Dokumen tersebut membahas tentang konversi molases menjadi etanol menggunakan beberapa jenis mikroorganisme seperti Saccharomyces cerevisiae, Zymomonas mobilis, Pichia stipitis, dan Clostridium thermocellum. Dokumen juga menjelaskan kondisi lingkungan yang dibutuhkan mikroorganisme tersebut seperti pH, suhu, oksigen, dan nutrisi.

1. Konversi Molases menjadi
Alkohol/Etanol sebagai
Sumber Energi Baru dan
Terbarukan
KELOMPOK 1
1. Restu Ari Nugroho (I0515034)
2. Affiano Akbar Nur P. (I0517003)
3. Ahmad Jihad (I0517004)
4. Amaldo Firjarahadi T. (I0517008)
5. Dwi Bagas Ongko W. (I0517022)
6. Evan Gumilar (I0517024)
DASAR MIKROBIOLOGI
INDUSTRI

2. JENIS JENIS MIKROBA DALAM
PEBUATAN ETANOL DARI MOLASES
1. Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae merupakan kelompok mikroba yang
tergolong dalam khamir (yeast). Masuk kedalam kingdom Fungi, filum
Ascomycota, subfilum Saccharomycotina, kelas Saccharomycetes, ordo
Saccharomycetales, famili Saccharomycetaceae, genus Saccharomyces,
spesies S. cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae merupakan
mikroorganisme yang bersel tunggal (unicellular) dan secara morfologis
umumnya memiliki bentuk elipsodial dengan diameter yang tidak besar.
Saccharomyces cerevisiae memiliki panjang 1-5 µm sampai 20-50 µm, dan
lebar 1-10 µm.

3. Gambar Saccharomyces cerevisiae

4. 2. Zymomonas mobilis
Zymomonas mobilis berbentuk batang dengan panjang 2-6 µm dan
lebarnya sekitar 1-1.4µm, tidak berspora, ada yang bersifat motil
bercemeti polar dengan 1 sampai 4 flagel, merupakan bakteri Gram-
negatif. Masuk kedalam kingdom Bacteria, filum Proteobacteria, kelas
Alphaproteobacteria, ordo Sphingomonadales, famili
Sphingomonadaceae, genus Zymomonas, spesies Z. mobilis (Lindner,
1928). Zymomonas mobilis merupakan mikroorganisme yang dapat
merubah molasses menjadi etanol.

5. Gambar Zymomonas mobilis

6. 3. Pichia stipitis
Pichia stipitis memiliki diameter 3 sampai 5 μm. Pembentukan dari
reproduksi aseksual dapat menyebabkan penyimpangan dari bentuk bola
atau ellipsoidal dengan warna krem. Masuk kedalam kingdom Fungi,
filum Ascomycota, kelas Saccharomycetes, ordo Saccharomycetales,
famili Saccharomycetaceae, genus Pichia, spesies P. stipites (Pignal,
1967). Pichia stipitis memiliki kemampuan untuk memfermentasi gula
yaitu pada bagian xilosa. Pichia stipitis merupakan mikroorganisme
penghasil etanol dari bahan baku yang mengandung xilosa namun Pichia
stipitis tidak dapat merubah molasses menjadi etanol.

7. 4. Scheffersomyces shehatae (Candida shehatae)
Candida shehatae masuk kedalam kingdom Fungi, filum Ascomycota,
kelas Saccharomycetes, ordo Saccharomycetales, genus Candida, spesies
C. shehatae (Kurtzman, C.P. and Suzuki, M., 2010). Candida shehatae
merupakan mikroorganisme penghasil etanol dari bahan baku yang
mengandung xilosa namun Candida shehatae tidak dapat merubah
molasses menjadi etanol.
Sebagian besar ragi memiliki etanol yield yang rendah dan laju
fermentasi pada xilosa yang lambat, sedangkan Candida shehatae tanpak
menjanjikan untuk fermentasi pentosa. Namun kisaran pH optimum
untuk fermentasi xilosa oleh Pichia stipitis sekitar 0,5 lebih tinggi dari
pada Candida shehatae. Hal ini menghasilkan sedikit pengaruh pada hasil
etanol Candida shehatae.

8. 5. Clostridium thermocellum
Clostridium thermocellum adalah bakteri yang memiliki
bentuk seperti batang untuk tubuh selnya. Ini tergolong bakteri
gram positif yang berarti bahwa tubuh sel hanya dikelilingi oleh
membran lipid bilayer tunggal. Clostridium thermocellum adalah
organisme an-aerob dan thermophilic yang menghasilkan spora.
Masuk kedalam kingdom Bacteria, filum Firmicutes, kelas
Clostridia, ordo Clostridiales, famili Clostridiaceae, genus
Clostridium, spesies C. thermocellum. Clostridium
thermocellum merupakan mikroorganisme yang dapat merubah
molasses menjadi etanol.

9. KONDISI LINGKUNGAN BAGI
MIKROORGANISME
1. pH
Mikroorganisme dapat tumbuh dengan baik pada pH yang tidak terlalu asam
dan tidak terlalu basa. Hanya beberapa jenis bakteri tertentu yang dapat
bertahan dalam suasana asam ataupun basa. Kebanyakan mikroba dapat
tumbuh pada kisaran sebesar pH 3 – 4 Kebanyakan bakteri mempunyai pH
optimum sekisar pH 6 – 7.5, Berdasarkan daerah ph bagi kehidupannya,
mikroba dapat dibedakan menjadi 3 golongan, mikroba asidofil yaitu mikroba
yang dapat tumbuh pada ph antara 2.0-5.0. Mikroba mesofil yaitu mikroba
yang dapat tumbuh pada ph antara 5.5-8.0. mikroba alkalifil yakni mikroba
yang dapat tumbuh pada Ph antara 8.8-9.5

10. 2. Temperatur
Selain pH, temperatur juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap
pertumbuhan mikroorganisme. Suhu berperan penting dalam mengatur jalannya reaksi
metabolisme bagi mahluk hidup tidak terkecuali pada mikroorganisme. Berdasarkan suhu
optimumnya mikroorganisme secara umum dibagi atas :
 Bakteri psikrofil, yaitu bakteri yang hidup pada daerah suhu antara 0°– 30 °C, dengan
suhu optimum 15 °C. Contoh bakteri psikrofil adalah Pseudomonas, Flavobacterium,
Achromobacter, Alcaligenes.dan Gallionella
 Bakteri mesofil, yaitu bakteri yang hidup di daerah suhu antara 15° – 55 °C, dengan
suhu optimum 25° – 40 °C. Umumnya bakteri jenis ini hidup di tanah, air dan juga di
dalam tubuh vertebrata terutama alat pencernaan. Beberapa jenis bakteri bahkan
dapat hidup dengan baik pada suhu sekitar 40°C. Contoh bakteri jenis ini
adalah Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureusdan Escherichia coli.

11.  Bakteri termofil, yaitu bakteri yang dapat hidup di daerah suhu tinggi antara
40° – 75 °C, dengan suhu optimum 50 - 65 °C. Contoh bakteri termofil
adalah Thermus aquaticus, Sulfolobus acidocaldarius dan Chloroflexus.
 Bakteri hipertermofil, yaitu bakteri yang hidup pada kisaran suhu 65 - 114 °C,
dengan suhu optimum 88 °C. Contoh bakteri hipertermofil adalah kelompok
bakteri yang masuk dalam filum Crenarchaeota seperti Thermococcus
gammatolerans.

12. 3. Oksigen
Mikroba mempunyai kebutuhan oksigen yang berbeda-beda untuk
pertumbuhannya. Berdasarkan kebutuhannya akan oksigen, mikroba dibedakan
atas 2 kelompok sebagai berikut:
 • Aerob, bakteri aerob adalah bakteri yang membutuhkan oksigen dalam
proses respirasi yang bertujuan untuk meghasilkan energi. Contohnya adalah
bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus
 • Anaerob, Bakteri anaerob adalah bakteri yang tidak membutuhkan oksigen
dalam proses respirasi yang bertujuan untuk meghasilkan energi. Contohnya
bakteri Lactobacillus bulgaricus untuk membuat yoghurt (asam susu) dan
bakteri denitrifikasi yaitu Micrococcus denitrificans, Pseudomonas
denitrificans dan Azotobacter denitrificans.

13. 4. Cahaya
 Cahaya sangat berpengaruh pada proses pertumbuhan
bakteri. Umumnya cahaya merusak sel mikroorganisme
yang tidak berklorofil. Sinar ultraviolet dapat
menyebabkan terjadinya ionisasi komponen sel yang
berakibat menghambat pertumbuhan atau menyebabkan
kematian. Pengaruh cahaya terhadap bakteri dapat
digunakan sebagai dasar sterilisasi atau pengawetan bahan
makanan.

14. NUTRISI DAN DAUR HIDUP MIKROORGANISME
Nutrisi yang diperlukan oleh mikroorganisme
a. Air
Semua jasad khemosintetik memerlukan suatu sumber energi dalam bentuk
donor H yaitu berupa substrat yang dapat dioksidasi. Air merupakan komponen
utama di dalam sel mikrobia dan medium. Fungsi air sebagai sumber oksigen
untuk bahan organik sel pada respirasi. Selain itu air berfungsi sebagai pelarut
dan alat pengangkut dalam metabolisme. (Moat, dkk, 2002)
b. Sumber karbon
Organisme yang berfotosintesis dan bakteri yang memperoleh energi dari
oksidasi senyawa organik menggunakan secara khas bentuk karbon yang paling
teroksidasi, CO2, sebagai satu-satunya sumber utama karbon selular. Perubahan
CO2, menjadi unsur pokok sel organik adalah proses reduktif yang memerlukan
pemasukan bersih energi. (Sumarsih, 2003)

15. c. Sumber nitrogen
Nitrogen adalah salah satu unsur yang diperlukan oleh semua
jasad hidup untuk sintesis protein asam nukleat dan senyawa–senayawa
lain yang mengandung nitrogen. Sejumlah nitrogen sangat dibutuhkan
dalam pertumbuhan, karena nitrogen tersebut terkandung di dalam
protein dan asam nukleat. Dalam hal memperoleh nitrogen setiap
organisme berbeda-beda, ada yang dengan cara menggunakan gas
nitrogen dari udara dan ada juga yang menggunakan sumber nitrogen
anorganik, seperti garam-garam ammonium. Tapi ada juga yang
menggunakan sumber nitrogen organik, seperti glutamik dan asparagin.
(Linda, 2008)

16. d. Sumber Belerang
Belerang adalah komponen dari banyak substansi organik sel. Belerang
membentuk bagian struktur beberapa koenzim dan ditemukan dalam rantai
samping cisteinil dan merionil protein. (Jawetz, Melnick, Adelberg, 2005)
e. Sumber phospor
Fosfat (PO4
3-) dibutuhkan sebagai komponen ATP, asam nukleat dan
sejumlah koenzim seperti NAD, NADP dan flavin. Selain itu, banyak metabolit,
lipid (fosfolipid, lipid A), komponen dinding sel (teichoic acid), beberapa
polisakarida kapsul dan beberapa protein adalah bergugus fosfat. Fosfat selalu
diasimilasi sebagai fosfat anorganik bebas (Pi). (Jawetz, Melnick, Adelberg,
2005)

17. f. Sumber oksigen
Untuk sel, oksigen tersedia dalam bentuk air. Selanjutnya oksigen juga terdapat
dalam CO2 dan dalam bentuk senyawa organik. Selain itu masih banyak organisme yang
tergantung dari oksigen molekul (O2 atau dioksigen). Oksigen yang berasal dari molekul
oksigen hanya akan diinkorporasi ke dalam substansi sel kalau sebagai sumber karbon
digunakan metana atau hidrokarbon aromatik yang berantai panjang. (Sumarsih, 2003)
g. Sumber mineral penting
Mineral merupakan bagian dari sel, unsur penyusun utama sel adalah karbon,
oksigen, nitrogen, hidrogen, fosfor, dan unsur mineral lainnya yang diperlukan oleh
mikrobia adalah K, Ca, Mg, Na, S, Cl. Sedangkan yang diperlukan dalam jumlah yang
sangat sedikit adalah Fe, Mn, Co, Cu, Bo, Zn, Mo dan Al.
Selain berfungsi sebagai penyusun sel, unsur mineral juga berfungsi sebagai pengatur
tekanan osmose, kadar ion hidrogen, permeabilitas, potensial oksidasi reduksi suatu
medium.(Sumarsih, 2003)

18. Fase hidup bakteri
1. Fase Lag
Fase lag disebut juga fase persiapan, fase permulaan, fase
adaptasi atau fase penyesuaian yang merupakan fase pengaturan
suatu aktivitas dalam lingkungan baru. Oleh karena itu selama fase
ini pertambahan massa atau pertambahan jumlah sel belum begitu
terjadi, sehingga kurve fase ini umumnya mendatar. Selang waktu
fase lag tergantung kepada kesesuaian pengaturan aktivitas dan
lingkungannya. Semakin sesuai maka selang waktu yang dibutuhkan
semakin cepat.(Sumarsih, 2003)

19. 2. Fase Akselerasi
Fase Akselerasi merupakan fase setelah adaptasi, sehingga sudah mulai aktivitas
perubahan bentuk maupun pertambahan jumlah dengan kecepatan yang masih
rendah.(Purnomo, 2004)
3. Fase Eksponensial
Fase Eksponensial atau logaritmik merupakan fase peningkatan aktivitas perubahan
bentuk maupun pertambahan jumlah mencapai kecepatan maksimum sehingga
kurvenya dalam bentuk eksponensial.
4. Fase Stasioner
Fase Stasioner merupakan fase terjadinya keseimbangan penambahan aktivitas dan
penurunan aktivitas atau dalam pertumbuhan koloni terjadi keseimbangan antara yang
mati dengan penambahan individu. Oleh karena itu fase ini membentuk kurve datar.
Fase ini juga diakibatkan karena sumber hara yang semakin berkurang, terbentuknya
senyawa penghambat, dan faktor lingkungan yang mulai tidak
menguntungkan.(Sumarsih, 2003)

20. 5. Fase Kematian
Fase Kematian merupakan fase mulai terhentinya aktivitas atau dalam
pertumbuhan koloni terjadi kematian yang mulai melebihi bertambahnya
individu.(Lud, 2006)
Gambar 2.1. kurva pertumbuhan bakteri

21. CARA ISOLASI DAN PENGAWETAN
 Isolasi adalah mengambil mikroorganisme yang terdapat di alam dan
menumbuhkannya dalam suatu medium buatan. Prinsip dari isolasi mikroba adalah
memisahkan satu jenis mikroba dengan mikroba lainnya yang berasal dari
campuran bermacam-macam mikroba. Hal ini dapat dilakukan dengan
menumbuhkannya dalam media padat sel-sel mikroba akan membentuk suatu
koloni sel yang tetap pada tempatnya. Isolasi bakteri atau biakan yang terdiri dari
satu jenis mikroorganisme (bakteri) dikenal sebagai biakan murni atau biakan
aksenik. Biakan yang berisi lebih dari satu macam mikroorganisme (bakteri)
dikenal sebagai biakan campuran, jika hanya terdiri dari dua jenis
mikroorganisme, yang dengan sengaja dipelihara satu sama lain dalam asosiasi,
dikenal sebagai biakan dua-jenis (Alam dkk, 2013)

22. Metode Isolasi
1. Metode cawan gores
Metode ini mempunyai dua keuntungan, yaitu menghemat bahan dan waktu. Metode cawan
gores yang dilaksanakan dengan baik kebanyakan akan menyebabkan terisolasinya
mikroorganisme yang diinginkan.
1. Hidupkan bunsen.
2. Panaskan jarum ose menggunakan bunsen.
3. Ambil sampel ( sampel yang digunakan adalah air comberan ).
4. Goreskan jarum ose sampai kuadran 1-2.
5. Kemudian panaskan lagi jarum ose dan ambil sampel kembali.
6. Lanjutkan goresan jarum ose ke kuadran 3-4.
7. Tutup cawan petri, lalu rekatkan cawan petri menggunakan kertas repting.
8. Bungkus cawan petri menggunakan kertas.

23. 2. Metode cawan tuang
Cara lain untuk memperoleh koloni murni dari populasi campuran
mikroorganisme adalah dengan mengencerkan spesimen dalam medium agar yang
telah dicairkan dan didinginkan ( ±50 oC ) yang kemudian dicawankan. Karena
konsentrasi sel-sel mikroba di dalam spesimen pada umunya tidak diketahui
sebelumnya, maka pengenceran perlu dilakukan beberapa tahap sehingga
sekurang-kurangnya satu di antara cawan tersebut mengandung koloni terpisah di
atas permukaan ataupun di dalam agar. Metode ini memboroskan bahan dan
waktu namun tidak memerlukan keterampilan yang tinggi.

24. 3. Metode Teknik Sebar
metode sebar menggunakan cawan petri :
1. Ambil cawan petri yang masih kosong.
2. Tuangkan sampel yang berisi rambut.
3. Panaskan spatula kaca yang telah disterilkan menggunakan alkohol.
4. Ratakan sampel menggunakan spatula kaca tersebut.
5. Tutup cawan petri, lalu rekatkan cawan petri menggunakan kertas repting.
6. Bungkus cawan petri menggunakan kertas.

25. 4. Teknik Pengenceran
Suatu sampel dari suatu suspensi yang berupa campuran bermacam- macam
spesies diencerkan dalam suatu tabung yang tersendiri. Dari hasil pengenceran
ini kemudian di ambil kira- kira 1 mL untuk diencerkan lebih lanjut. Jika dari
pengenceran yang ketiga ini diambil 0,1 mL untuk disebarkan pada suatu medium
padat, kemungkinan besar kita akan mendapatkan beberapa koloni yang akan
tumbuh dalam mdium tersebut, akan tetapi mungkin juga kita hanya akan
memperoleh satu koloni saja. Dalam hal yang demikian ini dapat kita jadikan
piaraan murni. Jika kita belum yakin, Bahwa koloni tunggal yang kita peroleh
tersebut merupakan koloni yang murni, maka kita dapat mengulang pengenceran
dengan menggunakan koloni ini sebagai sampel

26. PENGAWETAN BAKTERI
A. Metode Pengering-Bekuan (liofilisasi)
 Metode berteknologi tinggi dan relatif mudah sehingga
menghasilkan ketahanan bakteri dalam jangka waktu yang
lama dan kemampuan daya hidup yang relatif stabil.
 Metode ini cocok untuk bakteri, khamir, kapang, dan
bakteri bioetanol jenis Saccharomyces Cerevisiae.
 Menggunakan metode sentrifugasi dan prapembukan
 Prinsipnya: larutan mikroba dibekukan dan kandungan air
disublimasi, serta penampahan medium pelarut.

27. B. Metode Tanah Steril
Metode dengan biaya murah, penyimpanan pada suhu
ruang, dan stabilitas genetik mikroba dapat
dipertahankan
Metode ini cocok untuk fungsi, streptomyces spp.,
bakteri Bacillus spp., Clostridium spp.
Prinsip dari metode ini adalah mengeringkan tanah
agak liat dan dimasukkan ke dalam botol tertutup
ditambah akuades pada medium agar, lalu suspensi
mikroba dibuat dalam larutan steril pepton dan diuji
viabilitasnya

28. C. Metode Minyak Mineral
 Metode yang mempertahankan viabilitas mikroba dengan
mencegah pengeringan medium sehingga mikroba dapat
bertahan lama jika disimpan pada suhu kulkas (4°C). Teknik
ini sederhana, tetapi kurang praktis untuk ditransportasi.
 Mikroba yang cocok adalah jenis Saccharomyces Cerevisiae,
khamir, bakteri, dan jamur
 Prinsipnya: Mikroba ditumbuhkan pada tabung berisi
medium agar miring atau medium cair, kemudian
permukaan ditutup dengan minyak mineral steril, tetapi
keberadaan minyak mineral mengakibatkan peremajaan
menjadi kotor.

29. F. Metode Pengeringan Cairan
 Metode ini bertujuan agar mikroba bebas dari kelembaban
dalam konsentrasi tinggi dan disimpan dengan cara
pengeringan suspensi mikroba
 Mikroba yang cocok adalah Saccharomyces Cerevisia, Pichia
stipitis, Zymomonas mobilis, Saccharomyces anamenesis, dan
sejenisnya; serta juga untuk bakteri, jamur, dan virus.
 Prinsipnya adalah ampul tempat pertumbuhan bakteri diberi
kapas, lalu suspensi mikroba dibuat dalam cairan pengawet
peptopn 1% dan dimasukkan gas nitrogen murni, lalu dipasang
pada alat pengering-bekuan dan dicelupkan dalam waterbath