Sakarifikasi Fermentasi bioetanol

Bioetanol

Sakarifikasi Fermentasi bioetanol

Enzim adalah molekul biopoli-mer yang tersusun dari serangkaian asam amino dalam kompo-sisi dan susunan rantai yang teratur dan tetap. Enzim memegang peranan penting dalam berbagai reaksi di dalam sel. Sebagai protein, enzim diproduksi dan digunakan oleh sel hidup untuk mengkatalisis reaksi, antara lain konversi energi dan metabolisme pertahanan sel. Amilase mempunyai kemampuan untuk memecah molekul-molekul pati dan glikogen.Molekul pati yang merupakan polimer dari alfa-D-glikopiranosa akan dipecah oleh enzim pada ikatan alfa-1,4- dan alfa-l,6-glikosida. Secara umum, amilase dibedakan menjadi tiga berdasarkan hasil pemecahan dan letak ikatan yang dipecah, yaitu alfa-amilase, beta-amilase, dan glukoamilase.
Enzim alfa-amilase merupakan endoenzim yang memotong ikatan alfa-1,4 amilosa dan amilopektin dengan cepat pada larutan pati kental yang telah mengalami gelatinisasi. Proses ini juga dikenal dengan nama proses likuifikasi pati. Produk akhir yang dihasilkan dari aktivitasnya adalah dekstrin beserta sejumlah kecil glukosa dan maltose dimana terjadi hidrolisis antara air dan pati dengan konstanta reaksi 0,15831 per hour. Menurut Fogarty (1983) dan Whitaker (1972), alfa-amilase akan menghidro-lisis ikatan alfa-1-4 glikosida pada polisakarida dengan hasil degradasi secara acak di bagian tengah atau bagian dalam molekul. Purifikasi enzim alfa-amilase dari isolat Bacillus sp. MII-10 telah dilakukan dengan menggunakan alat preparative electrophoresis Prep Cell 491 BioRad. Karak-terisasi enzim meliputi kondisi katalitik (pH dan suhu) optimum, kestabilan, kine-tik, bobot molekul, inhibisi dan aktivitasnya terhadap beberapa senyawa kimia, serta kemampuan menghidrolisis pati ubi kayu. Hasil pemurnian ternyata mencapai peningkatan kemurnian enzim sebesar 4,6 kali dan perolehan kembali sebesar 11,2%. Aktivitas enzim alfa-amilase dari isolat Bacillus sp. MII-10 memerlukan pH optimum 7,0 dan suhu optimum 50-60oC. Enzim alfaamilase tersebut stabil pada pH 7,0 selama 24 jam pada suhu 4oC dan pada suhu 70oC selama 5 menit. Sifat kinetika enzim yang ditunjukkan oleh nilai Km adalah 0,169% terhadap substrat soluble starch setara dengan 1,69 mg/ml. Enzim tersebut memiliki afinitas cukup baik terhadap substrat dan mampu mencapai kecepatan katalitik maksimum pada konsentrasi substrat yang rendah (1,5% berat/volume). Inhibisi enzim alfa-amilase yang terjadi disebabkan oleh Na2CO3 (2 mM) 82,5%, AgNO3 (2 mM) 22%, EDTA (0,5 mM) 78%, sedangkan glukosa (2 mM) 98% dan malto-sa 94%. Berdasarkan pendugaan bobot molekul dengan elektroforesis menggu-nakan gel poliakrilamid, amilase dari Bacillus sp. MII-10 merupakan enzim yang aktif dalam persenyawaan dari empat subunit rantai protein, yang masing-masing berukuran sama (tetramer). Bobot molekul monomernya adalah 424,6 Dalton dan 168.413,8 Dalton untuk bobot molekul dalam persenyawaan tetra-mer. Hasil analisis jenis gula menunjukkan bahwa enzim amilase tersebut adalah alfaamilase, karena menghasilkan glukosa, maltosa, campuran oligosakarida, dan dekstrin, sama dengan alfa-amilase pembanding. Variasi waktu reaksi dari 0 sampai 24 jam menunjukkan produk yang tetap beragam, sehingga dapat di-simpulkan pola hidrolisis oleh enzim adalah endo alfa-amilase. Amilase kasar dari isolat Bacillus sp. MII-10 menghasilkan nilai dekstrosa ekivalen (DE) 14,04.
Enzim beta-amilase atau disebut juga alfa-l,4-glukanmaltohidrolas E.C. 3.2.1.2. bekerja pada ikatan alfa-1,4-glikosida dengan menginversi konfi-gurasi posisi atom C(l) atau C nomor 1 molekul glukosa dari alfa menjadi beta. Enzim ini memutus ikatan amilosa maupun amilopektin dari luar molekul dan menghasilkan unit-unit maltosa dari ujung nonpe-reduksi pada rantai polisakarida. Bila tiba pada ikatan alfa-1,6 glikosida aktivitas enzim ini akan berhenti.
Glukoamilase dikenal dengan nama lain alfa-1,4- glukan glukohidro-lase atau EC 3.2.1.3. Enzim ini menghidrolisis ikatan glukosida alfa-1,4, tetapi hasilnya beta-glukosa yang mempunyai konfigurasi berlawanan dengan hasil hidrolisis oleh enzim a-amilase. Selain itu, enzim ini dapat pula menghidrolisis ikatan glikosida alfa-1,6 dan alfa-1,3 tetapi dengan laju yang lebih lambat dibandingkan dengan hidrolisis ikatan glikosida a-1,4 Konversi pati menjadi etanol dapat melalui berbagai macam cara. Namun cara yang paling ekonomis adalah dengan melalui proses Sakarifikasi dm Fermentasi Simultan atau SFS (Shleser 1994). Dengan cara ini pati diubah menjadi glukosa oleh enzim Glukoamilase, kemudian langsung diubah menjadi etanol oleh ragi dalam satu tahap proses. Dengan demikian harus ada jumlah enzim Glukoamilase dan jumlah sel ragi tertentu yang memungkinkan kecepatan sakarifikasi berimbang dengan kecepatan konsumsi glukosa oleh ragi sehingga tidak akan terjadi akumulasi glukosa yang dapat menghambat aktifitas ragi dan aktivitas enzim Glukoamilase. Pada kondisi ini akan tejadi konversi pati menjadi etanol yang maksimal.