Gambar 15. Perbandingan biomassa X, konsentrasi gula sisa S dan etanol EtOH hasil kultivasi fed-batch Aerasi penuh 1 vvm dan
terekayasa berbagai konsentrasi. Sistem fed-batch dilakukan dengan penambahan substrat baru ke dalam
media kultivasi pada saat biomassa telah mencapai kondisi maksimum. Fed-batch merupakan ilustrasi dari kultur curah atau batch dengan penambahan substrat
secara kontinyu atau bertahap pada media tanpa pemindahan dari cairan kultur. Sehingga volume kultur bertambah seiring waktu, istilah ini diperkenalkan oleh
Yoshida et al. 1973. Pada sistem fed-batch ini dilakukan dengan dua perlakuan yaitu setelah
biomassa maksimum jam ke-30 dilakukan penambahan substrat. Pada perlakuan pertama penambahan disebut fed-batch aerasi penuh 1 vvm dengan dilakukan
penambahan substat 16 dan tanpa melakukan penghentian aerasi. Pada perlakuan kedua dilakukan stop aerasi dengan variasi umpan 20 , 16 , 12 ,
8 dan 4 . Penambahan substrat dilakukan menggunakan pompa peristaltik dengan kecepatan laju alir mengacu pada penelitian Wahyuni 2008, laju alir
digunakan 0,01 mlmenit. Hasil kultivasi yang dilakukan pada sistem fed-batch ditunjukkan pada
Gambar 15. Dari keenam perlakuan tersebut terlihat bahwa pada awal kultivasi terjadi penurunan konsentrasi total gula dari substrat yang ada. Peristiw ini seiring
dengan terjadinya fase eksponensial dari kultur Saccharomyces cerevisiae var.
50 100
150 200
250
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
6 12
18 24
30 36
42 48
54 60
66 72
Ko n
se n
tras i
g u
la sisa g
L
Bio m
ass a
g L
; Et
OH b
v
Waktu jam
F. Fed-batch umpan TG 4
X gL EtOH bv
S gL
Umpan
ellipsoides. Penurunan konsentrasi total gula ini disebabkan pada fase tersebut, semua sel memiliki kemampuan untuk berkembang biak, sehingga nutrien yang
ada banyak dimanfaatkan untuk pertumbuhan serta pembentukan sel baru. Fase stasioner terjadi setelah fase eksponensial, yaitu laju pertumbuhan
spesifik akan menurun akibat persediaan substrat menurun. Untuk menghindari hal tersebut, maka dilakukan penambahan substrat baru sebagai umpan pada
bioreaktor dilakukan pada jam ke-30. Perlakuan ini dilakukan dengan tujuan nutrient yang diumpankan tersebut dapat dipergunakan sebagai sumber makanan
Saccharomyces cerevisiae var.ellipsoides untuk membentuk sel serta produksi etanol yang lebih banyak.
Terjadinya perbandingan terbalik antara konsentrasi gula sisa dengan kadar etanol dan pertumbuhan sel kering biomassa. Terlihat bahwa dari semua
perlakuan menunjukkan penurunan konsentrasi total gula sisa dan keadaannya sampai konstan, sedangkan untuk pertumbuhan sel meningkat serta seiringnya
waktu kondisinya konstan namun untuk kadar etanol meningkat. Penurunan total gula selama proses kultivasi A terjadi dari konsentrasi
239,69 ± 2,21 gL menjadi 6,85 ± 0,53 gL dan peningkatan jumlah sel kering biomassa dari 3,88 ± 0,14 gL menjadi 45,68 ± 0,59 gL. Konsentrasi etanol
yang dihasilkan 10,49 ± 0,13 bv dengan rendemen 58,63 vb. Efisiensi kultivasi dan pemanfaatan substrat masing-masing 88,12 dan 97,14 .
Pada perlakuan B, proses kultivasi dilakukan dengan memberikan aerasi sampai jam ke
– 30 dan selanjutnya aerasi distop serta pada saat tersebut diberikan umpan substrat dengan konsentrasi togal gula umpan 20 . Selama
proses kultivasi pada perlakuan ini terjadi penurunan konsentrasi total gula dari 239,06 ± 1,33 gL menjadi 7,54 ± 0,18 gL, sedangkan peningkatan jumlah sel
kering biomassa terjadi mulai 3,57 ± 0,08 gL menjadi 34,45 ± 0,95 gL. Penurunan total gula secara cepat mulai jam ke- 0 sampai jam ke- 18. Sedangkan
peningkatan biomassa secara cepat mulai jam ke-0 sampai ke- 6. Konsentrasi etanol yang dihasilkan dari perlakuan ini adalah 11,69 ± 0,00 bv dengan
rendemen 63,50 vb. Efisiensi kultivasi dan penggunaan substrat masing- masing 98,81 dan 97 .
Pada perlakuan C, proses kultivasi dilakukan sama halnya dengan perlakuan B, hanya saja konsentrasi total gula umpan sebesar 16 . Selama
proses kultivasi ini terjadi penurunan konsentrasi total gula dari 240,94 ± 0,44 gL menjadi 4,53 ± 0,07 gL. Sedangkan peningkatan jumlah sel kering biomassa
dari 3,87 ± 0,15 gL menjadi 27,71 ± 0,55 gL. Selama proses kultivasi diperoleh etanol dengan konsentrasi 12,05 ± 0,13 bv dan rendemen 67,38 vb.
Efisiensi kultivasi dan penggunaan substrat masing-masing 99,75 dan 98 . Pada perlakuan D, proses kultivasi dilakukan sama halnya dengan
perlakuan B dan C, hanya saja konsentrasi total gula umpan sebesar 12 . Selama proses kultivasi ini terjadi penurunan konsentrasi total gula dari 239,69 ±
1,33 gL menjadi 5,40 ± 0,05 gL. Sedangkan peningkatan jumlah sel kering biomassa dari 3,54 ± 0,35 gL menjadi 32,92 ± 0,21 gL. Selama proses kultivasi
diperoleh etanol dengan konsentrasi 11,81 ± 0,00 bv dan rendemen 68,04 vb. Efisiensi kultivasi dan penggunaan substrat masing-masing 98,65 dan 98
. Pada perlakuan E, proses kultivasi dilakukan sama halnya dengan
perlakuan B, C dan D. Hanya saja konsentrasi total gula umpan sebesar 8 . Selama proses kultivasi ini terjadi penurunan konsentrasi total gula dari 240,00 ±
0,88 gL menjadi 5,58 ± 0,41 gL. Sedangkan peningkatan jumlah sel kering biomassa dari 3,68 ± 0,21 gL menjadi 38,98 ± 0,38 gL. Selama proses kultivasi
diperoleh etanol dengan konsentrasi 11,74 ± 0,00 bv dan rendemen 69,72 vb. Efisiensi kultivasi dan penggunaan substrat masing-masing 97,96 dan 98
. Pada perlakuan F, proses kultivasi dilakukan sama halnya dengan
perlakuan B, C, D dan E. Hanya saja konsentrasi total gula umpan sebesar 4 . Selama proses kultivasi ini terjadi penurunan konsentrasi total gula dari 240,31 ±
0,44 gL menjadi 5,60 ± 0,18 gL. Sedangkan peningkatan jumlah sel kering biomassa dari 3,84 ± 0,11 gL menjadi 33,92 ± 1,62 gL. Selama proses kultivasi
diperoleh etanol dengan konsentrasi 11,62 ± 0,00 bv dan rendemen 71,26 vb. Efisiensi kultivasi dan penggunaan substrat masing-masing 98,88 dan 98
.
Kultivasi Batch dan Fed-batch Aerasi Penuh 1 vvm
Gambar 16. Perbandingan biomassa X, Konsentrasi gula sisa S dan etanol EtOH hasil kultivasi pada kedua perlakuan dengan menggunakan
sistem batch dan fed-batch. Pada Gambar 16 terlihat bahwa pola pertumbuhan Saccharomyces
cerevisiae var. ellipsoides pada perlakuan aerasi penuh 1 vvm batch dan fed- batch cenderung sama. Pada kedua perlakuan konsentrasi sel dengan
bertambahnya waktu kultivasi semakin meningkat. Namun pada kultivasi fed- batch aerasi penuh 1 vvm dengan pengumpanan konsentrasi total gula sebesar
16 setelah jam ke- 30 peningkatan jumlah sel semakin besar, seiring dengan penurunan substrat yang ditandai dengan jumlah konsentrasi gula sisa. Pada
kultivasi batch, konsentrasi gula tidak mengalami peningkatan dan bahkan cenderung menurun akibat digunakan oleh khamir untuk berkembang biak dan
pembentukan etanol. Pada kultivasi fed-batch pada saat pemberian umpan pada jam ke
– 30 jumlah konsentrasi total gula meningkat pada jam ke – 36 namun fenomena ini tidak berlangsung lama. Hal ini seiring dengan meningkatnya
jumlah sel dan etanol yang dihasilkan, sedangkan untuk laju pertumbuhan spesifik yaitu pada jam ke 6 mengalami titik maksimum dan selanjutnya menurun atau
stabil. Kedua kondisi kultivasi diatas menunjukan bahwa dengan kondisi aerobik
khamir Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoids dapat tumbuh dengan baik atau dengan kata lain terjadinya proses respirasi. Sedangkan pada kultivasi fed-batch
50 100
150 200
250 300
5 10
15 20
25 30
35 40
45 50
0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 Ko
n sen
tr asi
g u
la sis
a g
L
B io
m ass
a g
L ;
E tOH
b v
waktu jam
A. Kultivasi batch aerasi penuh
