Dalam fermentasi skala industri, sumber karbon yang biasanya digunakan adalah karbohidrat yang dapat diperoleh dari berbagai jenis pati seperti
jagung, serelia, kentang dan sagu. Sumber karbon lain juga bisa didapatkan dari hasil pertanian yang banyak mengandung selulosa antara lain jerami padi,
tongkol jagung, bagas, limbah kayu dan kertas. Sebelum digunakan, bahan- bahan tersebut harus dihidrolisis lebih dulu baik secara kimia maupun secara
enzimatis Hartoto, 1992. Sumber nitrogen yang dapat digunakan dalam proses fermentasi
diantaranya corn step liquor, ekstrak gandum atau tauge, hidrolisat kasein, dan ekstrak khamir. Vogel 1983 membedakan sumber nitrogen menjadi
sumber organik dan anorganik. Yang termasuk sumber nitrogen organik adalah corn steep liquor, urea, protein, ekstrak khamir dan tepung ikan,
sedangkan sumber nitrogen anorganik adalah gas amonia, amonium hidroksida dan amonium sulfat.
Menurut Hartoto 1992 sumber nitrogen yang biasa digunakan untuk fermentasi skala besar adalah garam amonium, urea atau amonia. Pemilihan
ammonium sebagai sumber nitrogen disebabkan oleh faktor ekonomis yaitu harga yang relatif murah dan mudah didapatkan. Pupuk NPK dan ZA
mempunyai harga yang relatif murah dan mudah didapatkan.
D. KINETIKA FERMENTASI
Pertumbuhan mikrobial ditandai dengan peningkatan jumlah dan massa sel, sedangkan kecepatan pertumbuhan tergantung pada lingkungan fisik dan
kimianya Reed dan Rehm, 1983. Kinetika fermentasi mempelajari perkembangbiakan mikroba yang ditunjukkan oleh kenaikan konsentrasi
biomassa karena konsumsi substrat. Pada saat yang bersamaan dihasilkan produk, baik metabolit primer maupun sekunder Mangunwidjaja dan Suryani,
1994. Menurut Bailey dan Olis 1991 fermentasi media cair dapat dilakukan
dengan tiga cara fermentasi yaitu fermentasi sistem tertutup batch, fermentasi semi sinambung fed batch, dan sistem sinambung continuous.
Pada fermentasi curah, pemanenan produk dilakukan setelah fermentasi
berakhir dan tidak dilakukan lagi penambahan komponen substrat selama fermentasi berlangsung Rachman, 1989.
Pada fermentasi secara curah, pertumbuhan mikroba secara umum mengikuti pola seperti disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Kurva pertumbuhan mikroba pada sistem curah Stanburry dan Whitaker, 1984
Fase lag merupakan masa penyesuaian mikroba sejak inokulum diinokulasi ke dalam media fermentasi. Pada fase lag terjadi pertumbuhan
lambat dimana sel mempersiapkan diri melakukan pembelahan sehingga peningkatan jumlah sel berjalan lambat. Cepat atau lambatnya fase lag
tergantung kepada kualitas, kuantitas, dan umur kultur yang diinokulasikan Moat, 1979.
Pada fase eksponensial terjadi pertumbuhan cepat dimana jumlah sel bertambah secara eksponensial terhadap waktu. Menurut Rehm dan Reed
1981 pada fase eksponensial kondisi lingkungan berubah karena substrat dan nutrien dikonsumsi sementara metabolik dihasilkan.
Pada saat substrat mendekati habis dan terjadi penumpukan produk- produk penghambat maka terjadi penurunan laju pertumbuhan. Pada fase
stasioner konsentrasi biomassa mencapai maksimum. Setelah fase tersebut terjadi fase kematian yang ditandai dengan penurunan jumlah individu yang
hidup Bailey dan Olis, 1991.
Pada keadaan lingkungan tertentu pertumbuhan mikrobial dapat dinyatakan dengan persamaan berikut
Pada kondisi yang sesuai maka penurunan massa sel sangat kecil sehingga α dapat diabaikan sehingga persamaan 1 menjadi :
Integrasi dari persamaan 2 untuk menghasilkan nilai peningkatan massa sel pada suatu selang waktu tertentu adalah :
x1 x2
dx =
t1 t2
µ dt x
akan diperoleh persamaan : ln x
2
= µ ∆t atau ln x
2
= ln x
1
+ µ ∆t
x
1
Laju pertumbuhan spesifik µ bersifat tidak konstan tergantung pada
kondisi lingkungan fisik dan kimianya. Nilai maksimum µ
maks
dicapai pada kondisi pasokan substrat dan nutrien masih berlebih serta konsentrasi zat-zat
metabolik yang menghambat pertumbuhan masih rendah. Menurut Wang et al. 1979, koefisien hasil sel hidup terhadap sumber
karbon dinyatakan sebagai Yxs, koefisien konversi nutrien dalam substrat menjadi produk pada periode tertentu dinyatakan sebagai Yps. Sedangkan
koefisien produk terhadap jumlah sel hidup dinyatakan sebagai Ypx. Keterangan :
x : konsentrasi sel t : waktu fermentasi
µ : laju pertumbuhan spesifik : laju lisis sel yang menghambat pertumbuhan
dx = µx - αx ……………………………………………1
dt
dx = µx
dt
Perhitungan yang biasa digunakan untuk proses pembentukan produk yang berasosiasi dengan pertumbuhan sel adalah sebagai berikut
Yxs = ∆X
Yps = ∆P
Ypx = ∆P
∆S ∆S
∆X Parameter-parameter di atas perlu diketahui agar pada fermentasi skala
yang lebih besar dapat ditentukan jumlah substrat yang diperlukan untuk menghasilkan jumlah produk dan biomassa yang tertentu. Informasi tersebut
digunakan untuk meningkatkan efisiensi fermentasi.
III. BAHAN DAN METODE
