PENGARUH PENAMBAHAN SODIUM AZIDE (NaN3)

BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Ethanol banyak dipergunakan dalam berbagai aspek kehidupan, baik industri
maupun untuk keperluan sehari-hari. Ethanol merupakan salah satu produk industri
yang penting di Indonesia, mengingat cakupan penggunaannya yang sangat luas
sebagai bahan baku industri kimia, pelarut, dan desinfektan. Ethanol juga banyak
digunakan dalam bidang kedokteran, laboratorium, farmasi/obat-obatan, kosmetik,
dan penerapan kimia lainnya. Di samping itu ethanol kini juga sudah digunakan
sebagai sumber energi alternatif yang ramah lingkungan.
Saat ini banyak negara maju telah mengalihkan perhatiannya pada beberapa
sumber energi alternatif selain minyak. Penggunaan ethanol sebagai sumber energi
bukanlah merupakan hal baru karena teknologi ini telah dicoba oleh beberapa negara
seperti Amerika Serikat, Brazil, Thailand, Philiphina, India, dan Indonesia. Dalam
krisis kelangkaan bahan bakar minyak yang terjadi di seluruh daerah di Indonesia
belakangan ini, kini cukup banyak perhatian dialihkan pada kemampuan serta
optimasi produk ethanol sebagai salah satu sumber energi alternatif.
Pembuatan ethanol dapat dilakukan dengan dua cara yaitu secara kimiawi
(sintetis) dan secara biologis. Sintesis ethanol secara kimiawi diantaranya dengan
reaksi substitusi nukleofilik, reaksi Grignard, reduksi senyawa karbonil, dan hidrasi
alkena. Produksi ethanol yang umum dilakukan dan ditemui dalam industri adalah
melalui fermentasi karbohidrat oleh mikroorganisme atau yang sering disebut sebagai
fermentasi ethanol.
Ethanol merupakan produk fermentasi yang dapat dibuat dari substrat karbohidrat
yang berasal dari berbagai bahan hasil pertanian. Secara umum bahan-bahan tersebut
dapat dibagi dalam 3 golongan : (a) golongan pertama antara lain; molase (tetes), gula
tebu, gula bit, dan sari buah yang umumnya adalah sari buah anggur, (b) golongan
kedua adalah bahan-bahan yang mengandung pati seperti biji-bijian (gandum
misalnya), pisang, kentang, dan tapioka, (c) golongan yang terakhir adalah yang
mengandung selulosa seperti kayu dan beberapa limbah pertanian.
Proses fermentasi ethanol melibatkan beberapa tahap yaitu penyiapan substrat,
penyiapan starter, fermentasi, pengunduhan produk (destilasi). Proses penyiapan
substrat sangat menentukan berjalannya proses selanjutnya, hal ini disebabkan oleh
mikroorganisme yang digunakan membutuhkan substrat dengan komposisi dan
keadaan fisiko-kimiawi yang spesifik.
Ethanol umumnya dibuat dengan menggunakan bahan baku molase yang
merupakan hasil samping atau limbah produksi gula. Tingginya kandungan gula dan
bahan organik lainnya serta harganya yang murah menyebabkan molase banyak
digunakan sebagai sumber karbon dan sumber energi yang paling ideal untuk proses
fermentasi ethanol oleh dunia industri.
Mikroorganisme yang dipakai pada fermentasi ethanol adalah S. cereviseae, yang
sering pula dikenal sebagai baker yeast. Mikroorganisme ini akrab dengan industri
besar penting seperti industri pembuatan roti dan minuman beralkohol, juga pada
produksi protein sel tunggal (PST). Khamir yang digunakan pada penelitian ini
diperoleh dari laboratorium Pabrik Spiritus Madukismo yang merupakan strain dari
Jerman Timur (Saccharomyces cerevisiae D-01). Khamir tersebut telah digunakan
selama bertahun-tahun dan selalu mengalami peremajaan setiap tiga bulan.
Proses produksi ethanol di PS Madukismo telah berjalan puluhan tahun, namun
usaha-usaha pengembangan ataupun penelitian-penelitian pada sistem maupun proses
produksi serta pengembangan strain belum banyak dilakukan. Penelitian-penelitian
yang dapat dikembangkan antara lain mencari bahan baku alternatif yang tersedia
dalam jumlah berlimpah, optimalisasi proses fermentasi, atau memanipulasi
mikroorganisme yang berperan dalam proses fermentasi ethanol. Penelitian ini
dilakukan sebagai upaya untuk meningkatkan produk ethanol yang dihasilkan.
Beberapa contoh manipulasi dalam upaya peningkatan produk ethanol yang
diharapkan, antara lain dengan imobilisasi S. cerevisiae D-01, rekayasa genetika S.
cerevisiae D-01, dan rekayasa terhadap proses produksi ethanol.
Proses fermentasi ethanol oleh S. cerevisiae D-01 diawali dengan tahapan
glikolisis, kemudian piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis didekarboksilasi
dengan katalis enzim piruvat dekarboksilase menjadi asetaldehid, lalu senyawa
intermediet ini (asetaldehid) direduksi menjadi ethanol dengan bantuan enzim alkohol
dehidrogenase. S. cerevisiae D-01 merupakan mikroorganisme anaerob fakultatif
sehingga keberadaan oksigen dalam medium dapat menyebabkan efek pasteur yang
dapat mengarah pada jalur respirasi yaitu siklus Krebs dan fosforilasi oksidatif. Jalur
respirasi lebih diprioritaskan oleh khamir karena energi yang dihasilkan lebih besar
sehingga biomassa khamir dapat bertambah banyak. Pada penelitian ini proses
produksi ethanol akan dimanipulasi dengan menambahkan senyawa sodium azide
dalam medium fermentasi. Sodium azide sebagai inhibitor rantai respirasi diharapkan
akan menghambat metabolisme S.cerevisiae D-01 yaitu pada fosforilasi oksidatif
tepatnya dalam sitokrom oksidase (Page, 1985) sehingga proses transport elektron
akan terhambat dan khamir dipaksa melewati jalur fermentasi sehingga produksi
ethanol semakin besar.
Sodium azide (NaN3) adalah zat kimia yang berbentuk padat, berwarna putih, dan
tidak berbau. Apabila zat ini bereaksi dengan air atau asam maka sodium azide dapat
menjadi suatu gas yang beracun dengan bau yang tajam. Sodium azide merupakan
inhibitor jalur metabolisme yang melibatkan sitokrom seperti pada rantai respirasi.
Seperti halnya sianida dan karbonmonoksida, senyawa ini sering digunakan pada
penelitian-penelitian tentang penghambatan metabolisme. Azide menghambat khamir
pada sitokrom a+a3 atau sitokrom oksidase sehingga elektron yang disalurkan pada
jalur ini tidak sampai bereaksi dengan oksigen dan sebagai alternatif penyaluran
elektron yang dihasilkan dari oksidasi NADH menjadi NAD+ yaitu melalui proses
fermentasi.
Pada penelitian ini penambahan azide pada proses fermentasi ethanol dicobakan
dengan dua cara yaitu pada proses fermentasi mengikuti prosedur PS Madukismo
yaitu dengan starter yang diadaptasikan pada medium molase dengan konsentrasi
yang bertingkat dan pada cara kedua starter langsung difermentasikan pada medium
molase dengan konsentrasi 16oBrix (±17%) selanjutnya akan diteliti dan dikaji pula
pengaruh penambahan azide terhadap produksi ethanol, pertumbuhan khamir, serta
konsumsi substrat/gula reduksinya. Dapat ditarik hipotesis bahwa penambahan
sodium azide berpengaruh positif terhadap peningkatan produk ethanol pada proses
fermentasi oleh khamir S. cerevisiae D-01 selama 48 jam.
B. Tujuan
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan azide pada
proses fermentasi ethanol oleh S. cerevisiae D-01
C. Manfaat
Diharapkan penelitian ini dapat membuka peluang untuk merumuskan proses
fermentasi ethanol yang lebih produktif.