Saccharomyces cerevisiae Bioethanol Production from Cassava with Vinasse Recycle for Fermentation
mereduksi menjadi ion amoniak. Khamir selain membutuhkan unsur nitrogen juga memerlukan unsur fosfor dan unsur logam seperti magnesium, besi, kalsium dan
seng untuk pertumbuhannya. Untuk dapat bertahan hidup, S. cerevisiae membutuhkan nutrien yang
diperoleh dari medium perkembangbiakkannya seperti NH
4 2
SO
4
, MgSO
4
.7H
2
O, KCl, CaCl
2
, P
3
PO
4 5
, ekstrak ragi, air, dan glukosa. S. cerevisiae merupakan mikroorganisme yang dapat dikultivasi pada kondisi aerobik dan anaerobik,
produk yang dihasilkan pada kedua kondisi tersebut berbeda. S. cerevisiae pada kondisi aerobik akan menghasilkan individu baru, sedangkan pada kondisi
anaerobik dihasilkan produk utama yang dapat berupa etanol dimana hasilnya tergantung pada konsentrasi awal biomassa.
Setiap individu sel juga dapat dipandang sebagai fermentor dalam skala mikroskopik. Reaksi-reaksi ini terjadi secara simultan dan diatur oleh pengontrol
dari internal sel itu sendiri. Kontrol ini mengatur sel untuk memodifikasi laju reaksi dan kemampuan memproduksi berdasarkan pada lingkungan dan
ketersediaan nutrisi. Lebih dari itu, pertumbuhan populasi sel juga menunjukan keheterogenan sel. Setiap individu sel dapat memiliki tahap pertumbuhan yang
berbeda. Aktifitas metabolisme sel untuk setiap fasa berbeda. Reaksi fermentasi tergantung pada gula yang digunakan dan hasil
produksi. Substrat yang paling umum digunakan pada fermentasi adalah glukosa C
6
H
12
O
6
dan menghasilkan dua molekul etanol C
2
H
5
OH, ini adalah reaksi dari ragi, dan sering digunakan dalam produksi makanan.
Gula glukosafruktosa Alkohol etanol + Karbon dioksida + energiATP Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dari khamir ini antara lain:
a. Kondisi lingkungan Suhu, pH, dan oksigen terlarut Dissolved Oxygen-DO merupakan faktor
kondisi lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Oleh karena itu, perlu diatur sedemikian rupa agar pertumbuhan biomassa dapat
optimal. Khamir bersifat anaerobik fakultatif. Khamir dalam kondisi anaerobik akan melakukan proses fermentasi dengan mengkonversi glukosa
menjadi etanol, sedangkan khamir akan menjalani fase pertumbuhan dengan keadaan sedikit oksigen. Kadar oksigen yang dibutuhkan oleh khamir untuk
bertumbuh adalah 0,05-0,10 mmHg tekanan oksigen. Proses fermentasi anaerobik tidak membutuhkan oksigen lebih dari itu, karena oksigen yang
berlebihan akan mendorong pertumbuhan khamir dengan cepat dan mengkonsumsi glukosa Trust 2008. S. cerevisiae memerlukan suhu 30
o
C dan pH berkisar 4 hingga 4,5 agar dapat tumbuh dengan baik Sassner 2008.
b. Konsumsi glukosa Khamir memerlukan waktu beberapa menit agar dapat mengkonsumsi glukosa
secara maksimal ketika umpan glukosa dialirkan ke dalam kultur. Kapasitas penuh konsumsi glukosa akan hilang jika sel-sel tidak dirangsang dengan
konsentrasi glukosa yang lebih tinggi untuk beberapa jam. Secara kinetik glukosa berperan ganda, pada konsentrasi rendah kurang dari 1 gl
merupakan substrat pembatas, sedangkan pada konsentrasi tinggi lebih dari 300 gl akan menjadi penghambat Mangunwidjaja 1994. Gaur 2006
mengatakan bahwa konsentrasi gula dalam substrat yang umum digunakan di dalam industri adalah sebesar 16-18. Apabila konsentrasi gula lebih tinggi
dari 18 akan menyebabkan tekanan osmotik yang mengurangi efisiensi proses fermentasi.
c. Adaptasi terhadap etanol Setelah waktu yang lama 100 jam, sel-sel khamir beradaptasi terhadap
konsentrasi etanol yang lebih besar. Proses respirasi dipengaruhi oleh konsentrasi etanol yang ada di dalam substrat. Kadar etanol pada kadar 40 gl
akan menjadi penghambat baik untuk pertumbuhan biomassa maupun produksi etanol Mangunwidjaja 1994.
d. Sensitivitas terhadap berbagai efek Penundaan konsumsi glukosa hanya berpengaruh jika kultur yang dikultivasi
dalam waktu yang lama dengan konsentrasi glukosa rendah dipaksakan dengan konsentrasi glukosa yang lebih besar. Penundaan respirasi
menyebabkan pembentukan etanol karena jumlah umpan yang terlalu besar dan menyebabkan timbulnya hambatan respirasi tambahan karena etanol
Präve et al. 1987. Kebutuhan unsur mikro diperlukan di dalam kehidupan khamir. Pada jumlah rendah fosfor, sulfur, potasium dan magnesium
diperlukan untuk sintesis komponen-komponen mineral. Beberapa mineral
Mn, Co, Cu dan Zn dan faktor pertumbuhan organik asam amino, asam nukleat dan vitamin diperlukan dalam jumlah besar sehingga perlu ada
tambahan nutrien ke dalam media dalam bentuk komponen tunggal seperti garam amonium dan potasium fosfat Kosaric et al. di dalam Subekti 2006.