Nama : Rizqy Mulia Kusuma NIM : 03031281924026
BAKTERI FERMENTASI CUKA APEL LAINNYA
Produk makanan dan minuman fermentasi yang terbuat dari berbagai bahan telah dibuat dan dikenal manusia sejak lama. Salah satu produk fermentasi adalah cuka apel. Cuka apel adalah minuman fermentasi yang terbuat dari sari buah apel murni. Cuka apel biasanya terbuat dari fermentasi bakteri Saccharomyces cerevisiae dan Acetobacter acetii. Bakteri Saccharomyces cerevisiae memiliki peran dalam pengubahan glukosa menjadi etanol karbon dioksida. Fermentasi tersebut berlangsung secara anaerob atau tidak memerlukan oksigen. Bakteri Acetobacter acetii mempunyai peran mengubah etanol yang telah dihasilkan oleh bakteri Saccharomyces cerevisiae tadi menjadi asam asetat dengan produk samping berupa air. Bakteri tersebut memiliki perannya masing-masing, namun masih ada bakteri lain yang dapat menggantikan peran bakteri yang telah dijelaskan diatas.
Etanol yang dihasilkan dengan menggunakan metode fermentasi banyak memakai mikroorganisme yang memiliki sifat etanologenik, tetapi kenyataannya mikroorganisme yang banyak dipakai adalah bakteri dengan jenis Saccharomyces cereviseae dan bakteri Zymomonas mobilis (Doelle, 1990). Bakteri Z. mobilis dianggap sebagai mikroorganisme yang baik untuk memproduksi etanol karena memiliki sifat-sifat yang cocok dalam produksi etanol seperti toleransi terhadap kadar gula mencapai 400 g/l dan etanol hingga 100 g/l. Keuntungan lain yang didapat yaitu kapabilitas untuk menghadilkan etanol dengan hasil yang tinggi, akumulasi produk samping yang dihasilkan sedikit. Keuntungan lain, pembentukan etanol relatif cepat dan kemudahan melakukan manipulasi genetik bakteri ini.
Zymomonas mobilis adalah bakteri fakultatif yang memiliki sifat anaerob tetapi juga memiliki sifat toleran terhadap oksigen. Bakteri tersebut berbentuk batang dengan panjang 2-6 µm dan lebar sekitar 1-1.4µm, tidak memiliki spora, ada yang bersifat motil bercemeti polar dengan 1 sampai 4 flagel. Zymomonas mobilis dapat menghasilkan yield etanol sekurang-kurangnya sebesar 12% (w/v) hingga mencapai nilai 97 % dari nilai teoritis yang diperoleh. Zymomonas mobilis dapat membuahkan hasil 5-10 yield yang jauh lebih tinggi dengan menghasilkan produktivitas lima kali lebih besar. Yield tinggi yang dihasilkan oleh bakteri tersebut dikorelasikan dengan banyaknya reduksi biomassa yang terjadi selama proses fermentasi, dan dibatasi oleh ketersediaan jumlah ATP (Adam, 1997).
Zymomonas mobilis secara alami dapat ditemukan pada tanaman dengan kandungan gula-gula yang terfermentasi seperti anggur. Zymomonas mobilis juga dapat dihasilkan dengan cara isolasi minuman beralkohol seperti pulque Meksiko, kontaminan bir dan sari buah apel Eropa. Bakteri Zymomonas mobilis hanya dapat mengubah glukosa, fruktosa dan sukrosa dengan menggunakan jalur Entner Doudoroff menjadi etanol. Etanol adalah produk utama diikuti produk samping seperti asam asetat, gliserol, sorbitol dan levan (Surya dan Alfena, 2008).
Sukrosa akan mengalami proses hidrolisis oleh enzim sukrase pada saat fermentasi sukrosa dengan Zymomonas mobilis. Enzim tersebut dihasilkan oleh bakteri Zymomonas mobilis yang melepaskan ikatan α (1 2) pada sukrosa sehingga menghasilkan 2 jenis monosakarida yaitu glukosa dan juga fruktosa. Fruktosa difosforilasi dengan enzim fruktokinase menjadi fruktosa-6-fosfat kemudian diisomerisasi oleh enzim fosfoheksosa isomerase menjadi glukosa-6-fosfat.
Senyawa tersebut akan diubah kembali menjadi etanol, sedangkan glukosa akan diuraikan melewati jalur 2-keto-3-deoksi-6-fosfoglukonat dan memecah piruvat memakai enzim piruvat dekarboksilase jadi asetaldehida dan CO2. Asetaldehida yang dihasilkan akan direduksi kembali menjadi etanol (Puspita, 2010).
Glukosa dan fruktosa akan diubah menggunakan enzim GFOR (Glucose Fructose Oksidoreductase) yang terdapat pada plasma sel menjadi glukonolakton dan sorbitol. Glukonolakton akan diubah menjadi glukonat menggunakan enzim gluconolactonase. Glukonat dan sorbitol yang dihasilkan di dalam periplasma sel akan terbawa oleh gluconate carrier dan sorbitol carrier melewati membran sitoplasma ke dalam sitoplasma bakteri Zymomonas mobilis. Glukonat akan diubah oleh enzim glukonatkinase menjadi 6-fosfoglukonolakton mengikuti jalur Entner Doudoroff dan pada akhirnya akan diubah kembali menjadi senyawa etanol.
Kapabilitas bakteri Zymomonas mobilis untuk memperoleh etanol memnjadikan bakteri tersebut diyakini sebagai mikroorganisme paling ideal dalam proses pembuatan etanol terbanyak. Faktor lain yaitu toleran terhadap etanol dengan konsentrasi yang tinggi serta pH rendah yang dapat digunakan sebagai alternative sumber energy. Kadar pH membuat bakteri ini juga bisa dijadikan sebagai bahan bakar fosil sebagai langkah dalam mengatasi krisis minyak bumi.
Etanol memiliki fungsi sebagai penambah volume Bahan Bakar Minyak (BBM).
Faktor penunjang BBM juga mencakup peningkatan angka oktan, dan sebagai
sumber oksigen untuk melakukan pembakaran yang bersih sebagai pengganti Metil Tersier-Butil Eter (MTBE). Etanol bisa meningkatkan efisiensi pembakaran karena mengandung 35% oksigen, ramah lingkungan karena emisi rendah kadar karbon monoksida, nitrogen oksida, dan gas rumah kaca yang lain (Hambali dkk, 2008).
Manfaat etanol tidak semata-mata digunakan untuk bahan bakar tetapi juga digunakan sebagai pelarut serta terdapat dalam berbagai produk kosmetik, minuman, farmasi, industry kimia dan aneka ragam olahan industri lainnya.
Keunggulan sintesis etanol melalui fermentasi dari mikroba adalah biaya produksi minim atau rendah, persentase rendemen tinggi, proses cepat, pengangganannya sederhana dan produk samping dihasilkan lebih sedikit dan aman bagi lingkungan.
Peningkatkan efisiensi fermentasi etanol oleh Zymomonas mobilis dilakukan menggunakan upaya diantaranya dengan penerapan sistem amibilisasi sel. Sel bisa digunakan berulang kali dan continue, membuat rendemem hasil meningkat karena pertambahan biomass diminimalisir, memudahkan pemisahan mikroba dari cairan fermentasi, produk pesifik, serta meningkatkan stabilitas sel.
Penggunaan matrik alginat untuk amobilisasi sel masih terbatas pada sel Acetobacter aceti NCAIM 001379 dan sel Acetobacter sp sedangkan strain Acetobacter pasteurianus INT-7 belum digunakan pada amobilisasi sel. Dalam proses fermentasi asam asetat menggunakan sel amobil, kondisi fermentasi yang mempengaruhi produksi asam asetat antara lain kadar etanol, suhu dan waktu fermentasi. Sel amobil Acetobacter aceti NCAIM 001379 dengan kadar etanol 5 %, pH awal media tidak mempengaruhi produksi asam asetat pada saat fermentasi.
Kisaran derajat keasaman atau pH 5,1 – 6,2 dengan suhu optimum sebesar 30°C maka, asam asetat dihasilkan maksimal jumlah sebesar 34 g/L (Adam, 1997).
Etanol bisa meningkatkan permeabilitas membran luar sel yang diketahui sebagai Lipopolisakarida (LPS) pada bakteri gram negatif. LPS berupa komponen penyusun lipid bilayer dengan fungsi sebagai barrier dari senyawa disekitarnya.
Etanol yang masuk melewati LPS akan mengakibatkan LPS menyesuaikan diri untuk sementara waktu dengan peningkatan aktivitas enzim kerja pada biosintesa asam lemak komponen membran. Rantai asam lemak mengalami penambahan panjang sehingga ketebalan inti hidrofobik meningkat dan menurunkan efektivitas inti hidrofobik membran yang berarti meningkatkan permeabilitas membran.
DAFTAR PUSTAKA
Adam, M.R. (1997). Vinegar. Dalam: Wood, B.J.B. (Ed.). Microbiology of Fermented Foods. Vol. I. London: Elsevier Applied Science Published.
Doelle, H. W. 1990. Zymomonas Ethanol Process Laboratory to Commercial Evaluation. Fermentation Technology Industrial Aplication. New York:
Elsevier Applied Science.
Hambali, Erliza, Siti, M., Armansyah, H. T., Abdul, W. P., dan Roy, H. 2008.
Teknologi Bioenergi. Jakarta: Agromedia.
Puspita, E. 2010. Fermentasi Etanol dari Molasses dengan Zymomonas mobilis A3 yang Diamobilisasi pada κ-Karaginan. ISSN: 1411-4216.
Surya, R.P., dan Alfena. 2008. Produksi Etanol Menggunakan Mutan Zymomonas mobilis yang Dimutasi dengan Hydroxylamine. Institut Teknologi Sepuluh Nopember: Surabaya.
