diberikan. Peningkatan yang terjadi pada tahap Feeding I ini dapat disebabkan karena pada proses fermentasi awal gula dimanfaatkan untuk fase adaptasi.
Tahap awal dimulai dengan interaksi awal ragi dengan media fermentasi yang ditandai dengan dihasilkannya kabondioksida, sedikit gelembung, sedikit peningkatan temperatur di lingkungan fermentasi, dan sedikit pembentukkan etanol. Tahap ini singkat dan merupakan tahapan di mana khamir mengalami fase adaptasi terhadap lingkungan barunya dan sebagian energi dimanfaatkan untuk pembentukan sel (Vasconcelos, 2015). Kemudian pada jam ke 6 (awal Feeding II) mengalami penurunan karena adanya penambahan medium fermentasi sehingga konsentrasi sel yang terbaca pada spektrofotometer menurun. Setelah itu pada jam berikutnya hingga jam ke 24 nilai OD sel meningkat secara signifikan. Angka OD sel tertinggi tercapai pada jam ke 24 pada semua perlakuan yang menandakan adanya fase eksponensial. Setelah jam ke 24, nilai OD sel mulai menurun hingga menuju akhir fermentasi pada jam ke 48. Penurunan OD sel ini kemungkinan dapat terjadi karena yeast sudah tidak dapat memperbanyak sel dan sebagian sel telah mati. Pada tahap ini kemungkinan juga terjadi reduksi dari densitas lingkungan sebagai akibat dari konversi gula menjadi etanol sehingga konsentrasi sel menurun (Vasconcelos, 2015).
Berdasarkan Gambar 4.9 dan Gambar 4.10 dapat dilihat bahwa pada semua perlakuan memiliki tren grafik OD sel yang hampir sama baik perlakuan dengan pretreatment asam sulfat maupun perlakuan tanpa pretreatment asam sulfat pada konsentrasi gula 20%, 25%, dan 30% brix. Namun perlakuan dengan pretreatment asam sulfat pada semua konsentrasi gula dalam % brix memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan tanpa pretreatment asam sulfat.
Hal ini dapat terjadi karena perlakuan dengan pretreatment asam sulfat yang merupakan proses dekalsifikasi dapat mengoptimalkan sekresi enzim invertase yeast. Pertumbuhan yeast dan sekresi enzim invertase dapat terhambat jika kadar kalsium yang terdapat pada medium terlalu tinggi. Padahal enzim ini berperan penting untuk mengkonversi gula sukrosa menjadi gula reduksi yang kemudian dimanfaatkan untuk pembentukan CO2 dan etanol (Chotineeranat, 2010). Selain
64
untuk pembentukan etanol, sebagian gula pada proses fermentasi juga digunakan oleh sel untuk pertumbuhan dan perkembang biakan (Ilhamdy, 2011). Pada grafik juga dapat dilihat bahwa nilai OD sel tertinggi terutama pada jam ke 24 puncak fermentasi yaitu pada perlakuan konsentrasi gula 30% brix. Hal ini menandakan bahwa pada kondisi penambahan medium fermentasi konsentrasi gula 30% brix, sel khamir masih dapat memanfaatkan gula untuk pertumbuhan sel dengan baik.
Pada parameter ini dilakukan pula analisis ragam untuk mengetahui pengaruh perlakuan terhadap fermentasi tetes tebu oleh S. cerevisiae.
Berdasarkan uji ANOVA (Analysis of Variance) hasil analisis ragam peningkatan nilai OD sel (Lampiran 2.6.3) menunjukkan bahwa interaksi perlakuan pretreatment dan konsentrasi gula (% brix) yang digunakan memberikan pengaruh nyata (P<0.05) terhadap rerata peningkatan nilai OD sel selama fermentasi. Tabel 4.15 menunjukkan notasi hasil uji lanjut rerata peningkatan OD sel selama proses fermentasi dari jam ke 0 hingga 24.
Tabel 4. 15 Uji Lanjut Rerata Peningkatan OD sel Akibat Perbedaan Perlakuan Pretreatment dan Konsentrasi Gula (% brix)
Perlakuan Peningkatan OD sel DMRT
20% Brix Dengan pretreatment asam sulfat 3.766 ± 0.11 c 0.1836 Tanpa pretreatment asam sulfat 2.888 ± 0.02 a 0.1919 25% Brix Dengan pretreatment asam sulfat 4.792 ± 0.10 e 0.1967 Tanpa pretreatment asam sulfat 3.514 ± 0.14 b 0.1999 30% Brix Dengan pretreatment asam sulfat 4.856 ± 0.06 e 0.2019
Tanpa pretreatment asam sulfat 4.354 ± 0.07 d
Keterangan: Rerata dengan notasi yang berbeda menunjukkan perbedaan nyata pada uji DMRT (α = 0.05)
Berdasarkan Tabel 4.15 dapat dilihat bahwa notasi yang berbeda pada masing-masing kombinasi perlakuan menandakan adanya perbedaan secara signifikan. Notasi tertinggi pada kombinasi perlakuan yaitu dengan pretreatment konsentrasi gula 25% brix dan 30% brix bernotasi e. Hal ini menunjukkan bahwa interaksi perlakuan dengan pretreatment dan konsentrasi gula 25% brix dan 30%
brix tidak berbeda nyata yang merupakan perlakuan yang memiliki nilai tingkat konsumsi gula reduksi tertinggi berturut-turut yaitu 4.792 dan 4.856. hal ini dapat
65
terjadi karena kemungkinan angka tersebut merupakan jumlah peningkatan OD sel maksimal pada proses fermentasi dengan Instant Dry Yeast. Selain itu kemungkinan perlakuan pretreatment berpengaruh terhadap pertumbuhan sel khamir karena memiliki kadar kalsium yang lebih rendah dibandingkan perlakuan tanpa pretreatment sehingga proses metabolisme sel lebih efisien. Menurut Walker (2004), menyatakan bahwa Ca dapat berperan sebagai penghambat pertumbuhan yeast karena berperan sebagai penghabat kerja sel dengan cara menempel pada sisi aktif enzim berkompetisi dengan ion Mg sebagai kofaktor, terutama pada proses glikolisis. Sedangkan notasi terkecil yaitu pada perlakuan tanpa pretreatment asam sulfat konsentrasi gula 20% brix dengan notasi a dengan peningkatan nilai OD sel sebesar 2.888.