Laporan Fermentasi Alkohol

I.             JUDUL PERCOBAAN     :.. FERMENTASI ALKOHOL

II.      TUJUAN PERCOBAAN   :   Percobaan fermentasi alkohol         ..................

III.     TEORI

3.1     Fermentasi

Kata fermentasi berasal dari Bahasa Latin yang berarti merebus . Arti kata dari Bahasa Latin tersebut dapat dikaitkan atau kondisi cairan bergelembung  atau mendidih. Keadaan ini disebabkan adanya aktivitas ragi sepenuhnya ekstraksi buah-buahan atau biji-bijian. Gelembung gelembung karbondioksida dihasilkan dari katabolisme anaerobik terhadap kandungan gula. Fermentasi mempunyai arti yang berbeda bagi ahli biokimia dan mikrobiologi industri. Arti fermentasi sepenuhnya bidang biokimia dihubungkan atau pembangkitan energi oleh katabolisme senyawa organik. Sepenuhnya bidang mikrobiologi industri, fermentasi mempunyai arti yang lebih luas, yang menggambarkan setiap proses untuk menghasilkan produk dari pembiakan mikroorganisme. Perubahan arti kata fermentasi sejalan atau hasil penemuan yang dilakukan oleh para ahli. Arti kata fermentasi berubah sepenuhnya saat Gay Lussac berhasil melakukan penemuan yang menunjukkan penguraian gula menjadi alkohol dan karbondioksida. Selanjutnya Pasteur melakukan penemuan mengenai penyebab perubahan sifat bahan yang difermentasi, sehingga dihubungkan atau mikroorganisme dan akhirnya atau enzim. Untuk beberapa lama fermentasi terutama dihubungkan atau karbohidrat, bahkan sampai sekarang pun masih sering digunakan. Sepenuhnyahal arti fermentasi tersebut lebih luas lagi, menyangkut juga perombakan protein dan lemak oleh aktivitas mikroorganisme. Meskipun fermentasi sering dihubungkan atau pembentukan gas yang disebabkan oleh mikroorganisme yang hidup, sepenuhnya saat ini pembentukan gas maupun terdapatnya sel mikroorganisme hidup tidak merupakan kriteria yang esensial. Dalam beberapa proses fermentasi misalnya fermentasi asam laktat, tidak ada gas yang dibebaskan. Fermentasi dapat juga berlangsung (meskipun jarang terjadi) atau menggunakan ekstrak enzim yang berfungsi sebagai katalisator reaksi. Dari uraian diatas dapat disarikan bahwa fermentasi mempunyai arti suatu proses terjadinya perubahan kimia sepenuhnya suatu substrat organik melalui aktivitas enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme (Naid, 2011).

Fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki. Mikrobia yang umumnya terlibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir dan kapang. Contoh bakteri yang digunakan dalam fermentasi adalah Acetobacter xylinum pada pembuatan nata decoco, Acetobacter aceti pada pembuatan asam asetat. Contoh khamir dalam fermentasi adalah Saccharomyces cerevisiae dalam pembuatan alkohol sedang contoh kapang adalah Rhizopus sp pada pembuatan tempe, Monascus purpureus pada pembuatan angkak dan sebagainya. Fermentasi dapat dilakukan menggunakan kultur murni ataupun alami serta dengan kultur tunggal ataupun kultur campuran (Hidayat, 2007).

3.2     Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol pada dasarnya adalah suatu cara produksi alcohol (etanol) menggunakan bantuan aktivitas mikroorganisme. Alkohol yang dihasilkan sering disebut bioetanol. Mikroorganisme yang berperanan dalam fermentasi alkohol pada umumnya merupakan kelompok mikroba khamir seperti Saccharomyces cerevisiae dan Saccharomyses uvarium. Cerevisiae telah diperdagangkan dalam bentuk bubuk yang dikenal dengan nama ragi roti, yaitu ragi yang digunakan dalam pembuatan roti. Substrat atau bahan baku fermentasi alcohol dapat berasal dari gula seperti gula putih, nira aren, nira kelapa, nira lontar dan molase. Substrat ini dimetabolisme menjadi alkohol. Selain gula, dapat juga digunakan bahan berpati (misalnya ubi jalar, ubi kayu dan sagu) dan bahan berselulosa sebagai bahan baku misalnya jerami padi. Agar bahan dapat bertindak sebagai substrat, pati dan selulosa perlu dihidrolisis terlebih dulu menjadi gula sederhana, baik dalam bentuk monosakarida maupun dalam bentuk disakarida. Hidrolisis tersebut dapat berlangsung secara kimia dan secara enzimatik. Reaksi fermentasi alkohol:

1.      Gula(C₆H₁₂O₆)                   =>         Asam piruvat (Glikolisis)

2.      Dekarboksila asam piruvat

Asam piruvat                  =>           Asetaldehid + CO₂

3.      Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol
(etanol).

2 CH₃CHO + 2 NADH₂     => 2 C₂H₅OH + 2 NAD

Ringkasan reaksi:

 C6H₁₂O₆                =>     2 C2H₅OH + 2 CO₂ + 2 NADH₂ + Energi

3.3    Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kehidupan Ragi

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kehidupan ragi, yaitu sebagai berikut

1.      Nutrisi (zat gizi)

Dalam kegiatannya khamir memerlukan penambahan nutrisi untuk pertumbuhan dan perkembangbiakannya, yaitu :

·         Unsur C, ada faktor karbohidrat.

·         Unsur N, dengan penambahan pupuk yang mengandung nitrogen. Misalnya ZA, urea, amonia, dsb.

·         Unsur P, dengan penambahan pupuk fosfat, misalnya NPK, TSP, DSP, dsb.

·         Mineral-mineral.

·         Vitamin-vitamin.

2.      Keasaman (pH)

Untuk fermentasi alkohol, khamir memerlukan media dengan suasana asam, yaitu antara pH 4,8-5,0. Pengaturan pH dapat dilakukan dengan penambahan asam sulfat jika substratnya alkalis atau dengan natrium bikarbonat jika substratnya asam.

3.      Suhu

Suhu optimum untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan adalah 28-300 ⁰C. Pada waktu fermentasi terjadi kenaikan panas, karena reaksinya eksoterm. Untuk mencegah agar suhu fermentasi tidak naik, perlu pendinginan agar dipertahankan tetap 28-300 ⁰C.

4.      Udara

Fermentasi alkohol berlangsung secara anaerobik (tanpa udara). Namun demikian udara diperlukan pada proses pembibitan sebelum fermentasi untuk perkembangbiakan khamir tersebut (Sutriani, 2008).

Contoh Produk pangan Berdasarkan Klasifikasi Fermentasi

Jenis Fermentasi	Produk Pangan
Alkohol	Roti, bir, wine, whiskey
Asam	Keju, yoghurt, vinegar
Campuran asam atau alkohol	Sosis, saurkreut, soda, crackers
Fungi	Bluecheese, sake, kecap

(Ossiris, 2009)

3.4    Klasifikasi Proses Fermentasi

Aplikasi proses fermentasi pada skala industri atau komersial dikelompokkan menjadi empat macam yaitu :

a. Proses fermentasi untuk memproduksi sel mikrobia. Termasuk dalam tipe ini       adalah produk Baker yeast dan produksi sel tunggal.

b. Proses fermentasi untuk memproduksi enzim. Termasuk dalam tipe ini adalah produksi protease, amylase, pektinase dan lain-lain.

c. Proses fermentasi untuk memproduksi metabolit baik primer maupun sekunder. Termasuk metabolit primer adalah alkohol, asam sitrat, aseton, butanol, asam glutamate, lisin, nukleotida, vitamin. Yang termasuk produk sekunder adalah steroid, antibiotic dan lain sebagainya.

d. Proses fermentasi untuk memodifikasi senyawa kimia tertentu menjadi produk yang lebih mempunyai nilai ekonomi. Termasuk dalam tipe ini adalah anhidrotetrasiklin menjadi tetrasiklin, naftalen menjadi asam salsilat (Ossiris, 2009).

3.5     Salak (Salacca Edulis Reinw)

Salak berakar serabut, tumbuh berumpun dan sangat berduri. Batangnya pendek dan hampir tidak kelihatan karena ruas-ruasnya padat dan tertutup oleh pelepah daun yang tertutup rapat. Daun menyirip dengan anak daun seperti pita panjang. Perbungaan terdapat pada ketiak yang pertama kali ditutupi oleh spatha.

Buah Salak menyerupai buah batu dengan bentuk segitiga dengan pangkal meruncing dan ujung bulat, buah bergerombol dalam bentuk tandan, berwarna coklat tua, mengkilap dan bersirip teratur. Bijinya terdiri atas 1 - 3 buah.

Klasifikasi Buah Salak  

Kerajaan : Plantae

Ordo       : Arecales

Familly   : Arecaceae

Genus     : Salacca

Species   : S. Zalacca

(Yamin, 2012)

Gambar 3.2 Buah Salak (Artocarpus heterophyllus)

(Anarsis, 2011)

IV.    BAHAN DAN PERALATAN

       4.1 Bahan

  Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini adalah:

1.      Buah salak (Salacca Endulis Reinw)

Fungsi: Sebagai sampel yang akan difermentasi menghasilkan alkohol dan sebagai sumber glukosa.

2.      Aquadest (H₂O)

Fungsi: Sebagai pelarut sampel.

3.      Amonium Sulfat ((NH₄)₂SO₄)

Fungsi: Berperan dalam proses perkembangbiakan mikroba dan    menghambat pertumbuhan mikroba yang lain.

4.      Kalium Klorida (KCl)

                  Fungsi: Sebagai sumber mineral yang essensial.

5.      Ragi Instant (fermipan)

Fungsi : Untuk memecahkan gula menjadi alkohol.

       4.2 Alat

  Adapun peralatan yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:

1.      Termometer

Fungsi : Untuk mengukur suhu pada proses destilasi.

2.      Gelas Ukur

Fungsi : Untuk mengukur volume alkohol yang dihasilkan.

3.      Erlenmeyer

Fungsi : Sebagai wadah untuk larutan salak yang akan diinkubasi.

4.      Beaker Glass

Fungsi : Sebagai wadah larutan salak yang ditimbang.

5.      Heating Mantle

Fungsi : Sebagai sumber panas.

6.      Rotary Shaker

Fungsi : Untuk mengaduk rata larutan salak di dalam erlenmeyer sebelum diinkubasi.

7.      Neraca Elektronik

Fungsi : Untuk menimbang bahan yang akan digunakan.

8.      Batang Pengaduk

Fungsi : Untuk mengaduk zat yang berada di dalam erlenmeyer.

9.      Spatula

Fungsi : Untuk mengambil garam amonium sulfat, kalium klorida serta ragi instan yang akan digunakan.

10.  Blender

Fungsi : Untuk menghaluskan sampel.

11.  Plastik

Fungsi : Untuk menutup labu erlenmeyer.

12.  Karet Gelang

Fungsi : Untuk mengikat plastik pada labu erlenmeyer.

13.  Gabus

Fungsi : Untuk menutup labu leher tiga dan pendingin leibig pada saat destilasi.

14.    Lem dlukol

Fungsi : Untuk merekatkan gabus dan labu leher tiga.

15.  Labu Leher Tiga

Fungsi : Sebagai tempat larutan salak didestilasi.

16.  Selotip

Fungsi : Untuk merekat sambungan gabus dan labu leher tiga.

17.  Pendingin Leibig

Fungsi : Untuk mendinginkan destilat alkohol yang menguap agar mengembun.

18.  Selang

                 Fungsi : Sebagai jalur lewat destilat alkohol.

19.  pH indikator

       Fungsi: Untuk mengukur pH larutan salak sebelum dan sesudah inkubasi.  

V.       PROSEDUR PERCOBAAN

5.1  Prosedur Perlakuan I

1.      Dimasukkan sampel buah salak yang telah dihaluskan sebanyak 300 ml ke dalam erlenmeyer.

2.      Ditambahkan 50 ml aquadest (H₂O), 3 loop KCl, 3 loop (NH₄)₂SO₄ dan 2 loop ragi instan dan diaduk hingga merata.

3.      Ditutup erlenmeyer dengan plastik dan diikat dengat karet gelang.

4.      Diaduk dengan rotary shaker selama 10 menit dengan kecepatan 150 putaran per menit dan diukur pH-nya.

5.      Disimpan dalam steril kabinet selama 1 dan 2 hari. Setelah itu diukur pH-nya.

6.      Sampel hasil fermentasi didestilasi untuk diperoleh jumlah alkohol yang dihasilkan.

7.      Dihitung jumlah alkohol yang diperoleh.

5.2  Prosedur Perlakuan II

1.      Dimasukkan sampel buah nangka yang telah dihaluskan sebanyak 300 ml ke dalam erlenmeyer.

2.      Ditambahkan 50 mL aquadest (H₂O), 3 loop KCl, 3 loop (NH₄)₂SO₄ dan 2 loop ragi instan dan diaduk hingga merata.

3.      Ditutup erlenmeyer dengan plastik dan diikat dengat karet gelang.

4.      Diaduk dengan rotary shaker selama 10 menit dengan kecepatan 150 putaran per menit dan diukur pH-nya.

5.      Disimpan dalam steril kabinet selama 1 dan 2 hari. Setelah itu diukur pH-nya.

6.      Sampel hasil fermentasi didestilasi untuk diperoleh jumlah alkohol yang dihasilkan.

7.      Dihitung jumlah alkohol yang diperoleh.

 VI.       HASIL DAN PEMBAHASAN

                   6.1     Hasil Percobaan

  Berikut adalah hasil percobaan yang didapat dan disajikan dalam bentuk tabel :

No.	Perlakuan	Waktu Fermentasi (jam)	pH		Volume Alkohol (ml)
			Sebelum inkubasi	Sesudah inkubasi
1	I	24	4	3	2
		26	4	3	2,1
		28	4	3	2,3
2	II	24	4	3	1,7
		26	4	3	1,9
		28	4	3	2

Tabel 6.1 Hasil Percobaan Fermentasi Alkohol dengan Sampel Buah Salak (Salacca Endulis Reinw) 300 ml

                   6.2     Pembahasan

                      6.2.1     Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Jumlah Alkohol

Gambar 6.1 Pengaruh Waktu Fermentasi dan Garam Terhadap Volume Alkohol

Gambar 6.1 menunjukkan hasil percobaan fermentasi alkohol dengan sampel buah salak (Salacca Endulis Reinw). Perlakuan I merupakan perlakuan dimana larutan salak (Salacca Endulis Reinw) ditambah dengan 3 loop (NH₄)₂SO₄, 3 loop KCl dan 2 loop ragi instant (fermipan), sedangkan perlakuan II merupakan perlakuan dimana larutan nangka ditambah dengan 2 loop ragi instant (fermipan) saja.

Menurut grafik di atas, baik pada perlakuan I maupun perlakuan II, jumlah alkohol yang dihasilkan mengalami peningkatan. Pada perlakuan I dengan waktu fermentasi 24 jam, jumlah alkohol yang dihasilkan adalah 2 ml, 26 jam adalah 2,1 ml dan untuk waktu fermentasi 28 jam jumlah alkohol yang dihasilkan adalah 2,3 ml. Pada perlakuan II dengan waktu fermentasi 24 jam jumlah alkohol yang dihasilkan adalah 1,7 ml, 26 jam adalah 1,9 ml dan untuk waktu fermentasi 28 jam jumlah alkohol yang dihasilkan adalah 2 ml. Hal ini menunjukkan jumlah alkohol yang dihasilkan bertambah seiring dengan lamanya waktu fermentasi. Jadi, kita dapat menyimpulkan bahwa semakin lama waktu fermentasi, jumlah alkohol yang dihasilkan akan lebih banyak. Akan tetapi terdapat batasan waktu, dimana mikroba tidak dapat menghasilkan alkohol lagi karena mengalami fase kematian.

Apabila dibandingkan perlakuan I dan perlakuan II, didapatkan bahwa perlakuan I lebih banyak alkohol yang dihasilkan daripada perlakuan II. Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan I (larutan ditambah dengan garam (NH₄)₂SO₄ dan KCl) menghasilkan lebih banyak alkohol dari pada perlakuan II (larutan tanpa garam (NH₄)₂SO₄ dan KCl). Jadi, dapat kita simpulkan bahwa penambahan garam (NH₄)₂SO₄ dan KCl dapat meningkatkan jumlah alkohol yang dihasilkan.

Menurut teori,  lama fermentasi berpengaruh terhadap aktivitas bakteri, karena semakin lama fermentasi, bakteri semakin aktif, semakin banyak jumlahnya, sehingga mempunyai kemampuan untuk memecah substrat semakin besar (Kunaepah, 2008). Selanjutnya setelah subtrat atau persenyawaan tertentu yang diperlukan untuk pertumbuhan mikroorganisme dalam media biakan mendekati habis dan terjadi penumpukan produk-produk penghambat, maka terjadi penurunan laju pertumbuhan mikroorganisme tersebut. Fase penurunan ditandai oleh berkurangnya jumlah sel hidup (viable) dalam media akibat terjadinya kematian (mortalitas) (Rahmat, 2011).

Mengenai pengaruh nutrien terhadap jumlah alkohol yang dihasilkan dapat disimpulkan bahwa penambahan nutrien dalam proses fermentasi berbanding lurus dengan banyaknya volume alkohol yang dihasilkan. Hal ini dapat dilihat dalam proses fermentasi perlakuan I dan perlakuan II pada waktu yang sama, alkohol yang dihasilkan dalam proses fermentasi dengan penambahan nutrien (perlakuan I) akan selalu lebih banyak dari pada proses fermentasi tanpa penambahan nutrien (perlakuan II) (Sutriani, 2008).

Menurut hasil percobaan yang ada, telah diperoleh hasil yang sesuai dengan teori yang ada.

VII.    KESIMPULAN DAN SARAN

7.1     Kesimpulan

  Setelah melakukan percobaaan fermentasi alkohol, maka praktikan dapat menyimpulkan bahwa:

1.      Volume alkohol pada perlakuan I adalah 2, 2,1 dan 2,3 ml pada waktu inkubasi 24, 26 dan 28 jam.

2.      Volume alkohol pada perlakuan II adalah 1,7, 1,9 dan 2 ml pada waktu inkubasi 24, 26 dan 28 jam.

3.      Semakin banyak nutrient yang ditambahkan dalam media fermentasi, maka etanol yang dihasilkan semakin besar.

4.      Sampel yang telah difermentasi akan mengalami penurunan pH.

5.      Ammonium sulfat berperan dalam proses perkembangbiakan mikroba dan menghambat pertumbuhan mikroba yang lain sedangkan kalium klorida berfungsi sebagai sumber mineral yang essensial.

7.2     Saran

  Setelah melakukan percobaan fermentasi alkohol, praktikan dapat memberikan saran-saran sebagai berikut:

1.      Disarankan dalam melakukan penghalusan sampel, jangan terlalu banyak menambahkan air, agar alkohol yang diperoleh lebih murni.

2.      Dalam melakukan destilasi alkohol, temperatur tidak melebihi titik didih alkohol, agar alkohol yang diperoleh murni.

3.      Untuk percobaan selanjutnya, dapat digunakan sampel lain yang mungkin dapat lebih banyak menghasilkan alkohol, seperti buah anggur.

4.      Disarankan sebelum melakukan fermentasi, dilakukan sterilisasi terlebih dahulu untuk mengurangi adanya mikroba lain yang tidak diinginkan.

5.      Disarankan untuk menambah variabel percobaan, agar didaptkan hasil yang lebih maksimal.

Referensi : 

Hidayat, Nur. 2007. Fermentasi.  http://ptp2007.wordpress.com. Diakses pada tanggal 24 Maret 2013.

Istiqomah dan Anggun. 2011. Produksi Bioetanol dari Pati Mangga dengan Hidrolisis Enzimatik. http://repository.usu.ac.id. Diakses pada tanggal 24 Maret 2013.

Kunaepah, Uun. 2008. Pengaruh lama fermentasi dan konsentrasi glukosa terhadap Aktifitas anti bakter, polifenol total dan mutu kimia kefir susu kacang merah. http://eprints.undip.ac.id. Diakses pada tanggal 24 Maret 2013.

Naid, Zakir. 2011. Pengertian Fermentasi. http://id.shvoong.com. Diakses pada tanggal 24 Maret 2013.

Ossiris. 2009. Dasar-dasar fermentasi . http://lordbroken.wordpress.com. Diakses pada tanggal 24 Maret 2013.