Kinetika_Benedictus Ryza_12.70.0053_A2

KINETIKA FERMENTASI DI DALAM PRODUKSI MINUMAN VINEGAR

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM

TEKNOLOGI FERMENTASIDisusun oleh:

Benedictus Ryza Tjahja Putra

12.70.0053

Kelompok A2

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

SEMARANG2015

1. HASIL PENGAMATANHasil pengamatan kinetika fermentasi dalam produksi minuman beralkohol dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 1. Hasil Pengamatan Kinetika Fermentasi dalam Produksi Minuman Beralkohol

KelPerlakuanWaktuMO tiap petakRata-rata MO tiap petakRata-rata MO tiap CCOD (nm)pHTotal asam (mg/ml)

1234

1Sari apel + S. cereviciaeN0174488,253,3 x 1070,10903,1410,56

N247154586261,252,45 x 1080,49953,1113,44

N483839303234,751,39 x 1080,64283,2012,67

N723631202728,51,14 x 1081,28123,2412,48

N96212619818,57,4 x 1070,80543,2812,67

2Sari apel + S. cereviciaeN0581241,6 x 1070,08893,1310,56

N2478809096863,44 x 1080,65783,1112,48

N481271301291261285,12 x 1080,79353,2012,29

N72170185168162171,256,85 x 1081,26313,2512,10

N96180198192183188,257,53 x 1080,64153,2812,48

3Sari apel + S. cereviciaeN0232128 x 1060,10453,1410,37

N2476647280732,92 x 1080,73673,1313,06

N488077858180,753,23 x 1080,85303,1912,67

N728894909892,53,7 x 1081,16752,9012,48

N96140152177182162,756,51 x 1080,53773,2912,86


N2483961129596,53,86 x 1080,82733,1312,29

N4810615449109104,54,18 x 1080,73863,0912,10

N721071034510389,53,58 x 1081,38323,2312,48

N961071051371311204,8 x 1081,10553,2912,48


N24119835753783,12 x 1080,65393,1412,86

N483636403937,751,51 x 1080,71913,1912,67

N723447454141,751,67 x 1081,32563,2612,10

N9625363726311,04 x 1080,32423,2912,86

Berdasarkan tabel hasil pengamatan diatas, dapat diketahui bahwa setiap kelompok mendapatkan hasil perhitungan setiap hari mengenai jumlah mikroorganisme pada tiap petak. Dari jumlah tersebut didapatkan nilai rata-rata jumlah mikroba/cc dan nilai OD dari cider apel mulai dari N0 hingga N96. Pada hasil perhitungan N0, kelompok A1 menghasilkan rata-rata jumlah mikroba/cc tertinggi yaitu sebesar 3,3 x 107, sedangkan nilai rata-rata jumlah mikroba/cc terkecil ada pada kelompok A3, A4 yaitu sebesar 8 x106. Selanjutnya untuk hasil N24, kelompok A4 menghasilkan nilai rata-rata jumlah mikroba/cc tertinggi yaitu sebesar 3,86 x 108, sedangkan untuk nilai rata-rata jumlah mikroba/cc terendah ada pada kelompok A1 yaitu sebesar 2,45 x 108. Untuk hasil N48, kelompok A2 menghasilkan nilai rata-rata jumlah mikroba/cc tertinggi yaitu sebesar 5,12 x 108, sedangkan nilai rata-rata jumlah mikroba/cc terendah ada pada kelompok A1 yaitu sebesar 1,39 x 108. Berikutnya pada hasil N72, nilai rata-rata jumlah mikroba/cc tertinggi ada pada kelompok A2 yaitu sebesar 6,85 x 108, sedangkan untuk nilai terendahnya ada pada kelompok A1 yaitu sebesar 1,14 x 108. Pada data hari terakhir atau N96, nilai rata-rata jumlah mikroba/cc tertinggi ada pada kelompok A2 yaitu sebesar 7,53 x 108, sedangkan nilai rata-rata jumlah mikroba/cc terendah ada pada kelompok A5 yaitu sebesar 1,04 x 108.Hasil pengamatan berikutnya yaitu nilai OD cider apel yang dihitung dari N0 hingga N96. Setiap kelompok menghasilkan nilai yang beragam. Mulai dari N0, kelompok A1 memiliki nilai OD tertinggi yaitu sebesar 0,1090 dan nilai terendah ada pada kelompok A2 yaitu sebesar 0,0889. Pada N24, kelompok A4 memiliki nilai tertinggi yaitu sebesar 0,8273, sedangkan untuk nilai terendah ada pada kelompok A1 yaitu sebesar 0,4995. Kemudian pada nilai N72, kelompok A4 memiliki nilai tertinggi yaitu sebesar 1,3832, sedangkan untuk nilai terendah ada pada kelompok A3 yaitu sebesar 1,1675. Selanjutnya pada hasil nilai OD N96, kelompok A4 memiliki nilai tertinggi yaitu sebesar 1,1055, sedangkan nilai terendah ada pada kelompok A5 yaitu sebesar 0,3242.Dilihat dari nilai pH pada waktu N0, kelompok A5 memiliki nilai tertinggi yaitu sebesar 3,18, sedangkan untuk nilai terendah ada pada kelompok A2 yaitu sebesar 3,13. Pada waktu N24, kelompok A5 memiliki nilai pH tertinggi yaitu sebesar 3,14, sedangkan nilai terendah ada pada kelompok A1 dan A2 yaitu sebesar 3,11. Kemudian pada waktu N48, kelompok A1 dan A2 memiliki nilai pH tertinggi yaitu sebesar 3,20 dan nilai terendah ada pada kelompok A4 yaitu sebesar 3,09. Selanjutnya hasil pH pada waktu N96, kelompok A3, A4, dan A5 memiliki nilai tertinggi yaitu sebesar 3,29, sedangkan kelompok A1 dan A2 menghasilkan nilai pH sebesar 3,28.Nilai total asam pada waktu N0, kelompok A5 menghasilkan nilai tertinggi yaitu sebesar 11,136 dan nilai terendah ada pada kelompok A3 yaitu sebesar 10,368. Pada waktu N24, kelompok A1 menghasilkan nilai tertinggi yaitu sebesar 13,44 dan nilai terendah ada pada kelompok A4 yaitu sebesar 12,28. Kemudian untuk hasil pada waktu N48, kelompok A1, A3, dan A5 menghasilkan nlai tertinggi yaitu sebesar 12,672 dan nilai terendah ada pada kelompok A4 yaitu sebesar 12,09. Selanjutnya pada waktu N96, kelompok A3 dan A5 menghasilkan nilai tertinggi yaitu sebesar 12,86, sedangkan nilai terendah ada pada kelompok A2 dan A4 yaitu sebesar 12,48.Mengenai pengaruh rata-rata jumlah mikroba/cc terhadap waktu, pengaruh OD terhadap waktu, hubungan jumalh sel/cc dengan nilai OD, serta hubungan antara jumlah sel/cc terhadap nilai pH dapat dilihat pada grafik dibawah ini.

Grafik 1. Hubungan Jumlah Sel dengan Waktu.

Dari grafik hubungan antara jumlah sel dan waktu dapat dilihat bahwa sebagian besar grafik mengalami kenaikan. Namun pada kelompok A1 dan A5 mengalami penurunan. Grafik yang mengalami peningkatan tertinggi adalah kelompok A2 pada N96 yang ditunjukkan dengan warna merah. Kemudian untuk grafik yang mengalami kenaikan paling kecil adalah kelompok A4. Selanjutnya untuk grafik yang mengalami penurunan terbesar didapat oleh kelompok A1 yang ditandai dengan warna ungu. Sedangkan yang mengalami penurunan terkecil adalah kelompok A5 yang ditunjukkan dengan warna biru muda.

Grafik 2. Hubungan antara Nilai OD dengan Waktu.

Berdasarkan grafik hubungan antara nilai OD dan waktu dapat dilihat bahwa sebagian besar grafik mengalami fluktuasi atau naik turun. Pada semua kelompok terlihat bahwa grafik mengalami peningkatan kemudian mengalami penurunan, lalu meningkat kembali dan pada N96 lalu terjadi penurunan.Grafik 3. Hubungan antara Jumlah Sel dengan nilai OD.Berdasarkan grafik hubungan antara nilai OD dan jumlah sel per cc dapat diketahui bahwa semua grafik mengalami fluktuasi. Grafik yang menghasilkan jumlah sel tertinggi adalah kelompok A4 dengan nilai OD yang mendekati 1,5. Kemudian grafik yang menghasilkan jumlah sel terendah adalah kelompok A3. Dari grafik hubungan nilai OD dan jumlah sel/cc tersebut tidak dapat menunjukkan bahwa perbandingan OD dan jumlah sel berbanding lurus.

Grafik 4. Hubungan antara Jumlah Sel dengan nilai pH.

Berdasarkan grafik hubungan antara nilai OD dan jumlah sel per cc diatas, dapat diketahui bahwa sebagian besar grafik mengalami fluktuasi. Pada kelompok A2 untuk jumlah sel tertinggi memiliki pH mendekati 3,3. Pada kelompok A3 untuk jumlah sel tertinggi memiliki pH sebesar 3,29. Untuk kelompok A4 untuk jumlah sel tertinggi memiliki pH sebesar 3,29.

Grafik 5. Hubungan antara Jumlah Sel/cc dengan Total Asam.

Berdasarkan grafik hubungan antara jumlah sel/cc dengan total asam, dapat diketahui bahwa sebagian besar grafik mengalami fluktuasi dan mengelompok ada jarak nilai yang hampir sama. Kelompok A5 menghasilkan nilai tertinggi yaitu sebesar 11,136 dan nilai terendah ada pada kelompok A3 yaitu sebesar 10,368. Pada waktu N24, kelompok A1 menghasilkan nilai tertinggi yaitu sebesar 13,44 dan nilai terendah ada pada kelompok A4 yaitu sebesar 12,28. Kemudian untuk hasil pada waktu N48, kelompok A1, A3, dan A5 menghasilkan nlai tertinggi yaitu sebesar 12,672 dan nilai terendah ada pada kelompok A4 yaitu sebesar 12,09. Selanjutnya pada waktu N96, kelompok A3 dan A5 menghasilkan nilai tertinggi yaitu sebesar 12,86, sedangkan nilai terendah ada pada kelompok A2 dan A4 yaitu sebesar 12,48.2. PEMBAHASAN

Pada praktikum mengenai kinetika ini dilakukan pembuatan minuman mengandung alkohol atau cider yang berasal dari sari buah apel. Proses produksi cider apel tersebut dilakukan dengan menggunakan metode fermentasi sari buah apel dengan diberi yeast yaitu Saccharomyces cereviceae. Proses fermentasi adalah proses pemecahan gula menjadi alkohol dan CO2 (Winarno et al. 1980). Ditambahkan pula oleh Jay (1986), proses fermentasi yaitu suatu proses metabolit karbohidrat beserta beberapa campuran yang ada di dalamnya yang kemudian dioksidasi dengan cara melepaskan energi dimana penerima elektron eksternal tidak ada. Berdasarkan pendapat dari Arpah (1993), di dalam proses fermentasi terdapat dua tahapan proses yaitu fermentasi utama dan fermentasi lanjutan. Pada fermentasi utama terjadi perubahan gula (glukosa, sukrosa, maltose, dan maltotrios) yang dilakukan oleh khamir menjadi alkohol, CO2, dan kalori. Sedangkan fermentasi lanjutan mempunyai tujuan untuk meragikan sisa ekstrak dari fermentasi utama, dan menyempurnakan serta mematangkan rasa dan aroma dari hasil fermentasi. Selain itu dapat menjenuhkan kadar O2. Proses fermentasi adalah proses anaerobik dari dekomposisi heksosa, yang menghasilkan etanol & CO2. Dalam proses ini disebabkan oleh adanya aktivitas yeast yang dapat memproduksi enzim untuk memecah senyawa tersebut (Sharma & Caralli, 1998).Berdasarkan jurnal dengan judul Bakers Production Under Fed Batch Culture from Apple Pomace menjelaskan bahwa nilai nutrisi dari apel pomace bertumpu pada total karbohidrat, protein kasar, lemak kasar, serat, dan mineral. Apel pomace dapat digunakan untuk pembuatan selai, soft drinks, saus, dan pakan ternak yang berhubungan dengan produk bakery, disamping produksi asa sitrat, etanol, aseton, butanol, dan warna mikroba. Dilihat dari kandungan nutrisi yang tinggi dan mudah mengalami proses fermentasi, apel pomace dapat digunakan untuk memproduksi ragi pada roti.Mikroorganisme yang dipakai untuk memproduksi berbagai macam minuman beralkohol biasanya khamir dengan genus Saccharomyces. Minuman beralkohol daapt terbentuk dengan adanya perubahan jenis gula dari sari buah oleh aktivitas yeast dalam kondisi anaerob dan diubah menjadi etanol, CO2, dan menghasilkan by product dengan jumlah sedikit, D-glukosa dan D-frukstosa (Peppler & Perlman, 1979). Khamir memiliki kelompok enzim yang dapat berperan dalam proses fermentasi senyawa gula antara lain glukosa menjadi etanol atau etil alkohol, enzim tersebut yaitu enzim zymase (Gaman & Sherrington, 1994). Winarno et al. (1980) menambahkan bahwa S. cereviceae mampu tumbuh dengan baik pada saat kondisi aerob. Akan tetapi, proses fermentasi gula jauh lebih cepat apabila berada pada kondisi anaerob.Ada beberapa faktor yang mempengaruhi hasil dari fermentasi antara lain jenis mikroba, jenis bahan pangan atau substrat yang digunakan (karbon sebagai substrat utama kemudian nitrogen). Kemudian kondisi di lingkungan sekitar juga mampu mempengaruhi pertumbuhan mikroba. Menurut pendapat dari Winarno et al. (1984), dengan adanya proses fermentasi tersebut dapat mengakibatkan bahan pangan akan mengalami perubahan sifat. Hal tersebut dikarenakan adanya pemecahan kandungan bahan-bahan pangan, seperti buah atau sari buah dapat menghasilkan rasa dan aroma alkohol. Fermentasi alkohol dapat dipengaruhi dari karakteristik mikroorganisme, aktivitas enzim, kemampuan menguraikan bahan-bahan yang memiliki kandungan karbohidrat, kebutuhannya akan sumber karbon dan sumber nitrogen, serta kemampuannya memecah gula dengan oksidasi parsial (Rahman, 1992).Pada praktikum kali ini, digunakan bahan baku yaitu sari apel. Sari apel digunakan sebagai substrat bagi pertumbuhan Saccharomyces cereviceae. Buah apel yang digunakan yaitu buah apel malang. Buah apel malang mempunyai warna kulit yang hijau. Buah apel tersebut kemudian di juicer untuk diambil sarinya. Penghancuran tersebut memiliki tuuan untuk menghasilkan gula yang terdapat di dalam sari buah (Ikhsan, 1997). Pemilihan sari apel dilakukan karena mempunyai nutrisi yang dipakai untuk pertumbuhan bagi mikroorganisme yaitu yeast. Sumber karbon dan gula merupakan energi utama dalam proses fermentasi pada konsentrasi sebanyak 12g/l. Pada konsentrasi ini akan membantu pertumbuhan dari yeast mencapai sekitar 6,10 107 sel/ml. Selanjutnya sari apel tersebut diambil sebanyak 250 ml dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer kemudian disterilisasi. Proses sterilisasi dilakukan dengan tujuan untuk memastikan di dalam sari buah tidak mengandung mikroorganisme lain yang mengkontaminasi selain yeast yang nanti ditambahkan. Langkah berikutnya sari buah yang sudah disterilisasi diambil sebanyak 30 ml dan dimasukkan biakan yeast Saccharomyces cereviceae. Biakan tersebut dimasukkan ke dalam erlenmeyer secara aseptis. Pada tahapan ini memiliki tujuan untuk mencegah terjadinya kontaminasi misalnya terkontaminasi dengan bakteri merugikan (Dwidjoseputro, 1994).Berdasarkan pendapat dari Hadioetomo (1993) tahapan tersebut bertujuan untuk menghindari terjadinya kontaminasi oleh organisme yang tidak diinginkan pada proses fermentasi serta menghindari tersentuhnya media pada permukaan tabung bagian dalam benda yang tidak steril. Lalu sari apel yang sudah diberi yeast tersebut diambil sebanyak 10 ml. Proses pengambilan pada sampel ini berguna untuk mengukur kepadatan dengan menggunakan alat Haemocytometer, jumlah pertumbuhan sel yeast, serta mengukur optical density (OD) dengan menggunakan alat spektrofotometer.Saccharomyces adalah salah satu genus yeast yang tergolong yeast fermentasi permukaan (Rehm & Reed, 1983 dan Buckle et al., 1987). Rehm & Reed (1983) juga berpendapat bahwa Saccharomyces cereviceae adalah jenis yeast yang komersial dan dikenal sebagai bakers yeast. Berdasarkan jurnal dengan judul Fermentative Behavior of Saccharomyces Strains During Guava (Psidium Guajava L) Must Fermentation and Optimization of Guava Wine Production menjelaskan bahwa penggunaan yeast Saccharomyces cerevisiae sebagai starter dalam proses fermentasi, sudah digunakan secara intensif dalam skala industry maupun rumah tangga untuk memproduksi minuman beralkohol. Di era sekarang, produksi minuman beralkohol kebanyakan menggunakan strain S. cerevisiae strains yang memiliki kemampuan membuat proses fermentasi menjadi lebih cepat, mengurangi resiko terjadinya proses fermentasi yang terhambat, dan mencegah kontaminasi dari mikroba lainnya. Pada setiap harinya, hasil inkubasi diambil sebanyak 10 ml lalu diukur jumah sel/cc, nilai OD, nilai pH, dan total asamnya. Selama inkubasi dilakukan perlakuan shaker dengan tujuan untuk memberikan suplai oksigen yang ada di dalam media dan untuk membantu pertumbuhan mikrobia secara aerobik (Said, 1987). Praktikum ini dilakukan pula pengamatan selama 5 hari yaitu hari ke-0, hari ke-1 (N24), hari ke-2 (N48), hari ke-3 (N72), dan hari ke-4 (N96). Pengukuran biomassa atau kepadatan sel yeast dari hari ke-0 hingga hari ke-4 dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui kinetika pertumbuhan sel yeast selama proses fermentsi berlangsung. Pengukuran tersebut dilakukan dengan menggunakan alat Haemocytometer. Awalnya sebelum melakukan pengukuran, alat Haemocytometer dibersihkan terlebih dahulu lalu ditambahkan sari apel. Berikutnya sari apel diteteskan di bagian tutup dengan kaca preparat kemudian diletakan pada mikroskop untuk dihitung jumlah sel. Untuk membantu kemudahan dalam menghitung digunakan handcounter. Hasil pengamatan dicatat dan dihitung nilai rata-ratanya.Biomassa merupakan sejumlah sel yang berasal dari proses pertumbuhan mikrooganisme dalam media cair ataupun media padat (Schlegel & Schmidt, 1994). Haemocytometer adalah alat yang digunakan dengan fungsi membantu di dalam perhitungan jumlah sel yang tumbuh dan terdapat di dalam cairan. Alat tersebut mempunyai dua bagian ruang, terdapat garis mikroskopis tergores di setiap ruangnya. Ukuran lebar dan kedalaman garis yang tersedia pada haemocytometer sudah dapat diketahui dengan pasti. Pada haemocytometer ini, setiap bagiannya dibagi lagi menjadi 9 kotak besar yang dibatasi dengan 3 garis pada tiap sisinya dan di dalam kotak tersebut terdapat pula kotak kecil yang dibatasi dengan 1 garis sebanyak 16 kotak. Penghitungan jumlah sel dilakukan terhadap sel yang ada di dalam 4 kotak besar yang saling berdekatan (Chen & Pei, 2011). Menurut teori yang dikemukakan oleh Lobban et al. (1988), mengatakan bahwa alat Haemocytometer merupakan alat yang digunakan untuk menghitung jumlah sel dan dapat digunakan untuk menghitung densitas sel. Secara umum, haemocytometer memiliki ukuran 1 x 1 mm2 yang terbagi menjadi sembilan bentuk persegi.Berdasarkan jurnal yang berjudul Automatic Cell Counting for Hemocytometers through Image Processing menjelaskan bahwa Hemocytometers merupakan alat yang dirancang untuk menghitung jumlah sel. Hemocytometer memiliki dua ruang, dimana setiap ruang terdapat mikroskop pada permukaan kaca. Alat ini dibuat dengan teliti, sehingga daerah yang dibatasi oelg garis dapat diketahui, dan kedalaman dari ruang tersebut dapat diketahui pula. Oleh karena itu, sangat memungkinkan untuk menghitung jumlah sel atau partikel dalam volume cairan tertentu. Dengan demikian dapat dipakai untuk menghitung konsentrasi sel dalam cairan secara keseluruhan.Berdasarkan pada hasil pengamatan yang dilakukan secara mikroskopis, sel yeast dapat terlihat bulat dan tumbuh sebagai sel tunggal ataupun berpasangan. Hal tersebut sudah sesuai dengan teori dari Matz (1992) yang mengatakan bahwa Saccharomyces merupakan golongan yeast yang dapat tumbuh sebagai sel tunggal ataupun berpasangan serta memiliki lebar rata-rata 4-6 mikron dan panjang 5-7 mikron. Kemudian, dilihat dari hasil pengamatan secara fisik dan visual, sari apel mempunyai bau dan aroma asam serta alkohol. Hal tersebut dapat terjadi karena semakin lama penyimpanan, maka akan membuat semakin menyengat aroma dari alkoholnya. Ditambahkan pula pendapat dari Fardiaz (1992) yang mengatakan bahwa yeast yang tumbuh dan berkembangbiak di dalam bahan pangan mampu mengubah komposisi sari buah apel dari segi kimia, citarasa dan penampakan bahan pangan.Berdasarkan pada hasil tabel pengamatan di atas dapat diketahui pula bahwa jumlah yeast akan bertambah banyak namun pada saat tertentu pertumbuhan yeast akan mengalami penurunan. Mulai dari fase lag, fase log, fase stationer, dan dilanjutkan dengan fase kematian. Shuler (1989) mengatakan bahwa pada saat medium nutrien cair diinokulasikan dengan bibit kultur, mikroorganisme akan secara selektif mengambil kandungan nutrisi yang ada dan mengubahnya menjadi biomassa. Kurva pertumbuhan tipe batch terdiri dari fase lag, fase log, fase stasioner, dan fase kematian. Fase lag dapat terjadi secara cepat setelah proses inokulasi dilakukan. Mikroorganisme mengatur kembali molekul mereka pada saat dipindahkan ke dalam medium baru. Saat memasuki fase lag, jumlah sel akan meningkat sedikit tanpa adanya peningkatan densitas dari sel. Kemduian pada fase log, sel akan mampu menyesuaikan diri dengan lingkungan sekitar. Setelah memasuki keadaan adaptasi, sel mampu membelah dengan cepat yang diikuti dengan jumlah sel serta densitas selnya akan meningkat pula secara eksponensial. Selanjutnya pada fase stationer, pertumbuhan mikroorganisme akan mulai melambat dan terakhir pada fase kematian pertumbuhan mikroba sudah mulai mengalami penurunan yang disertai dengan menurunnya kandungan nutrien essential dan terjadi penumpukan racun. Pada pertumbuhan perubahan ini terjadi pada waktu yang sangat singkat. Hayes (1995) berpendapat bahwa faktor lingkungan yang berpengaruh pada pertumbuhan mikroorganisme (biomassa) antara lain makanan atau nutrien, suhu, kelembaban, oksigen, dan pH.Menurut jurnal dengan judul EFFECT OF GROWTH CONDITIONS ON BIOSORPTION OF CADMIUM AND COPPER BY YEAST CELLS menjelaskan bahwa mikroorganisme merupakan organisme yang hidup dan kosentrasi dari kelompok fungsional dinding sel mereka tidak tetap, dikarenakan mikrorganisme bergantung pada fisiologi pertumbuhan dan metabolism mereka. Oleh karena itu, karakteristik permukaan dari mikroorganisme dapat bervariasi sesuai dengan usianya. 2.1. Hubungan antara Jumlah Sel/cc dengan Waktu

Berdasarkan data hasil pengamatan yang diperoleh, dapat diketahui bahwa sebagian besar kelompok memiliki hasil setiap harinya mengalami naik turun. Namun ada satu kelompok yang selama 5 hari pengamatan mengalami peningkatan dari N0 hingga N72, namun pada N96 mengalami penurunan yaitu kelompok A5. Berikut hasil pengamatan jumlah sel/cc dari kelompok A2.

Gambar 1. Hasil Pengamatan Jumlah Sel mulai dari N0 sampai N96.Peningkatan jumlah mikroba/cc tersebut menunjukkan bahwa terdapat aktivitas pertumbuhan dari sel yeast. Pertumbuhan tersebut dapat terjadi karena adanya kandungan nutrisi yang dapat digunakan oleh yeast untuk tumbuh dan berkembang. Kemudian terdapat pula kondisi yang mendukung pertumbuhan yeast yang berupa kondisi aerob. Inkubasi bakers yeast yang dilakukan pada tekanan udara yang tinggi dan adanya oksigen dapat merangsang atau menunjang pertumbuhan sel (Campelo & Isabel, 2004).Pada waktu jasad renik dimasukkan ke dalam suatu medium, awalnya jasad renik tersebut akan mengalami fase adaptasi atau penyesuaian terhadap lingkungan atau dengan substrat (Fardiaz, 1992). Pada tahap adaptasi tersebut, umunnya jumlah sel dapat tetap ataupun turun. Hal tersebut dapat terjadi karena pada tahapan ini yeast belum melakukan pembelahan sel, dikarenakan terdapat beberapa enzim yang belum disintesis. Kemudian pada tahap tersebut, yeast masih mengalami proses adaptasi yang menyebabkan yeast ini akan terseleksi dan yang bertahan baru mengalami pembelahan. Lama waktu yang digunakan pada fase ini sangat bervariasi tergantung dari cepat atau lambatnya proses adaptasi yang dilakukan oleh yeast dengan lingkungan sekitar. Waktu adaptasi tersebut dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain medium, lingkungan pertumbuhan dan jumlah inokulum. Lalu dilanjutkan dengan fase lag. Menurut pendapat dari Schlegel & Schmidt (1994) fase lag mencakup interval waktu antara saat penanaman dan tercapainya pembelahan maksimum. Lama waktu yang digunakan pada fase ini tergantung pada biakan awal, umur bahan yang ditanam dan sifat dari larutan biak. Pada umumnya, dalam fase lag terdapat perubahan-perubahan yang terjadi dari susunan sel.Berikutnya pada fase stasioner umumnya proses pertumbuhan sudah melambat. Thomsson et al. (2003) berpendapat bahwa proses pertumbuhan akan melambat pada fase stasioner yang dikarenakan adanya keterbatasan nutrisi dalam jumlah yang besar. Adanya keterbatasan jumlah karbon dan nitrogen akan menyebabkan penurunan kapasitas fermentasi. Namun pada umumnya penurunan tersebut dapat terjadi karena keterbatasan nitrogen. Hal ini dipengaruhi oleh yeast yang dibiakkan dalam kondisi batch anaerob. Oleh karena itu, sangat sensitif dengan keberadaan sunber karbon. Berdasarkan teori dari Sharma & Caralli (1998), kandungan alkohol yang tinggi pada suatu produk fermentasi dapat membunuh yeast itu sendiri. Dengan begitu, jumlah sel S. Cereviceae dapat berkurang karena jumlah alkohol yang berlebihan.Berdasarkan hasil pengamatan ada beberapa kelompok yang setelah mengalami peningkatan kemudian mengalami penurunan. Ini dikarenakan proses fermentasi yang terjadi menghasilkan metabolit sekunder yang bersifat toksik bagi yeast itu sendiri. Dimana menurut Van Hoek (1998) fermentasi yang menghasilkan alkohol biasanya tidak diinginkan karena dapat mengurangi hasil jumlah biomassa. Selain itu, penurunan jumlah yeast dapat disebabkan karena habisnya substrat yang digunakan oleh yeast untuk pertumbuhan. Jika substrat habis maka yeast tidak mendapatkan nutrien lagi dan yeast tersebut dapat mati.Kecepatan dari pertumbuhan spesifik mikroorganisme mampu menunjukkan angka pertumbuhan suatu mikroorganisme dalam tiap satuan waktu. Kecepatan pertumbuhan spesifik mikroorganisme tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :ln Xt= ln X0 + ( t

Keterangan :

Xt= jumlah mikroorganisme yang muncul setelah waktu t,

X0- = jumlah mikroorganisme mula - mula

t= waktu inkubasi (jam)

(= kecepatan pertumbuhan spesifik mikroorganisme

Jika dilihar dari rumus di atas, dapat diketahui bahwa jumlah mikroorganisme akan berbanding lurus dengan waktu. Jadi, semakin lama waktu fermentasi yang berlangsung, maka jumlah mikroorganisme juga akan semakin banyak (Stanburry & Whitaker, 1984). Dengan begitu, pada hasil pengamatan terdapat kesahalan karena ada data yang menunjukkan penuruna jumlah sel. Kesalahan tersebut dapat terjadi karena pada saat meneteskan sampel ke dalam alat haemocytometer terbentuk gelembung yang membuat kinerja alat kurang efektif. Kesalahan lainnya dapat berasal dari menghitung jumlah sel yang terbentuk. Kecepatan pertumbuhan spesifik mikroorganisme (specific growth rate) akan menunjukkan angka pertumbuhan suatu mikroorganisme dalam satuan waktu.Berdasarkan jurnal dengan judul Batch Fermentatio Kinetics of Pullulan from Aureobasidium pullulans Using Low Cost Substrates menjelaskan bahwa pada pengukuran total kandungan gula pada proses fermentasi, dapat dihitung dengan menggunakan metode asam fenol-sulful berdasarkan pada reaksi dengan medium asam yang panas. Glukosa akan terdehidrasi menjadi hidroksi metal furfural dengan warna tampak hijau. Larutan yang merupakan hasil percobaan, diukur absorbansinya pada panjang gelombang 490 nm menggunakan spektrofotometer.2.2. Hubungan antara Jumlah Sel/cc dengan Nilai ODPengamatan selanjutnya yaitu nilai OD yang diambil dari sari apel setiap harinya serta diukur dengan menggunakan spektrofotometer. Prinsip dari analisa kuantitatif yang dilakukan secara spektroskopi adalah dengan membandingkan kemampuan absorbsi energi radiasi panjang gelombang tertentu dalam larutan sampel terhadap larutan standar (Harjadi, 1986). Panjang gelombang yang dipakai harus disesuaikan dengan kemampuan zat yang digunakan guna melakukan proses absorbsi energi radiasi pada panjang gelombang tersebut (Ewing, 1976). Dalam praktikum kali ini dipilih panjang gelombang 660 nm untuk pengukuran OD. Hal tersebut sudah sesuai teori dari Sevda & Rodrigues (2011) yang mengatakan bahwa dalam pengukuran nilai Optical Density dari Saccharomyces cereviceae dapat menggunakan panjang gelombang 660 nm.Dilihat dari nilai Optical Density, fase pertumbuhan bakteri dapat diketahui dan diikuti dengan jelas. Pada fase adaptasi, nilai OD menghasilkan nilai yang stabil, kemudian saat mulai memasuki fase eksponensial, maka akan terjadi peningkatan nilai kekeruhan. Kekeruhan tersebut dapat terjadi karena adanya pertumbuhan sel yang semakin banyak. Akan tetapi, pada fase stasioner ini mengalami penurunan kekeruhan dan bobot massa kering (Laily et al., 2004). Terjadinya kekeruhan juga dapat disebabkan karena adanya gas hasil CO2 yang dapat menurunkan nilai pH dan dapat mengubah fase cair menjadi jenuh kemudian membuat larutan menjadi semakin keruh dan kental (Hoseney, 1994).Pengujian yang dilakukan pada praktikum kali ini yaitu uji mengenai hubungan antara konsentrasi sel dengan nilai absorbansi yang dinyatakan dalam suatu persamaan. Persamaan tersebut dinyatakan dalam sebuah grafik antara jumlah sel dengan nilai OD. Pengujian ini dilakukan pada panjang gelombang 660 nm. Menurut Wang et al. (2004) konsentrasi biomassa dapat diketahui pada nilai absorbansi 600 nm. Palmer (1991) menambahkan bahwa nilai absorbansi akan berhubungan dengan konsentrasi dari substansi yang mampu menyerap cahaya di dalam larutan sampel. Substrat tersebut akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu lalu dapat disertai dengan adanya perubahan absorbansi. Panjang gelombang antara 400-700 nm merupakan panjang gelombang yang termasuk di dalam visible light.Berdasarkan data yang diperolah melalui pengamatan dan grafik, dapat diketahui bahwa ada hubungan antara nilai OD dan jumlah sel tidak berbanding lurus. Hal tersebut dapat ditinjau dari hasil grafik yang mengalami naik truun. Hasil yang didapat pada praktikum kali ini mempunyai hasil yang tidak sesuai dengan teori dari Gaman & Sherrington (1994) yang mengatakan bahwa konsentrasi sel akan sebanding lurus dengan nilai absorbansinya. Dengan begitu, seharusnya grafik yang dieproleh akan menunjukkan semakin tinggi nilai OD yang diikuti dengan semakin tinggi pula jumlah selnya. Hal tersebut dapat terjadi karena pada prinsip analisa spektrofotometrik adalah semakin keruh suatu larutan, maka nilai absorbansi akan semakin meningkat pula yang disebabkan karena semakin sedikit jumlah sinar yang diteruskan.Hadioetomo (1993) berpendapat bahwa mikroba yang tumbuh pada cairan dapat ditunjukkan dengan adanya kekeruhan dari suatu cairan. Apabila nilai absorbansi ditunjukkan dalam sebuah grafik dengan konsentrasi suatu garis lurus maka dapat ditentukan dengan menggunakan hukum Beers. Garis lurus dapat dinyatakan bahwa semakin meningkat konsentrasinya maka semakin meningkat nilai absorbansi.2.3. Hubungan antara Jumlah Sel/cc dengan Nilai pH

Berdasarkan grafik hubungan antara nilai pH dengan jumlah sel/cc dapat diketahui bahwa sebagian besar kelompok menghasilkan grafik yang fluktuasi. Menurut pendapat yang dikemukakan oleh Susanto & Bagus (2011) nilai pH akan semakin menurun dengan disertai oleh lama waktu proses fermentasi yang dilakukan dan peningkatan jumlah biomassa sel. Perubahan nilai pH dari sari buah apel ini dapat terjadi karena adanya aktivitas sel yeast yang menghasilkan asam organik sebagai by product selain etanol. Kemudian di dalam proses fermentasi dihasilkan pula asam yang dapat menurunkan nilai pH. Asam yang dihasilkan tersebut salah satunya juga disebabkan oleh keberadaan gas hasil CO2 yang dapat menurunkan pH (Hoseney, 1994). Asam laktat dan asam asetat dapat terbentuk secara langsung pada saat proses fermentasi dari sisa gula sehingga dibutuhkan perhatian untuk mencegah produksi asam volatil berlebihan dalam cider (Herrero et al., 2006).2.4. Hubungan antara Jumlah Sel/cc dengan Total Asam

Berdasarkan grafik hubungan antara jumlah sel/cc dengan total asam dapat diketahui bahwa sebagian besar kelompok menghasilkan grafik yang fluktuasi. Berdasarkan teori dikatakan oleh Herrero et al. (2006), pada uji total asam dilakukan dengan cara melakukan titrasi. Terkadang hasil yang diperoleh pada saat melakukan titrasi mengalami kesalahan. Kesalahan tersebut dapat berasal dari praktikan yang melakukan titrasi, contohnya tidak teliti dalam melihat hasil angka. Kemudian, ada beberapa praktikan melebihi titik akhir titrasi yang dapat menyebabkan hasil yang didapat melebihi batas.2.5. Hubungan antara Waktu dengan Nilai OD

Berdasarkan grafik di atas dapat diketahui bahwa sebagian besar kelompok memiliki hasil nilai OD pada N0 hingga N72 mengalami peningkatan, namun menuju ke N96 justru mengalami penurunan.. Peningkatan nilai OD menunjukkan bahwa yeast masih melalui masa pertumbuhan, sedangkan apabila terjadi penurunan nilai OD akan menunjukkan bahwa yeast tersebut sudah mulai masuk ke dalam fase kematian. Fase kematian tersebut dapat disebabkan karena adanya penumpukan produk metabolit yang semakin banyak sampai pertumbuhan sel yeast berhenti. Produk metabolit tersebut memiliki sifat toksik terhadap sel yeast dan akan menyebabkan sebagian sel tidak tahan dan akhirnya mati (Mahreni & Sri, 2011). Berdasarkan teori dari Pramanik (2003) yang mengatakan bahwa nilai OD menunjukkan jumlah mikroba yang terdapat pada media tidak lagi mengalami peningkatan apabila sudah mengalami penurunan. Pada reaksi fermentasi, waktu inokulum sangat penting untuk memperoleh produksi etanol dalam jumlah maksimal dengan waktu minimum. Setelah kepadatan sel tertentu telah dilampaui, maka fase pertumbuhan akan melambat serta siklus hidup ragi menyimpang dari pertumbuhan dan etanol. Kesalahan tersebut dapat terjadi karena kesalahan pengukuran, pengenceran yang kurang tepat, atau bisa berasal dari media terkontaminasi kemudian menyebabkan mikroba lain tumbuh pada media dan meningkatkan kekeruhan.3. KESIMPULAN

Fermentasi adalah proses dalam keadaan anaerobik dari dekomposisi heksosa yang menghasilkan produk berupa etanol & CO2.

Proses fermentasi dapat terjadi karena terdapat enzim yang diproduksi oleh yeast. Produk minuman beralkohol diperoleh melalui proses fermentasi alkohol dengan melibatkan konversi gula yang terdapat dalam bahan atau substrat melalui enzim mikroba.

Saccharomyces cereviceae merupakan mikroorganisme yang digunakan dalam fermentasi karena memiliki kemampuan memecah karbohidrat menjadi alkohol dan CO2. Kualitas dari fermentasi produk minuman alkohol dapat dipengaruhi oleh kandungan gula, macam ragi, suhu fermentasi, dan jumlah oksigen.

Suhu optimal sebagai sarana pertumbuhan khamir yaitu berkisar antara 25-30 (C. Pemberian perrlakuan shaker dapat menyebabkan terbentuknya aerasi dan agitasi. Semakin banyak jumlah sel dalam suatu media, maka nilai absobansi akan meningkat pula yang ditandai dengan warna larutan yang keruh. Tingkat kekeruhan akan mengalami peningkatan sampai pada hari tertentu dan pada akhirnya akan mengalami penurunan yang menandakan bahwa sel memasuki fase kematian. Jumlah mikroba akan mengalami peningkatan sampai pada hari tertentu kemudian akan mengalami penurunan. Semakin lama waktu yang dibutuhkan pada proses fermentasi, maka nilai OD semakin besar.

Kadar alkohol yang tinggi akan menyebabkan efek racun bagi yeast yang tumbuh dalam substrat.

Faktor yang mempengaruhi proses fermentasi berlangsung yaitu substrat, suhu, pH, oksigen, dan mikroba yang digunakan, nutrien, dan kelembaban.Semarang, 25 Juni 2015

Praktikan

Asisten Dosen

Benedictus Ryza Tjahja Putra

Chaterine Meilani

12.70.0053

Bernadus Daniel

Metta Meliani

4. DAFTAR PUSTAKAArpah, M. (1993). Pengawasan Mutu Pangan. Tarsito. Bandung.Anagnostopoulos, V.A.; Symeopoulos, B.D.; and Soupioni, M.J. (2010). Effect of Growth Conditions on Biosorption of Cadmium and Copper by Yeast Cells. Global NEST Journal vol 12 (3), pp 288-295.

Bhushan, S. and V. K. Joshi.(2006). Bakers Yeast Production under Fed Batch Culture from Apple Pomace.Journal of Scientific & Industrial Research. Vol 65, pp 72-76.

Buckle, K. A. ; R. A. Edward ; G. H. Fleet dan N. Wooton. (1987). Ilmu Pangan. Universitas Indonesia. Jakarta.

Campelo, A.F and Isabel, B.(2004). Fermentative Capacity of Bakers Yeast Exposed to Hyperbaric Stress.

Chen, Yu-Wei and Pei-Ju Chiang.(2011). Automatic Cell Counting for Hemocytometers through Image Processing.World Academy of Science, Engineering and Technology 58.

Dwijoseputro, D. (1994). Dasar-dasar Mikrobiologi. Djambatan. Jakarta.

Ewing, G. W. (1976). Instrumental Methods of Chemical Analysis. Mc Growhill Book Company. USA.

Fardiaz, S. ( 1992 ). Mikrobiologi Pangan I. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Fermentation by Saccharomyces cerevisiae. Gaman, P. M. & K. B. Sherrington. (1994). Ilmu Pangan. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Hadioetomo, R. S. (1993). Mikobiologi Dasar dalam Praktek, Teknik dan Prosedur Dasar Laboratorium. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.Harjadi, W. (1986). Ilmu Kimia Analisis Dasar. Gramedia. Jakarta.

Hayes, P. R (1995). Food Microbiology and Hygiene. Chapman and Hall. Great Britain. Herrero, M., Garcia, L. A., and Diaz, M. (2006). Volatile Compounds in Cider: Inoculation Time and Fermentation Temperature Effects.

Hoseney, R. C. (1994). Pasta and Noodles Principles of Cereal Science & Technology Second Edition. American Association of Cereal Chemists. Minnesota.

Ikhsan, M. B. (1997). Pengaruh Media Starter dan Cara Penambahan Gula Terhadap Kualitas Anggur Pisang Klutuk. Stiper Farming. Semarang.

Jay, J. M. (1986). Modern Food Microbiology. Van Nostrand Reinhold. New York.

Laily, N., Atariansah, D. Nuraini, S. Istini, I. Susanti, dan L. Hartono. (2004). Kinetika Fermentasi Produksi Selulosa Bakteri oleh Acetobacter pasterianum pada Kultur Kocok.

Lobban et al. (1988). Cell Counting using a Haemacytometer.Mahreni dan Sri S. (2011). Kinetika Pertumbuhan Sel Sacharomyces cerevisiae dalam Media Tepung Kulit Pisang. Seminar Rekayasa Kimia dan Proses. ISSN:1411-4216.

Matz, SA. (1992). Bakery Technology and Engineering, 3th edition. Van Nostrand Reinhold. New York.

Palmer, T. (1991). Understanding Enzymes 3rd Edition. Ellis Horwood Limited. England.

Peppler, H. J. & D. Perlman. (1979). Microbial Technology, Fermentation Technology. Academic Press. San Fransisco.

Pramanik, K. (2003). Fermentation Using Saccharomyces Yeast Extracted From Teddy. Department of Chemical Engineering. India.

Rahman, A. ( 1992 ). Teknologi Fermentasi. Penerbit Arcan. Jakarta.

Rehm and G. Reed. (1983). Food and Feed Production with Microorganisms Volume 5. Weinheim Deerfield Beach. Florida.

Said, E. G. (1987). Bioindustri. PT Mediyatama Sarana Perkasa. Jakarta.

Schlegel, H. G. & K. Schmidt . (1994). Mikrobiologi Umum. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Sevda, S. and Rodrigues L. (2011). Fermentative Behavior of Saccharomyces Strains During Guava (Psidium Guajava L) Must Fermentation and Optimization of Guava Wine Production. Journal Food Process Technol, 2:4.

Sharma, J.L. & S. Caralli. (1998). A Dictionary of Food & Nutritions. CBS Publishers & Distributors. New Delhi.

Shuler, L. M. (1989). Bioprocess Engineering Basic Concepts. Prentice Hall international Incorporation. London

Stanburry, P.F. and Whitaker. (1984). Principles of Fermentation Technology. Pergamon Press. New York.

Sudarmadji S. & B.H. Suhardi. (2000). Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Penerbit Liberty. Yogyakarta.Susanto, W.H dan Bagus R.S. (2011). Pengaruh Varietas Apel (Malussylvestris) dan Lama Fermentasi Oleh Khamir Saccharomyces cerevisiaeSebagai Perlakuan Pra-pengolahan Terhadap Karakteristik Sirup. Jurnal Teknologi Pertanian 2(3):135-142.Thirumavalavan, K.; Manikkandan, T.R.; Dhanasekar, R. (2008). Batch Fermentation of Pullulan from Aureobasidium pullulans Using Low Cost Substrates. Biotechnology 7 (2):317-322.Thomsson, E.; C. Larsson; E. Albers; A. Nilsson; C. J. Franzen; & L. Gustafsson. (2003). Carbon Starvation Can Induce Energy Deprivation and Loss of Fermentative Capacity in Saccharomyces cerevisiae. http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender. fcgi?tool=pubmed&pubmedid=12788723. Diakses tanggal 25 Juni 2015.Van Hoek. (1998). Effect of Spesific Growth Rate on Fermentative Capacity of BakersYeast. Appl Environ Microbiol. 64 (11): 42264233.Wang D.,Y. Xu, J. Hu1 and G. Zhao. 2004. Fermentation Kinetics of Different Sugars by Apple Wine Yeast Saccharomyces cerevisiae. Journal Of The Institute Of Brewing. The Institute & Guild of Brewing.

Winarno, F. G.; S. Fardiaz & D. Fardiaz. (1980). Pengantar Teknologi Pangan. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.Winarno, F.G., S. Fardiaz dan D. Fardiaz. (1984). Pengantar Teknologi Pangan. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.5. LAMPIRAN

5.1. Perhitungan

Kelompok A1

Rata-rata MO tiap petak

N0 = = 8,25

N24 = = 61,25

N48 = = 34,75

N72 = = 28,5

N96 = = 18,5

Rata-rata MO tiap cc

N0 = = 3,3 x 107N24 = = 2,45 x 108N48 = = 1,39 x 108N72 = = 1,14 x 108N96 = = 7,4 x 107Total asam

N0 = = 10,56 mg/ml

N24 = = 13,44 mg/ml

N48 = = 12,67 mg/ml

N72 = = 12,48 mg/ml

N96 = = 12,67 mg/ml

Kelompok A2


N0 = = 4

N24 = = 86

N48 = = 128

N72 = = 171,25

N96 = = 188,25



N0 = = 10,56

N24 = = 12,48

N48 = = 12,29

N72 = = 12,10

N96 = = 12,48

Kelompok A3


N0 = = 2

N24 = = 73

N48 = = 80.75

N72 = = 92.5

N96 = = 162.75


N0 = = 8,00 x 107N24 = = 29,2 x 107N48 = = 32,3x 107N72 = = 37 x 107N96 = = 65,1 x 107Total asam

N0 = = 10,368 mg/ml

N24 = = 13,056mg/ml

N48 = = 12,67 mg/ml

N72 = = 12,48 mg/ml

N96 = = 12,86 mg/ml

Kelompok A4


N0 = = 4

N24 = = 96,5

N48 = = 104,5

N72 = = 89,5

N96 = = 120



N0 = = 10,94

N24 = = 12,29

N48 = = 12,10

N72 = = 12,48

N96 = = 12,48

Kelompok A5


N0 = = 4

N24 = = 78

N48 = = 37,75

N72 = =41,75

N96 = = 31



N0 = = 11,14

N24 = = 12,86

N48 = = 12,67

N72 = = 12,10

N96 = = 12,86

5.2. Laporan Sementara

5.3. Abstrak Jurnal

Kinetika_Benedictus Ryza_12.70.0053_A2

Documents

Transcript of Kinetika_Benedictus Ryza_12.70.0053_A2