Pembuatan Bioetanol dari Molase Tebu oleh Mahasiswa PGSD

Pembuatan Bioethanol dari Molase Saccharum officinarum oleh Saccharomyces cerevisiae dengan menambahkan CuSO

4

.5H

2

O dan

menggunakan phytase pada Mahasiswa Pendidikan Guru Sekolah Dasar (PGSD)

Maulinia Ceisar Aksara Aji¹

1Mahasiswa Program Doktor Pendidikan IPA Universitas Sebelas Maret Jl. Ir. Sutami No.36A, Jebres, Surakarta, Indonesia 57126

Email:

Abstrak

Pada penelitian ini akan dilakukan studi pendahuluan secara bertahap untuk meninjau kemampuan mahasiswa dalam membuat energi terbarukan yaitu bioethanol yang berbahan dasar molase dari tanaman tebu (Saccharum officinarum). Pembelajaran pembuatan bioethanol ini dilaksanakan berbasis proyek dan untuk selanjutnya dapat digunakan untuk meningkatkan kemampuan literasi sains mahasiswa, rasa kesadaran lingkungan dan kemampuan kewirausahaan mahasiswa. Pembuatan bioethanol ini dilakukan dengan menggunakan molase Saccharum officinarum oleh Saccharomyces cerevisiae dengan menambahkan CuSO4.5H2O dengan konsentrasi 1,5 mM dan fermentasi selama 4 hari serta penambahan phytase pada molase yang berisi S.cerevisiae dan CuSO4.5H2O setelah 30 jam.

Kata kunci: Molase Saccharum officinarum, Etanol, Saccharomyces cerevisiae, phytase.

PENDAHULUAN

Tetes tebu (cane molasses) merupakan salah satu hasil samping industri gula putih yang tidak dapat dikristalkan dan umumnya dihasilkan sekitar 4,1 % molase dari berat tebu giling atau mencapai 1,2 juta ton pada tahun 1996 (Mochtar et al., 1997).

Molase merupakan material yang sangat kental (viscous), dimana material ini mengandung sukrosa, fruktosa, dan glukosa dengan total konsentrasi 50-60 % berat. Pada penelitian ini gula yang berasal dari molase difermentasikan sehingga menjadi ethanol oleh mikroorganisme yaitu S.cerevisiae.

Mikroelemen (dapat meningkatkan fisiologis organisme dan penting bagi hampir semua reaksi biokimia. Pada penelitian yang telah dilakukan oleh Mapoleo (2003) tersebut, S.

cerevisiae yang difermentasikan pada medium glukosa, sukrosa, fruktosa dapat mempunyai pengaruh positif jika diperkaya dengan mikroelemen (Mapoleo, 2003).

Mikroelemen yang digunakan pada penelitian ini adalah tembaga CuSO4.5H2O.

Menurut Kazuhiko (1995), aktifitas invertase yang optimal dari S.cerevisiae didapatkan dengan penambahan CuSO4 .5H2O pada medium molase S.officinarum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan CuSO4 pada konsentrasi 1,5 mM memberikan pengaruh yang nyata terhadap kadar etanol.(Kuswytasari,et al, 2009). Penambahan phytase setelah 30 jam pada 10 ml medium dengan konsentrasi gula sebesar 700g/l dipilih untuk meningkatkan produksi ethanol (Singh,et al, 2017). Glukosa adalah karbon primer yang mempengaruhi pertumbuhan dan produksi metabolit mikroorganisme oleh karena itu disukai sebagai sumber makanan mikroorganisme di sebagian besar budidaya bioethanol. Penggunaan glukosa sebagai umpan untuk memperbaiki produksi phytase telah dilaporkan pada bakteri (Kleist et al., 2003), jamur (Coban dan Demirci, 2014) dan banyak budidaya mikroorganisme rekombinan (Jin et al., 2007; Tran et al., 2010).

LANDASAN TEORI

Pengukuran kadar gula molase Saccharum Officinarum dilakukan melalui analisis dengan metode Luff Schoorl (iodimetri) dan diukur pada pH 4,5.

Pengukuran dilakukan dengan cara sebanyak 1 gr molase ditimbang, kemudian dimasukkan Erlenmeyer selanjutnya ditambahkan 100 ml air dan 5 ml HCl pekat 12 N dan dipanaskan pada suhu 70 º C selama 10 menit. Setelah dingin kemudian ditambahkan 10 ml larutan Luff (komposisi larutan Luff adalah 288 gr Na2CO3, 100 gr asam sitrat dan 50 gr tembaga (II) sulfat dilarutkan sampai 2 liter) dan 1 gr Kalium Iodida 20%. Setelah itu ditambahkan 25 ml asam sulfat 6N dan dipanaskan sampai mendidih selama 5 menit. Kemudian setelah dingin ditambahkan 1 ml indikator amilum dan dititrasi dengan larutan standard thio 0,1 N yaitu Natrium Thiosulfat (Na2S2O3) sampai warna menjadi putih. Selanjutnya dilakukan titrasi blanko dengan menghitung selisih ml blanko dan sample serta dihitung kandungan gula menggunakan tabel luff (Kuswytasari et al, 2009).

Kandungan

gula dihitung dengan menggunakan rumus :

Pengenceran molase Saccharum officinarum.

Molase Saccharum officinarum diencerkan dengan 500 ml aquadest (perbandingan 500 : 500 atau 1 : 1).

Selanjutnya molase tersebut didiamkan dan dibiarkan selama 24 jam. Perlakuan ini bertujuan untuk mengendapkan kotoran- kotoran yang tercampur di dalam molase ketika proses produksi molase. Setelah 24 jam dan kotorannya mengendap maka larutan dari molase tersebut dapat diencerkan (Kuswytasari et al, 2009).

Campuran molase dengan konsentrasi gula sebesar 100 g/l (Wignyanto dkk, 2001) serta pH 4,5 dengan penambahan H2SO4 0,5 mol / l (Mrvčįć et al, 2007) dibuat dengan cara melakukan pengenceran beberapa kali. Molase dengan konsentrasi gula 100 g/l inilah yang akan digunakan

selanjutnya. Kemudian molase tersebut disterilkan dengan dipasteurisasi pada suhu 60⁰C sampai 70⁰C selama 10 menit (Munadjim, 1983) dan selanjutnya disebut sebagai “medium molase”. Untuk perlakuan selanjutnya medium molase tidak disterilisasi lagi karena molase mempunyai viskositas yang sangat tinggi sehingga dikhawatirkan akan terjadi browning setelah disterilisasi dengan autoclave atau dipasteurisasi berulang kali (browning mengakibatkan molase tidak dapat digunakan) (Kuswytasari et al, 2009).

Untuk menghasilkan kadar etanol yang lebih tinggi konsentrasi gula yang digunakan adalah 700g/l (Singh,et al, 2017).

Waktu inkubasi starter S. cerevisiae pada medium molase ditentukan melalui kurva pertumbuhan khamir dengan jalan menghitung jumlah sel per ml dengan menggunakan metode Pour plate.

Saccharomyces cerevisiae diaktivasi dengan cara S-cerevisiae sebanyak 1 ose diinokulasikan ke dalam tabung reaksi yang berisi 10 ml medium fermentasi yaitu molase dengan konsentrasi gula 100 g/l , lalu diinkubasi dalam shaker dengan kecepatan agitasi 150 rpm pada suhu kamar (30º C) selama 24 jam (Mrcviv et al, 2007 dalam Kuswytasari et al, 2009).

Selanjutnya sebanyak 10 ml S.

Cerevisiae diinokulasi kembali ke dalam erlenmeyer 250 ml yang berisi 90 ml medium fermentasi (10 % dari volume medium fermentasi), kemudian diinkubasi dalam shaker dengan kecepatan agitasi 150 rpm pada suhu 30º C selama 24 jam. Setelah itu sebanyak 50 ml S.cerevisiae diinokulasikan kembali ke dalam erlenmeyer 1000 ml yang berisi 450 ml medium fermentasi (starter), kemudian diinkubasikan dalam shaker dengan kecepatan agitasi 15 rpm pada suhu 30º C selama 24 jam (Mrcviv et al, 2007 dalam Kuswytasari et al, 2009).

Sebanyak 1 ml sampel dari medium fermentasi 450 ml (starter) diambil menggunakan pipet steril setiap 2 jam selama 24 jam dan dimasukkan ke dalam seri pengenceran 10^-1. Setelah itu disiapkan pengenceran selanjutnya (10^-2) dengan mengambil 1 ml pengenceran 10^-1 dan dimasukkan ke dalam aquadest steril. Pada setiap seri pengenceran sampel di vortex.

Selanjutnya dilakukan hal yang sama untuk Kandungan gula = (mg) gula dari tabel x 100 %

berat sampel (Munadjim, 1985)

pengenceran 10^-3 sampai 10^-7. Kemudian dipipet 1 ml pengenceran terakhir (10^-7) dan dimasukkan ke dalam cawan petri steril secara duplo (Mrcviv et al, 2007).

Media PDA (Potatoes Dextrose Agar) yang masih cair dituang ke dalam cawan petri setelah itu cawan petri diputar secara perlahan-lahan di atas meja horizontal seperti angka delapan untuk mengaduk campuran media supaya kultur khamir tercampur merata, dan didiamkan sampai membeku. Selanjutnya campuran media tersebut diinkubasi pada suhu 30º C selama 24 jam. Koloni yang tumbuh dihitung dengan menggunakan alat colony counting unit. Lalu dicatat pertumbuhan koloni pada setiap cawan petri yang mengandung 30 koloni sampai 300 koloni setelah 24 jam (Budiono, 1996).

Kemudian jumlah sel mikroba per ml pada kultur murni dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

(Waluyo, 2007) (Cappucc

Jumlah koloni dinyatakan dengan CFU/ml (colony forming unit/ml).

Selanjutnya dibuat kurva pertumbuhannya dengan cara dihitung jumlah mikroorganisme yang hidup setiap 2 jam selama 24 jam.

Perlakuan tersebut dilakukan sebanyak dua kali ulangan. Grafik kurva pertumbuhan dibuat dengan menggunakan jumlah sel sebagai ordinat (sumbu y) dan waktu inkubasi sebagai absis (sumbu x) (Cappuccino et al, 2001).

Aktivasi starter.

Pada aktivasi I, diambil sebanyak 10 ml medium molase dengan konsentrasi gula sebesar 100g/l diambil dan dimasukkan dalam tabung reaksi. Kemudian ditambahkan 1 ose Saccharomyces cerevisiae yang diambil dari medium agar miring PDA (Potatoes Dextrose Agar). Selanjutnya, diinkubasi dalam shaker dengan kecepatan agitasi 150 rpm selama 24 jam pada suhu kamar (30⁰ C) (Mrcviv et al, 2007).

Pada aktivasi II, diambil sebanyak 90 ml medium molase dengan konsentrasi gula sebesar 100 g/l diambil dan dimasukkan dalam erlenmeyer 250 ml. Kemudian ditambahkan 10 ml starter dari suspensi molase 10 ml yang telah dibuat sebelumnya.

Selanjutnya, diinkubasi dalam shaker dengan kecepatan agitasi 150 rpm selama 24 jam pada suhu kamar (30⁰ C) (Mrcviv et al, 2007).

Selanjutnya diambil sebanyak 450 ml medium molase (starter) dengan konsentrasi gula sebesar 100 g/l dan dimasukkan erlenmeyer 1000 ml. Kemudian ditambahkan 50 ml starter dari suspensi molase 100ml (Pulungan, M.H., 2003).

Medium tersebut juga dikondisikan agar pHnya 4,5. Kemudian medium tersebut diinkubasi dalam shaker dengan kecepatan agitasi 150 rpm sesuai dengan kurva pertumbuhan pada

suhu

kamar (30⁰ C) (Mrcviv et al, 2007).

Fermentasi.

Medium molase dengan konsentrasi 100 g/l diukur pHnya dan diatur pHnya hingga dihasilkan pH 4,5 dengan penambahan H2SO4 0,5 mol / l (Mrvčįć et al, 2007). Kemudian ditambahkan CuSO4.5H2O sebanyak 5 ml (Mapoleo, 2004) dengan 5 konsentrasi yang mendekati kondisi lethal pada S. cerevisiae yaitu sebesar 0 mM (sebagai kontrol) 0,5 mM; 1mM ; 1,5 mM ; 2 mM (Kazuhiko,1995). Medium molase yang sudah ditambah CuSO4.5H2O dimasukkan ke dalam fermentor erlenmeyer 500 ml sebanyak 250 ml, dilakukan inokulasi S.cerevisiae dan ditutup dengan sumbat yang telah dipasang selang pengeluaran CO2 dengan ujungnya dicelupkan ke dalam aquades steril. Setelah itu medium molase diinkubasi pada suhu 30°C selama 96 jam (Gu, 2001). Hasil fermentasi dari medium molase tersebut selanjutnya dipasteurisasi pada suhu 60 sampai 70⁰C selama 10 menit untuk menghentikan proses fermentasi (Munadjim, 1983). Kadar etanol, jumlah sel dan pH diukur setiap 24 jam sekali. Setiap perlakuan dilakukan replikasi sebanyak dua kali.

METODE PENELITIAN

Penghitungan jumlah sel S.cerevisiae.

Penghitungan jumlah sel S.cerevisiae pada medium

fermentasi

selama

Jumlah sel per ml (CFU/ml) = jumlah koloni yang dapat dihitung X faktor pengenceran.

(Cappuccino et al, 2001)

proses fermentasi ditentukan dengan menggunakan metode Petroof- Hauser setiap 24 jam. Diambil 1 ml sampel dari medium fermentasi pada pengenceran 10^-7 menggunakan mikropipet steril dan diteteskan pada Haemacytometer kemudian diberi kaca penutup dan diletakkan pada meja pengamatan mikroskop. Tinggi sampel yang terletak diantara kaca obyek dan kaca penutup pada Haemacytometer adalah 0,01 mm.

Selanjutnya diamati dengan mikroskop perbesaran 100 dan dihitung jumlah sel yang terdapat dalam lima kotak besar, kemudian dihitung jumlah sel rata-rata dalam lima kotak besar. Jumlah sel per ml sampel dapat dihitung sebagai berikut :

(Waluyo, 2007)

Pengukuran Kadar Etanol

Metode yang digunakan untuk penentuan kadar etanol adalah dengan menggunakan piknometer (Purwanto, 2004). Pengujian kadar etanol dilakukan dengan cara mengukur

“specific gravity” cairan distilasi dari campuran asli produk fermentasi yang dihasilkan. Pengukuran “specific gravity”

secara langsung campuran asli produk yang dihasilkan tidak dapat dilakukan dikarenakan kandungan gula dan senyawa-senyawa yang lain dapat mengganggu pengukuran “specific gravity” tersebut. Distilasi menghilangkan semua senyawa pengganggu, yang tersisa hanyalah etanol murni dan air murni dalam distilat. Untuk pengukuran presentase etanol dilakukan sebagai berikut, pertama-tama peralatan distilasi disetel, kemudian digunakan labu godok 250 ml, setelah itu disiapkan sekitar 60 ml sampel cairan fermentasi dalam gelas beker kering. Dengan menggunakan labu ukur disiapkan tepat 50 ml sampel , ditambah dengan akuades 100 ml dan batu didih, dipasang dalam alat destilasi.

Larutan sampel dididihkan dengan hati-hati agar terjadinya buih yang berlebihan dapat dihindari, selanjutnya campuran alcohol air didestilasi sampai dapat dikumpulkan dengan tepat 50 ml distilat, didinginkan sampai suhu 15ºC.

Sementara dilakukan distilasi piknometer 50 ml yang sudah dikalibrasi dibilas dengan air suling untuk memastikan kebersihan gelas dan dikeringkan. Setelah itu timbangan elektrik dikalibrasi dan dipastikan keseimbangan zero pada timbangan sebelum digunakan untuk pengukuran. Setelah itu piknometer diisi dengan air distilat secara hati-hati hingga penuh serta disisipkan thermometer di dalamnya. Suhu air destilat dalam piknometer ditunggu hingga mencapai suhu 20º C selanjutnya puncak pipa kapiler ditutup secara hati-hati sampai tepat volume 50 ml diusahakan agar tidak terjadi gelembung gas . Kemudian air yang tersisa di luar gelas dibersihkan dan dikeringkan dengan kertas tissue. Setelah itu piknometer dan air ditimbang untuk mendapatkan nilai W2. Setelah itu piknometer dikosongkan dan ditambah dengan sedikit aseton dan dikocok untuk mengabsorbsi air kemudian di buang.

Selanjutnya dikeringkan tabung piknometer dengan pemanasan oven dan berikutnya dimasukkan ke dalam desikator untuk menjamin benar-benar telah kering.

Kemudian piknometer yang telah kering ditimbang (W1) dan berat air dapat ditentukan dengan rumus :

Kemudian piknometer yang telah kering ditimbang (W1) dan berat air dapat ditentukan dengan rumus :

( Purwanto, 2004) Dimana :

W : Berat air yang didapatkan (g) W2 : Nilai berat yang didapatkan ketika piknometer dan air ditimbang (g)

W1 : Nilai berat didapatkan dari penimbangan piknometer yang telah kering (g)

Setelah itu densitas “specific gravity” destilat diukur dengan cara dimurnikan distilat ke dalam gelas beaker kering. Diaduk distilat supaya homogen sebelum diisikan ke piknometer 50 ml.

Setelah itu piknometer yang kering diisi dengan distilat dan dikeringkan permukaan luar piknometer kemudian ditimbang (W3).

Sehingga dapat ditentukan berat distilatnya dengan rumus :

Jumlah sel per ml (CFU /ml)= jumlah sel per kotak besar x 25 x 1/tinggi sampel yang terletak diantara kaca obyek dan kaca penutup x 10³

W2-W1 = W

L = W3- W1.

(Purwanto, 2004) Dimana :

L :

Berat

distilat (g).

W3

: Nilai berat

yang

didapatkan setelah piknometer yang telah kering diisi dengan distilat dan dikeringkan permukaan luarnya kemudian ditimbang (g).

W1 : Nilai berat yang

didapatkan

dari penimbangan piknometer yang telah kering (g).

Sehingga dapat dihitung

nilai

specific gravitynya dengan menggunakan rumus yaitu:

(Purwanto, 2004)

Dimana :

L : Berat distilat (g).

W : Berat air yang didapatkan (g).

Kemudian dengan menggunakan tabel konversi, ditentukan nilai spg yang didapatkan dan selanjutnya dapat diketahui presentase alkoholnya (tabel penentuan persentase etanol. ‘specific gravity’ larutan cair etanol dapat dilihat di lampiran 1).

Pengukuran pH

Terlebih dahulu pH meter dikalibrasi dengan 2 larutan Standar yang mencakup pH larutan sampel setelah difermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae (pH 2 dan pH 7 ) hingga 60% dari elektroda terendam larutan standard pH. Lalu diambil 25 ml larutan sampel dimasukkan ke dalam gelas beker, selanjutnya elektroda disemprot dengan air deionisasi dan dikeringkan dengan menggunakan kertas tisu sampai semua air terserap tuntas. pH meter dinyalakan dengan menekan tombol ON/OFF. Elektroda dimasukkan ke dalam sampel. Tombol MEAS ditekan untuk memulai pengukuran, pada layar akan muncul tulisan HOLD yang kelap- kelip, dibiarkan sampai tulisan HOLD berhenti kelap-kelip. Nilai pH yang ditunjukkan pada layar adalah nilai pH

larutan yang di check. pH meter dimatikan dengan menekan kembali tombol ON/OFF (Khopkar,1990).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Umur starter Saccharomyces cerevisiae ditentukan dari kurva pertumbuhan S.cerevisiae (Gambar 4.1, Tabel 4.1). Kurva pertumbuhan S.cerevisiae menunjukkan adanya fase lag (fase adaptasi) pada jam ke-0 sampai jam ke-2. Fase adaptasi merupakan fase yang dialami oleh mikroorganisme untuk menyesuaikan diri dengan substrat dan kondisi lingkungan di sekitarnya. Pada fase ini belum terjadi pembelahan sel karena beberapa enzim yang dibutuhkan untuk metabolisme belum disintetis. Fase adaptasi pada grafik kurva pertumbuhan menunjukkan bahwa terdapat fase adaptasi selama 2 jam.

Hal tersebut disebabkan oleh aktivasi pertumbuhan S.cerevisiae telah dilakukan 2 kali pada medium cair dengan perbedaan volume yaitu volume 10 ml, 90 ml, sebelum di inokulasikan pada 450 ml medium fermentasi. S.cerevisiae pada medium baru tersebut, akan menyesuaikan diri dengan lingkungannya karena adanya perbedaan volume medium yang semakin besar (Raines,1992).

Menurut Prescott (1959), S.cerevisiae merupakan organisme yang sangat sensitif, dimana fase adaptasi dan pertumbuhannya dipengaruhi oleh volume erlenmeyer yang digunakan pada waktu aktivasi. Selain itu media molasse merupakan media dengan nutrisi yang cukup rendah dibandingkan dengan media lain, karena tidak mengandung vitamin. Vitamin yang dibutuhkan oleh S.cerevisiae adalah kelompok vitamin B. Vitamin B dibutuhkan oleh sel S.cerevisiae pada saat meiosis, agar sel tersebut dapat melakukan siklus meiosis dengan baik. Apabila vitamin B tidak terdapat pada medium maka akan mempengaruhi fase adaptasi dan pertumbuhan sel S.cerevisiae (Paturau, 1982).

Pengaruh Penambahan CuSO4.5H2O dan Lama Fermentasi terhadap Produksi Etanol.

Berdasarkan penelitian Kuswytasari et al, 2009, produksi etanol dipengaruhi oleh penambahan CuSO4.5 H2O pada saat proses fermentasinya. Kadar etanol tertinggi

Specific gravity =

L

W

diperoleh dari penambahan CuSO4.5 H2O dengan konsentrasi 1,5 mM (Kuswytasari et al, 2009).

Menurut Radisky et al, dalam Mrvčįć et al, (2007) ion Cu diambil oleh sel S.cerevisiae yang pertumbuhan selnya sedang aktif melalui pengangkut membran yang spesifik. Sistem pengangkutan tembaga yang telah ditemukan terdiri atas pengangkutan

gabungan antara pengangkutan berafinitas rendah (Ctr2) dan pengangkutan berafinitas tinggi (Ctr1). Ketika akan diangkut secara intraseluler, ion tembaga harus terdapat dalam bentuk ion bebas di dalam media pertumbuhan S.cerevisiae (Azenha et al dalam Mrvčįć et al, 2007).

Ctr1 berperan mengambil tembaga pada lingkungan yang mengandung kadar tembaga rendah dan akan terdegradasi pada lingkungan tembaga berkadar tinggi (Menurut Kazuhiko & Ouchi tahun 1995 yaitu pada konsentrasi Cu lebih dari 10 mM pada medium dengan glukosa). Ctr1 adalah suatu protein O-Glycosylated yang mengikat empat ion tembaga dan membentuk ikatan kompleks dengan dua atau tiga tembaga di selaput plasma. Ctr2 digunakan sebagai homomultimer pada membran vakuola yang juga digunakan utuk mengumpulkan kelebihan tembaga dan dapat mengekspor simpanan tembaga ke sitoplasma. Ctr1, dan Ctr2 mempunyai daya tahan terhadap tembaga yang pada umumnya bersifat toksik.

Setelah tembaga diangkut masuk ke dalam sel selanjutnya tembaga didetoksifikasi pada sitoplasma. Pada sitoplasma terdapat protein metallothionein yang mengandung banyak residu Cys. Residu Cys dibutuhkan untuk mendetoksifikasi Cu yang bersifat toksik dengan mengikat kation dari logam transisi.

(Kagi,1988). Metallothionein juga terdapat di dalam nukleus. Metallothionein yang terdapat didalam nukleus juga dapat melindungi DNA dari kerusakan oksidatif yang disebabkan oleh oksida radikal (Chubatsu & Meneghini 1993, Cai et al,1995).

Penurunan kadar ethanol yang dihasilkan ketika dilakukan penambahan CuSO4. 5H2O dengan konsentrasi yang berlebihan biasanya lebih sering terjadi pada kondisi semiaerobik (dengan dishaker). Hal tersebut disebabkan karena kerusakan ikatan basa-oksigen (oxygen-based) pada enzim

terlarut yang terlibat pada proses fermentasi alkohol (Mrvčįć et al, 2007).

Kadar etanol tertinggi diperoleh pada fermentasi dengan penambahan konsentrasi CuSO4. 5H2O sebesar 1,5 mM.

Hal ini disebabkan karena Cu yang diambil dari CuSO4.5H2O merupakan kofaktor inorganik yaitu suatu campuran kimia bukan protein yang berikatan dengan protein dan diperlukan untuk aktifitas biologi protein.

Protein pengikat logam seperti metallothionein (metal binding protein) yang terdapat pada sitoplasma sel S.cerevisiae berfungsi sebagai pengikat ion Cu yang diambil dari CuSO4.5H2O (Kuswytasari et al, 2009).

Protein metallothionein tersebut dapat optimal mengikat ion Cu, semua ion Cu dapat terikat sehingga tidak ada ion Cu yang masih bebas dan dapat berikatan dengan enzim invertase sebagai inhibitor yang menghambat proses perubahan sukrosa menjadi glukosa. Ion Cu dapat langsung berperan sebagai kofaktor enzim piruvat dekarboksilase yang mengubah asam piruvat menjadi asetal dehide dalam proses perubahan glukosa menjadi ethanol, sehingga meningkatkan perolehan kadar etanol (Wardlaw & Kessel, 2002).

Proses fermentasi dilakukan selama 4 hari karena setelah 4 hari kemampuan sel S.cerevisiae sudah tidak aktif untuk merubah gula reduksi sebagai sumber energi menjadi bentuk etanol sebagai produk buangan metabolitnya. Proses fermentasi akan terus berlangsung dan akan terhenti jika sudah menghasilkan kadar etanol tertentu.

Tingginya kadar etanol, akan menghambat pertumbuhan S.cerevisiae (Ketchum,1988).

Akumulasi etanol hasil metabolisme S.cerevisiae yang merupakan produk buangan utama hasil fermentasi dapat menghambat pembelahan dan aktivitas fermentasi sel, membahayakan kelangsungan hidupnya, serta dapat mengganggu permeabilitas dan fluiditas membran sel sehingga mengakibatkan etanol yang dihasilkan sedikit (Damnei, 2007).

Fluiditas membran yeast meningkat dengan meningkatnya kadar etanol. Membran menjadi permeabel terhadap proton,akibatnya interseluler sitoplasma mempunyai pH terlalu asam, sehingga secara langsung ataupun tidak

langsung akan menyebabkan kerja enzim tidak tepat (Dombek,dkk.1987).

Penambahan phytase setelah 30 jam pada 10 ml medium dengan konsentrasi gula sebesar 700g/l dipilih untuk meningkatkan produksi ethanol (Singh,et al, 2017). Glukosa adalah karbon primer yang mempengaruhi pertumbuhan dan produksi metabolit mikroorganisme oleh karena itu disukai sebagai sumber makanan mikroorganisme di sebagian besar budidaya bioethanol.

Penggunaan glukosa sebagai umpan untuk memperbaiki produksi phytase telah dilaporkan pada bakteri (Kleist et al., 2003), jamur (Coban dan Demirci, 2014) dan banyak budidaya mikroorganisme rekombinan (Jin et al., 2007; Tran et al., 2010). Penambahan phytase dapat mengurangi biaya produksi dan meningkatkan produksi ethanol secara signifikan (Vohra et al, 2004).

SIMPULAN

Kadar etanol tertinggi yang dihasilkan diperoleh dari hasil fermentasi Saccharomyces cerevisiae pada medium molase Saccharum officinarum dengan penambahan CuSO4.5H2O konsentrasi 1,5 mM selama 4 hari (Kuswytasari et al, 2009).

Penambahan phytase setelah 30 jam pada 10 ml medium dengan konsentrasi gula sebesar 700g/l dipilih untuk meningkatkan produksi ethanol (Singh,et al, 2017). Penambahan phytase dapat mengurangi biaya produksi dan meningkatkan produksi ethanol secara signifikan (Vohra et al, 2004).

DAFTAR PUSTAKA

Abercrombie.1993.Dictionary of Biology, 8^th edition.Penerbit Erlangga. Jakarta Barnett,J.A.and R.J.Pankhurst.1974.A new

Key to The Yeast. American Elsevier Publishing Company Inc, New York.21.154-164.

Carpene, E. 1993. Metallothionein in marine molluscs. Comparative biochemistry and physiology part C : Toxicology &

Pharmacology. Volume 141, Issue 3, Pages 306-313.

Damnei, Y.2007.Gene Expression Profiling in Saccharomyces cerevisiae Grown at Different Specific Gravity Environments. Thesis. University of Saskatchewan, Canada.

Dombek K.M. and L.O. Ingram.1987.

Ethanol Production during Batch Fermentation with Saccharomyces cerevisiae; Changes in Glycolytic Enzymes and Internal pH. Journal Applied and Environmental Microbiology. Vol.53, No.6.p.1286- 1291

Fardiaz, S .1987. Food Microbiology Practical Guide. IPB Publisher.Bogor Judoamidjojo,M , A.A. Darwis, dan E.G. Said

.1992.Teknologi Fermentasi. Edisi I,Cetakan 1.Rajawali Press. Jakarta.

Kagi J.H, Schaffer.1988. Biochemistry of metallothionein. Journal Biochemistry ; Nov 15 ; 27 (23) : 8509 -8515

Kazuhiko, T, and K. Ouchi.1995. Factors Affecting the Ethanol Productivity of Yeast in Molasses. Journal of Fermentation and Bioengineering .Vol.79, No.5,449-452.

Ketchum, P.A.1988. Microbiology Concept and Application.John Wiley and Sons, Inc, New York.

Kuswytasari, N.D., M.C.A., Aji dan T.

Nurhidayati.2009. PENGARUH

PENAMBAHAN CuSO4.5H2O

TERHADAP PRODUKSI ETHANOL

DARI MOLASE Saccharum

officinarum OLEH Saccharomyces cerevisiae. Prosiding Seminar Nasional Biologi 7 Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. 259- 274.

Makolomakwa, M., A.K.Puri., K.Permaul., S.Singh. 2017. Thermo-acid-stable phytase-mediated enhancement of bioethanol production using Colocasia esculenta. Journal of Bioresource Technology,. 235 (2017) 396–404

http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2 017.03.157

Mrvčįć, J, D. Stanzer, V. Stehlik-Tomas, D.

Škevin, and S. Grba.2007. Optimization of Bioprocess for production of Copper-Enriched Biomass of Industrially Important Microorganism Saccharomyces cerevisiae. Journal of Bioscience and bioengineering

Vol.103, No.4, 331-337. The society for Biotechnology.Japan.

Murray, R.K., Granner, D.K., Mayes, P.A., and Rodwell, V.W.2003. Biokimia Harper. Edisi ke 26. Alihbahasa:

Hartono, A.. ECG. Jakarta

Paturau, J.M. 1982. By Product of Cane Sugar Industry.Elsevier scientific Publishing company, Amsterdam, Oxford.New York.

Prescott, S. C, and C.G.Dunn.1959.

Industrial Microbiology. Mc Graww Hill Book Company, INC.

New York.

Raines,M.1992.Advanced Yeast Culturing Kit Instruction Booklet .Brewers Resource.Camarillo.California.

Schlegel, H.G dan K. Schmidt.1994.

Mikrobiologi Umum. Terjemahan oleh Baskoro. Gajah Mada University Press, Yogyakarta.

Vohra,A., Satyanarayana.T., 2004. A cost- effective cane molasses medium for enhanced cell-bound phytase production by Pichia anomala.,. J Appl Microbiol. 2004;97(3):471- 6 DOI : 10.1111/j.1365- 2672.2004.02327.x

Wardlaw, G.M and Kessel, M.W. 2002.

Perspectives in Nutrition. Fifth edn.

McGraw Hill. Singapore.

Wignyanto, Suharjono dan Novita. 2001.

Pengaruh Konsentrasi Gula Reduksi Sari Kulit Nanas dan Inokulum Saccharomyces cerevisiae Pada Fermentasi Etanol. Jurnal Teknologi Pertanian. Vol. 2 No. 1: 68-77.

Wibowo,D.1990.Teknologi Fermentasi.

Penerbit Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.