Perbedaan Fermentasi Aerobik dan Anaerobik Lengkap Dengan Contohnya

Fermentasi merupakan proses biokimia yang terjadi dalam organisme mikroba maupun sel hewan atau tumbuhan untuk menghasilkan energi. Dalam proses ini, mikroorganisme mengubah senyawa organik, seperti gula, menjadi produk lain yang lebih sederhana. Ada dua jenis fermentasi utama yang dikenal dalam dunia biologi dan industri, yaitu fermentasi aerobik dan anaerobik. Meskipun keduanya merupakan cara untuk memecah bahan organik, terdapat perbedaan mendasar antara keduanya dari segi kebutuhan oksigen, jalur metabolik, hasil akhir, serta penggunaannya dalam kehidupan sehari-hari dan industri.

Artikel ini akan membahas secara lengkap tentang definisi, mekanisme, perbedaan, dan penerapan fermentasi aerobik dan anaerobik.

1. Definisi Fermentasi Aerobik dan Anaerobik

a. Fermentasi Aerobik

Fermentasi aerobik adalah proses fermentasi yang berlangsung dengan adanya oksigen (O₂). Meskipun secara teknis fermentasi didefinisikan sebagai respirasi anaerobik, istilah “fermentasi aerobik” sering digunakan dalam konteks industri dan mikrobiologi untuk menggambarkan proses metabolik mikroorganisme yang memerlukan oksigen untuk mengoptimalkan produksi metabolit tertentu.

Dalam fermentasi aerobik, mikroba seperti bakteri atau jamur menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron akhir dalam rantai transport elektron. Proses ini memungkinkan produksi energi yang jauh lebih besar dibandingkan fermentasi anaerobik.

b. Fermentasi Anaerobik

Fermentasi anaerobik adalah proses fermentasi yang berlangsung tanpa kehadiran oksigen. Mikroorganisme yang melakukan fermentasi ini menggunakan senyawa organik lain sebagai akseptor elektron akhir. Ini menyebabkan terbentuknya produk sampingan seperti asam laktat, etanol, hidrogen, atau gas karbon dioksida, tergantung pada jenis mikroorganisme dan substrat yang digunakan.

Proses ini lebih dikenal dalam konteks fisiologi manusia (misalnya, produksi asam laktat dalam otot saat olahraga berat), produksi makanan (seperti yoghurt, tape, atau tempe), serta pengolahan limbah organik.

2. Mekanisme dan Jalur Metabolik

a. Jalur Metabolik Fermentasi Aerobik

Fermentasi aerobik melalui proses glikolisis terlebih dahulu, di mana glukosa dipecah menjadi piruvat. Piruvat kemudian masuk ke siklus Krebs (siklus asam sitrat) dan selanjutnya ke rantai transport elektron di mitokondria, menghasilkan ATP, H₂O, dan CO₂ sebagai hasil akhir. Jalur metabolik utamanya meliputi:

• Glikolisis
• Siklus Krebs
• Rantai transport elektron (dengan oksigen)

Proses ini menghasilkan hingga 36–38 molekul ATP per molekul glukosa, menjadikannya metode yang sangat efisien dalam menghasilkan energi.

b. Jalur Metabolik Fermentasi Anaerobik

Dalam fermentasi anaerobik, proses juga dimulai dari glikolisis. Namun karena tidak ada oksigen, piruvat tidak masuk ke siklus Krebs. Sebaliknya, ia dikonversi menjadi produk fermentasi seperti:

• Etanol dan CO₂ (pada fermentasi alkohol oleh ragi)
• Asam laktat (pada fermentasi asam laktat oleh bakteri atau sel otot manusia)
• Asam asetat, asam butirat, dan gas lainnya (pada fermentasi campuran)

Energi yang dihasilkan jauh lebih kecil, yaitu hanya 2 molekul ATP per molekul glukosa.

3. Perbedaan Utama Antara Fermentasi Aerobik dan Anaerobik

4. Contoh dan Aplikasi dalam Kehidupan

a. Aplikasi Fermentasi Aerobik

1. Produksi Antibiotik
   • Mikroorganisme seperti Streptomyces menghasilkan antibiotik seperti streptomisin dalam kondisi aerobik.
   • Fermentor aerasi digunakan untuk menjaga suplai oksigen dalam jumlah cukup.
2. Industri Enzim
   • Enzim seperti amilase dan protease dihasilkan oleh mikroba aerobik.
   • Digunakan dalam industri deterjen, makanan, dan farmasi.
3. Biokonversi Limbah
   • Proses pengolahan limbah organik dengan bakteri aerobik menghasilkan CO₂ dan air tanpa bau.

b. Aplikasi Fermentasi Anaerobik

1. Pembuatan Makanan Fermentasi
   • Tape, tempe, yoghurt, kefir, dan kimchi adalah hasil dari fermentasi anaerobik.
   • Proses ini meningkatkan nilai gizi dan daya tahan makanan.
2. Produksi Bioetanol
   • Ragi Saccharomyces cerevisiae digunakan untuk mengubah gula menjadi etanol.
   • Bioetanol dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif.
3. Produksi Biogas
   • Limbah organik difermentasi oleh bakteri anaerob untuk menghasilkan gas metana dan CO₂.
   • Digunakan sebagai sumber energi terbarukan.
4. Proses Dalam Tubuh
   • Saat berolahraga berat, otot menghasilkan asam laktat karena kekurangan oksigen.
   • Ini adalah contoh fermentasi anaerobik pada manusia.

5. Kelebihan dan Kekurangan

Fermentasi Aerobik

Kelebihan:

• Menghasilkan lebih banyak energi.
• Produk akhir relatif tidak beracun.
• Proses efisien dalam hal pertumbuhan sel mikroba.

Kekurangan:

• Memerlukan kontrol oksigen yang ketat.
• Peralatan fermentor lebih kompleks dan mahal.

Fermentasi Anaerobik

Kelebihan:

• Cocok untuk lingkungan tanpa oksigen.
• Dapat menghasilkan produk bernilai tinggi seperti alkohol dan asam organik.
• Digunakan dalam konservasi makanan.

Kekurangan:

• Energi yang dihasilkan sangat sedikit.
• Beberapa produk bersifat racun bagi mikroorganisme jika menumpuk.

6. Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi

Beberapa faktor yang mempengaruhi keberhasilan fermentasi aerobik maupun anaerobik antara lain:

• Suhu: Mikroba memiliki suhu optimum untuk pertumbuhan.
• pH: Lingkungan asam atau basa dapat mempengaruhi aktivitas enzim.
• Ketersediaan substrat: Jumlah gula atau nutrisi akan memengaruhi hasil fermentasi.
• Aerasi: Khusus untuk fermentasi aerobik, aerasi sangat penting.
• Kehadiran inhibitor: Seperti alkohol dalam fermentasi anaerobik yang bisa menghambat pertumbuhan mikroba.

7. Kesimpulan

Fermentasi adalah proses vital dalam banyak aspek kehidupan, mulai dari metabolisme tubuh, produksi makanan, hingga industri energi. Fermentasi aerobik dan anaerobik memiliki perbedaan utama pada keberadaan oksigen, efisiensi energi, dan produk akhir yang dihasilkan. Fermentasi aerobik lebih efisien dalam menghasilkan energi, namun memerlukan lingkungan dengan oksigen yang cukup. Sementara itu, fermentasi anaerobik sangat bermanfaat di lingkungan tertutup dan telah menjadi fondasi penting dalam produksi makanan fermentasi dan bahan bakar alternatif.

Pemahaman yang baik tentang kedua jenis fermentasi ini membuka jalan bagi pemanfaatan optimal dalam berbagai sektor industri dan juga bermanfaat dalam menjaga kesehatan tubuh manusia, terutama melalui konsumsi produk fermentasi alami yang menyehatkan.