Fermentasi Alkohol dan Asam Laktat

Pengertian Respirasi Anaerob. Respirasi anaerob merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen.

Respirasi anaerob juga menggunakan glukosa sebagai substrat. Respirasi anaerob sering disebut juga fermentasi.

Pada fermentasi, glukosa dipecah menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 NADH, dan terbentuk 2 ATP. Tetapi, fermentasi tidak bereaksi secara sempurna memecah glukosa menjadi karbon dioksida dan air, serta ATP yang dihasilkan pun tidak sebesar ATP yang dihasilkan dari glikolisis.

Contoh Mahkluk Hidup Yang Melakukan Fermentasi (Respirasi Anaerob)

Organisme yang melakukan fermentasi di antaranya adalah bakteri dan protista yang hidup di rawa, lumpur, makanan yang diawetkan, atau tempat- tempat lain yang tidak mengandung oksigen.

Beberapa organisme dapat berespirasi menggunakan oksigen, tetapi dapat juga melakukan fermentasi. Organisme seperti ini melakukan fermentasi jika lingkungannya miskin oksigen. Sebagai contoh, sel- sel otot dapat melakukan respirasi anaerob jika kekurangan oksigen.

Sel otot akan melakukan fermentasi asam laktat ketika tubuh membutuhkan energi yang besar dalam waktu singkat namun tubuh kekurangan pasokan oksigen. Seperti ketika seseorang sedang berlari akan membutuhkan energi cukup banyak namum pasokan oksigen kurang.

Pada saat oksigen tidak mencukupi untuk respirasi namun tubuh membutuhkan energi, maka akan terjadi penimbunan asam laktat di dalam sel dan akan menimbulkan kelelahan. Sedangkan proses fermentasi ini hanya menghasilkan energi ATP yang relative kecil. Asam laktat akan terakumulasi dalam otot sehingga otot menjadi kejang.

Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat merupakan salah satu contoh proses respirasi anaerob. Produk akhir fermentasi ini ialah asam laktat yang disebut juga sebagai asam susu. Sebagian masyarakat menyebutnya sebagai  asam laktat atau sebagai asam kelelahan.

Fermentasi asam laktat adalah fermentasi glukosa yang menghasilkan asam laktat. Fermentasi asam laktat dimulai dengan glikolisis yang menghasilkan asam piruvat, kemudian berlanjut dengan dehidrogenasi yang merubah asam piruvat menjadi asam laktat.

Adapun tahapan reaksi pada glikolisis dan dehidrogenasi pada fermentasi asam laktat adalah sebagai berikut:

Proses Glikolisis

Glukosa –>  Asam Piruvat

C6H12O6  –> 2 C2H3OCOOH + Energi

Proses Dehidrogenasi

Asam Piruvat –> Asam Laktat.

2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 –>2 C2H5OCOOH + 2 NAD

Pada proses fermentasi tidak ada oksigen yang merupakan reseptor terakhir, sehingga asam piruvat langsung diubah menjadi asam laktat.

Kejadian ini berakibat pada elektron yang tidak meneruskan perjalanannya, tidak lagi menerima elektron dari NADH dan FAD. Karena tidak terjadi penyaluran elektron, berarti pula NAD+ dan FAD yang diperlukan dalam siklus krebs juga tidak terbentuk.

Akibatnya, reaksi siklus krebs pun tidak terjadi atau terhenti. Di dalam tubuh sebenarnya Asam laktat merupakan zat kimia yang merugikan, karena bersifat racun atau toksis.

Tahap Fermentasi Respirasi Anaerob Asam Laktak

Gambar berikut menjelaskan tahapan reaksi pada proses respirasi anaerob atau fermentasi pembentukan asam laktak dari glukosa.

Fermentasi Asam Laktat, Respirasi Anaerob
Fermentasi Asam Laktat, Respirasi Anaerob

Fermentasi asam laktat diawali proses glikolisis yang mengkonversi Glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat dengan menghasilkan 2 ATP dan 2 NADH. Kemudian NADH diubah kembali menjadi NAD+ saat pembentukan asam laktat dari asam piruvat.

Fermentasi asam laktat tidak menghasilkan CO2, dan tidak ada tahap intermediat pembentuk asetaldehid seperti halnya fermentasi alkohol.

Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol merupakan jenis fermentasi yang banyak digunakan manusia selama ribuan tahun dalam pengolahan bahan makanan.

Khamir (yeast) merupakan salah satu contoh organisme yang menghasilkan alkohol dan CO2. Khamir banyak digunakan dalam pembuatan roti dan minuman beralkohol.

Yeast digunakan dalam pembuatan roti. CO2 yang dihasilkan mengakibatkan roti mengembang.

Yeast juga digunakan untuk memfermentasikan gula dalam pembuatan anggur, dalam hal ini dihasilkan etilalkohol.

Fermentasi pembentukan alcohol dari glukosa melibatkan tiga tahap yaitu glikolisis, dekarboksilasi dan dehidogenasi.

Proses Glikolisis Fermentasi

Glukosa –>  Asam Piruvat

C6H12O6  –> 2 C2H3OCOOH + Energi

Dekarboksilasi Asam Piruvat.

Asam Piruvat –> Asetaldehid + Karbon Dioksida.

2 C2H3OCOOH –>  2 CH3CHO + 2 CO2.

Dehidrogenasi Asetaldehid

Asetaldehid –> Alkohol

2 CH3CHO + 2 NADH2 –> 2 C2H5OH + 2 NAD.

Tahap Fermentasi Respirasi Anaerob Alkohol

Gambar berikut menjelaskan tahapan pada proses respirasi anaerob atau fermentasi pembentukan alcohol dari glukosa.

Fermentasi Alkohol, Respirasi Anaerob
Fermentasi Alkohol, Respirasi Anaerob

Fermentasi alcohol diawali dengan proses glikolisis yang pemecahan satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Pada proses glikolisis ini, dihasilkan 2 ATP dan 2 NADH.

Selanjutnya asam piruvat diubah menjadi etanol atau etil alkohol melalui dua langkah reaksi. Langkah pertama adalah pembebasan CO2 dari asam piruvat tiga karbon yang kemudian diubah menjadi asetaldehida dua karbon.

Langkah kedua adalah electron dan ion hydrogen ditransfer dari NADH ke asetaldelhid membentuk NAD+ dan alcohol etanol. NAD+ yang terbentuk akan digunakan kembali untuk glikolisis berikutnya.

Dengan terbentuknya NAD+, glikolisis dapat terjadi kembali. Sehingga, asam piruvat selalu tersedia, yang kemudian diubah menjadi energi lagi.

Tanpa suplai NAD+ yang memadai, proses glikolisis pada respirasi anaerob dapat terhenti. Oleh karena itu, organisme yang melakukan respirasi anaerob harus mampu mengoksidasi NADH menjadi NAD+ kembali.

Pada fermentasi ini, energi ATP yang dihasilkan dari satu molekul glukosa hanya dua molekul ATP, berbeda dengan proses respirasi aerob yang mampu mengkorversi satu molekul glukosa menjadi 34 energi ATP.

Fermentasi Asam Cuka

Asam asetat atau asam etanoat atau asam cuka merupakan senyawa kimia asam organic yang umum digunakan masyarakat sebagai pemberi rasa asam maupun aroma pada makanan. Rumus empiris  Asam cuka adalah  C2H4O2. Rumus ini biasa ditulis dalam bentuk CH3–COOH atau CH3COOH.

Fermentasi asam cuka merupakan fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.

Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

C6H12O6 à2 C2H5OH  –> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal

Daftar Pustaka:

  1. Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
  2. Fatehiyah. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
  3. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  4. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
  5. Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
  6. Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
  7. Ardra.Biz, 2019, “Fermentasi Pada Respirasi Anaerob, Respirasi anaerob, Contoh Respirasi anaerob, Reaksi anaerob karbohidrat, Fermentasi karbohidrat, Produk reaksi fermentasi glokosa, j
  8. Ardra.Biz, 2019, “ jumlah energi ATP fermentasi laktat dan alcohol, jumlah energi ATP hasil glikolisis, Contoh Mahkluk Hidup Yang Melakukan Fermentasi (Respirasi Anaerob), Fermentasi oleh bakteri dan protista, Reaksi Fermentasi pada otot, Produk fermentasi pada otot,
  9. Ardra.Biz, 2019, “Produk reaksi resipirasi anaerob pada otot, penyebeb kejang otot, Penyebab respirasi anaerob otot, Fermentasi Asam Laktat, Tahap Reaksi Fermentasi asam laktat, Contoh respirasi anaerob,
  10. Ardra.Biz, 2019, “pengertian asam susu, pengertian asam kelelahan, Fungsi respirasi anaerob otot, fungsi dehidrogenasi fermentasi, fungsi asam piruvat, fungsi glokilisis pada fermentasi, reaksi dehidrogenasi fermentasi, Rumus kimia asam piruvat, rumus kimia asam laktat, fungsi NADH pada fermentasi laktat,
  11. Ardra.Biz, 2019, “pengaruh asam laktat pada tubuh, Tahap Fermentasi Respirasi Anaerob Asam Laktak, Gambar tahap fermentasi asam laktat, Fermentasi Alkohol, penngertian fermentasi alcohol, contoh reaksi fermentasi alcohol, jumlah energi ATP fermentasi alcohol, Fungsi Asetaldehid pada fermentasi alcohol,
  12. Ardra.Biz, 2019, “Dekarboksilasi Asam Piruvat pada Fermentasi Alkohol, Tahap Reaksi Dehidrogenasi Asetaldehid, Tahap Fermentasi Respirasi Anaerob Alkohol, Gambar Tahap Fermentasi Alkohol, Fungsi Acetobacter aceti, Fermentasi Asam Cuka,  Reaksi fermentasi asam cuka, bakteri fermentasi asam cuka, rumus asam cuka, rumus kimia asam asetat,