Mengapa Ada Buffer dalam Fermentasi?

Manusia telah menggunakan etanol - dalam anggur, bir dan minuman beralkohol lainnya - sebagai obat rekreasi sejak prasejarah. Belakangan ini, etanol juga menjadi penting sebagai bahan bakar alternatif. Baik untuk konsumsi manusia atau pembakaran di mobil, etanol diproduksi menggunakan ragi, mikroba yang memfermentasi gula dan melepaskan etanol sebagai produk limbah. Buffer ditambahkan selama proses ini untuk membantu menstabilkan pH.

Mempertahankan pH stabil atau konsentrasi ion hidrogen sangat penting untuk mendapatkan hasil yang baik dari fermentasi. Itu karena ragi yang memfermentasi gula adalah organisme hidup, dan biokimia mereka hanya berfungsi dengan baik dalam kisaran pH tertentu, sama seperti milik Anda. Jika Anda dicelupkan ke dalam bak asam sulfat, misalnya, itu akan membunuh Anda atau melukai Anda dengan parah. Hal yang sama berlaku untuk ragi: jika pH sangat tinggi atau rendah sehingga berada di luar kisaran toleransinya, itu bisa menghambat pertumbuhannya atau bahkan membunuhnya.

Proses fermentasi dalam ragi memiliki beberapa kesamaan dengan proses fermentasi yang terjadi di sel otot Anda ketika mereka kekurangan oksigen — saat Anda berlari, misalnya. Sel-sel Anda melepaskan karbon dioksida dan asam laktat dari fermentasi; ragi, sebaliknya, melepaskan karbon dioksida dan etanol. Faktanya, karbon dioksida itulah mengapa Anda menggunakan ragi untuk membuat roti mengembang; gas yang terperangkap menciptakan gelembung yang mengembang di dalam adonan.

Dalam tong fermentasi, konsentrasi CO2 dalam larutan lebih tinggi dari biasanya karena aktivitas fermentasi. Banyak dari kelebihan CO2 ini menggelembung. Ini juga mengasamkan larutan, karena CO2 terlarut bergabung dengan air untuk membuat asam karbonat. Jika larutan menjadi terlalu asam, dapat menghambat pertumbuhan ragi. Ragi lebih menyukai pH dalam kisaran 4 - 6, sehingga pembuat roti, pembuat bir, dan industri lain yang mengandalkan fermentasi menggunakan buffer untuk menjaga pH dalam kisaran yang optimal.

Ketika pH naik, laju di mana senyawa penyangga kehilangan ion hidrogen (proton) meningkat, dan meskipun lebih banyak senyawa penyangga yang kehilangan protonnya, pH larutan hanya berubah sedikit. Ketika pH turun, proses sebaliknya terjadi; fraksi yang lebih besar dari molekul buffer telah menerima proton, dan sekali lagi buffer memoderasi perubahan pH. Pada dasarnya, senyawa penyangga membantu "menyerap" kelebihan asam atau basa. PH hanya akan mulai berubah secara signifikan setelah sebagian besar senyawa penyangga telah dinetralkan atau "habis".