BAB II

TINJAUAN PUSTAKA2.1 Sorgum ManisSorgum Manis merupakan tanaman asli dari wilayah - wilayah tropis dan subtropis di bagian Pasifik tenggara dan Australia, wilayah yang terdiri dari Australia, Selandia Baru dan Papua. Sorgum merupakan tanaman dari keluarga Poaceae dan marga Sorghum.Sorgum sendiri memiliki 32 spesies.Diantara spesies - spesies tersebut, yang paling banyak dibudidayakan adalah spesies Sorghum bicolor (japonicum). Tanaman ini sekeluarga dengan tanaman serealia lainnya seperti padi, jagung dan gandum serta tanaman lain seperti bambu dan tebu. Dalam taksonomi, tanaman - tanaman tersebut tergolong dalam satu famili besar Poaceae yang juga sering disebut sebagai Gramineae atau rumput - rumputan (Daru, 2003).

Sorgum manis atau sweet sorghum bukan hanya merupakan salah satu dari lima tanaman utama penghasil biji bijian di dunia, tetapi juga menawarkan diversifikasi usaha yang sangat luas. Sorgum manis juga merupakan salah satu tanaman yang digunakan untuk rehabilitasi lahan yang sangat efektif dan efisien. Sorgum manis termasuk tanaman yang masih baru di Indonesia. Oleh karena itu, budidaya serta cara pemanfaatannya masih perlu dikaji secara mendalam agar dapat memberikan manfaat yang sebesar-besarnya (Tati, 2003).

Gambar 2.1 Tanaman Sorgum

Sumber : www.google.comDi dunia, sorgum sebagai pangan menduduki urutan ke lima setelah beras, gandum, jagung, dan barley, sedang di USA menduduki urutan ke tiga setelah gandum dan barley. Dengan demikian pada dasarnya sorgum telah menjadi komoditas penting untuk dikembangkan sebagai pangan, terutama pada lahan - lahan kering ketika sudah tidak dapat ditanami padi atau jagung.Di Indonesia saat ini terdapat beberapa varietas sorgum yang dikembangkan. ( )2.1.1 Potensi Sorgum manisDi Indonesia saat ini, terdapat 9 jenis varietas yang dijadikan varietas sorgum unggulan Indonesia yaitu :UPCA, Keris, Mandau, Higari, Badik, Gadam, Sangkur, Numbu dan Kawali. Beberapa daerah telah menjadi sentra produksi sorgum di Indonesia.Tabel 1 di bawah ini menunjukkan daerah-daerah penghasil sorgum berdasarkan data yang terdapat di Direktorat Jenderal Tanaman Pangan Departemen Pertanian (2007).

Tabel 2.1 Persebaran Daerah Penghasil Sorgum di Indonesia

PropinsiDaerah PenghasilPeta Persebaran

Jawa BaratIndramayu, Cirebon, Kuningan, Ciamis, Garut, Cianjur dan Sukabumi

Jawa TengahTegal, Kebumen, Kendal, Demak, Grobogan, Boyolali, Sukoharjo dan Wonogiri

DI. YogyakartaKulon Progo, Sleman, Bantul dan Gunung Kidul

Jawa TimurPacitan, Bojonegoro, Tuban, Lamongan, Bangkalan, Pamekasan, Sampang, Sumenep, Pasuruan, Probolinggo, Malang dan Lumajang

NTBLombok Tengah, Sumbawa, Dompu dan Bima

NTTSumba Barat, Sumba Timur, Manggarai, Ngada, Ende, Sikka, Flores Timur, Lembata, Alor, Timor Tengah Utara, Kupang, Belu, Timor Tengah Selatan dan Rote Ndao

Sumber : Direktorat Jenderal Tanaman Pangan Departemen Pertanian (2007).

Produktivitas sorgum di Indonesia sangat berfluktuatif. Hal ini dikarenakan budidaya tanaman sorgum masih sangat dipengaruhi oleh isu dan tren di masyarakat. Selain itu, tingkat penanaman sorgum belum mencapai jumlah yang stabil karena belum adanya pemanfaatan sorgum untuk keperluan tertentu. Pada saat isu dan tren bahan bakar alternatif (biofuel) sedang hangat dibicarakan oleh seluruh pihak, para petani sangat bersemangat dalam menanam sorgum.Namun ketika harga minyak dunia kembali turun dan bioenergi kurang menjadi topik pembahasan, para petani kebingungan dalam menjual hasil budidaya sorgumnya.Mereka pun kemudian enggan untuk kembali menanam sorgum pada musim tanam berikutnya.

Mulai tahun 2007 Perhutani Jawa Tengah telah memulai penanaman 4.000 ha sorgum sebagai bagian dari program alokasi 78.000 ha lahan untuk tanaman penghasil bioenergi (www.inaplas.org). Pada bulan Juni 2008, Tim pengembangan Bahan Bakar Nabati (BBN) melaporkan telah dilakukannya pengembangan 20 hektar lahan budidaya sorgum sebagai langkah awal dari program budidaya tanaman bioenergi (www.detikfinance.com). Sementara itu, situs bioenergi www.indobiofuel.com melaporkan bahwa Departemen Pertanian menargetkan pengembangan sorgum dari tahun ke tahun yaitu tahun 2007 sebanyak 57.000 ton dengan luas lahan tanam 19.000 hektare dan akan ditingkatkan pada tahun 2009 dengan menargetkan produksi 75.000 ton. Rata-rata produktivitas sorgum di daerah-daerah penghasil sorgum cukup bervariasi.Data produktivitas daerah-daerah penghasil sorgum yang teridentifikasi pada tahun 2003 diperlihatkan pada Tabel 2 di bawah ini.

Tabel 2.2 Produktivitas Sorgum di Indonesia

TempatLuas tanam (ha)Produksi (t)Produktivitas (ha/t)

Jawa Tengah15.30917.3501,13

Jawa Timur5.96310.5221,76

DI Yogyakarta1.8136700,37

Nusa Tenggara Barat30541,80

Nusa Tenggara Timur26391,50

Sumber : Sirappa, 2003

Sorgum merupakan tanaman yang mempunyai banyak kegunaan.Hampir seluruh bagian dari tanaman sorgum seperti biji, tangkai biji, daun, batang dan akar dapat dimanfaatkan.Produk-produk turunan seperti gula, bioetanol, kerajinan tangan, pati, biomas dan lain-lain merupakan beberapa produk yang dapat dihasilkan dari tanaman sorgum.Dari beberapa produk tersebut, produk utama tanaman sorgum adalah biji dan batangnya.Biji sorgum merupakan bagian dari kelompok serealia sebagaimana halnya gandum dan jagung.Biji sorgum memiliki kandungan tepung dan pati yang sangat potensial. Adapun batang sorgum terutama jenis sorgum manis memiliki kandungan nira sebagaimana halnya tanaman tebu. Nira sorgum dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan gula dan bioetanol.

2.2 NiraNira adalah cairan yang keluar dari pohon ataupun batang penghasil nira seperti aren, tebu, lontar, sorgum dan tanaman penghasil nira lainnya. Komposisi nira dari suatu jenis tanaman dipengaruhi beberapa faktor yaitu antara lain varietas tanaman, umur tanaman, kesehatan tanaman, keadaan tanah, iklim, pemupukan, dan pengairan. Demikian pula setiap jenis tanaman mempunyai komposisi nira yang berlainan dan umumnya terdiri dari air, sukrosa, gula reduksi, bahan organik lain, dan bahan anorganik.Air dalam nira merupakan bagian yang terbesar yaitu antara 75 90 %. Sukrosa merupakan bagian zat padat yang terbesar berkisar antara 12,30 17,40 %. Gula reduksi antara 0,50 1,00 % dan sisanya merupakan senyawa organik serta anorganik (Anonim, 2012a).

Gula reduksi dapat terdiri dari heksosa, glukosa, dan fruktosa, serta mannosa dalam jumlah yang rendah sekali. Nira sorgum mengandung kadar glukosa yang cukup besar karena kualitas nira sorgum manis setara dengan nira tebu dan belum dimanfaatkan. Nira sorgum mengandung kadar glukosa yang cukup besar karena kualitas nira sorgum manis setara dengan nira tebu dan belum dimanfaatkan (Anonim, 2012a).

Tabel 2.3 Komposisi Nira Sorgum dan Nira Tebu

KomposisiNira sorgum *)Nira tebu

Brix (%)13.6 18.4012 19

Sukrosa10.0 -14.409 -17

Gula reduksi (%)0,75 1,350,48 1,52

Abu (%)1,28 1,57 0,40 0,70

Amilum (ppm)209 1764 1,50 95

Asam akonitat0,56 0,25

Sumber : Direktorat Jendral Perkebunan (1996).

Dari Tabel diatas, terlihat bahwa kadar gula (dalam derajat brix) nira sorgum lebih tinggi dibandingkan dengan nira tebu. Nira sorgum memiliki kelemahan dalam kadar abu, amilum dan asam akonitat yang lebih tinggi dibandingkan dengan nira tebu. Bioetanol dibuat dari nira batang sorgum manis (Fanindi et.al, 2005).

2.3 FermentasiFermentasi merupakan proses pengubahan bahan organik menjadi bentuk lain yang lebih berguna dengan bantuan mikroorganisme secara terkontrol. Mikroorganisme yang terlibat adalah bakteri, protozoa, jamur atau kapang atau fungi, dan ragi atau yeast. Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat dan hydrogen. Pada umumnya proses fermentasi terjadi dalam keadaan anaerob ( tanpa oksigen ), namun bisa juga terjadi dalam keadaan aerob ( dengan oksigen ), contohnya pada fermentasi asam cuka ( )Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat,glukosa(C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana , melalui fermentasi akan menghasilkanetanol(2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.

Persamaan Reaksi KimiaC6H12O6

2C2H5OH + 2CO2+ 2 ATP (Energi yang dilepaskan:118kJ per mol)

Dijabarkan sebagaiGula (glukosa,fruktosa, atausukrosa) Alkohol(etanol) +Karbon dioksida+ Energi (ATP)

Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalurglikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awalrespirasi aerobikpada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan.Terdapat beberapa faktor yang berpengaruh terhadap fermentasi alkohol diantaranya, lama fermentasi, konsentrasi inokulum ,suhu, oksigen dan pH.Sumber karbon bagi S. cerevisiae biasanya sukrosa, glukosa, fruktosa, galaktosa, manosa dan maltose.Derajat keasaman (pH) merupakan salah satu dari beberapa faktor pentingyang mempengaruhi fermentasi alkohol.Derajat keasaman optimum untuk prosesfermentasi adalah antara 4 - 5. Pada pH di bawah 3, proses fermentasi alkohol akan berkurang kecepatannya (Buckle et.al, 2007).

2.3.1 Faktor - Faktor yang Mempengaruhi FermentasiKeberhasilan fermentasi ditentukan oleh beberapa faktor yaitu :

1. Lama fermentasi

Waktu yang sesuai akan menghasilkan etanol yang optimum. Semakin lama fermentasi kadar alkohol yang dihasilkan akan optimum dan akhirnya akan menurun. Hal ini karena kadar etanol dipengaruhi oleh waktu fermentasi.

FASE-FASE PERTUMBUHAN MIKROORGANISME Ada 4 fase kurva pertumbuhan mikroorganisme, yaitu :

1. Fase lag

2. Fase log

3. Fase stationer

4. Fase kematian

Kurva pertumbuhan mikroba :

Sumber : Y. Hamdiyati ( pertumbuhan dan mikroorganisme II )FASE LAG/ADAPTASI

Jika mikroba dipindahkan ke dalam suatu medium, mula mula akan mengalami fase adaptasi untuk menyesuaikan dengan kondisi lingkungan di sekitarnya. Lamanya fase adaptasi ini dipengaruhi oleh beberapa factor, diantaranya:

1. Medium dan lingkungan pertumbuhan Jika medium dan lingkungan pertumbuhan sama seperti medium dan lingkungan sebelumnya, mungkin tidak diperlukan waktu adaptasi. Tetapi jika nutrient yang tersedia dan kondisi lingkungan yang baru berbeda dengan sebelumnya, diperlukan waktu penyesuaian untuk mensintesa enzim-enzim.

2. Jumlah inokulum Jumlah awal sel yang semakin tinggi akan mempercepat fase adaptasi. Fase adaptasi mungkin berjalan lambat karena beberapa sebab, misalnya: (1) kultur dipindahkan dari medium yang kaya nutrien ke medium yang kandungan nuriennya terbatas, (2) mutan yang baru dipindahkan dari fase statis ke medium baru dengan komposisi sama seperti sebelumnya. FASE LOG/PERTUMBUHAN EKSPONENSIAL. Pada fase ini mikroba membelah dengan cepat dan konstan mengikuti kurva logaritmik. Pada fase ini kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya seperti pH dan kandungan nutrient, juga kondisi lingkungan termasuk suhu dan kelembaban udara. Pada fase ini mikroba membutuhkan energi lebih banyak dari pada fase lainnya. Pada fase ini kultur paling sensitif terhadap keadaan lingkungan. Akhir fase log, kecepatan pertumbuhan populasi menurun dikarenakan : 1. Nutrien di dalam medium sudah berkurang. 2. Adanya hasil metabolisme yang mungkin beracun atau dapat menghambat pertumbuhan mikroba. FASE STATIONER. Pada fase ini jumlah populasi sel tetap karena jumlah sel yang tumbuh sama dengan jumlah sel yang mati. Ukuran sel pada fase ini menjadi lebih kecil karena sel tetap membelah meskipun zat-zat nutrisi sudah habis. Karena kekurangan zat nutrisi, sel kemungkinan mempunyai komposisi yang berbeda dengan sel yang tumbuh pada fase logaritmik. Pada fase ini sel-sel lebih tahan terhadap keadaan ekstrim seperti panas, dingin, radiasi, dan bahan-bahan kimia. FASE KEMATIAN. Pada fase ini sebagian populasi mikroba mulai mengalami kematian karena beberapa sebab yaitu: 1. Nutrien di dalam medium sudah habis. 2. Energi cadangan di dalam sel habis. Kecepatan kematian bergantung pada kondisi nutrien, lingkungan, dan jenis mikroba.

2. Konsentrasi inokulum

Konsentrasi inokulum yang terlibat dalam fermentasi sangat mempengaruhi efektifitas penghasil produk. Jika konsentrasi inokulum yang digunakan terlalu sedikit maka proses fermentasi berjalan dengan lambat, sedangkan konsentrasi inokulum yang terlalu banyak akan mempengaruhi persaingan pengambilan nutrisi oleh khamir, sehingga sangat berpengaruh pada pertumbuhan khamir dan kadar alkohol yang dihasilkan. Semakin tinggi penambahan konsentrasi inokulum belum tentu menghasilkan kadar alkohol yang tinggi.

3. Suhu

Suhu selama proses fermentasi sangat menentukan jenis mikroorganisme dominan yang akan tumbuh. Umumnya diperlukan suhu 30 C untuk pertumbuhan mikroorganisme.S.cerevisiae dapat melakukan aktivitasnya pada suhu 4 32 C.S. Cerevisiae dapat tumbuh optimum pada suhu 28 30 C.

4. Oksigen

Ketersediaan oksigen harus diatur selama proses fermentasi. Hal ini berhubungan dengan sifat mikroorganisme yang digunakan. Contoh khamir dalam pembuatan anggur dan roti biasanya membutuhkan oksigen selama fermentasi berlangsung, sedangkan untuk bakteri penghasil asam tidak membutuhkan oksigen selama proses fermentasi berlangsung.

Saccharomyces cerevisiae merupakan organisme fakultatif anaerob yang dapat digunakan baik pada system aerob maupun anaerob untuk memperoleh energi.

5. pH substrat

Kebanyakan mikroba dapat tumbuh pada kisaran pH 3,0 4,0. Kebanyakan bakteri mempunyai pH optimum berkisar 6,5 7,5. Di bawah 5,0 dan di atas 8,5 bakteri tidak dapat tumbuh dengan baik. Khamir menyukai pH 4,0 5,0 dan tumbuh pada kisaran pH 2,5 8,5. Oleh karena itu untuk menumbuhkan khamir dilakukan pada pH rendah untuk mencegah kontaminasi bakteri.Dalam fermentasi, kontrol pH penting sekali dilakukan karena pH yang optimum harus dipertahankan selama fermentasi.

2.4 Saccharomyces cerevisiaeSalah satu jenis khamir yang biasa dipakai pada produk alkohol secara fermentasi adalah Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae merupakan khamir yang paling penting pada fermentasi utama dan akhir, karena mampu memproduksi alkohol dengan konsentrasi tinggi dan fermentasi spontan. Proses fermentasi umumnya dipilih Saccharomyces cerevisiae, karena dapat tumbuh dengan baik dan mempunyai toleransi yangtinggi terhadap alkohol serta mampu menghasilkan alkohol dalam jumlah yang banyak (Buckle et.al, 2007).

Saccharomyces cerevisiae adalah jamur bersel tunggal yang telah memahat milestones dalam kehidupan dunia. Jamur ini merupakan mikroorganisme pertama yang dikembangbiakkan oleh manusia untuk membuat makanan (sebagai ragi roti, sekitar 100 SM, Romawi kuno) dan minuman (sebagai jamur fermentasi bir dan anggur, sekitar 7000 SM, di Assyria, Caucasia, Mesopotamia, dan Sumeria).

Di Indonesia sendiri, jamur ini telah melekat dalam kehidupan sehari-hari. Nenek moyang kita dan hingga saat ini kita sendiri menggunakannya dalam pembuatan makanan dan minuman, seperti tempe, tape, dan tuak.

Di dunia sains, mikroorganisme ini adalah yang pertama kali diobservasi melalui mikroskop oleh Bapak Ahli Mikrobiologi Antonie van Leewenhoek. Louis Pasteur, yang terkenal dalam penemuannya mengenai cara pensterilan susu, menggunakannya sebagai bahan biokimia hidup dalam proses transformasi. Jamur ini juga digunakan sebagai pabrik tempat pembuatan vaksin hepatitis B rekombinan yang pertama.

Gambaran umumSaccharomyces adalah genus dalam kerajaan jamur yang mencakup banyak jenis ragi. Saccharomyces adalah dari berasal dari bahasa Latin yang berarti gula jamur. Saccharomyces merupakan mikroorganisme bersel satu tidak berklorofil, termasuk termasuk kelompok Eumycetes. Tumbuh baik pada suhu 30oC dan pH 4,8. Beberapa kelebihan saccharomyces dalam proses fermentasi yaitu mikroorganisme ini cepat berkembang biak, tahan terhadap kadar alkohol yang tinggi, tahan terhadap suhu yang tinggi, mempunyai sifat stabil dan cepat mengadakan adaptasi. Pertumbuhan Saccharomyces dipengaruhi oleh adanya penambahan nutrisi yaitu unsur C sebagai sumber carbon, unsur N yang diperoleh dari penambahan urea, ZA, amonium dan pepton, mineral dan vitamin. Suhu optimum untuk fermentasi antara 28 30oC.

Banyak anggota dari genus ini dianggap sangat penting dalam produksi makanan. Salah satu contoh adalah Saccharomyces cerevisiae, yang digunakan dalam pembuatan anggur, roti, dan bir. Anggota lain dari genus ini termasuk Saccharomyces bayanus, digunakan dalam pembuatan anggur, dan Saccharomyces boulardii, digunakan dalam obat-obatan. Koloni dari Saccharomyces tumbuh pesat dan jatuh tempo dalam 3 hari. Mereka rata, mulus, basah, glistening atau kuyu, dan cream untuk cream tannish dalam warna. Ketidakmampuan untuk memanfaatkan nitrat dan kemampuan untuk berbagai memfermentasi karbohidrat adalah karakteristik khas dari Saccharomyces. Berdasarkan Blastoconidia (sel tunas sisi) yang diamati, mereka adalah unicellular, bundar, dan ellipsoid untuk memperpanjang dalam bentuk. Multilateral (multipolar) budding ciri khasnya. Saccharomyces memproduksi ascospores, khususnya bila tumbuh di media V-8, asetat ascospor agar, atau media Gorodkowa.

Jamur Saccharomyces cerevisiae, atau di Indonesia lebih dikenal dengan nama jamur ragi, telah memiliki sejarah yang luar biasa di industri fermentasi. Karena kemampuannya dalam menghasilkan alkohol inilah, S. cerevisiae disebut sebagai mikroorganisme aman (Generally Regarded as Safe) yang paling komersial saat ini. Dengan menghasilkan berbagai minuman beralkohol, mikroorganisme tertua yang dikembangbiakkan oleh manusia ini memungkinkan terjadinya proses bioteknologi yang pertama di dunia. Seiring dengan berkembangnya genetika molekuler, S. cerevisiae juga digunakan untuk menciptakan revolusi terbaru manusia di bidang rekayasa genetika. S. cerevisiae yang sering mendapat julukan sebagai super jamur telah menjadi mikroorganisme frontier di berbagai bioteknologi modern.Tentu saja kegunaan mikroorganisme ini pun menjadi semakin penting di dunia industri fermentasi. Saat ini S. cerevisiae tidak saja digunakan dalam bidang fermentasi tradisional, tetapi mikroorganisme-mikroorganisme S. cerevisiae baru yang didapatkan dari riset dan aplikasi bioteknologi telah merambah sektor-sektor komersial yang penting, termasuk makanan, minuman, biofuel, kimia, industri enzim, pharmaceutical, agrikultur, dan lingkungan. Di masa depan, terutama karena krisis energi yang semakin sering terjadi, etanol yang diproduksi oleh fermentasi jamur ragi ini agaknya akan mendapat perhatian khusus karena potensinya sebagai biofuel. Biofuel dalam bentuk etanol merupakan salah satu harapan masa depan dari superjamur ini. Alasan utama dari penggunaan etanol adalah sumber energi yang sustainable dan ramah lingkungan serta sangat menguntungkan secara ekonomi makro terhadap komunitas pedesaan (petani). Seiring dengan itu, krisis energi dalam bentuk minyak bumi diperkirakan akan terjadi sehubungan dengan prediksi bahwa produksi minyak dunia akan memuncak dalam waktu 25 tahun mendatang dan selanjutnya menurun secara drastis.Bagi negara-negara yang relatif miskin sumber daya minyak dan pengekspor minyak dunia, hal ini sangat mengancam kesejahteraan mereka, bahkan dapat mengancam pertahanan dan keamanan mereka.

Tak hanya itu, S. cerevisiae juga merupakan pabrik enzim makanan pertama (chymosin, enzim yang digunakan dalam pembuatan keju). Dan tentu saja penemuan spektakuler dalam memecahkan seluruh sekuens genom S. cerevisiae merupakan langkah pionir yang menentukan dalam menguak misteri sekuens genom manusia. Hampir semua teknologi frontier, seperti genomik, proteomik, dan nanobioteknologi, menggunakan jamur ini sebagai model. Tidak diragukan lagi bahwa inovasi sains dan teknologi juga akan semakin melaju di bidang bioekonomi. S. cerevisiae, sebagai model sains dan mikroorganisme komersial yang populer, akan terus memegang peranan penting di masa depan.

Di masa depan, S. cerevisiae akan menjadi sel inang yang semakin diperhitungkan dalam pembuatan low volume, high value produk bioteknologi, seperti enzim, bahan-bahan kimia, protein terapi, dan produk pharmaceutical lainnya yang berdaya komersial tinggi. Selain menghasilkan 800.000 ton protein dalam setahun, telah dihasilkan pula 60 juta ton bir, 30 juta ton anggur, dan 600.000 ton jamur ragi. Tak mengherankan mikroorganisme ini merupakan tulang punggung dalam produksi empat komoditas fermentasi terbesar di dunia.Oleh karena itu, biomass jamur (baik untuk industri makanan manusia dan ternak) dan produksi tradisional etanol (untuk industri bir, anggur, minuman suling, dan energi) diperkirakan akan terus menyumbangkan produksi fermentasi terbanyak di dunia.Dalam bidang energi, jamur ragi sebagai pabrik etanol merupakan suatu strategi alternatif yang telah dikembangkan di beberapa negara, seperti Brasil, Afrika Selatan, dan Amerika Serikat.

Saat ini biomass tanaman adalah sumber biofuel yang paling banyak dikembangkan karena harganya yang murah dan persediaannya yang mudah didapat. Sayangnya, salah satu penghambat justru adalah langkanya low-cost technology dalam pengolahan tanaman menjadi etanol. Tentu saja tidak sembarang jamur ragi dipakai, melainkan beberapa strain S. cerevisiae yang telah direkayasa daur metabolismenya secara genetika sehingga dapat menghasilkan etanol secara efektif dan efisien. Oleh karena itu, mereka berpacu dengan waktu untuk mengembangkan dan mengaplikasikan teknologi baru yang dapat memuluskan transisi energi oil menuju energi biofuel yang dapat diperbarui. Tentu saja, bagi negara berkembang seperti Indonesia, pekerjaan rumah yang utama adalah bagaimana memanfaatkan sumber daya hayati jamur di Indonesia sehingga dapat mengembangkan ilmu sekaligus memajukan ekonomi berbasiskan ilmu pengetahuan ini. Beberapa peneliti Indonesia dengan kredibilitas tinggi di beberapa perguruan tinggi dan lembaga penelitian telah menemukan ratusan jenis jamur, bahkan lebih. Langkah selanjutnya adalah bagaimana kekayaan ini dimanfaatkan seoptimal mungkin, baik di bidang sains dasar maupun di bidang bioekonomi.

Siklus HidupAda dua bentuk di mana sel-sel ragi dapat bertahan dan berkembang yaitu sel haploid dan diploid. Sel haploid menjalani siklus hidup sederhana dari mitosis dan pertumbuhan, dan umumnya pada kondisi tegangan tinggi akan mati. Sel diploid (yang 'istimewa' bentuk ragi) juga mengalami siklus hidup sederhana mitosis dan pertumbuhan , namun dalam kondisi stres dapat mengalami sporulasi, memasuki meiosis dan menghasilkan berbagai haploid spora , yang dapat melanjutkan ke pasangan.

Persyaratan GiziSemua strain S. cerevisiae dapat tumbuh secara aerobik pada glukosa, maltosa , dan trehalosa dan lambat tumbuh pada laktosa dan selobiosa.. Kemampuan ragi untuk menggunakan gula yang berbeda dapat berbeda tergantung pada apakah mereka tumbuh aerobik atau anaerobik. Beberapa strain tidak dapat tumbuh secara anaerobik pada sukrosa dan trehalosa.

Semua strain S. cerevisiae dapat memanfaatkan amonia dan urea sebagai satu-satunya sumber nitrogen, tetapi tidak dapat memanfaatkan nitrat, karena mereka tidak toleran terhadap ion ammonium. Mereka juga dapat memanfaatkan sebagian besar asam amino, peptida rantai pendek, dan basa nitrogen sebagai sumber nitrogen. Histidin, glisin, sistin, dan lisin merupakan asam amino yang tidak mereka butuhkan. S. cerevisiae tidak mengeluarkan protease sehingga protein ekstraseluler tidak dapat dimetabolisme.

Taksonomi Saccharomyces cerevisiaeDomain: EukaryotaKingdom: FungiSubkingdom: Dikarya Phylum: AscomycotaSubphylum: SaccharomycotinaClass: Saccharomycetes

Order: SaccharomycetalesFamily: SaccharomycetaceaeGenus: SaccharomycesSpecific descriptor: cerevisiae Scientific name: - Saccharomyces cerevisiae 2.5Respirasi Aerob dan Anaerob 2.5.1 Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah reaksi katabolisme yang membutuhkan suasana aerobik sehingga dibutuhkan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energi dalam jumlah besar. Energi ini dihasilkan dan disimpan dalam bentuk energi kimia yang siap digunakan, yaitu ATP. Pelepasan gugus posfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dll. Reaksi respirasi aerob secara sederhana adalah : C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

Proses respirasi aerob berlangsung dalam 3 tahap yang berurutan, yaitu :1. Glikolisis Glikolisis adalah peristiwa pemecahan satu molekul glukosa (senyawa beratom C 6 buah) menjadi 2 molekul asam piruvat (senyawa beratom C 3 buah). Peristiwa ini berlangsung di dalam sitosol (sitoplasma) sel hidup dalam kondisi anaerob (tanpa oksigen bebas) dikatalis oleh enzim-einzim antara lain: heksokinase, isomerase, fosfogliserokinase, piruvatkinase, dehidrogenase. Tahap ini menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADH2.

2. Siklus KrebsSiklus Krebs diawali dengan masuknya Asetil CoA (beratom C2) yang bereaksi dengan asam oksaloasetat (beratom C4) menghasilkan Asam Sitrat (beratom C6). Secara bertahap Asam sitrat melepaskan 2 atom C nya sehingga kembali menjadi asam oksaloasetat(beratom C4), peristiwa ini diikuti dengan reaksi reduksi (pelepasan elektron & ion hidrogen) oleh NAD+dan FAD+ menghasilkan 2 molekul NADH2, 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP. Dari seluruh rangkaian peristiwa siklus Krebs dihasilkan : 4 molekul CO2, 6 molekul NADH2 , 2 molekul FADH2, dan 2 molekul ATP.

3. Transpor elektron Tahap akhir dari respirasi aerob adalah sistem transpor elektron sering disebut juga sistem (enzim)sitokrom oksidase atau sistem rantai pernapasan yang berlangsung pada krista dalam mitokondria. Pada tahap ini melibatkan donor elektron, akseptor elektron, dan reaksi reduksi dan oksidasi (redoks). Donor elektron adalah senyawa yang dihasilkan selama tahap glikolisis maupun siklus Krebs dan berpotensi untuk melepaskan elektron, yaitu NADH2 dan FADH2.

2.5.2. Respirasi AnaerobRespirasi anaerob merupakan salah satu proses katabolisme yang tidak menggunakan oksigen bebas sebagai penerima atom hidrogen (H) terakhir, tetapi menggunakan senyawa tertentu (seperti : etanol, asam laktat).Asam piruvat yang dihasilkan pada tahapan glikolisis dapat dimetabolisasi menjadi senyawa yang berbeda (ada/tersedianya oksigen atau tidak).Pada kondisi aerobik (tersedia oksigen) sistem enzim mitokondria mampu mengkatalisis oksidasi asam piruvat menjadi H2O dan CO2 serta menghasilkan energi dalam bentuk ATP (Adenosin Tri Phosphat).Pada kondisi anaerobik (tidak tersedia oksigen), suatu sel akan dapat mengubah asam piruvat menjadi CO2 dan etil alkohol serta membebaskan energi (ATP). Atau oksidasi asam piruvat dalam sel otot menjadi CO2 dan asam laktat serta membebaskan energi (ATP).Bentuk proses reaksi yang terakhir disebut, lazim dinamakan fermentasi. Proses ini juga melibatkan enzim-enzim yang terdapat di dalam sitoplasma sel.Pada respirasi anaerob, tahapan yang ditempuh meliputi :1. Tahapan glikolisis, dimana 1 molekul glukosa (C6) akan diuraikan menjadi asam piruvat, NADH dan 2 ATP2. Pembentukan alkohol (fermentasi alkohol), atau pembentukan asam laktat (fermentasi asam laktat)3. Akseptor elektron terakhir bukan oksigen, tetapi senyawa lain seperti : alkohol, asam laktat4. Energi (ATP) yang dihasilkan sekitar 2 ATPBeberapa proses reaksi yang berlangsung secara aerob (Respirasi Anaerob) : Fermentasi alkohol : Proses ini terjadi pada beberapa mikroorganisme seperti jamur (ragi), dimana tahapan glikolisis sama dengan yang terjadi pada respirasi aerob. Setelah terbentuk asam piruvat (hasil akhir glikolisis), asam piruvat mengalami dekarboksilasi (sebuah molekul CO2 dikeluarkan) dan dikatalisis oleh enzimalkohol dehidrogenase menjadi etanol atau alkohol dan terjadi degradasi molekul NADH menjadi NAD+ serta membebaskan energi/kalor. Proses ini dikatakan sebagai "pemborosan" karena sebagian besar energi yang terkandung dalam molekul glukosa masih tersimpan di dalam alkohol. Itulah sebabnya, alkohol/etanol dapat digunakan sebagai bahan bakar. Fermentasi alkohol pada mikroorganisme merupakan proses yang berbahaya bila konsentrasi etanolnya tinggi. Secara sederhana, reaksi fermentasi alkohol ditulis :2CH3COCOOH ----------> 2CH3CH2OH + 2CO2 + 28 kkalasam piruvat etanol/alkohol Fermentasi asam laktat : Pada sel hewan (juga manusia) terutama pada sel-sel otot yang bekerja keras , energi yang tersedia tidaklah seimbang dengan kecepatan pemanfaatan energi karena kadar O2 yang tersedia tidak mencukupi untuk kegiatan respirasi aerob (reaksi yang membutuhkan oksigen). Proses fermentasi asam laktat dimulai dari lintasan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat. Karena tidak tersedianya oksigen maka asam piruvat akan mengalami degradasi molekul (secara anaerob) dan dikatalisis oleh enzim asam laktat dehidrogenase dan direduksi oleh NADH untuk menghasilkan energi dan asam laktat. Secara sederhana reaksi fermentasi asam laktat ditulis sebagai berikut.2CH3COCOOH ----------> 2CH3CHOHCOOH + 47 kkaasam piruvat asam laktatPada manusia, kejadian ini sering temukan ketika seseorang bekerja atau berolahraga berat/keras. Akibat kekurangan oksigen menyebabkan asam piruvat yang terbentuk dari tahapan glikolisis akan diuraikan menjadi asam laktat.yang menyebabkan timbulnya rasa pegal-pegal setelah seseorang bekerja/berolahraga berat/keras.2.5 UreaUrea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen,

HYPERLINK "http://id.wikipedia.org/wiki/Oksigen" oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea juga dikenal dengan nama carbamide yang terutama digunakan di kawasan Eropa. Nama lain yang juga sering dipakai adalah carbamide resin, isourea, carbonyldiamide dan carbonyldiamine. Senyawa ini adalah senyawa organic sintesis pertama yang berhasil dibuat dari senyawa anorganik, yang akhirnya meruntuhkan konsep vitalisme (Fanindi et.al, 2005)

Beberapa hama yang sering ditemui dalam budidaya tanaman sorgum adalah penggerek batang dan ulat malai. Pengendalian hama yang berasal dari tanah mungkin dapat dilakukan dengan penaburan insektisida seperti Furadan 3G. Sedangkan pengendalian penyakit pada batang atau daun dapat dilakukan dengan fungisida seperti Deicis, Basudin. Hama lain yang banyak menyerang tanaman sorgum adalah tikus dan burung (Budiyanto, 2003).2.6 NPK

Pupuk Majemuk Pupuk majemuk adalah pupuk yang mengandung lebih dari satu unsure hara, misalnya pupuk NP, NK, PK, NPK ataupun NPKMg. Disebut pupuk majemuk karena pupuk ini mengandung unsur hara makro dan mikro dengan kata lain pupuk majemuk lengkap bisa disebut sebagai pupuk NPK atau Compound Fertilizer. Pupuk majemuk NPK adalah pupuk anorganik atau pupuk buatan yang dihasilkan dari pabrik-pabrik pembuat pupuk, yang mana pupuk tersebut mengandung unsur-unsur hara atau zat-zat makanan yang diperlukan tanaman 11 11 (Sutejo, 2002). Kandungan unsur hara dalam pupuk majemuk dinyatakan dalam tiga angka yang berturut-turut menunjukkan kadar N, P2O5 dan K2O (Hardjowigeno, 2003). Pupuk majemuk memiliki bentuk yang berbeda-beda, dapat berbentuk bubuk, butiran (granul) maupun tablet. Bentuk dari pupuk majemuk ini biasanya dibuat sesuai dengan kebutuhan tanaman; misalnya pupuk dengan bentuk bubuk cepat larut dalam air, pupuk ini sesuai untuk tanaman yang berumur pendek. Pupuk dengan bentuk tablet pada umumnya mempunyai daya larut unsur hara dalam air yang lambat, pupuk tablet biasanya digunakan untuk pemupukan tanaman keras (tanaman tahunan). Pupuk majemuk lengkap mengandung semua unsur hara makro esensial bagi tanaman yang telah digabung menjadi satu kesatuan. Pupuk majemuk umumnya dibuat dalam bentuk butiran dengan ukuran yang seragam sehingga memudahkan penaburan yang merata. Pupuk tersebut dibuat dengan berbagai komposisi hara dengan harapan dapat digunakan sesuai kebutuhan kondisi pertanaman. Keuntungan dari pemakaian pupuk majemuk yaitu dengan satu kali pemberiaan pupuk telah mencakup beberapa unsur sehingga tidak ada persoalan pencampuran pupuk. Pupuk majemuk yang digunakan dalam penelitian ini berwarna merah muda dengan bentuk berupa butiran dan bersifat sangat higroskopis. Pupuk Majemuk NPK Antasari (18-12-8) merupakan pupuk majemuk lengkap yang mengandung unsur hara esensial bagi tanaman. Pupuk NPK dengan grade 18-12-8 memiliki arti yaitu, kandungan N sebesar 18 %, P2O5 sebesar 12 % serta K2O 8 %.

2.7 EtanolEtanol, disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja.Etanol adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari - hari.Senyawa ini merupakan obat psikoaktif dan dapat ditemukan pada minuman beralkohol dan termometer modern.Etanol adalah salah satu obat rekreasi yang paling tua.Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal, dengan rumus kimia C2H5OH dan rumus empiris C2H6O.Etanol sering disingkat menjadi EtOH, dengan Et merupakan singkatan dari gugus etil (C2H5).Fermentasi gula menjadi etanol merupakan salah satu reaksi organik paling awal yang pernah dilakukan manusia.Efek dari konsumsi etanol yang memabukkan juga telah diketahui sejak dulu (Wasito, 2005).

Pada zaman modern, etanol yang ditujukan untuk kegunaan industri dihasilkan dari produk sampingan pengilangan minyak bumi.Etanol banyak digunakan sebagai pelarut berbagai bahan - bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia.Contohnya adalah pada parfum, perasa, pewarna makanan, dan obat-obatan.Dalam kimia, etanol adalah pelarut yang penting sekaligus sebagai stok umpan untuk sintesis senyawa kimia lainnya.Dalam sejarahnya etanol telah lama digunakan sebagai bahan bakar (Wasito, 2005).

2.8 Kadar AlkoholAlkohol sebagai hasil fermentasi tipe anaerobik dari aktivitas khamir.Semua organisme membutuhkan energi untuk hidupnya yang diperoleh dari hasil perombakan bahan pangan yang mengandung gula.Dengan adanya oksigen beberapa mikroorganisme mencerna glukosa, karbon dioksida dan sejumlah besar energi yang digunakan untuk tumbuh (Buckle et.al, 2007).

Pembentukan alkohol dilakukan dalam kondisi anaerob olehSaccharomyces cereviciae yang merupakan jenis mikroba fakultatif anaerob.Mikroba tersebut mempunyai dua mekanisme dalam mendapatkan energi.Jika ada udara, maka energi atau tenaga diperoleh melalui respirasi aerob, hal tersebut tidak digunakan dalam pembentukan alkohol melainkan untuk pertumbuhan dan perkembangan sel. Sedangkan tenaga yang diperoleh melalui respirasi anaerob sebagian digunakan untuk pembentukan alkohol (Judoamidjojo et.al, 1990).

Tinggi rendahnya kadar alkohol yang diperoleh sangat dipengaruhi oleh cepat lambatnya pertumbuhan sel ragi yang digunakan dalam fermentasi bahan. Cepat lambatnya pertumbuhan khamir dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya komposisi media yang digunakan sebagai media pengembangbiakan mikroba mulai persiapan sampai fermentasi dapat berjalan optimum ketika pertumbuhan enzim maksimum dan ketersediaan substrat cukup. Suhu yang digunakan selama proses fermentasi akan mempengaruhi mikroba yang berperan dalam proses fermentasi. Suhu yang baik untuk fermentasi maksimum adalah 30 C. Makin rendah suhu fermentasi makin banyak alkohol yang dihasilkan, karena pada suhu rendah fermentasi akan lebih kompleks dan kehilangan alkohol yang dibawa gas CO2 akan lebih sikit, pada suhu yang tinggi akan mematikan mikroba dan menghentikan proses fermentasi (Jaworski, 2008).

Saccharomycess c

25