Pichia stipitis dalam media cair YPMX bertujuan untuk aerasi aktif sehingga
kadar oksigen bisa tercukupi dari pengocokan media dan lebih memudahkan kontak antara nutrisi-nutrisi dalam media dengan yeast.
Kurva pertumbuhan pada media YPMX pH 5 menunjukkan peningkatan OD yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan media cair YPMX pH 4,5
gambar 15 maka, pH 5 dipilih untuk pertumbuhan Pichia stipitis dan untuk pH pada substrat yang akan difermentasikan. Waktu inkubasi starter inokulum Pichia
stipitis selama ±16 jam dipilih berdasarkan grafik. Peningkatan OD Pichia stipitis
dalam media cair YPMX pada peningkatan OD gambar 15, dimana pertumbuhan berada pada fase logaritmik yaitu waktu yang optimal untuk
digunakan sebagai starter karena pada fase ini sel Pichia stipitis sedang aktif melakukan pembelahan sel dengan jumlah yang optimal Purwoko, 2007;
Ganjar, 2006. Tingginya OD pada pH 5 disebabkan oleh banyaknya sel-sel Pichia stipitis
yang tumbuh. Dengan demikian diharapkan lebih banyak sel yang akan mengkonversi gula pada media substrat menjadi etanol melalui proses
fermentasi.
4.2. Pengaruh Detoksifikasi Penguapan dan Penambahan Alkali Terhadap Kadar Gula Pereduksi
Detoksifiksi dalam penelitian ini dilakukan dengan proses penguapan terhadap hidrolisat TKKS karena metode ini lebih mudah dilakukan praktis
dan memerlukan biaya yang lebih murah. Penguapan ini dilakukan dengan cara hidrolisat penguapan 50 diuapkan dengan oven suhu 50
o
C sampai pengurangan volum hidrolisat 80, dan 85 vv. Tujuan utama dari penguapan adalah untuk
mendapatkan hidrolisat dengan kadar gula tertinggi. Pengaruh penguapan terhadap kadar gula pereduksi dapat dilihat pada gambar 16.
20 40
60 80
100 120
140 160
50 80
85
Penguapan K
a d
a r
g u
la p
e r
e d
u k
si m
g m
l
Gambar 16. Pengaruh detoksifikasi penguapan terhadap kadar
gula pereduksi Dari gambar 16 dapat dilihat kadar gula tertinggi diperoleh dari hidrolisat
hasil penguapan 85 yaitu sebesar 152,14 mgml jika dibandingkan dengan tanpa penguapan 0, 50 penguapan, 80 penguapan, dan 85 penguapan.
Peningkatan kadar gula pereduksi disebabkan karena terjadinya pemekatan dan karamelisasi pada hidrolisat TKKS, karena banyaknya air yang teruapkan dan
semakin pekatnya hidrolisat TKKS. Tingginya kadar gula juga teridentifikasi dengan terjadinya perubahan warna yang semakin coklat kehitaman pada
hidrolisat penguapan 85. Selain untuk meningkatkan kadar gula pereduksi, detoksifikasi penguapan ini juga diharapkan mampu mengurangi senyawa-
senyawa toksik yang ada pada hidrolisat. Senyawa-senyawa toksik ini timbul akibat hidrolisis hemiselulosa, selulosa dan lignin yang ada dalam hidrolisat
TKKS. Reaksi hidrolisis hemiselulosa dengan asam Wijanarko, et al, 2006; Susanto dan Achmad, 2003, yaitu :
C
5
H
8
O
4
n +nH
2
O nC
5
H
10
O
5
...............1 Pentosan
gula pentosa Pembentukan gula pentosa ini akan menghasilkan furfural akibat adanya
asam berlebih yaitu : nC
5
H
10
O
5
nC
5
H
4
O
2
+ H
2
O................2 Gula pentosa Furfural
Selain furfural senyawa-senyawa yang ada dapat berupa asam asetat,
fenol, ampas TKKS, dan lain-lain. Adanya senyawa-senyawa tersebut sangat tidak diharapkan keberadaanya karena akan menjadi inhibitor pada proses fermentasi.
Furfural merupakan senyawa yang diidentifikasi sebagai inhibitor terhadap pertumbuhan sel dalam proses fermentasi alkohol Sitorus, et al., 2009, dimana
enzim alkohol dehidrogenase akan mereduksi furfural menjadi furfuril alkohol pada proses fermentasi. Reaksi pembentukan furfuril alkohol, yaitu :
C
5
H
4
O
2
furfural C
4
H
2
O
2
CH
2
OH furfuril alkohol Terjadinya pembentukan senyawa furfuril alkohol tidak diharapkan karena
akan mengakibatkan gangguan respirasi sel yang akhirnya akan menghambat pertumbuhan sel pada proses fermentasi Sitorus, et al., 2009. Dengan adanya
detoksifikasi penguapan selain dapat meningkatkan kadar gula pereduksi, juga diharapkan mampu menghilangkan senyawa-senyawa toksik yang ada pada
hidrolisat. Pengaruh penguapan terhadap kadar furfural yang ada pada hidrolisat TKKS, yaitu :
ADH
Asam
Asam
Tabel 6. Kadar furfural gl pada hidrolisat TKKS sebelum dan setelah diuapkan
No Penguapan Kadar furfural
sebelum diuapkan gl
Kadar furfural setelah diuapkan
gl Pengurangan
furfural 1
30 11,28
7,20 54
2 40
3,83 0,79
87.1 3
55 5,34
1,03 91.8
4 60
11,28 1,08
95.9 5
65 3,83
1,77 82.7
6 70
3,83 1,51
88.2 7
75 3,83
1,75 88.6
8 80
9,54 1,75
96.3
Sumber : Susanto dan Achmad, 2003
Asumsi teruapkannya senyawa-senyawa toksik yang ada pada hidrolisat ini berdasarkan penelitian Susanto dan Achmad 2003, dimana penguapan 10-
80 vv pada tabel di atas mampu mengurangi kadar senyawa toksik yang ada pada hidrolisat. Namun, pada penelitian ini pH hidrolisat TKKS setelah
detoksifikasi penguapan 50, 80 dan 85 sebesar 1,05; 0,65; dan 0,55 cenderung mengalami penurunan pH bila dibandingkan dengan pH hidrolisat
sebelum dilakukan detoksifikasi penguapan yaitu sebesar 1,09. Kondisi pH hidrolisat yang sangat asam ini dapat menyebabkan kematian mikroba pada
proses fermentasi sehingga perlu dilakukan netralisasi sampai mencapai pH yang cocok untuk pertumbuhan Pichia stipitis. Proses netralisasi atau detoksifikasi
dilakukan dengan penambahan NaOH 10 sampai hidrolisat TKKS mencapai pH 10 kemudian ditambahkan asam sulfat 98 sampai pH 5. Penambahan asam pada
proses netralisasi sampai pH 5 didasarkan pada hasil optimasi pH pertumbuhan Pichia stipitis
yang optimal pada pH 5, dengan demikian hidrolisat TKKS sebagai sumber karbon sama dengan kondisi proses fermentasi. Selain itu, penggabungan
detoksifikasi penguapan dan penambahan alkali pada hidrolisat TKKS merupakan cara yang kemungkinan dapat mengurangi senyawa-senyawa toksik yang
terkandung dalam hidrolisat TKKS. Penambahan alkali juga untuk mengurangi karamelisasi gula akibat semakin pekatnya hidrolisat pada proses penguapan
Susanto dan Achmad, 2003. Keuntungan lain penambahan alkali pada hidrolisat TKKS hasil
penguapan ini juga dapat mengurangi kandungan furfural, asam sulfat katalis yang digunakan pada reaksi hidrolisis TKKS, asam asetat yang terbentuk
akibat terhidrolisisnya gugus asetil pada hemiselulosa dan lignin, fenol yang berasal dari hidrolisis lignin, dan sisa ampas TKKS. Senyawa-senyawa toksik ini
akan terendapkan pada proses detoksifikasi dengan penambahan NaOH 10 vv. Reaksi pengendapan senyawa-senyawa toksik oleh NaOH adalah sebagai
berikut: a. CH
3
COOH Asam asetat+ NaOH → CH
3
COONa Natrium asetat + H
2
O Sumber : Sitorus, et al., 2009
b. C
5
H
4
O
2
Furfural + O
2
→ C
5
H
4
OCOOH Asam furoat C
5
H
4
OCOOH Asam furoat + NaOH → C
5
H
4
OCOONa Natrium furoat+ H
2
O Sumber : Sugiarta, 2009
c. H
2
SO
4
Asam sulfat + 2NaOH → Na
2
SO
4
Natrium sulfat + 2H
2
O Identifikasi adanya reaksi pengendapan pada proses penambahan NaOH
dengan terbentuknya 2 lapisan Filtrat dan endapan coklat keputih-putihan pada hidrolisat. Dengan terendapkannya senyawa-senyawa toksik diharapkan
hidrolisat tersebut mampu dikonversi oleh Pichia stipitis karena senyawa-senyawa Sumber : Sitorus, et al., 2009
toksik tersebut telah dikurangi oleh perlakuan detoksifikasi penguapan dan penambahan alkali. Sehingga diharapkan akan mampu menghasilkan yield etanol
yang tinggi. Namun penambahan alkali ini berpengaruh terhadap kadar gula yang
dihasilkan. Pengaruh penguapan dan penambahan alkali terhadap kadar gula pada hidrolisat TKKS dapat dilihat pada tabel 7, yaitu :
Tabel 7. Pengaruh detoksifikasi penguapan dan penambahan alkali terhadap
kadar gula pereduksi
No. Sampel Kadar gula pereduksi mgml
1. Hidrolisat TKKS C
152,14 2.
Hidrolisat TKKS D 73,63
Keterangan : - Hidrolisat TKKS C = Hidrolisat hasil penguapan 85 - Hidrolisat TKKS D = Hidrolisat penguapan 85 dan penambahan
Alkali
Tabel di atas menunjukkan penurunan kadar gula sebesar 51,60 sebagai akibat dari penambahan alkali. Asumsi penurunan gula dimungkinkan karena
gula pada hidrolisat terendapkan bersama NaOH. Reaksi pengendapan gula dengan adanya NaOH, yaitu :
C
5
H
10
O
5
Xilosa + O
2
→ C
5
H
10
OCOOH Asam xiluronat C
5
H
10
OCOOH Asam xiluronat + NaOH → C
5
H
10
OCOONa + H
2
O Kemungkinan di atas juga ditunjang oleh pembentukan endapan pada
hidrolisat. Gula-gula yang ada pada saat penyaringan sebagian ikut lolos dan larut membentuk endapan akibat adanya penambahan NaOH. Hal ini juga ditunjang
oleh penelitian Sitorus, et al. 2009, penambahan CaOH
2
menyebabkan penurunan 0,26 kandungan gula yang ada pada hidrolisat. Walaupun mengalami
penurunan kadar gula, hidrolisat ini diharapkan akan lebih banyak dikonversi oleh
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
