Fermentasi

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.

Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi yang mengasilkan asam laktat sebagai produk sampingannya. Akumulasi asam laktat inilah yang berperan dalam menyebabkan rasa kelelahan pada otot.

Sejarah

Ahli Kimia Perancis, Louis Pasteur adalah seorang zymologist pertama ketika di tahun 1857 mengkaitkan ragi dengan fermentasi. Ia mendefinisikan fermentasi sebagai "respirasi (pernapasan) tanpa udara".

Pasteur melakukan penelitian secara hati-hati dan menyimpulkan, "Saya berpendapat bahwa fermentasi alkohol tidak terjadi tanpa adanya organisasi, pertumbuhan dan multiplikasi sel-sel secara simultan..... Jika ditanya, bagaimana proses kimia hingga mengakibatkan dekomposisi dari gula tersebut... Saya benar-benar tidak tahu".

Ahli kimia Jerman, Eduard Buchner, pemenang Nobel Kimia tahun 1907, berhasil menjelaskan bahwa fermentasi sebenarnya diakibatkan oleh sekeresi dari ragi yang ia sebut sebagai zymase.

Penelitian yang dilakukan ilmuan Carlsberg (sebuah perusahaan bir) di Denmark semakin meningkatkan pengetahuan tentang ragi dan brewing (cara pembuatan bir). Ilmuan Carlsberg tersebut dianggap sebagai pendorong dari berkembangnya biologi molekular.

Jika oksigen tidak hadir setelah glikolisis, rantai transpor elektron tidak dapat beroperasi karena tidak ada oksigen hadir untuk melayani sebagai akseptor elektron terakhir. Jadi piruvat diubah oleh sel-sel khusus tertentu menjadi senyawa lain dalam proses yang disebut fermentasi. Fermentasi tidak menghasilkan ATP tambahan, tetapi tidak meregenerasi NAD +, yang kemudian dapat berpartisipasi dalam glikolisis untuk membuat lebih ATP. NADH akan diubah menjadi NAD + dengan menambahkan elektron energi tinggi ekstra dalam NADH pada molekul organik menengah. Gabungan total glikolisis dan fermentasi menghasilkan 2 ATP molekul untuk setiap glukosa, dibandingkan dengan 36 ATP melalui respirasi aerobik. Meskipun ada beberapa jalur fermentasi, dua yang paling umum menghasilkan asam laktat dan etanol. 

Beberapa organisme (terutama bakteri anaerob misalnya : Clostridium tetani ) melakukan respirasi anaerob. Demikian juga sel ragi ( jamur Saccharomyces sp ) mampu melakukan respirasi anaerob dalam bentuk fermentasi alkohol. Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol, keduanya menghasilkan hanya 2 ATP ( hasil dari glikolisis 

Fermentasi ada dua, yaitu :

1. Fermentasi alkohol

Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbon dioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras. Reaksi Kimia:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

Fermentasi etanol, juga disebut sebagai fermentasi alkohol, adalah proses biologi dimana gula seperti glukosa, fruktosa, dan sukrosa diubah menjadi energi seluler dan juga menghasilkan etanol dan karbon dioksida sebagai produk sampingan. Karena proses ini tidak membutuhkan oksigen, melainkan khamir yang melakukannya, maka fermentasi etanol digolongkan sebagai respirasi anaerob.

 

Fermentasi etanol digunakan pada pembuatan minuman beralkohol dan bahan bakar etanol, juga dalam mengembangkan adonan roti.

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 menghasilkan etanol (2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.

2. Fermentasi asam laktat

Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat. Di dalam sel otot asam laktat dapat menyebabkan gejala kram dan kelelahan. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat. Glukosa dipecah manjadi 2 molekul asam piruvat melalui glikolisis , membentuk 2 ATP dan 2 NADH.