furoat namun juga berfungsi mereduksi asetaldehid menjadi asam asetat. Adanya fungsi ganda ADH dan AlDH menyebabkan kompetisi penggunaan enzim antara dua
substrat Gambar 4 Modig et al. 2002. Kompetisi tidak hanya pada penggunaan enzim saja tetapi juga penggunaan
kofaktor Palmqvist et al. 1999. Konsekuensi dari kompetisi tersebut adalah kofaktor NADH dan NADPH bebas harus tersedia untuk mendetoksifikasi inhibitor tersebut.
Oleh karena itu, keteraturan jalur oksidasi dan reduksi menjadi sangat penting untuk toleransi furfural Gorsich et al. 2006. Reaksi-reaksi tersebut dapat dijelaskan dalam
persamaan berikut : asetaldehid + NADH +H
+
⎯ ⎯ →
⎯
ADH
etanol + NAD
+
1 furfural + NADH +H
+
⎯ ⎯ →
⎯
ADH
furfuril alkohol + NAD
+
2 asetaldehid + NAD
+
⎯ ⎯ →
⎯
AlDH
asam asetat + NADH + H
+
3 furfural + NAD
+
⎯ ⎯ →
⎯
AlDH
asam furoat + NADH +H
+
4
2.9 Seleksi Galur S. cerevisiae
Inhibitor menyebabkan berkurangnya produktivitas S. cerevisiae. Seleksi galur adalah cara yang dapat dilakukan untuk mengatasi masalah tersebut, selain
detoksifikasi terhadap hidrolisat asam Martin dan Jonsson 2003. Seleksi galur berdasarkan perbedaan toleransi tiap galur terhadap inhibitor sehingga berpotensi
menghasilkan konsentrasi etanol yang tinggi. Seleksi ini sangat penting untuk optimalisasi proses produksi Brandberg et al. 2004.
Beberapa galur S. cerevisiae dianggap memiliki kemampuan toleransi terhadap inhibitor sehingga Martin dan Johnsson 2003 menyeleksi sepuluh galur S.
cerevisiae yang salah satunya adalah ragi roti dan dua strain Zygosaccharomyces.
Fermentasi dilakukan pada medium sintetik dengan menambahkan campuran inhibitor yang mengandung 3,5gl asam format, 4,5gl asam asetat 2,9gl furfural,
3,8gl HMF, 0,15 gl asam sinamat dan 0,18 gl koniferyl aldehid. Pada fermentasi didapat bahwa ragi roti pada keadaan tanpa inhibitor sampai level inhibitor 50
menghasilkan etanol yang paling tinggi baik setelah 12 jam dan 24 jam fermentasi. Etanol yang dihasilkan sebesar 0,42 gg dan 0,106 gg. Artinya bahwa kemampuan
ragi roti dalam menghasilkan etanol dapat diandalkan bila dibandingkan dengan galur lain yang telah direkayasa. Penelitian lain juga dilakukan oleh Brandberg et al 2004
dengan menyeleksi sembilan galur S. cerevisiae. Seleksi dilakukan melalui proses fermentasi hidrolisat asam potongan kayu yang mengandung senyawa inhibitor
berupa furfural sebanyak 0,61 gl, HMF sebanyak 2,3 gl, dan asetat 2,8 gl. Proses fermentasi lakukan secara curah dan semi curah. Dari penelitian tersebut didapat satu
strain yang paling tolerant yaitu S. cerevisiae ATCC 96581.
2.10 Adaptasi S. cerevisiae
Metode adaptasi merupakan metode yang paling murah dan mudah untuk meningkatkan kinerja S. cerevisiae pada saat fermentasi dibandingkan metode fisika,
kimia dan biologis yang lain Silva dan Roberto, 2001. Peningkatan toleransi dikaitkan dengan peningkatan kemampuan NADH
-
dan NADPH menkonversi furfural dan HMF ke masing-masing bentuk alkoholnya. Studi-studi terdahulu telah
meningkatan potensi detoksifikasi in situ dan menunjukkan bahwa aktivitas reduktase tinggi dapat menjadi dasar bagi toleransi Tabel 3.
Tabel 3. Perbandingan hasil dan produktivitas dari galur S. cerevisiae yang terdaptasi terhadap galur tidak teradatasi
No Parameter Non
adaptasi Teradaptasi
1 Hasil gg
0,18 0,38
2 Produktivitas gg.h
-1
1,15 2,55
Sumber : Martin et al. 2007 Galur yang adaptif biasanya mengkonsumsi glukosa sebanyak 2,0 g per gram
biomassa pada 8 jam pertama. Etanol yang terbentuk adalah 0,1 gg per jam selama periode fermentasi Brandberg et al. 2004. Martin et al. 2007 mengadaptasi S.
cerevisiae yang telah direkayasa dengan penambahan gen dari Pichia stipitis pada
media yang mengandung inhibitor konsentrasi tinggi secara bertahap selama 353 jam menggunakan bahan baku bagas. Hasilnya menunjukkan 74 furfural dan 40 HMF
dapat dikonversi menjadi furfuril alkohol dan HMF alkohol oleh galur yang teradaptasi. Galur yang tidak teradaptasi hanya mengkonversi furfural sebanyak 22
dan HMF sebanyak 20. Etanol yang didapat dari galur teradaptasi lebih tinggi dari non adaptasi sebesar 47,37 Tabel 3. Hal tersebut diduga karena adaptasi telah
meningkatkan kemampuan S. cerevisiae dalam mentoleransi dan mengubah seyawa penghambat menjadi senyawa yang tidak menghambat.
