4. Fase kematian atau fase menurun adalah fase terhentinya pertumbuhan disertai meningkat jumlah mikroba yang. Pada proses fermentasi secara komersil etanol
dipanen sebelum memasuki fase ini. Crueger dan Crueger 1984; Hidayat et al. 2006.
Gambar 2. Kurva pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae
2.7 Saccharomyces cerevisiae
S. cerevisiae Saccharomycetes adalah salah satu jenis khamir yang termasuk
dalam kingdom fungi dengan karakteristik dinding sel banyak mengandung kitin dan manan Moore 2001. Khamir bereproduksi dengan membentuk sel baru secara serial.
Pertumbuhannya disetarakan dengan pertumbuhan tunas yang mencapai ukuran sel dewasa pada saat memisahkan diri dari sel induk. Siklus selnya biasanya terdiri dari
tahapan berikut G1, S, G2 dan M yang merupakan tahap mitosis Moore 2001. Waktu generasinya pendek yaitu 1,5-2 jam dan dapat dengan mudah dikulturkan.
Khamir hidup di alam dalam keadaan terbatas pada habitat yang dapat ditempatinya Moore 2001. Hidup optimum pada pH 4,0-4,5, pada suhu 30°C dan akan mati jika
terkena radiasi ultraviolet sebesar 3 sampai 4 mW detik x 10
3
Hidayat et al. 2006. S. cerevisiae
merupakan khamir yang paling banyak digunakan dalam fermentasi, dan merupakan mikroorganisme yang sangat dikenal oleh masyarakat
luas sebagai khamir roti baker’s yeast. Khamir roti ini digunakan dalam pembuatan
Waktu
makanan, minuman dan juga dalam industri etanol Russel et al. 1991. Khamir ini digunakan dalam proses fermentasi alkohol karena mampu memproduksi etanol
dalam jumlah yang besar, toleran terhadap etanol yang cukup tinggi 12-18 vv, toleran terhadap kadar gula tinggi dan tetap aktif melakukan fermentasi pada suhu 4-
23
o
C Harrisson dan Graham 1970. Bahan baku dan perlakuan yang berbeda akan mengakibatkan perbedaan
produksi etanol yang dihasilkan. Fermentasi Jerusalem artichoke menggunakan kultur tunggal S. cerevisiae menghasilkan etanol sebanyak 0,45 gg, rendemen sebesar 88,1
gl, hasil dan produktivitas etanol sebanyak 1,84 gl Pakhvirun et al. 2007. Semua galur S. cerevisiae dapat tumbuh aerobik pada glukosa, maltosa, dan
trehalosa namun tidak dapat tumbuh pada laktosa dan selobiosa. Pertumbuhannya pada gula lain dapat berubah-ubah. Dua jenis gula yang paling baik untuk
difermentasikan adalah glukosa dan fruktosa Martini dan Martini 2001. Fermentasi substrat terhambat apabila di dalam substrat tersebut terdapat
inhibitor berupa furfural, 5-hidroksimetil furfural HMF dan asam asetat Nevoight 2008. Jika dibandingkan dengan mikroorganisme yang lain seperti Zymomonas,
Pichia stipitis dan Escherichia coli, species ini lebih toleran terhadap inhibitor asam
asetat, furfural dan HMF Olsson dan Hahn-hagerdal 1996. Laju fermentasi pada hidrolisat asam oleh S. cerevisiae lebih lambat daripada
laju fermentasi pada hidrolisat enzim. Hal tersebut mungkin disebabkan oleh adanya senyawa inhibitor. Sanches dan Baustista 1988 menyatakan bahwa waktu atau fase
lag bisa berlangsung lebih lama dengan adanya konsentrasi HMF sebesar 2 gL. Selain HMF, furfural dengan konsentrasi 4 gl dapat menurunkan laju pembentukan
CO
2
sekitar 35 pada. HMF dan furfural dapat menghambat laju pertumbuhan spesifik dan laju produksi etanol baik pada kondisi aerob maupun anerob pada sistem
kultivasi dan fermentasi S. cerevisiae secara curah Taherzadeh et al. 1999. Beberapa penelitian mencoba mengatasi hal tersebut antara lain dengan cara seleksi
dan adaptasi galur yang tahan terhadap senyawa inhibitor.
2.8 Pengaruh Furfural dan HMF Terhadap S. cerevisiae
Furfural dan HMF dalam konsentrasi tinggi dapat menghambat pertumbuhan sel, produksi etanol, dan aktivitas biokimia enzim Palmqvist et al. 1999. Furfural
dapat menghambat aktivitas enzim glikolitik seperti piruvat dehidrogenase PDH, fosfat dehidrogenase, alkohol dehidrogenase ADH, dan aldehid dehidrogenase
AlDH Modig et al. 2002. Pada keadaan anaerobik S. cerevisiae dapat mereduksi furan menjadi kelompok alkohol fungsional seperti mereduksi furfural menjadi
furfuril alkohol dan HMF menjadi HMF alkohol Gambar 3.
Gambar 3. Perubahan HMF menjadi HMF alkohol
Gambar 4. Skema jalur metabolisme S. cerevisiae dan kemungkinannya berinteraksi dengan furfural Modig et al.2002
S. cerevisiae menggunakan nicotinamida adenin dinukleotida NADH-
dependent sebagai kofaktor dalam mereduksi furfural dan nikotinamida adenin denukleoitida fosfat NADPH sebagai kofaktor dalam mereduksi HMF Diaz de
Villegas et al. 1992; Palmqvist et al. 1999; Wahlbom dan Hann-Hageral 2002. ADH memiliki fungsi ganda yaitu mereduksi furfural dan mereduksi asetaldehide menjadi
etanol. Begitu juga dengan AlDH, enzim ini dapat mereduksi furfural menjadi asam
