Toleransi Isolat Khamir (IKM4, IKM7, dan IKM8) terhadap Produksi Etanol pada Suhu Tinggi

Abstract

Produksi bioetanol dalam skala industri mengalami banyak kendala. Salah satu kendala dalam industri bioetanol berkaitan dengan peningkatan suhu pada saat fermentasi. Fermentasi bersifat eksotermik sehingga dalam prosesnya terjadi pelepasan panas (kalor) ke lingkungan luar (media produksi bioetanol). Selain itu, penggunaan mesin-mesin maupun perangkat mekanis dapat menyebabkan peningkatan suhu media produksi. Akumulasi panas yang ditimbulkan tersebut, apabila tidak segera dikendalikan dapat berdampak pada viabilitas sel khamir dan bahkan dapat menurunkan produksi bioetanol. Industri bioetanol secara umum menggunakan sistem pendingin (cooling system) untuk mengatasi persoalan tersebut, akan tetapi penggunaan sistem pendingin secara terus-menerus dapat meningkatkan biaya operasional. Berdasarkan hal tersebut, strategi alternatif dalam meningkatkan efisiensi produksi etanol salah satunya dengan menggunakan khamir termotoleran, akan tetapi eksplorasi terkait khamir termotoleran yang dapat menghasilkan bioetanol masih cukup terbatas. Oleh sebab itu, fokus utama dari penelitian ini yaitu mengetahui kemampuan isolat khamir yang telah didapatkan pada penelitian sebelumnya (IKM4, IKM7, dan IKM8) terhadap produksi etanol pada suhu tinggi. Metode yang digunakan dalam penelitian ini diawali dengan uji konfirmasi fermentasi dengan konsentrasi glukosa 2% (b/v) isolat khamir IKM4, IKM7, dan IKM8. Tahapan berikutnya yaitu pembuatan kurva pertumbuhan yang bertujuan mendapatkan fase eksponensial dari masing-masing isolat khamir. Fase eksponensial tersebut dijadikan dasar dalam menentukan lamanya inkubasi kultur starter. Setelah diketahui fase eksponensial dari masing-masing isolat khamir, kemudian dilakukan pembuatan kultur starter dengan waktu inkubasi berlangsung mengacu pada fase eksponensial masing-masing isolat khamir. Tahapan berikutnya yaitu uji produksi etanol pada suhu tinggi dengan variasi suhu yang digunakan sebesar 28℃, 40℃, 45℃, dan 50℃ dengan waktu produksi etanol selama 48 jam dan perhitungan kepadatan sel menggunakan hemocytometer dilakukan pada waktu inkubasi jam ke-0 dan jam ke-48. Tahapan dilanjutkan pada ekstraksi etanol menggunakan rotary evaporator, kemudian dilakukan pengukuran kadar bioetanol yang didapatkan. Data yang diperoleh tersebut ditabulasi dan dianalisis menggunakan software Microsoft excel. Temuan dari penelitian ini yaitu ketiga isolat khamir (IKM4, IKM7, dan IKM8) memiliki sifat termotoleran. Setiap isolat khamir memiliki toleransi terhadap suhu yang berbeda dalam produksi etanol. Isolat khamir IKM4 mampu menghasilkan kadar etanol tertinggi sebesar 3,80% (v/v) dan kepadatan sel tertinggi pada suhu 28℃ mencapai 5,43 ×107 (sel/mL). Isolat khamir ini mampu bertahan hingga suhu 45℃ yang ditandai dengan masih diproduksinya etanol dengan kadar etanol sebesar 1,28% (v/v) dan kepadatan sel khamir hidup mencapai 1,55 ×107 (sel/mL), pada suhu 50℃ isolat khamir IKM4 masih mampu memproduksi kadar etanol yang rendah 0,80% (v/v) akan tetapi pada waktu inkubasi jam ke-48 semua sel isolat khamir ini mengalami kematian. Isolat khamir IKM7 dan IKM8 mampu memproduksi etanol hingga suhu 40℃ dengan kadar etanol yang dihasilkan masing-masing sebesar 0,49% (v/v) dan 0,59% (v/v), kepadatan sel kedua isolat khamir ini mencapai 0,93 ×107 (sel/mL) dan 1,35 ×107 (sel/mL), sedangkan pada suhu 45℃ dan 50℃ kedua isolat khamir tersebut mengalami kematian yang ditandai dengan terwarnanya sel khamir menjadi biru dan tidak terdapat etanol yang dihasilkan. Berdasarkan hal tersebut dapat disimpulkan bahwa isolat khamir IKM4, IKM7, dan IKM8 bersifat termotoleran. Isolat khamir IKM4 mampu bertahan hingga suhu 45℃ yang ditandai dengan terproduksinya etanol sebesar 1,28% (v/v) dan kepadatan sel khamir hidup pada jam ke-48 mencapai 1,53 ×107 (sel/mL). Sedangkan kedua isolat khamir lainnya (IKM7 dan IKM8) mampu bertahan hingga suhu 40℃ dan kadar etanol yang dihasilkan dari kedua isolat khamir tersebut lebih rendah dibandingkan dengan etanol yang dihasilkan oleh isolat khamir IKM4.