dc.description.abstract | Bioetanol merupakan salah satu energi alternatif terbarukan yang dapat
dibuat dari berbagai bahan yang banyak tersedia di alam, salah satunya adalah
molase. Dalam pembuatan bioetanol dibutuhkan khamir yang berperan dalam
mengubah monosakarida di dalam media menjadi etanol dan karbon dioksida
pada kondisi yang sesuai. Salah satu khamir yang banyak digunakan adalah
Saccharomyces cerevisiae yang juga dapat mengubah disakarida karena khamir
ini dapat menghasilkan invertase. Penggunaan Saccharomyces cerevisiae dalam
pembuatan bioetanol dengan bahan baku molase adalah tepat karena molase
mengandung total gula sebesar 62% yang terdiri dari 32% sukrosa, 14% glukosa,
dan 16% fruktosa.
Tingginya konsentrasi gula yang terkandung pada molase dapat
menyebabkan sel khamir mengalami stres hiperosmosis yang secara tidak
langsung juga dapat menyebabkan sel mengalami stres oksidatif. Oleh karena itu
pada pembuatan bioetanol, molase yang digunakan selalu diencerkan terlebih
dahulu. Proses pengenceran tersebut dapat menambah biaya produksi, waktu,
dan tenaga, selain itu juga hanya dapat menghasilkan etanol sebesar 6-12%. Oleh
karena itu penggunaan khamir yang dapat tumbuh/toleran pada konsentrasi gula
tinggi menjadi sebuah solusi yang menjanjikan pada pembuatan bioetanol agar
molase yang digunakan tidak banyak diencerkan dan menghasilkan etanol dengan
konsentrasi yang tinggi.
Sejumlah strain khamir yang toleran terhadap berbagai stres lingkungan
telah dibuat dengan teknik rekayasa genetika oleh Sasano et al. (2012a), Iinoya et
al. (2009), Sasano et al. (2010), dan Sasano et al. (2012b) yaitu strain
Pro1(I150T), Mpr1(K63R), Pro1(I150T)/Mpr1(K63R), dan MSN2-OP yang
digunakan dalam pembuatan sake, roti manis, ragi roti, dan etanol. Hanya saja
keempat strain khamir terekayasa tersebut belum diuji tingkat toleransinya
terhadap substrat berkonsentrasi gula tinggi dalam pembuatan bioetanol. Oleh
karena itu tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji toleransi khamir
terekayasa tersebut terhadap stres hiperosmosis dalam pembuatan bioetanol pada
media gula berkonsentrasi tinggi. Selain itu, untuk mengetahui kinerja proses
fermentasi juga dilakukan penghitungan parameter kinetika dari masing-masing
strain.
Penelitian diawali dengan melakukan uji toleransi strain khamir pada
media yang mengandung 50% hingga 70% sukrosa dan media yang mengandung
11% hingga 14% etanol. Hasil uji tersebut menunjukkan bahwa seluruh strain
khamir terekayasa [Pro1(I150T), Mpr1(K63R), dan Pro1(I150T)/Mpr1(K63R)]
toleran dan dapat tumbuh pada media berkonsentrasi sukrosa hingga 70% dan
etanol hingga 13%, kecuali strain MSN2-OP yang mengalami penghambatan
pertumbuhan dan lebih sensitif terhadap konsentrasi sukrosa 70% dan etanol
11%. Selanjutnya ketiga strain terekayasa yang toleran tersebut diuji kembali
dengan uji fermentasi pada media yang mengandung sukrosa 30% dan dilihat
karakter/kinerjanya dalam melakukan fermentasi alkohol. Hasil uji fermentasi
menunjukkan bahwa pola kurva pertumbuhan ketiga strain terekayasa pilihan
[Pro1(I150T), Mpr1(K63R), Pro1(I150T)/Mpr1(K63R)] tidak berbeda signifikan,
begitu juga parameter kinetikanya. Namun untuk nilai rendemen etanol per gram
biomassa (Yp/x), strain Mpr1(K63R) memberikan nilai yang paling besar diantara
strain lainnya yaitu sebesar 4,84±0,07 g etanol/g biomassa. Ketiga strain
terekayasa dapat digunakan dalam memperbaiki produktivitas etanol di industri
dengan nilai etanol yang dihasilkan sebesar 139,55±5,59 g/L untuk strain
Pro1(I150T), 147,75±3,61 g/L untuk strain Mpr1(K63R), dan 146,00±3,32 g/L
untuk strain Pro1(I150T)/Mpr1(K63R). Perolehan ini lebih besar dari perolehan
etanol pada proses konvensional di industri (6 - 12% v/v atau setara dengan 47,34
– 94,68 g/L). | id |