Kinetika Fermentasi Di Dalam Produksi Minuman Vinegar_Edwin Prasetyo_12.70.0181_F4

1

206

KINETIKA FERMENTASI DALAM PRODUKSI MINUMAN VINEGAR

laporan resmi praktikum

TEKNOLOGI FERMENTASIDisusun oleh:

Edwin PrasetyoNIM : 12.70.0181Kelompok F4

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG

2015

1. HASIL PENGAMATANHasil pengamatan kinetika dalam produksi vinegar dari sari apel malang dan kultur Saccharomyces cereviceae yang diamati setiap 24 jam selama 5 hari dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Hasil Pengamatan Kinetika dalam Produksi Vinegar dari Sari Buah Apel

KelompokPerlakuanWaktu MO Tiap PetakRata-rata/ MO Tiap Petak Rata-rata/

MO Tiap ccOD (nm)pHTotal Asam

1234

F1Sari apel + S. cereviceaeN0148752 x 1070,31623,8216,32

N245047554549,2519,7 x 1071,35583,2419,20

N48394036413915,6 x 1071,58903,3514,40

N72456256695823,2 x 1071,62333,3714,59

N966072768372,7529,1 x 1071,83783,4014,02

F2Sari apel + S. cereviceaeN01213111111,754,7 x 1070,27213,2416,51

N2481101929391,7536,7 x 1071,09913,2217,28

N4816912315717915762,8 x 1071,10383,3314,40

N72787210112894,7537,9 x 1070,90603,4213,82

N96300300300300300120 x 1072,14253,4313,63


N24546260565823,2 x 1071,24583,2217,28

N4812082818391,536,6 x 1071,49173,3316,32

N72123103108109110,7544,3 x 1071,64153,3415,55

N964439413740,2516,1 x 1071,29323,4214,02


N2410190107124105,542,2 x 1071,51203,2519,20

N48819088978935,6 x 1071,55833,1314,40

N728376957582,2532,9 x 1070,74873,3414,59

N968276838681,7532,7 x 1070,78453,4813,82

KelompokPerlakuanWaktu MO Tiap PetakRata-rata/ MO Tiap Petak Rata-rata/

MO Tiap ccOD (nm)pHTotal Asam

F5Sari apel + S. cerevisiaeN011272319208 x 1070,33523,3215,74

N2419218712475144,557,8 x 1071,29113,2317,28

N481151061199210843,2 x 1071,38603,3514,40

N721007569527429,6 x 1071,69583,5415,17

N9613589144167133,7553,4 x 1071,40693,4612,86

Dari Tabel 1 di atas, dapat dilihat bahwa perolehan rata-rata mikroorganisme / tiap cc dan nilai OD pada seluruh kelompok berbeda-beda. Pada semua kelompok jumlah mikroorganisme / tiap cc terbesar adalah pada jam ke-96 kecuali pada kelompok F3 dan F4. Sedangkan untuk nilai OD, seharusnya jika semakin banyak jumlah mikroorganisme / tiap cc maka nilai OD akan semakin tinggi. Namun terdapat ketidaksesuaian pada beberapa kelompok.

2. PEMBAHASANSaccharomyces cereviseae adalah salah satu yeast yang dapat menfermentasi glukosa dalam buah serta akan menghasilkan alkohol dan CO2 dari hasil pemecahan pati (Rahman,1992). Saccharomyces cerevisiae akan memfermentasi beberapa karbohidrat, menghasilkan alkohol dan CO2. Reaksi fermentasi yang terjadi yaitu :C6H12O6

2 C2H5OH + 2 CO2Karbohidrat

yeast

alkohol

gasSaccharomyces cereviseae adalah yeast bersel tunggal, memiliki lebar rata-rata 4 hingga 6 mikron dan panjang 5-7 mikron, tumbuh sebagai sel-sel tunggal atau kadang berpasangan, serta berkembang secara aseksual dengan membentuk tunas atau sel anak yang kemudian memisah dan dapat tumbuh sendiri serta melanjutkan siklus kehidupan (Matz, 1992). Saccharomyces cereviceae termasuk spesies yeast yang dikomersialkan (yeast fermentasi permukaan) yaitu jenis Saccharomyces cereviseae yang ditumbuhkan dalam suatu fermentasi aerobik dengan metode fed batch (Rehm & Reed, 1983). Pada praktikum ini bahan yang digunakan adalah sari buah apel. Buah apel adalah salah satu yang bisa digunakan untuk produk fermentasi selain anggur. Buah apel mengandung gula, senyawa fenolik, asam, dan rasa yang bervariasi. Minuman fermentasi yang dibuat dengan bahan dasar buah-buahan selain anggur dikenal dengan nama cider (Dharmadhikari, 2010). Cider adalah minuman dengan kadar alkohol rendah yang dapat diperoleh melalui fermentasi sari buah dengan atau tanpa penambahan gula oleh sel khamir (Ranganna, 1978).Pertama-tama apel di juicer, kemudian diambil sarinya saja. Sari buah apel yang telah diperoleh, lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditutup dengan aluminium foil kemudian disterilisasi. Proses sterilisasi bertujuan untuk menghilangkan bakteri atau pengotor yang mungkin ada / bisa menjadi kontaminan dalam sari buah apel.Setelah disterilisasi, sari apel tadi di tambah dengan yeast Saccharomyces cereviciae secara aseptis dengan tujuan untuk mencegah pencemaran dari mikroorganisme asing yang dapat masuk melalui kontak langsung dengan permukaan yang tercemar, tersentuh media atau permukaan tabung bagian dalam, maupun melalui aliran udara (Hadioetomo, 1993). Sari apel yang telah diberi yeast tadi, diambil sebanyak 30 ml untuk dihitung jumlah selnya dengan menggunakan haemocytometer.Menurut Fardiaz (1992), jumlah sel dapat ditentukan dengan menggunakan 2 cara yaitu secara langsung dan tidak langsung. Penentuan secara tidak langsung dapat dilakukan dengan mengukur tingkat kekeruhan larutan menggunakan spektrofotometer. Intensitas cahaya yang ditransmisikan dan diabsorbansi oleh larutan dapat ditentukan dengan hukum Lambert-Beer . Rasio intensitas yang diteruskan (I) dengan intensitas cahaya mula-mula (I0) disebut persen transmitansi (%T). Semakin keruh suatu suspensi maka semakin kecil %T. Rumus matematis Hukum Lambert-Beer yaitu :A = log (I0/It) = log(I0/It) = log T = abc.Sedangkan penentuan secara langsung menurut Chen (2011), dapat dilakukan dengan menggunakan haemocytometer. Haemocytometer merupakan suatu alat untuk menghitung sel secara cepat serta digunakan untuk konsentrasi sel yang rendah. Haemocytometer diletakkan diatas spesimen pentas (tempat objek) dan digunakan untuk menghitung jumlah suspensi sel.

Gambar 1. Hasil haemocytometer cider apel kelompok F4 pada N0Sari apel yang diperoleh, diambil sampelnya setiap hari sebanyak 30 ml selama 5 hari untuk dihitung jumlah sel dengan menggunakan haemocytometer dan OD pada 660 nm. Selama penyimpanan, sampel diletakkan di shaker incubator agar kultur tersebar secara merata pada media dan memberi suplai oksigen pada kultur yeast. Perlakuan shaker bertujuan untuk mensuplai oksigen pada media dan dalam penggunaannya dengan sumber karbon untuk membantu pertumbuhan mikrobia secara aerobik (Said, 1985). Yeast termasuk dalam mikroorganisme yang bersifat aerob sehingga dengan pensuplaian oksigen yang cukup akan memberi keuntungan dalam proses pertumbuhan sel yeast.

Gambar 2. Hasil cider apelDari praktikum kali ini, dapat dilihat bahwa perolehan rata-rata mikroorganisme / tiap cc dan nilai OD pada seluruh kelompok berbeda-beda. Pada semua kelompok jumlah mikroorganisme / tiap cc terbesar adalah pada jam ke-96 kecuali pada kelompok F3 dan F4. Hubungan antara waktu dengan jumlah sel/cc, waktu dengan OD, dan OD dengan jumlah sel/cc dapat dilihat pada grafik berikut :

Grafik 1. Grafik Hubungan Waktu dan Jumlah Sel/ccDari Grafik 1, dapat dilihat bahwa kelompok F1, F2, F3, dan F6 pada N0 jumlah sel masih sedikit kemudian ada peningkatan pada N24 hingga N48 pada F2 dan F3, sedangkan kelompok F1, F4, dan F5 justru mengalami penurunan. Kemudian diikuti dengan penurunan pada N72 pada kelompok F2, F4, dan F5; namun kelompok F1 dan F3 mengalami peningkatan. Lalu terjadi kenaikan kembali pada N96 untuk setiap kelompok, kecuali kelompok F3 yang mengalami penurunan. Pada kelompok F2, jumlah sel mengalami kenaikan dari N0 hingga N48 kemudian turun pada N72 dan kembali merangkak naik pada N96. Sedangkan pada kelompok lainnya, jumlah sel mengalami kenaikan dari N0 hingga N24 kemudian mengalami penurunan pada N48. Dari hasil yang diperoleh, hasil yang cukup sesuai dengan teori yang ada. Mikroorganisme akan mengalami fase lag, fase log, fase stationer, kemudian fase kematian. Pertama tama mikroorganisme akan mengalami fase lag dimana mikroorganisme mulai berkembang dan ditandai dengan peningkatan jumlah sel namun tidak sebanyak pada fase log (Shuler,1989). Setelah itu, mikroba akan mengalami fase log dimana selnya membelah dengan cepat dan fase pertumbuhan akan diperlambat. Fase ini menunjukkkan pertumbuhan mikroba yang menurun atau berkurang. Lalu setelah fase pertumbuhan diperlambat, sel akan mengalami stasioner / statis dimana pada kondisi ini jumlah sel yang hidup kurang lebih sama dengan jumlah sel yang mati.Kemudian di akhir fase adalah fase kematian, dimana mikroorganisme mengalami penurunan jumlah secara drastis (Fardiaz, 1992). Pada fase ini jumlah mikroorganisme tidak akan mencapai nol karena mikroorganisme yang masih hidup akan memakan mikroorganisme yang sudah mati dan mikroba yang mati ini yang akan menjadi sumber nutrien bagi mikroba yang masih hidup (Stanburry & Whitaker, 1984). Fase pertumbuhan mikroorganisme yang sesuai menurut Fardiaz (1992) yaitu :

Gambar 3. Fase Pertumbuhan Mikroorganisme

Perbedaan hasil yang diperoleh maupun kesalahan yang mungkin terjadi adalah karena aktivitas pertumbuhan mikroorganisme yang berbeda-beda, kandungan nutrisi yang terdapat pada setiap kelompok berbeda walaupun bahan yang digunakan sama, kurang lamanya proses penyimpanan sehingga fase fase mikroorganisme tersebut belum begitu terlihat, serta ketidaktelitian dalam menghitung jumlah sel maupun penggunaan alat. Keakuratan penghitungan secara manual dengan menggunakan haemocytometer tergantung pada jumlah ruang yang dihitung, pencampuran sampel (tanpa gelembung), dan jumlah sel yang dihitung (Atlas,1984).

Grafik 2. Grafik Hubungan Waktu dan OD

Dari Grafik 2, dapat dilihat bahwa semua kelompok pada N0, OD yang diperoleh tidak begitu tinggi kemudian pada N24 akan mengalami peningkatan cukup signifikan, tetapi kemudian akan mengalami kenaikan yang tidak cukup besar pada N48 dan N72. Setelah itu akan mengalami penurunan pada N96 dari kelompok F3, F4, dan F5. Pada fase lag, nilai OD yang dihasilkan kecil kemudian meningkat pada fase log dan stationer, kemudian menurun pada fase kematian. Namun hasil yang diperoleh kelompok F1 dan F2 kurang sesuai dengan fase pertumbuhan bakteri dimana seharusnya pada N96 akan mengalami penurunan karena mikroorganisme akan mengalami fase kematian setelah mengalami fase lag pada awal kemudian diikuti dengan fase log dan stationer. Penentuan kadar biomassa dengan menggunakan absorbansi didasarkan pada kekeruhan yang menandai pertumbuhan mikrobia pada media cair. Jika semakin besar konsentrasi sel mikrobia dalam suspensi, maka semakin keruh kenampakan suspensi tersebut (Rahman, 1992). Hasil yang tidak sesuai, mungkin dapat disebabkan karena ketidaktelitian dalam melakukan absorbansi, kesalahan dalam menghitung jumlah sel, kurang lamanya proses penyimpanan sehingga fase fase mikroorganisme tersebut belum begitu terlihat, ataupun adanya padatan yang ada pada cuvet sehingga pembacaan kurang sesuai.

Grafik 3. Grafik Hubungan OD dan Jumlah Sel/cc

Dari Grafik 3, dapat dilihat bahwa seharusnya nilai OD berbanding lurus dengan jumlah sel/cc dimana semakin tinggi nilai OD nya maka semakin banyak jumlah sel/cc nya. Rahman (1992) menyatakan bahwa nilai absorbansi berbanding lurus dengan jumlah sel yang dihasilkan. Semakin besar jumlah sel maka nilai absorbansinya juga akan semakin besar. Ketidaksesuaian hasil yang diperoleh mungkin disebabkan oleh ketidaktelitian dalam melakukan absorbansi, kesalahan dalam menghitung jumlah sel, adanya padatan yang ada pada cuvet sehingga pembacaan kurang sesuai, aktivitas pertumbuhan mikroorganisme yang berbeda-beda, kandungan nutrisi yang terdapat pada setiap kelompok berbeda walaupun bahan yang digunakan sama, serta ketidaktelitian dalam menghitung jumlah sel maupun penggunaan alat. Keakuratan penghitungan secara manual dengan menggunakan haemocytometer tergantung pada jumlah ruang yang dihitung, pencampuran sampel (tanpa gelembung), dan jumlah sel yang dihitung (Atlas,1984)..

Menurut Valles et al. (2007), yeast atau khamir adalah salah satu jenis mikroorganisme utama yang bertanggung jawab pada fermentasi alkohol. Pada sari buah apel jika diberikan jenis yeast yang berbeda akan menghasilkan rasa dan aroma dari produk akhir yang berbeda pula. Saccharomyces sp. adalah jenis mikroorganisme yang dominan pada fermentasi alkohol sedangkan genus non-Saccharomyces hanya mampu tumbuh pada tahap fermentasi awal saja. Kinetika pertumbuhan sel Saccharomyces cerevisiae dapat dipengaruhi oleh temperatur (Canbas, et al., 2007). Fermentasi sari apel merupakan proses dimana ragi mengubah gula pada apel ke dalam bentuk etil alkohol dan karbon dioksisa. Proses ini dibagi menjadi dua langkah yaitu :

Proses pertama

Ragi mengubah gula ke alkohol.

Proses kedua

Bakteri asam laktat mengubah asam malat menjadi karbon dioksida.(Realita & Debby, 2010).Menurut Jurnal Study of Growth Kinetic and Modeling of Ethanol Production by Saccharomyces cerevisae, dalam beberapa tahun terakhir, ada penelitian tentang penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar pengganti. Bioetanol memiliki keuntungan yaitu merupakan alternatif baru dan berkelanjutan sehingga dapat digunakan sebagai sumber energi. Bioetanol dihasilkan dengan menggunakan bioreaktor. Proses fermentasi dengan menggunakan bioreaktor dapat mengontrol faktor-faktor fisik seperti aerasi, agitasi, temperatur, pH, dan tekanan sehingga dapat menghasilkan bioetanol yang optimal. Mikroorganisme yang digunakan untuk menghasilkan etanol adalah Saccharomyces cerevisiae yang biasa digunakan dalam industri pangan. Produksi etanol ini dapat terjadi karena yeast merombak glukosa menjadi etanol.Menurut Jurnal Parametric Studies on Batch Alcohol Fermentation Using Saccharomyces Yeast Extracted from Toddy, fermentasi alkohol berperan penting dalam masa sekarang ini karena alkohol dapat di produksi dari beberapa bahan baku. Keuntungan dari proses fermentasi adalah bahan yang digunakan dapat bervariasi. Pada masa sekarang ini, fermentasi alkohol berperan penting sebagai sumber alternatif untuk bahan kimia dan bahan bakar cair. Fermentasi alkohol yang baik dipengaruhi oleh yeast strain development, mutant strain, media yang digunakan, desain reaktor, dll.Menurut Jurnal The Effect of Fermentation Temperature on the Growth Kinetics of Wine Yeast Species, proses fermentasi jus anggur menjadi wine merupakan proses biokimia yang kompleks karena ragi menggunakan gula dan komponen lain dari jus anggur sebagai substrat untuk pertumbuhannya, kemudian mengubahnya menjadi etanol, karbon dioksida, dan produk metabolisme lainnya yang berkontribusi terhadap komposisi kimia dan kualitas sensori produk yang dihasilkan. Beberapa faktor yang mempengaruhi pertumbuhan ragi selama proses fermentasi adalah klarifikasi jus anggur, penambahan sulfur dioksida, suhu fermentasi, komposisi jus anggur, inokulasi ragi yang digunakan, dan interaksi dengan mikroorganisme lain. Konsep inokulasi jus anggur adalah dengan kultur starter Saccharomyces cerevisiae yang dapat mempercepat proses fermentasi. Anggur putih sering difermentasi dengan suhu berkisar antara 10-20 C.Menurut Jurnal Slow Fermentation in French Cider Processing due to Partial Biomass Reduction", cider merupakan salah satu produk utama dalam industri pengolahan apel di Perancis. Di Perancis, cider dikenal sebagai minuman non pasteurisasi yang mengandung sedikit gula dengan kadar alkohol rendah. Jus yang telah diektraksi dapat difermentasi baik dalam botol maupun tangki tertutup. Fermentasi dilakukan selama 80-120 hari (slow fermentation) sehinggan dapat meningkatkan aroma pada buah tersebut. Slow fermentation ini memberikan keuntungan yaitu produksi CO2 (anaerob) akan meningkat sehingga dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme pembusuk.Menurut Jurnal Yeast Species Associated with the Spontaneous Fermentation of Cider, dalam proses fermentasi apel mikroorganisme yang digunakan harus kompleks. Penelitian telah membuktikan bahwa Saccharomyces sp. mempunyai peran utama dalam fermentasi alkohol sedangkan non- Saccharomyces sp. seperti Kloeckera, Candida, Pichia, Hansenula, Hanseniaspora, dan Metschnikowia dapat tumbuh selama tahap pertama dari proses fermentasi. Sedangkan beberapa faktor seperti letak geografis, kondisi iklim, varietas apel, dan teknologi pembuatan cider dapat mempengaruhi keanekaragaman yeast yang akan muncul pada saat proses fermentasi. 3. KESIMPULAN Saccharomyces cereviseae adalah salah satu yeast yang dapat menfermentasi glukosa dalam buah serta akan menghasilkan alkohol dan CO2 dari hasil pemecahan pati. Saccharomyces cereviceae termasuk spesies yeast yang dikomersialkan (yeast fermentasi permukaan) yaitu jenis Saccharomyces cereviseae yang ditumbuhkan dalam suatu fermentasi aerobik dengan metode fed batch. Buah apel adalah salah satu yang bisa digunakan untuk produk fermentasi selain anggur. Buah apel mengandung gula, senyawa fenolik, asam, dan rasa yang bervariasi. Cider adalah minuman dengan kadar alkohol rendah yang dapat diperoleh melalui fermentasi sari buah dengan atau tanpa penambahan gula oleh sel khamir. Jumlah sel dapat ditentukan dengan menggunakan 2 cara yaitu secara langsung dan tidak langsung. Mikroorganisme akan mengalami fase lag, fase log, fase stationer, kemudian fase kematian. Fase lag dimana mikroorganisme mulai berkembang dan ditandai dengan peningkatan jumlah sel namun tidak sebanyak pada fase log. Fase stasioner / statis merupakan fase dimana pada kondisi ini jumlah sel yang hidup kurang lebih sama dengan jumlah sel yang mati. Fase kematian adalah fase dimana mikroorganisme mengalami penurunan jumlah secara drastis. Jumlah sel/cc berbanding lurus dengan nilai OD. Hubungan jumlah sel/cc dengan waktu dan OD dengan waktu, mengikuti fase pertumbuhan mikroorganisme.Semarang, 5 Juli 2015Praktikan,

Asisten dosen:

- Bernardus Daniel - Metta MelianiEdwin Prasetyo(12.70.0181)

4. DAFTAR PUSTAKAAtlas, R. M. (1984). Microbiology Fundamental and Applications. Mac Millard Publishing Company. New York.

Canbas, Ahmet; Aysun Sener and M.Umit Unal. (2007). The Effect of Fermentation Temperature on the Growth Kinetics of Wine Yeast Species. Turk J Agric for 31, 349-354.

Chen, Yu-wei. (2011). Automatic Cell Counting for Haemocytometers Through Image Processing. Taiwan: National Chung Cheng University.Dharmadhikari. (-). Apple Wine. http://www.extension.iastate.edu/NR/rdonlyres/173729E4-C734-486A-AD16-778678B3E1CF/73939/AppleWine.pdfFardiaz, S. (1992). Mikroorganisme Pangan 1. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Hadioetomo, R. S. (1993). Mikobiologi Dasar dalam Praktek, Teknik dan Prosedur Dasar Laboratorium. PT Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Jameel, Ahmad Tariq; Farah Ahmad; Mohd Hider Kamarudin; Maizirwan Mei. (2011). Study of Growth Kinetic and Modeling of Ethanol Production by Saccharomyces cereviseae. African Journal of Biotechnology Vol 16(81).

Matz, S. A. (1992). Bakery Technology and Engineering, 3th edition. Van Nostrand Reinhold. New York.Nogueira, A. et al. (2008). Slow Fermentation in French Cider Processing due to Partial Biomass Reduction. Journal of The Institute of Brewing.Pramanik, K. 2003. Parametric Studies on Batch Alkcohol Fermentation Using Saccharomyces Yeast Extracted From Toddy. Department of Chemical Engineering, Regional Engineering College Warangal, Warangal-506004, Andhra Pradesh, India.

Diakses pada tanggal 5 Juli 2015.

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

Ranganna. (1978). Analysis of Fruit and Vegetable Product. The AVI Publ. Co. Inc.

Realita, Tita dan M. Sumanti, Debby. (2010). Teknologi Fermentasi. Penerbit : Widya Padjajaran. Bandung.

Reed, G & Rehm, H. J. (1983). Biotechnology volume 9. VCH Verlagsge Sellschaft. New York.

Said, E. G. (1985). Bioindustri. PT Mediyatama Sarana Perkasa. Jakarta.

Sener, A. ; Ahmet C. ; M. Umit U. (2007). The Effect of Fermentation Temperature on the Growth Kinetics of Wine Yeast Species. Turk J Agric For 31 (2007) 349-354.Stanburry, P.F. & Whitaker. (1984). Principles of Fermentation Technology. Pergamon Press. New York.Valles, B.S. et al. (2007). Yeast Species Associated with the Spontaneous Fermentation of Cider. Food Microbiology 24 (2007) 2531.5. LAMPIRAN5.1. Perhitungan

Perhitungan Kelompok F1

Perhitungan Rata-rata / MO tiap cc

Volume petak = 0,05 mm x 0,05 mm x 0,1 mm

= 0,00025 mm3

= 0,00000025 cc

= 2,5 x 10-7 ccN0

N24

N48

N72

N96

Perhitungan Total Asam

Total Asam =N0Total Asam =N24Total Asam =N48Total Asam =N72Total Asam =N96

Total Asam = Perhitungan Kelompok F2


N0

N24

N48

N72

N96


N0Total Asam =N24Total Asam =N48Total Asam =N72Total Asam =N96



N0

N24

N48

N72

N96





N0

N24

N48

N72

N96


N0Total Asam =N24Total Asam =N48Total Asam =N72Total Asam =N96Total Asam = Perhitungan Kelompok F5


N0

N24

N48

N72

N96



Total Asam =5.2.Jurnal

5.3.Laporan Sementara

Acara III

Kinetika Fermentasi Di Dalam Produksi Minuman Vinegar_Edwin Prasetyo_12.70.0181_F4

Documents