...

Derajat Keasaman (pH) Vinegar (129-133) El

by user

on
Category: Documents
0

views

Report

Comments

Transcript

Derajat Keasaman (pH) Vinegar (129-133) El
Derajat Keasaman (pH) Vinegar (129-133)
El-Hayah Vol. 5, No.3 September 2015
DERAJAT KEASAMAN (pH) VINEGAR DALAM MEDIA LIMBAH FERMENTASI BIJI
KAKAO AKIBAT PENAMBAHAN KONSENTRASI Acetobacter aceti DAN WAKTU
INKUBASI
Wiwik Kusmawati
IKIP Budi Utomo Malang
Email: [email protected]
ABSTRAK
The study was aimed to identify the degree of acidity (pH) vinegar in a medium waste
fermentation of cocoa beans due to the addition of Acetobacter aceti concentration and
time of incubation.This research utilised two factor, factorial design with completely
randomized design (CRD). Thefirst factor is the Acetobacter aceti consentration (10%,
13%, dan 16%). The second is the time of incubation (6, 8, dan 10 day). Results were
analyzed by using SPSS program version 11 personal computer, two way ANOVA and
multiple comparison test with significance level of 0,05.The results of analysis of variance
showed that there were differences in the degree of acidity (pH) of vinegar in a medium
waste fermentation of cocoa beans due to the addition of Acetobacter aceti concentration
and time of incubation. While Duncan's test results showed the treatment inoculation 13%
starter Acetobacter aceti with 6 days of incubation time significantly different from the
other treatments with minimal pH is 2,02. So that these results meet the standards of
vinegar. From these experiment we suggested that consentration of Acetobacter aceti and
incubation period has effects in the degree of acidity (pH) vinegar in fermentation waste of
cacao seed medium.
Keywords: Degree of acidity (pH), fermentation waste of cacao seed medium, Acetobacter
aceti.
PENDAHULUAN
Vinegar merupakan salah satu asam organik
yang paling penting karena banyak digunakan
dalam industri untuk memproduksi asam-asam
alifatis, pembuatan obat-obatan (aspirin),
pembuatan warna (indigo) dan parfum
(Tjokroadikoesoemo, 1993). Sedangkan vinegar
dalam industri makanan berfungsi sebagai agen
anti mikrobial dan meningkatkan cita rasa
(Douglas dan Glen, 1982).
Menurut Rahman (1992) vinegar dapat
dibuat dari bahan baku yang mengandung gula,
termasuk juga dari limbah fermentasi biji kakao.
Apalagi perkembangan luas tanaman kakao pada
Pelita V lebih dari 400.000 hektar. Sehingga
dapat diperhitungkan produksi kakao di
Indonesia akan mencapai sekitar 250.000 ton di
akhir tahun 1990-2000 (Anonymous, 1988).
Tersedianya bahan baku yang cukup
melimpah menunjukkan bahwa Indonesia sangat
berpotensi untuk mengembangkan produksi
vinegar. Namun, pada kenyataannya sampai saat
ini Indonesia masih mengimpor vinegar yang
cukup besar.
Limbah fermentasi biji kakao diperoleh
sesudah biji kakao difermentasi. Lama waktu
fermentasi biji kakao tergantung pada jenis
kakao yang akan difermentasi. Fermentasi
dimaksudkan untuk memperoleh biji kakao
kering dengan aroma dan warna yang disukai
konsumen. Selama itu pula enzim menguraikan
senyawa polifenol, protein dan gula yang
selanjutnya akan menghasilkan senyawa aroma,
perbaikan cita rasa dan perubahan warna
(Iswanto, 1997).
Pada akhir fermentasi timbul bau asam cuka
yang keras dan pulp mudah dilepaskan.
Melepasnya pulp dari biji menghasilkan cairan
yang selain merembes ke dalam biji, juga
mengalir keluar melalui lubang kotak fermentasi
(Alamsyah, 1991).
Cairan ini merupakan limbah yang berasal
dari pulp dan belum dimanfaatkan atau dibuang
begitu saja. Menurut Ardhana (1990) biji kakao
yang telah difermentasi selama 18 jam akan
menghasilkan cairan dengan kadar etanol
sampai 12%, glukosa sampai 8%, sukrosa 6,1%
dan asam asetat sampai 5,27%. Sedangkan
Junianto (1995) mengatakan limbah ini
menghasilkan asam asetat 0,22%, alkohol 3,9%
dan gula reduksi 17,299%.
Terbentuknya vinegar memerlukan dua
proses. Proses pertama adalah pengubahan gula
menjadi alkohol oleh khamir (fermentasi
129
Wiwik Kusmawati
alkoholik). Proses kedua adalah pengubahan
etanol menjadi asam asetat oleh bakteri asam
asetat (fermentasi oksidatif) (Frazier dan
Westhoff, 1983).
Menurut Desrosier (1977) pada fermentasi
oksidatif, starter atau bibit yang cocok harus
ditambahkan untuk menyediakan jenis bakteri
yang diperlukan. Starter yang baik adalah
berasal dari biakan murni (Sa’id, 1987). Strain
yang digunakan untuk produksi asam asetat
adalah Acetobacter aceti karena kemampuannya
dibawah kondisi aerasi dan keasaman yang
tinggi mengubah etanol secara cepat dengan
hasil asam asetat tinggi (Crueger dan Anneliese,
1992). Sehingga penelitian mengenai galur
Acetobacter aceti yang dapat mengubah etanol
menjadi asam asetat dapat menjadikan cara
pembuatan asam cuka dengan fermentasi
oksidatif menjadi penting kembali (Sardjoko,
1991).
Pemberian starter dilakukan dengan cara
menuangkan hasil biakan bakteri Acetobacter
aceti ke dalam fermentor. Menurut Wibowo et
al. (1990) proporsi starter pada umumnya 3-10%
dibanding volume total media. Persiapan starter
dilakukan agar fase adaptasi dalam media
fermentasi seminimal mungkin, sehingga proses
fermentasinya
berlangsung
lebih
cepat.
Sedangkan Purwaningsih (1989) mengatakan
starter Acetobacter aceti yang ditambahkan pada
fermentor kurang lebih sebanyak 10% dari
volume medium. Rahman (1992) mengatakan
pada pembuatan vinegar dari aren nira, starter
yang ditambahkan kurang lebih sebanyak 20%
dari volume medium. Dan waktu inkubasi akan
memperbaiki cita rasa dan kadar asam asetat
yaang dihasilkan (Desrosier, 1977).
Selama fermentasi oksidatif itu Acetobacter
aceti mengoksidasi etanol dan menghasilkan
asam asetat. Starter Acetobacter aceti 11,5%
akan menghasilkan kadar asam asetat 5% dan
efisiensi pengubahan sekitar 86% (Pudjiraharti
et al., 1988). Penelitian yang dilakukan oleh
Kusmawati (1999) inokulasi 13% starter
Acetobacter aceti dengan waktu inkubasi 6 hari
berbeda nyata dengan perlakuan lain dengan
kadar asam asetat maksimal yaitu 4,02%.
Di samping itu selama fermentasi, pH
berubah menurun. Penurunan pH terjadi apabila
memproduksi asam-asam organik misalnya
asam asetat, asam laktat dan lain-lain (Sa’id,
1987). Perubahan pH yang terjadi pada medium
fermentasi masih dalam batas toleransi optimum
untuk proses fermentasi aerob dan pertumbuhan
Acetobacter aceti yakni 3,0-4,0 sehingga tidak
130
perlu penambahan buffer (Pudjiraharti et al.,
1988). Standar pH vinegar yaitu 2,0-4,0 (Sa’id,
1987). Sedangkan menurut Holt et al. (1994)
mengatakan pH vinegar yang diperoleh adalah
4,0-5,0.
Berdasarkan uraian di atas, penting untuk
dilakukan penelitian tentang Derajat Keasaman
(pH) Vinegar dalam Media Limbah Fermentasi
Biji Kakao Akibat Penambahan Konsentrasi
Acetobacter aceti dan Waktu Inkubasi.
METODE PENELITIAN
Pengambilan Sampel
Sampel diambil dengan cara menampung
tetesan limbah fermentasi biji kakao pada
lembaran plastik yang diletakkan di bawah
kotak fermentasi biji kakao. Plastik ini dipasang
sejak biji kakao yang baru dipetik, dimasukan ke
dalam kotak fermentasi. Plastik dipasang sekitar
18 jam untuk menampung limbah yang mengalir
dari kotak fermentasi, limbah yang tertampung
dalam plastik dimasukkan ke dalam botol-botol
kaca steril. Botol-botol ini ditutup dengan
aluminium foil dan plastik. Kemudian
dimasukan di dalam termos yang telah diisi
dengan es dan dibawa ke Laboratorium Biologi
Universitas Muhammadiyah Malang.
Pemeliharaan Kultur
Untuk fermentasi alkoholik digunakan kultur
murni
Saccharomyces
cerevisiae
yang
dipelihara pada media Malt Extract Agar Miring
selama 24 jam pada suhu 300C. Sedangkan
untuk
fermentasi
oksidatif
digunakan
Acetobacter aceti yang dipelihara padamedia
agar miring selama 24 jam pada suhu 300C.
Pembuatan Starter
Untuk
fermentasi
alkoholik
kultur
Saccharomyces cerevisiae yang telah ditanam
pada media Malt Extract Agar Miring diambil 2
ose dan diinokulasikan ke dalam 578 ml media
limbah fermentasi biji kakao yang telah
dipasteurisasi selama 15 menit pada suhu 720C.
Selanjutnya diaerasi 12-14 gelembung per menit
dan diinkubasi selama 24 jam pada suhu kamar
(25-290C). Setelah inkubasi media ini dipakai
sebagai starter.
Untuk fermentasi oksidatif biakan murni
Acetobacter aceti yang telah ditanam pada
media agar miring diambil 2 ose dan
diinokulasikan ke dalam 5 ml media cair dan
diinkubasi selama 24 jam pada suhu 300C.
Setelah waktu yang ditentukan tercapai, dari
media cair diinokulasikan ke dalam 150 ml
media limbah fermentasi biji kakao yang telah
El-Hayah Vol. 5, No.3 September 2015
Derajat Keasaman (pH) Vinegar (129-133)
dipasteurisasi selama 15 menit pada suhu 720C.
Kultur ini kemudian diaerasi 12-14 gelembung
per menit dan diinkubasi selama 18 jam pada
suhu kamar. Setelah inkubasi media ini dipakai
sebagai starter.
Proses Fermentasi
Limbah fermentasi biji kakao yang telah
diperoleh dimasukkan pada botol (sebagai
fermentor alkoholik) sebanyak 1000 ml secara
aseptis dan dipasteurisasi pada suhu 720C
selama 15 menit. Kemudian didinginkan sampai
sekitar 30-310C.
Setelah dingin (300C) diinokulasi dengan
starter Saccharomyces cerevisiae sebanyak 10%
dari volume substrat dalam fermentor (= 100
ml) dan ditutup dengan kapas, diinkubasi pada
suhu 300C selama 3 hari atau sampai
pembentukan gelembung CO2 berhenti.
Agar tidak menganggu proses fermentasi
selanjutnya, Saccharomyces cerevisiae yang
terdapat pada fermentor dimatikan terlebih
dahulu, dengan cara substrat bersama fermentor
dipasteurisasi pada suhu 720C selama 15 menit.
Disamping
itu
diamati
pula
apakah
Saccharomyces cerevisiae telah mati atau belum
dengan cara mengamati dibawah mikroskop,
menggunakan pewarnaan larutan methylen blue.
Apabila Saccharomyces cerevisiae yang
ditemukan ternyata masih hidup, ditunjukkan
dengan warna jernih maka lama pasteurisasi
ditambah hingga tidak ditemukan lagi adanya
Saccharomyces cerevisiae yang masih hidup.
Setelah proses fermentasi alkoholik berakhir
dilakukan pengambilan sampel dan pengukuran
kadar alkohol.
Tabel 1
Untuk menuju proses oksidasi etanol
menjadi asam asetat, substrat yang telah
dipasteurisasi pada suhu 720C selama 15 menit,
dalam keadaan panas substrat dipindahkan ke
dalam botol fermentor untuk fermentasi oksidasi
yang sudah disterilkan terlebih dahulu sebanyak
100 ml. Substrat yang telah dingin diinokulasi
dengan starter Acetobacter aceti secara aseptis
dengan perlakuan:
1 = Konsentrasi Acetobacter aceti 10% dari
volume substrat
2 = Konsentrasi Acetobacter aceti 13% dari
volume substrat
3 = Konsentrasi Acetobacter aceti 16% dari
volume substrat
Kemudian diaerasi 12-14 gelembung per
menit dan diinkubasi pada suhu kamar.
Pengukuran kadar asam asetat dilakukan pada
hari ke-6, ke-8 dan ke-10.
Pengukuran pH
Pengukuran pH dilakukan dengan cara
mengukur langsung sampel yang baru diambil
dengan pH meter.
Analisis Data
Jika data berdistribusi normal dan varian
datanya homogen, maka data tersebut dianalisis
dengan analisis sidik ragam dan uji beda jarak
nyata Duncan’s.
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan dari hasil penelitian diperoleh
data sebagai berikut:
Derajat keasaman (pH) vinegar hasil fermentasi oksidatif limbah fermentasi biji kakao
Perlakuan
A1W1
A1W2
A1W3
A2W1
A2W2
A2W3
A3W1
A3W2
A3W3
Total
Ulangan
I
II
2,12
2,88
2,13
2,47
2,23
3,02
1,94
1,99
2,46
2,85
2,88
2,82
3,54
4,23
3,54
3,46
3,28
3,28
24,12
27
Total Rerata
III
2,23
2,9
3,02
2,14
2,23
2,47
4,38
3,64
3,09
26,10
7,23
7,5
8,27
6,07
7,54
8,17
12,15
10,64
9,65
77,22
2,5
2,73
3,55
2,02
2,41
3,22
2,5
2,76
4,05
25,73
131
Wiwik Kusmawati
Keterangan:
A1W1 = Inokulasi 10% Acetobacter aceti dan waktu inkubasi selama 6 hari.
A1W2 = Inokulasi 10% Acetobacter aceti dan waktu inkubasi selama 8 hari.
A1W3 = Inokulasi 10% Acetobacter aceti dan waktu inkubasi selama 10 hari.
A2W1 = Inokulasi 13% Acetobacter aceti dan waktu inkubasi selama 6 hari.
A2W2 = Inokulasi 13% Acetobacter aceti dan waktu inkubasi selama 8 hari.
A2W3 = Inokulasi 13% Acetobacter aceti dan waktu inkubasi selama 10 hari.
A3W1 = Inokulasi 16% Acetobacter aceti dan waktu inkubasi selama 6 hari.
A3W2 = Inokulasi 16% Acetobacter aceti dan waktu inkubasi selama 8 hari.
A3W3 = Inokulasi 16% Acetobacter aceti dan waktu inkubasi selama 10 hari.
Hasil analisis sidik ragam menunjukkan
bahwa ada perbedaan derajat keasaman (pH)
vinegar dalam media limbah fermentasi biji
kakao
akibat
penambahan
konsentrasi
Acetobacter aceti dan waktu inkubasi.
Sedangkan hasil uji Duncan’s 5% menunjukkan
perlakuan inokulasi 13% starter Acetobacter
aceti dengan waktu inkubasi 6 hari berbeda
nyata dengan perlakuan lain dengan pH minimal
yaitu 2,02.
Perbedaan kadar asam asetat yang dihasilkan
pada tiap perlakuan menyebabkan pH yang
diperoleh juga berbeda, yaitu sekitar 2,02-4,05.
Perubahan pH ini masih dalam kisaran pH untuk
vinegar, sehingga telah memenuhi standar pH
vinegar yaitu 2,0-4,0 (Sa’id, 1987). Sedangkan
menurut Holt et al. (1994) mengatakan pH
vinegar yang diperoleh adalah 4,0-5,0.
Ada beberapa faktor yang mempengaruhinya
antara lain: jenis senyawa dan aktivitas
Acetobacter aceti. Alkohol adalah senyawa
hidroksida yang bersifat polar atau mudah
menguap dan merupakan basa lemah yang
memiliki pH 8,0-9,0. Ini berarti kadar alkohol
dalam
medium
berpengaruh
terhadap
peningkatan pH. Sehingga semakin tinggi kadar
alkohol dalam medium pH semakin meningkat
begitu pula sebaliknya.Sedangkan asam asetat
merupakan
senyawa
karboksilat
yang
mempunyai sifat sebagai asam lemah. Apabila
132
dalam medium terjadi penambahan asam atau
asam asetat maka akan terjadi penurunan pH.
Selama fermentasi oksidatif ini Acetobacter
aceti mengoksidasi alkohol menjadi asam asetat
dan air yang menyebabkan kadar alkohol
menurun. Sesuai dengan kadar asam asetat yang
terbentuk semakin berkurangnya kadar alkohol
karena proses tersebut menjadikan sifat basa
dalam medium berkurang dan sebaliknya
meningkatkan derajat asamnya, yang ditandai
dengan penurunan pH. Maka pada perlakuan
inokulasi 13% Acetobacter aceti karena
mempunyai kadar asam asetat maksimal
dibandingkan dengan perlakuan inokulasi 10%
dan 16% Acetobacter aceti menyebabkan pHnya juga lebih rendah.
Disamping itu oksidasi asam asetat menjadi
karbon dioksida dan air menyebabkan karbon
dioksida akan dilepas sebagai gas dan air akan
tetap berada dalam medium. Dengan demikian
kadar alkohol akan terus menurun sampai pada
pengamatan terakhir, sehingga pH mengalami
perbedaan.
Bahkan Fessenden dan Fessenden (1986)
mengatakan adanya asam asetat dan alkohol
bersama-sama dalam media menyebabkan
terbentuknya
senyawa
ester.
Dengan
terbentuknya senyawa ester ini menyebabkan
pH mengalami perbedaan. Reaksi terbentuknya
senyawa ester dari alkohol dan asam asetat
adalah sebagai berikut:
Derajat Keasaman (pH) Vinegar (129-133)
O
C
ǁ
ǁ
CH3 – C – O – OH + HO – C2H5⇄ CH3 – C – O – C2H5 + H2O
Kesimpulan
Dari hasil penelitian dapat disimpulkan
bahwa ada perbedaan derajat keasaman (pH)
vinegar dalam media limbah fermentasi biji
kakao
akibat
penambahan
konsentrasi
Acetobacter aceti dan waktu inkubasi.
El-Hayah Vol. 5, No.3 September 2015
bekerjasama dengan PT Mediyatama
Sasana Perkasa, Jakarta.
Sardjoko, 1991, Bioteknologi: Latar Belakang
dan Penerapannya, PT Gramedia
Pustaka Utama, Jakarta.
Schlegel, H. G., Schmidt, 1994, Mikrobiologi
Umum, UGM Press, Yogyakarta.
Tjokroadikoesoemo, P. S., 1993, HFS dan
Industri Ubi Kayu Lainnya, PT
Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Wibowo, D., 1990, Teknologi Fermentasi,
Pusat Antar Unoversitas-Pangan dan Gizi
UGM, Yogyakarta.
DAFTAR PUSTAKA
Anonymous. 1988. Bercocok Tanam Kakao.
Dinas Perkebunan Daerah Propinsi Dati I
Jawa Timur, Jawa Timur.
Alamsyah, T. S., 1991, Peranan Fermentasi
dalam Pengolahan Biji Kakao Kering,
Puslit Jember, Jember.
Ardhana, 1990, Microbial Ecology and
Biochemistry
of
Cocoa
Bean
Fermentation, Sinauer Ass. INC.,
Sunderland.
Crueger,
W.,
C.,
Anneliese,
1984,
Biotechnology: A Text book of Industrial
Microbiology, Sinauer Ass. INC.,
Sunderland.
Desrosier, N. W., J. N., Desrosier, 1977, The
Technology of Food Preservation, Fourth
Edition, The Avi Publ. Companyy Inc.,
Connecticut.
Frazier, W. C., D. C., Westhoff, 1988, Food
Microbiology,
McGraw-Hill
Book
Company, Singapore.
Holt, J. G., Krieg, N. R., Sneath, P. H. A.,
Staley, J. T., dan Williams, S. T., 1994,
Bergey’s Manual of Determinative
Bacteriology, Ninth edition, Williams and
Wilkins, Baltimore, Maryland.
Iswanto, H., 1997, Fermentasi Biji Kakao
Menentukan Cita Rasa Coklat Sejati,
Trubus 328-Thn. XXIII-Maret 1997,
Jakarta.
Kusmawati, W., 1999, Analisis Kadar Asam
Asetat Vinegar dalam Media Limbah
Fermentasi
Biji
Kakao
Akibat
Pengaruh Konsentrasi Acetobacter aceti
dan Waktu Inkubasi, Universitas
Muhammadiyah Malang, Malang.
Rahman, A., 1992, Teknologi Fermentasi,
Penerbit Arcan, Jakarta.
Sa’id, E. G., 1987, Bioindustri: Penerapan
Teknologi Fermentasi, Penerbit Pusat
Antar Universitas (PAU) Biotek IPB
133
Fly UP