5
2.2.3 Penyiapan Carrier dan Imobilisasi Saccharomyces cerevisiae
Modifikasi Pacheco et al., 2010
Penyiapan carrier untuk imobilisasi sel dimulai dengan perendaman ampas singkong dalam larutan HCl 3 vv selama 180 menit pada suhu 60-
70
o
C. Ampas hasil perendaman dicuci dengan air dan dikeringkan pada 50
o
C selama 8-12 jam. Ampas singkong yang telah kering dikecilkan ukurannya dengan
cara digerus hingga berukuran 0.5-2 mm dan disimpan untuk digunakan sebagai carrier dalam imobilisasi sel.
Imobilisasi Saccharomyces cerevisiae diawali oleh penyiapan kultur dengan penyegaran pada NA steril. Sebanyak 2-3 jarum Ose isolat Saccharomyces
cerevisiae diinokulasikan pada agar miring dan diinkubasi pada 30
o
C selama 48 jam. Hasil penyegaran sebanyak 3 jarum Ose digunakan untuk propagasi pada
10 mL media NB steril dalam labu erlenmeyer yang diinkubasi pada inkubator goyang berkecapatan 150 rpm dan bersuhu ruang selama 24 jam.
Sebanyak 6 bv media fermentasi ampas singkong hasil perlakuan asam disterilisasi pada 121
o
C selama 15 menit dan dimasukkan ke dalam 100 mL media cair steril yang terdiri atas gL: 30 glukosa, 5 yeast extract, 10 NH
4 2
SO
4
, 4.5 KH
2
PO
4
, 1 MgSO
4
•7H
2
O, dan 0.65 ZnSO
4
, serta mengandung 10 mL inokulum hasil propagasi. Keseluruhan bahan tersebut dikultivasi selama 24 jam
pada suhu ruang dalam inkubator goyang dengan kecepatan 150 rpm. Hasil kultivasi didekantasi untuk memisahkan sel imobil dari cairan kultivasi. Sel
terimobilisasi pada ampas singkong tetap dibiarkan dalam labu erlenmeyer dan dicuci dengan 100 mL aquades steril. Dengan demikian, sel imobil telah siap
untuk digunakan dalam fermentasi secara repeated-batch. 2.2.4
Penyiapan Media dan Fermentasi Repeated-Batch Modifikasi Kopsahelis
et al., 2007
Penyiapan media diawali dengan pembuatan hidrolisat pati berkadar total gula 140 gL disertai penambahan beberapa nutrien berikut gL: 2.5 NH
4 2
SO
4
, 0.50 KH
2
PO
4
, 0.65 MgSO
4
•7H
2
O, dan 0.65 ZnSO
4
. Selanjutnya, pH diatur menjadi 5.5 dengan penambahan HCl 1N. Sebanyak 100 mL dari larutan tersebut
disterilisasi pada 121
o
C selama 15 menit. Fermentasi secara repeated-batch diawali dengan memasukkan 100 mL
media steril ke dalam labu erlenmeyer 500 mL yang di dalamnya telah terdapat Saccharomyces cerevisiae terimobilisasi pada ampas singkong. Fermentasi
dilakukan dengan pH awal media 5.5 dan suhu ruang di dalam rotary shaking incubator berkecepatan 150 rpm selama 24 jam. Hasil fermentasi didekantasi
untuk memisahkan broth dari sel terimobilisasi. Ampas yang mengandung sel terimobilisasi dicuci menggunakan aquades steril. Jika pencucian telah selesai,
maka 100 mL media segar berkomposisi sama dengan komposisi media fermentasi pertama dimasukkan kembali ke dalam erlenmeyer yang didalamnya
telah terdapat Saccharomyces cerevisiae imobil. Media segar tersebut difermentasi secara repeated-batch hingga 5 kali dengan kondisi setiap siklus
sama seperti fermentasi sebelumnya. Pada akhir setiap siklus, cairan fermentasi dipisahkan dengan dekantasi untuk dianalisis parameter fermentasi, meliputi kadar
gula sisa, kadar etanol, produktivitas, yield, persentase konversi gula, serta efisiensi produksi.
6
2.3 Parameter Fermentasi Pacheco et al., 2010
Perhitungan parameter fermentasi dilakukan berdasarkan data di akhir setiap siklus fermentasi repeated-batch, meliputi kadar gula sisa, kadar etanol,
produktivitas, yield, persentase konversi gula, serta efisiensi produksi. Produktivitas volumetrik etanol Qp; gLjam dihitung sebagai rasio dari
konsentrasi etanol pada akhir fermentasi Pf; gL terhadap waktu fermentasi t; jam. Rumus perhitungan produktivitas volumetrik etanol adalah sebagai berikut.
Qp = Pf 1
t Yield etanol untuk setiap penggunaan substrat hidrolisat pati Yps;
g etanolg substrat dihitung sebagai rasio antara konsentrasi etanol pada akhir fermentasi Pf terhadap selisih konsentrasi total gula awal So; gL dan
konsentrasi total gula akhir Sf; gL. Rumus perhitungan yield etanol adalah sebagai berikut.
Yps = Pf 2
So-Sf Persentase konversi gula dihitung sebagai rasio selisih kadar total gula
awal So; gL dan kadar total gula akhir Sf terhadap kadar total gula awal So; gL. Rumus perhitungan persentase konversi gula adalah sebagai berikut.
P
ersentase konversi gula = So-Sf x 100 3
So Efisiensi konversi substrat menjadi
etanol Ƞ; dihitung sebagai rasio yield etanol Yps; g etanolg substrat terhadap yield teoritikal dari Yps Yth;
0.51 g etanolg substrat. Yield teoritikal diperoleh dengan asumsi hanya gula pereduksi yang digunakan untuk memproduksi etanol berdasarkan persamaan
reaksi berikut.
C
6
H
12
O
6
2C
2
H
5
OH +
2CO
2
Gula Pereduksi Etanol
Karbondioksida Glukosa atau Fruktosa
Berdasarkan persamaan reaksi di atas, dapat diketahui bahwa untuk setiap penggunaan 1 gram glukosa atau fruktosa akan dihasilkan 0.51 gram etanol.
Dengan asumsi hanya gula pereduksi glukosa dan fruktosa yang dikonversi menjadi etanol oleh Saccharomyces cerevisiae, nilai tersebutlah yang menjadi
pembanding dalam perhitungan nilai efisiensi. Rumus perhitungan efisiensi konversi substrat menjadi etanol adalah sebagai berikut.
Ƞ = Yps x 100 4
Yth
Kategori