Proses Fermentasi Glukosa Menjadi Alkohol

Fermentasi mempunyai pengertian aplikasi metabolisme mikroba untuk mengubah bahan baku menjadi produk yang bernilai tinggi, seperti asam–asam organik, protein sel tunggal, antibiotika, dan biopolymer. Salah satu produk yang dihasilkan dalam proses fermentasi adalah ethanol (Puspitasari dan Sidik, 2009). Produksi etanol dapat diperoleh dari gula (sukrosa) dengan proses fermentasi secara anaerob (tanpa O2) oleh aktifitas khamir Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae telah lama digunakan dalam industri alkohol dan minuman beralkohol sebab memiliki kemampuan dalam memfermentasi glukosa menjadi ethanol. Proses fermentasi ethanol pada khamir tersebut berlangsung pada kondisi aerob.
Setiap mikroorganisme seperti layaknya makhluk hidup pasti membutuhkan makanan sebagai sumber energi. Sumber energi utama bagi hampir semua makhluk hidup adalah karbohidrat, mulai dari yang rantai panjang seperti pati sampai yang paling sederhana (mono dan disakarida). Monosakarida paling utama adalah glukosa, gula dengan rumus kimia C6H12O11. Hampir semua makhluk hidup mengolah karbohidrat menjadi glukosa, menyebabkan glukosa menjadi muara utama dari metabolisme karbon. Beberapa organisme seperti Saccharomyces dapat hidup, baik dalam kondisi lingkungan cukup oksigen maupun kurang oksigen. Organisme yang demikian disebut aerob fakultatif. Dalam keadaan cukup oksigen, Saccharomyces akan melakukan respirasi biasa. Akan tetapi, jika dalam keadaan lingkungan kurang oksigen Saccharomyces akan melakukan fermentasi. Fermentasi alkohol, secara sederhana, berlangsung sebagai berikut.

C6H12O6 -----> 2C2H5OH + 2CO2 + 2ATP

Gambar 1. Proses fermentasi glukosa menjadi ethanol dan CO2

Dalam keadaan anaerob, asam piruvat yang dihasilkan oleh proses glikolisis akan diubah menjadi asam asetat dan CO2. Selanjutnya, asam asetat diubah menjadi alkohol. Proses perubahan asam asetat menjadi alkohol tersebut diikuti pula dengan perubahan NADH menjadi NAD+. Dengan terbentuknya NAD+, peristiwa glikolisis dapat terjadi lagi. Dalam fermentasi alkohol ini, dari satu mol glukosa hanya dapat dihasilkan 2 molekul ATP.
Pada beberapa mikroba, peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat dan karbondioksida selanjutnya asam asetat diubah menjadi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, jika dibandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.
Gula yang berfungsi sebagai substrat awal diubah menjadi asam piruvat melalui proses glikolis. Kemudian terjadi proses dekarboksilasi asam piruvat menjadi asetaldehid dan karbondioksida dengan bantuan enzim piruvat dekarboksilase. Asetaldehid hasil dari dekarboksilasi asam piruvat tersebut kemudian diubah menjadi alkohol (ethanol) dengan adanya alkohol dehidrogenase.

Berikut adalah reaksi kimia dan enzimatis yang terjadi selama proses fermentasi.
1. Gula (C6H12O6) ------------------------------------> asam piruvat (glikolisis)
2. Dekarboksilasi asam piruvat
Asam piruvat -----------------------------------------> asetaldehid + CO2
piruvat dehidrogenase (CH3CHO)

3. Asetaldehid diubah menjadi alkohol (ethanol)
2CH3CHO + 2NADH2 -----------------------------------> 2C2H5OH (ethanol) + 2NAD
Persamaan reaksi tersebut dapat disingkat menjadi:
C6H12O6 -----> 2C2H5OH + 2CO2 + 2NADH2 + Energi
Sebagaimana halnya fermentasi asam laktat, reaksi ini merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkandung di dalam glukosa masih terdapat di dalam etanol, karena itu etanol sering dipakai sebagai bahan bakar mesin. Reaksi ini, seperti fermentasi asam laktat, juga berbahaya. Ragi dapat meracuni dirinya sendiri jika konsentrasi etanol mencapai 13% (Hal ini menjelaskan kadar maksimum alkohol pada minuman hasil fermentasi seperti anggur).


PUSTAKA

Puspitasari, N. dan M. Sidik. 2009. Pengaruh Jenis Vitamin B dan Sumber Nitrogen dalam Peningkatan Kandungan Protein Kulit Ubi Kayu Melalui Proses Fermentasi. Jurusan Teknik Kimia, Fak. Teknik, Universitas Diponegoro

Tulisan Terkait