Pichia stipitis menjadi etanol karena kandungan senyawa-senyawa toksik yang
dapat mengganggu pertumbuhan sel Pichia stipitis telah diminimalkan dengan cara penguapan dan penambahan alkali.
Hidrolisat TKKS hasil penguapan 85 dan netralisasi dengan NaOH selanjutnya dikombinasikan antara hidrolisat dengan xilosa dan glukosa yang akan
digunakan sebagai sumber karbon dalam proses fermentasi etanol menggunakan Pichia stipitis.
Tujuan dari kombinasi ini adalah untuk mengetahui pengaruh hidrolisat terhadap kadar etanol yang dihasilkan selama proses fermentasi etanol
oleh Pichia stipitis.
4.3. Konversi Gula Pereduksi, Kadar Etanol, dan Yield Etanol Hasil Fermentasi
Untuk mengetahui tingkat konversi gula pereduksi menjadi etanol pada media fermentasi A yaitu media tanpa hidrolisat TKKS 3 xilosa, media
fermentasi B yaitu media yang mengandung hidrolisat TKKS campuran 2,4 xilosa dan 0,6 hidrolisat TKKS dengan perbandingan 80 xilosa dan 20
hidrolisat, media fermentasi C yaitu media tanpa hidrolisat TKKS campuran 3 xilosa dan 2 glukosa dengan perbandingan 60 xilosa dan 40 glukosa, dan
media fermentasi D yaitu media yang mengandung hidrolisat TKKS campuran 2,4 xilosa, 1,6 glukosa dan 1 hidrolisat TKKS dengan perbandingan 80
campuran xilosa dan glukosa dan 20 hidrolisat. Konversi gula pada media A, B, C, dan D dengan Pichia stipitis dapat dilihat pada gambar 17-20.
30.07 22.45 21.44
18.42 14.98
10.22 8.42
1.03 1.9
4.18 4.73
6.47 10.73
5 10
15 20
25 30
35
24 48
72 96
120 148
Waktu Jam G
u la
P e
re d
u ks
i
m g
m l
2 4
6 8
10 12
E ta
n o
l g
l
Gula Pereduksi pada media fermentasi A EtOH pada media fermentasi A
Gambar 17. Kadar gula pereduksi dan etanol pada media fermenasi A
3 xilosa selama proses fermentasi
30.23
19.2 17.76
12.95 8.32
6.14 5.62 2.92
4.1 7.73
5.37 4.42
3.47
5 10
15 20
25 30
35
24 48
72 96
120 148
Waktu Jam G
u la
P e
re d
u ks
i
m g
m l
1 2
3 4
5 6
7 8
9
E ta
n o
l g
l
Gula Pereduksi pada media fermentasi B EtOH pada media fermentasi B
Gambar 18. Kadar gula pereduksi dan etanol pada media fermentasi B
2,4 xilosa dan 0,6 hidrolisat TKKS selama proses fermentasi
50.52 37.07
33.43 31.03
23.67 13.51
9.98
0,95 1,5
2,92 8,44
9,78 11,99
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55
24 48
72 96
120 148
Waktu Jam G
u la
P e
re d
u ks
i
m g
m l
2 4
6 8
10 12
E ta
n o
l g
l
Gula Pereduksi pada medi a fermentasi C EtOH pada media fermentasi C
Gambar 19. Kadar gula pereduksi dan etanol pada media fermentasi C
3 xilosa dan 2 glukosa selama proses fermentasi
50.56 46.24
43.38 33.79
25.59 10.56
9.36 0.79
2.37 4.42
6.15 5.52
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
55
24 48
72 96
120 148
Waktu Jam G
u la
P e
re d
u ks
i m
g m
l
2 4
6 8
10 12
E ta
n o
l g
l
Gula Pereduksi pada media fermentasi D EtOH pada media fermentasi D
Gambar 20. Kadar gula pereduksi dan etanol pada media fermentasi D
2,4 xilosa; 1,6glukosa; dan 1 hidrolisat TKKS selama proses fermentasi
Dari ke-4 gambar di atas menunjukkan peningkatan kadar etanol diikuti dengan penurunan kadar gula pereduksi pada media fermentasi A, B, C, dan D.
Kadar etanol pada media tanpa hidrolisat TKKS yaitu media fermentasi C 11,99 gl lebih tinggi jika dibandingkan dengan kadar etanol pada media fermentasi A
10,73 gl, media fermentasi B 7,73 gl dan media fermentasi D 6,15 gl. Tingginya kadar etanol pada media C inipun didukung dengan konversi optimum
gula pereduksi yang dihasilkan selama proses fermentasi. Konversi optimal gula pereduksi dapat dilihat pada tabel 8.
Tabel 8. Konversi gula pereduksi , kadar etanol gl dan kadar yield etanol selama proses fermentasi
Substrat fermentasi
Waktu Fermentasi
jam Konversi
gula Kadar
Etanol
gl Yield
etanol
Media fermentasi A 148
71,77 10,73
35
Media fermentasi B 72
41,25 7,73
26 Media fermentasi C
148 80,25
11,99 24
Media fermentasi D 120
79,11 6,15
12
Keterangan : - Media fermentasi A 3 xilosa - Media fermentasi B 2,4 xilosa dan 0,6 hidrolisat TKKS
- Media fermentasi C 3 xilosa dan 2 glukosa - Media fermentasi D 2,4 xilosa, 16 glukosa dan 1 hidrolisat
TKKS.
Peningkatan kadar etanol pada tabel di atas ditunjukkan pada saat gula pereduksi sudah cukup sebagai sumber karbon bagi yeast, maka yeast akan
bekerja untuk merubah gula-gula menjadi etanol pada retensi waktu tertentu selama proses fermentasi. Sedangkan kadar gula pereduksi cenderung menurun
disebabkan gula yang terdapat dalam medium digunakan sebagai sumber karbon bagi sel ragi untuk mensintesis energi melalui proses fermentasi etanol.
Peningkatan kadar etanol dan konversi gula pada media fermentasi A dan C didukung dengan penurunan kadar gula pereduksi pada media tersebut, namun
berbeda jika dilihat dengan peningkatan kadar etanol dan konversi gula pada media fermentasi B dan D tidak didukung dengan penurunan kadar gula
pereduksinya. Hal ini dimungkinkan karena adanya hidrolisat TKKS, semakin tingginya kandungan hidrolisat TKKS pada media fermentasi D menyebabkan
kadar etanolnya lebih rendah jika dibandingkan dengan media fermentasi B. Pichia stipitis
dimungkinkan terlebih dahulu mengkonversi campuran xilosa, dan campuran xilosa dengan glukosa baru kemudian mengkonversi gula xilosa pada
hidrolisat TKKS yang ada pada media fermentasi B dan D yang optimal terjadi pada jam ke-72 dan ke-120. Setelah mencapai waktu optimal, Pichia stipitis hanya
menggunakan kadar gula yang tersisa untuk perbanyakan diri yang terlihat pada tingginya konversi gula pada media tersebut tabel 8.
Tingginya konversi gula pada media fermentasi D menunjukkan banyaknya sel-sel yang tumbuh sehingga akan menyebabkan terjadinya perebutan
nutrisi yang ada pada media tersebut. Terjadinya perebutan nutrisi juga akan menyebabkan sumber nutrisi media lama kelamaan habis dan sel-sel Pichia
stipitis yang kalah dalam kompetisi perebutan tersebut akan mati sehingga akan
mengakibatkan kecilnya metabolit primer berupa etanol yang dihasilkan dari proses fermentasi tersebut. Kecilnya kadar etanol yang dihasilkan pada media D
yang mengandung hidrolisat inipun disebabkan oleh tingginya kadar hidrolisat jika dibandingkan dengan media B. Konversi gula pada media B tabel 8
lebih rendah jika dibandingkan dengan media D yang mengandung hidrolisat. Namun kadar etanol yang dihasilkannya lebih tinggi yang optimal pada jam ke-72
jika dibandingkan dengan media D. Hal ini menunjukan gula pada media B dikonversi sempurna menjadi etanol, yang ditunjang dengan lebih rendahnya
kandungan hidrolisat jika dibandingkan dengan media D. Tetapi setelah mencapai waktu optimal dalam proses pembentukan etanol Pichia stipitis hanya
menggunakan sisa gula untuk pertumbuhannya yang terlihat dengan penurunan kadar gula pereduksi sampai akhir fermentasi.
Adanya pengaruh hidrolisat TKKS juga dapat terlihat dengan lebih tingginya kadar etanol yang di peroleh pada media tanpa hidrolisat yaitu media
fermentasi A 10,73 gl dan media fermentasi C 11,99 gl lebih tinggi jika dibandingkan dengan media fermentasi yang mengandung hidrolisat yaitu media
fermentasi B 7,73 gl dan media fermentasi D 6,15 gl. Rendahnya kadar etanol yang dihasilkan disebabkan oleh detoksifikasi hidrolisat TKKS yang dilakukan
dengan penguapan dan penambahan alkali cenderung belum optimal. Kemampuan Pichia stipitis dalam proses mengkonversi xilosa sampai
menjadi etanol terlihat dari kadar yield etanol yang dihasilkan baik dari xilosa murni maupun pada campuran xilosa murni dengan hidrolisat TKKS.
Secara teori konversi xilosa menjadi etanol menggunakan Pichia stipitis sebesar 0,35 sampai 0,44 gg Jeffries, et al., 2007. Yield etanol yang diperoleh pada
penelitian ini tabel 8 menunjukan yield etanol tertinggi diperoleh pada media tanpa hidrolisat TKKS yaitu pada media fermentasi A sebesar 35 terjadi pada
jam ke-148 jika dibandingkan dengan media fermentasi B, C, dan D yaitu sebesar 26, 24, dan 12 yang terjadi pada jam ke-72, ke-148 dan ke-120.
Apabila dilihat dari nilai yield tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa proses fermentasi dengan menggunakan substrat xilosa murni mampu
mengkonversi gula yang lebih optimum. Hal ini karena tidak adanya senyawa- senyawa toksik furfural yang dapat menghambat proses fermentasi. Tidak
adanya senyawa toksik ini akan menyebabkan kerja Pichia stipitis menjadi lebih efektif dalam mengkonversi gula pereduksi menjadi etanol. Tingginya yield etanol
yang dihasilkan pada media dengan kandungan xilosa 3 A dan media campuran 2,4 xilosa dengan 0,6 hidrolisat B menunjukan bahwa kinerja
Pichia stipitis optimal dalam mengkonversi gula pentosa. Hal ini sesuai dengan
penelitian sebelumnya yang menunjukan bahwa kinerja Pichia stipitis lebih baik dalam mengkonversi xilosa Rouhollah, et al., 2007. Namun jika dilihat dari
tingginya etanol yang dihasilkan pada media fermentasi campuran 3 xilosa dengan 2 glukosa C menunjukkan Pichia stipitis juga mampu mengkonversi
glukosa. Hasil penelitian ini jika dibandingkan dengan penelitian sebelumnya
terlihat pada tabel 9, yaitu :
Tabel 9. Konversi optimum substrat oleh Pichia stipitis menjadi etanol Substrat fermentasi
Kadar gula Waktu fermentasi
jam Kadar etanol
gl
Xilosa 3
193 13,24
Xilosa 5
193 6,27
Hidrolisat TKKS 3
167 2,79
Media fermentasi A 3
148 10,73
Media fermentasi B 3
72 7,73
Media fermentasi C 5
148 11,99
Media fermentasi D 5
120 6,15
Keterangan : - Media fermentasi A 3 xilosa - Media fermentasi B 2,4 xilosa dan 0,6 hidrolisat TKKS
- Media fermentasi C 3 xilosa dan 2 glukosa - Media fermentasi D 2,4 xilosa, 16 glukosa dan 1 hidrolisat
TKKS. -
Hasil penelitian Susanto dan Achmad 2003
Berdasarkan tabel di atas pada penelitian ini belum didapatkan kadar etanol dari hidrolisat TKKS. Hal ini dikarenakan pemanfaatan hidrolisat TKKS ini
masih merupakan penelitian awal untuk produksi etanol. Rendahnya kadar etanol yang dihasilkan pada media yang mengandung hidrolisat dimungkinkan hidrolisat
masih mengandung senyawa-senyawa inhibitor yang dihasilkan pada proses hidrolisis. Kecilnya kadar etanol yang dihasilkan pada media yang mengandung
hidrolisat TKKS dikarenakan pada penelitian ini tidak diketahui kadar furfural yang terkandung dalam hidrolisat yang telah didetoksifikasi. Batasan kandungan
furfural pada hidrolisat sebesar 2 gl Sitorus, et al., 2009 dan kemungkinan hidrolisat TKKS dalam penelitian ini mengandung furfural dengan kadar yang
lebih tinggi dari 2 gl, walaupun upaya detoksifikasi dan kondisi fermentasi telah dikondisikan sama seperti pada media pertumbuhan Pichia stipitis dalam media
cair YPMX.
4.4. Kadar Gas CO
