merubah bentuk mitokondria sel dari tubular menjadi agregat, memfragmentasi vakuola sel dari satu ukuran besar menjadi beberapa yang berukuran kecil, mengubah
kromatin inti sel dari saling terkumpul menjadi tersebar tidak merata dan mengubah bentuk permukaan sitoskeleton aktin menjadi tidak halus Allen et al. 2010. Martin
dan Jonnson 2002 melaporkan bahwa HMF 1,4 gl di dalam media fermentasi akan menurunkan etanol yang dihasilkan sebanyak 41.
Degradasi senyawa lignin akan menghasilkan senyawa-senyawa fenol yang sangat berbahaya bagi mikroorganisme khususnya bagi membran dan matrik enzim
dalam sel Palmqvist dan Hahn-Hägerdal 2000. Oleh karena itu, hidrolisat asam harus dinetralisasi terlebih untuk mengurangi resiko dalam proses fermentasi.
1.3 Seleksi
4.3.1 Persiapan Starter
Kultivasi bertujuan untuk mempersiapkan jumlah sel S. cerevisiae yang akan digunakan dalam proses fermentasi. Populasi sel dihitung dengan dengan metode
hitung langsung. Perhitungan isolat segar dilakukan dengan terlebih dahulu membiakan satu ose kultur ke dalam media YMGP. Setelah dibiakkan selama 48 jam
didapat jumlah sel untuk galur PAU sebanyak 1,4 x 10
9
selml dan galur IPBCC 05.548 sebanyak 1,5 x 10
9
selml. Khamir kering tidak dibiakkan, tetapi hanya disuspensikan secara serial sebanyak 10
-3
. Jumlah sel untuk khamir merk ’F’ sebanyak 1,8 x 10
11
selg dan khamir curah sebanyak 1,6 x 10
11
selg Tabel 6. Populasi khamir dalam uji toleransi galur terhadap hidrolisat adalah 1,8 x 10
11
selg Populasi tersebut merupakan populasi standar untuk gula total awal 15. Populasi
standar dan populasi setiap galur digunakan sebagai dasar perhitungan starter S. cerevisiae
. Semua sel hasil perhitungan dianggap viabel. Contoh perhitungan jumlah starter masing-masing galur dapat dilihat pada Lampiran 5.
Tabel 6. Jumlah sel S. cerevisiae pada masing-masing galur galur Sumber
S. cerevisiae Jumlah
s1 s2
s3 s4
Ragi curah Ragi ”F”
ATCC 9763 IPBCC 05. 548
1,6 x 10
11
selg 1,8 x 10
11
selg 1,4 x 10
9
selml 1,5 x 10
9
selml dibiakkan setelah 48 jam pada media YMGP,
4.3.2 Seleksi Toleransi Galur terhadap Hidrolisat
Secara umum keempat galur S. cerevisiae mengkonsumsi gula dan hasil etanol yang berbeda dapat tumbuh pada media hidrolisat asam yang telah dinetralisir.
Berdasarkan analisis statistik, jenis galur tidak berpengaruh terhadap konsumsi gula. Konsumsi gula total s1, s2, s3 dan s4 berturut-turut adalah 141,61gl, 142,04 gl,
140,24 gl dan 144,90 gl Lampiran 7. Konsumsi gula reduksi s1, s2, s3 dan s4 berturut-turut adalah 110,64gl, 110,55gl, 110,28gl, dan 110,89gl Lampiran 8.
Konsumsi total gula, gula reduksi dan pada semua perlakuan terjadi sejak jam ke-0 sampai ke-72. Penurunan mulai melambat pada jam ke-24 sampai jam ke-72 Gambar
5. Hal tersebut sesuai dengan penelitian yang dilakukan Arnata 2009. Arnata menyatakan penurunan konsentrasi gula total terjadi sampai jam ke-96 dan yang
paling cepat pada jam ke-24 kemudian melambat sampai akhir fermentasi jam ke- 96.
Konsumsi total gula akhir fermentasi tertinggi terdapat pada perlakuan s4 sedangkan yang terendah didapat pada s3. Pengamatan jam ke-12 dan ke-24
perlakuan s1 mengalami penurunan kadar gula total paling tinggi Gambar 5. Konsumsi gula total ini tidak diikuti dengan peningkatan pembentukan etanol. Kadar
etanol yang dihasilkan s1 pada akhir fermentasi justru kurang dari yang dihasilkan s3 dan s4. Adanya perbedaan jumlah gula yang dikonsumsi berhubungan dengan
pembentukan etanol. Gula pada proses fermentasi ini tidak hanya diubah menjadi etanol saja, tetapi juga untuk pembentukan sel. Selain untuk pembentukan sel, gula
digunakan untuk pembentukan metabolit sekunder seperti asam piruvat dan detoksifikasi senyawa inhibitor Sunatmo 2009; Pienkos dan Zhang 2009. Apabila
dilihat dari sisa gula total, maka sisa gula total tertinggi didapat pada s3 yaitu sebesar 6,59 dan terendah pada perlakuan s4 yang hanya 3,51. Sisa gula total yang kecil
pada s4 mungkin disebabkan tingginya efisiensi konversi gula menjadi etanol. Sisa gula total yang didapat dari penelitian ini lebih kecil dari yang dilaporkan Susmiati
2010 yaitu sebanyak 30,49. Hal tersebut mungkin disebabkan perbedaan keadaan bahan baku yang digunakan. Dalam penelitian ini ubi kayu yang digunakan dalam
keadaan segar, sedangkan Susmiati 2010 menggunakan tepung.
a
20 40
60 80
100 120
140 160
12 24
36 48
60 72
Lama fermentasi jam
G u
la t
o ta
l.. g
l.
2 2
3 3
4 4
5 5
pH ..
b
20 40
60 80
100 120
140 160
12 24
36 48
60 72
Lama fermentasi jam G
u la
t o
ta l..
g l..
2 2
3 3
4 4
5 5
pH .
c
20 40
60 80
100 120
140 160
12 24
36 48
60 72
Lama fermentasi jam G
u la
t o
ta l.
. g
l. .
2 2
3 3
4 4
5 5
pH .
d
20 40
60 80
100 120
140 160
12 24
36 48
60 72
Lama fermentasi jam G
u la
t o
ta l..
g l.
.
2 2
3 3
4 4
5 5
pH .
Gambar 5. Grafik perubahan total gula dan pH selama fermentasi galur S. cerevisiae
a s1, b s2, c s3, dan ds4
Pada semua perlakuan, pH mengalami penurunan. pH awal pada substrat adalah 4,71 sedangkan pH akhir pada perlakuan s1, s2, s3 dan s4 berturut-turut adalah
4,05, 4,01, 4,05 dan 4,18 Lampiran 9. Nilai pH awal media akan mempengaruhi kenerja S. cerevisiae. Laju fermentasi gula cenderung intensif pada pH 3,5 sampai
pH 6,0 Goebol 1987. Khamir dapat tumbuh pada pH 2,0 sampai pH 8,0, sedangkan pH optimum pertumbuhannya adalah antara pH 4 sampai pH 6, tergantung pada
temperatur, ketersediaan oksigen dan galurnya Neelakantam et al. 2005. Nilai pH optimum berhubungan dengan aktifitas membran plasma dalam mengangkut protein
dan kinerja enzim. Penting bagi khamir untuk mempertahankan pH instraselular tetap konstan selama pertumbuhnya. Enzim berperan sangat penting selama pertumbuhan
dan metabolisme. Enzim bekerja optimal dalam keadaan asam. Hal tersebut dipengaruhi oleh sifat alami khamir sebagai organisme asidofilik. Ketika pH
extraselular melebihi atau kurang dari pH optimum maka sel khamir perlu mengambil energi untuk memompa ion hidrogen ke dalam atau ke luar sel dalam usaha
mempertahanan pH intraselular tetap optimal Narendranath et al. 2001, Thomas 2002.
Nilai pH s2 ada jam ke-12 dan ke-24 mengalami penurunan yang paling besar diantara perlakuan yang lain Gambar 5. Penurunan pH diikuti dengan penurunan
gula. Pada jam ke 0 sampai 24 tersebut diduga bahwa gula digunakan oleh S. cerevisiae
untuk pembentukan asam bukan pembentukan etanol. Hal tersebut didukung oleh pembentukan etanol yang relatif kecil pada akhir proses fermentasi.
Semakin besar penurunan pH maka etanol yang terbentuk akan semakin sedikit. Penurunan pH terbesar terjadi pada perlakuan s2 yaitu sebesar 0,7 diikuti
perlakuan s1 dan s3 sebesar 0,66 dan yang paling kecil penurunannya adalah perlakuan s4 sebesar 0,56. Hal tersebut mungkin disebabkan oleh perbedaan
kemampuan masing-masing galur dalam mengubah senyawa intermediat menjadi biomassa saat keadaan respirasi aerob dan etanol saat fermentasi anaerob di dalam
sitoplasma. Pada keadaan aerob akan terbentuk senyawa intermediet berupa asam- asam organik seperti asam furoik yang berasal dari furfural, asam asetat yang berasal
dari asetaldehid dan asam-asam di dalam siklus asam trikarboksilat TCA Shuler dan Kargi. 1992
. Pada penelitian ini S. cerevisiae melakukan respirasi dan fermentasi. Penumpukan asam-asam organik akan membuat keadaan semakin asam
