7/13/2019 2cbd5 Andri

1/7

PROSES FERMENTASI PATI SINGKONG MENTAH olehLactobacillusplantarumB9 (Kajian Jenis dan Konsentrasi Sumber Nitrogen)

Andri Yudhi1), Widya Dwi Rukmi Putri 2), Dian Widya Ningtyas.2).1) Alumni Jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan FTP Universitas Brawijaya Malang

2) Staf Pengajar Jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan FTP Universitas Brawijaya Malang

ABSTRAK

L. plantarum B9 adalah isolat bakteri yang di isolasi langsung dari singkongterfermentasi dan termasuk BAL amilolitik yang mampu merombak senyawa pati menjadibentuk lebih sederhana.L. plantarum B9 sangat potensial dimanfaatkan.Golongan bakteri inimemerlukan nutrisi, beberapa vitamin (vitamin B kompleks), asam amino atau peptidatertentu sebagai sumber nitrogen untuk pertumbuhannya, dan dapat memfermentasi karbo-hidrat sebagai sumber energi.Nitrogen dibutuhkan mikroba untuk proses sintesis asam-asam amino, purin, pirimidin, beberapa karbohidrat dan lemak, kofaktor enzim, dan bebera-pa zat yang lain yang dapat menunjang pertumbuhannya.Ekstrak yeast dan bakteriologikal

pepton adalah sumber nutrisi yang sangat kaya akan asam-asam amino dan juga vitamin Bkompleks.Ekstrak yeast dan bakteriologikal pepton mampu mengurangi lama fermentasiasam laktat dengan peningkatan asam laktat yang dihasilkan.Hasil penelitian menunjukkanbahwa interaksi antara perlakuan penambahan jenis dan konsentrasi sumber N memberikanpengaruh nyata terhadap nilai pH, total gula dan juga total asam. Perlakuan terbaikdidapatkan pada proses fermentasi dengan penambahan ekstrak yeast dengan konsentrasi1,5%. Proses fermentasi tersebut mempunyai besaran total BAL6,16 x 109 cfu/ml, total asamlaktat 1,59%, pH 3,23, total gula sebanyak 3,82%, dan kadar pati sebesar 1,45%.

Kata Kunci: Pati Singkong, Lactobacillus plantarum, Fermentasi, Bakteriologi Pepton,Ekstrak Yeast

ABSTRACT

L.plantarumB9is abacteria isolatethatwasisolateddirectlyfromfermentedcassavaandhave amylolytic ability that is abletohydrolizestarchcompoundintoa simplerform directly into lactic acid. L.plantarum B9 isvery potential to createamoreeconomicalfermen-tationprocesstobe applied tothemanufacture offood products. This bacteria need more of nutrition such as vitamin Bcomplex, amino acid, some of peptide as nitrogen source in order to grow well on lactic acidfermentation process.Nitrogenis requiredforthe synthesis ofaminoacids, purine, pyrimidine,somecarbohydratesandfat, enzymecofactors, andsomeothersubstances.Yeast extract andbacto peptone is a very rich source of amino acids and vitamin B. The addition of yeastextract and bacto peptone able to reduce of fermen-tation process time followed by anincrease of lactic acid.The results showedthat theinteraction between type of nitrogen source(yeast extract, bacto peptone) added and concentration ofnitrogensource(0.5%; 1%;1.5%)added had significant effectontotalLAB, pH value, totalsugars, amount of starch,andtotalacid. The best treatment wasobtainedin the fermentation processwith the additionofyeastextractwith a concentration of1.5%. Thefermentationprocesshas atotalamountofLAB6.16x109cfu/ml, 1.59% lacticacid, pH3.23; 3.82% totalsugarand amount of starch1.45%.

Key words: Cassavastarch, Lactobacillus plantarum B9, Fermentation, Bacto peptone,Yeast extract

7/13/2019 2cbd5 Andri

2/7

PENDAHULUAN

Kemampuan mikroorganisme untuktumbuh dan tetap hidup merupakansuatu hal yang penting untuk diketahui.Pengetahuan tentang faktor-faktor yangmempengaruhi pertumbuhan mikroba

sangat penting di dalam mengendalikanlaju kinetik pertumbuhan berbagai mikro-ba (Zubaidah,1998). Salah satu faktoryang penting untuk diketahui adalahkebutuhan nutrisi.

Analisa komposisi dari sel mikrobamenunjukkan bahwa 95% berat keringterdiri dari beberapa elemen utama:karbon, oksigen, hidrogen, nitrogen, sul-fur, fosfor,potassium, kalsium, magne-sium dan zat besi. Elemen tersebut dike-nal sebagai makro elemen atau makronutrisi karena dibutuhkan oleh mikro-organisme dalam jumlah yang relatifbanyak. Enam elemen pertama (C, O, H,N, S, dan P) adalah komponen darikarbohidrat, lemak, protein, dan asamnukleat (Presscott, 2002). Nystrom (2004)menambahkan bahwa ketika sumbernutrisi tercukupi, sumber nutrisi akandigunakan untuk pertumbuhan, seba-liknya ketika sumber nutrisi ada padajumlah yang terbatas, semua energimikroba akan dikonsentrasikan untuksurvival atau bertahan hidup.

L. plantarum B9 adalah isolat bakteriyang di isolasi langsung dari sing-kongterfermentasi dan termasuk BAL amilo-litik yang mampu merombak senyawapati menjadi bentuk lebih sederhanatanpa melalui proses gelatinisasi dansakarifikasi menjadi asam laktat. BAL

amilolitik mampu mensekresikan enzimamilase ekstraseluler dengan maksimaluntuk merombak pati menjadi glukosa.Kemampuan tersebut membuat Lactobacil-lus plantarum B9 sangat potensial diman-faatkan pada proses pembuatan patisingkong mentah terfermentasi ataupununtuk pembuatan sirup glukosa dan jugauntuk memproduksi asam laktat dalamjumlah banyak.

Nitrogen dibutuhkan untuk proses

sintesis asam-asam amino, purin, pirimi-din, beberapa karbohidrat dan lemak,kofaktor enzim, dan beberapa zat yang

lain. Beberapa penelitian tentang prosesfermentasi dengan penambahan nutrisiyang telah dilakukan (Maria et al., 2003;Ruiz-Barba et al., 1995; Goffin et al., 2010;Savijoki et al., 2006;Arief et al., 2012)

menyebutkan bahwa ekstrak yeast danbakterio-logikal pepton adalah sumbernutrisi yang sangat kaya akan akan asam-asam amino dan juga vitamin Bkompleks.Ekstrak yeast danbakteriologikal pepton kaya akan nitrogenmasing masing sebesar 50,46% dan19,2% per 100 gr bahan. Bakteriologikalpepton se-ringkali digunakan sebagaisumber nitrogen pada mediapertumbuhan untuk tujuan kul-tivasivarietas dari bakteri dan jamur (Taylor etal., 2005).Ekstrak yeast dire-komendasikanuntuk digunakan pada semua kegiatanpengembang biakan kultur, dan daribeberapa yang sudah dilakukanmendapatkan hasil yang signi-fikan. Daribeberapa penelitian tentang fermentasiasam laktat yang menggu-nakan ekstrakyeast sebagai nutrisi tambahanmenyatakan bahwa, efek daripenambahan sumber nitrogen tersebutadalah peningkatan laju pertumbuhan selmikroba sehingga meningkatkan pulaproduksi asam organik (Moldes et al.,2001).

Oleh karena itu, penelitian ini dila-kukan untuk mempelajari efek penam-bahan ekstrak yeast dan bakteriologikalpepton kepada proses fermentasi sing-kong mentah oleh Lactobacillus plantarumB9.

METODOLOGI PENELITIANBakteri

Bakteri asam laktat yang digunakandalam penelitian ini adalah LactobacillusPlantarum B9 yang diperoleh dari hasilpenelitian sebelumnya yang mana bakteritersebut mempunyai kemapuan amilolitikyang paling baik dari bakteri lain yangsudah diuji.

BahanBahan yang digunakan dalam pene-

litian ini adalah singkong varietas malangA4, Ekstrak Yeast dan Bakteriologikal

7/13/2019 2cbd5 Andri

3/7

Pepton dari OXOID. Sedangkan bahan-bahan yang digunakan untuk analisakimia dan mikrobiologi antara lainaquades, alcohol 70%, buffer pH 4, bufferpH 7, soluble starch, MRS (de Man Rogosa

Sharpe) merk Merck, agar, NaOH 0,1 N,indikator pp, H2SO4 pekat, anthrone,sukrosa, kertas saring Whatman no.2,CaCO3, Pb-asetat, Na-oksalat, reagen DNS(3,5-dinitrosalicylic acid) Na2SO3,NaOH, Fenol, Garam Rochelle

AlatAlat yang digunakan untuk

mendapatkan pati basah antara lainPowerJuicer, baskom, pisau, gelas ukur, toples

kaca.Sedangkan peralatan yang diguna-kan untuk proses analisa pH meter,timbangan digital, corong, bunsen, HotPlate Stirer,inkubator, spektro-fotometer,Sentrifuse dingin, autoklaf, buret, karethisap, kompor listrik, microtube, mikro-pipet1 ml, Laminar Air Flow, stirrer, water-bath.

Rancangan PercobaanRancangan percobaan yang diguna-

kan adalah Rancangan Acak Kelompok(RAK) yang disusun secara faktorialdengan dua faktor dan tiga kali ulangan.Faktor I adalah jenis sumber nitrogenyang terdiri dari 3 level dan faktor IIadalah konsentrasi sumber nitrogen yangterdiri dari 3 level.Faktor I : Jenis sumber nitrogen yangterdiri dari 3 level yaitu:

N1 = Bakto PeptonN2 = Ekstrak Yeast

N3 = Bakto Pepton dan EkstrakYeast (1:1)

Faktor II : Konsentrasi sumber nitrogenyang terdiri dari 3 level yaitu:

K1 = 0,5%K2 = 1%K3 = 1.5%

Dari kesembilan kombinasi tersebutdiulang sebanyak 3 kali sehingga diper-oleh 27 satuan percobaan.Data yangdiperoleh dari hasil penelitian dianalisis

dengan analisa ragam (ANOVA) dengantingkat kepercayaan 5 %. Dilanjutkan

dengan uji BNT atau uji DMRT dengan se-lang kepercayaan 5 % jika terjadi bedanyata. Sedangkan untuk pemilihan perla-kuan terbaik dilakukan dengan metodeZeleny (1982).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisa Bahan BakuBahan baku utama yang digunakan

pada penelitian ini adalah pati singkong.Analisa yang dilakukan pada bahan bakupati singkong meliputi kadar pati, totalgula, dan N-total. Hasil analisa bahanbaku dapat dilihat pada Tabel 1.Secaraumum kandungan nutrisi pati singkong

yang digunakan dalam penelitian initidak jauh berbeda dengan literaturepembanding.

Untuk hasil analisa kadar pati bahanbaku terlihat lebih kecil dibandingkandengan literatur yaitu sebesar 71,67%.Perbedaan ini dapat disebabkan karenaadanya perbedaan varietas dan jugawaktu panen singkong.Rahman (2008)menyatakan bahwa kandungan patisingkong meningkat seiring denganwaktu

panen.

Tabel 6. Hasil Analisa Pati Singkong

Parameter (%)HasilAnalisa

Pustaka

Kadar PatiTotal GulaN-Total

71,678,900,47

85*-0,5**

Sumber:* = Rahman (2008), ** = Astawan (2004)

Waktu yang dibutuhkan singkong

untuk mencapai kematangan berbedatergantung iklim dan lokasi penana-mannya. Hal yang sama juga dinyatakanoleh Radley (1998) bahwa dalammemperoleh pati singkong harus diper-timbangkan usia atau kematangan daritanaman singkong. Ketika singkongdibiarkan di tanah, jumlah pati akanmeningkat sampai pada titik tertentu, laluumbi akan menjadi keras dan menyerupaikayu, sehingga singkong akan sulit untuk

ditangani ataupun diolah. Besarnya kadar

7/13/2019 2cbd5 Andri

4/7

bahan kering dan kadar pati tergantungpada jenis, lingkungan dan umur tanam.

Nilai pHTingkat keasaman atau pH sangat

dipengaruhi oleh jumlah asam-asamorganik yang dihasilkan dari prosesfermentasi sumber karbon pada mediafermentasi. Aktivitas mikroba yang me-ningkat akan menyebabkan jumlah asamyang diproduksi juga meningkat sehingganilai pH produk juga akan semakinrendah.

Dari Gambar 1 dapat dilihat bahwasemakin besar konsentrasi sumber N yangditambahkan akan diikuti dengan penu-

runan nilai pH. Nilai pH terendah dida-patkan pada kombinasi ekstrak yeastsebanyak 1,5%. Sedangkan nilai pHtertinggi didapatkan pada kombinasibakteriologikal pepton sebanyak 0,5%.

Gambar 1. Grafik pH Akibat PengaruhPenambahan Sumber N (N1=BakteriologikalPepton; N2= Ekstrak Yeast; N3=Bakteriologi-kal Pepton : Ekstrak Yeast).

Secara umum nilai pH makin

menurun seiring makin besarnya kon-sentrasi sumber nitrogen yang ditambah-kan. Menurut Altaf (2005) yeast ekstrakkaya akan vitamin B yang telah banyakdiketahui dapat meningkatkan produksiasam laktat. Maria et al. (2003)menambahkan bahwa ekstrak yeast yangkaya akan nutrisi seperti asam amino danjuga vitamin tidak hanya mampumeningkatkan jumlah asam-asam organik,tetapi mampu mengurangi lama waktu

fermentasi. Tidak hanya ekstrak yeast,bakteriologikal pepton juga dikenal

sebagai sumber asam-asam amino yangbaik. Menurut Prescott (2002) asam aminomerupakangrowth factor yang penting dandibutuhkan mikroba untuk mensin-tesisprotein, disamping growth factor lainnya

seperti purin dan pirimidin yangdibutuhkan untuk proses sintesis asamnukleat.

Dengan tercukupinya nutrisi padaproses fermentasi akan secara lang-sungberdampak kepada pertumbuhan danaktivitas mikroba yang makin meningkat.Penurunan nilai pH yang didapat berbedaantara penambahan yeast ekstrak, bakte-riologikal pepton dan juga kombinasi an-tara keduanya. Penambahan ekstrak yeast

pada medium fermentasi menye-babkanpenurunan yang lebih signifikan diban-dingkan dengan penambahan bak-teriologikal pepton maupun bakteriolo-gikal pepton : ekstrak yeast. Hal itu dise-babkan karena jumlah prosen-tase asam-asam yang berbeda diantara ketiganya.Menurut Horn et al., (2005), asam-asamamino yang menjadi faktor pertumbuhanesensial untuk L. plantarum adalaharginin, leusin, isoleusin, tyrosin, dan

valin. Goffin et al., (2010) menambahkanjika asam-asam amino tersebut diman-faatkan oleh L. plantarum selama prosesfermentasi, terutama leusin. Prosentaseasam-asam amino tersebut pada ekstrakdiketahui lebih banyak dibandingkandengan pepton (Tabel 1). Perbedaantersebut menyebabkan pe-ngaruh yangsignifikan pada pertumbuhan L.plantarumB9 selama proses fermentasi.

Total AsamTotal asam sangat dipengaruhi oleh

aktivitas mikroba selama proses fermen-tasi. Aktivitas mikroba yang meningkatakan menyebabkan jumlah asam yangdiproduksi juga meningkat sehingga nilaipH produk juga akan semakin rendah.Fermentasi yang melibatkan bakteri asamlaktat ditandai dengan peningkatan jum-lah asam-asam organik yang diiringidengan penurunan pH.Sedangkan untuk

aktivitasnya BAL memerlukan nutrisikompleks antara lain karbohidrat, asam

-0.5

0.5

1.5

2.5

3.5

4.5

0 0.5 1 1.5 2

N

ilaipH

Konsentrasi Sumber N (%)

N1 N2 N3

7/13/2019 2cbd5 Andri

5/7

amino, peptida, asam lemak, ester, garam,turunan asam nukleat dan vitamin yangada pada ekstrak yeast dan juga bakte-riologikal pepton.

Berdasarkan Gambar 2 dapat dilihat

bahwa semakin besar konsentrasi sumberN yang ditambahkan maka nilai totalasam semakin meningkat. Total asamtertinggi didapatkan pada perlakuanekstrak yeast sebanyak 1,5%. Sedangkankadar pati terendah didapatkan padaperlakuan bakteriologikal pepton : ekstrakyeast sebanyak 0,5%.

Gambar 2.Grafik Kadar Total Asam Pada

Proses Fermentasi Akibat Pengaruh Penamba-han Sumber N (N1=Bakteriologikal Pepton;N2= Ekstrak Yeast; N3=Bakteriologikal Pepton: Ekstrak Yeast).

Secara umum jika konsentrasisumber N yang ditambahkan semakinbesar maka kadar total asam pada 48 jamfermentasi akan mengalami kenaikan. Halini menunjukkan adanya peningkatanaktivitas BAL selama ferementasi akibat

adanya penambahan sumber N yakniekstrak yeast dan bakteriologikal pepton.Menurut Yang (2000), fermentasi olehBAL ditandai dengan peningkatan jumlahasam-asam organik, dimana jumlah danjenis asam yang dihasilkan bergantungpada spesies, komposisi media fermentasidan kondisi pertumbuhan BAL. BALdapat tumbuh dengan baik dan terkon-sentrasi merombak senyawa pati menjadibentuk yang lebih sederhana dan meru-

bahnya menjadi asam laktat karenatercukupinya nutrisi makro maupun

mikro pada media fermentasi. MenurutAltaf (2005) yeast ekstrak kayaakanvitamin B yang telah banyakdiketahui dapat meningkatkan produksiasam lak-tat.

Dengan tercukupinya nutrisi padaproses fermentasi akan secara lang-sungberdampak kepada pertumbuhan danaktivitas mikroba yang makin me-ningkat.Menurut Charalampopoulos et al., (2002)aktivitas mikroba selama prosesfermentasi akan menyebabkan turunnyapH seiring dengan meningkatnya keasa-man produk sebagai asam laktat, danasam-asam organik lainnya akan teraku-mulasi. Sifat L. plantarum B9 yang mem-

punyai aktivitas amilolitik tinggi ju-gamempunyai peran dalam penurunan nilaipH selama fermentasi sehingga ber-dampak pada meningkatnya kadar totalasam yang terukur.

Gambar 3.Kurva Hubungan Antara Nilai pHdan Total Asam

Berdasarkan Gambar 3 dapat diketa-

hui bahwa terdapat hubungan yang eratantar total asam dan nilai pH. Semakintinggi total asam yg terukur akan diikutidengan semakin rendahnya nilai pH. Se-lama aktivitas BAL masih berlang-sungmaka nilai pH juga akan semakinmenurun karena pengaruh asam laktatyang dihasilkan. Keeratan korelasi kedua-nya ditunjukkan dengan nilai R2 daripersamaan regresi sebesar 0,9783. Nilaikeeratan hubungan antara total asam dan

nilai pH sebesar 97,83%.

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.21.4

1.6

1.8

0 0.5 1 1.5 2

TotalAsam(

%)

Konsentrasi Sumber N (%)

N1 N2 N3

R = 0.978

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0 0.5 1 1.5 2

Nila

ipH

Total Asam (%)

7/13/2019 2cbd5 Andri

6/7

KESIMPULAN

Perlakuan penambahan sumber ni-trogendengan jenis dan konsentrasi ber-pengaruh terhadap nilai pH, jumlah total

BAL, jumlah total asam, jumlah total guladan juga hidrolisis pati.Perlakuan terbaikdiperoleh dari kombinasi ekstrak yeastsebanyak 1,5%. Pada proses fermentasisingkong mentah dengan perlakuan ter-sebut didapatkan penurunan nilai pHsebesar 6,0 menjadi 3,23, total asam pada48 jam fermentasi sebesar 1,59%, total gulapada 48 jam fermentasi sebe-sar 3,82%.

DAFTAR PUSTAKA

Altaf, M., Naveena, B. J., Reddy, G. 2005.Screening of Inexpensive NitrogenSources for Production of L(+) LacticAcid from Starch by AmyloliticLactobacillus amylophilus GV6 inSingle Step Fermentation. FoodTechnol. Biotechnol. 43 (3) 235-239.

Arief, I.I., Maheswari, R.R.A., Suryati, T.,Kurniawati, N. 2012.Protein Qualityof Fermented Beef by Lactobacillus

plantarum 1B1. IPB Press. Bogor.Charalampopoulos, D., Wang, R.,

Pandiella, S.S., Webb, C. 2002.Isolation and Characterization ofLactic Acid Bacteria from Ting inThe Northern Province of SouthAfrica.Thesis.University of Pretoria.Pretoria.

Fitzpatrick, J. J., Ahrens, M., Smith, S.2001. Effect of Manganase onLactobacillus casei Fermentation to

Produce Lactic Acid from WheyPermeate.Process Biochem.

Goffin, P., Giovane, M., Leveau, J.H.J.,Teusink, Bas., Hugenholtz, J. 2010.Undestanding the Physiology ofLactobacillus plantarum at ZeroGrowth. Macmillan PublishersLimited.

Horn, S. J., Aspmo, S. I., Eijsink, V. G. H.2005.Growth of Lactobacillusplantarum in Media Containing

Hydrosylate of Fish Viscera.Journalof Applied Microbiology.

Maria, C., Arena, M.E., Saguir, F.M. 2003.Nutritional Requirements andAmino Acids Utilization by LacticAcid Bacteria from Wine A ShortReview.Food, Agriculture &

Environment, Vol.1 (3&4), August-December.

Mehmetoglu, U., Bayraktar, E. 2013. TheEffects of Nutrient Supplements onThe Production of Lactc Acid fromChesse Whey. Turkish Journal ofBiochemistry.

Moldes, S., Horn, S. J., Eijsink, V. G. H.2001. Growth of Lactobacillusplantarum in Media ContainingHydrolysates of Fish Viscera.Journal

of Applied Microbiology.Nystrom, T. 2004. Growth Versus

Maintenance: a Trade-Off Dictatedby RNA Polymerase Availabilityand Sigma Factor Competition?.MolMicrobiol 54: 855 862.

Prescott, H. K. 2002. Microbiology, FifthEdition.The McGrraw-Hill Compa-nies.

Radley, J. A. 1998. Starch ProductionTechnology. Applied Science Pu-

blishers, London.Rahman, A. M. 2008. Mempelajari Karak-

teritik Kimia dan Fisik TepungTapioka dan MOCAL SebagaiPenyalut Kacang Pada ProdukKacang Salut. IPB.Press

Ruiz-Barba, J.L., Jimenez-Diaz, R.1995.Availability of Essential B-Group Vitamins to Lactobacillusplantarum in Green OliveFermentation Brines.Applied and

Environmental Micro-biology, Apr.1995, p. 1294-1297.

Savijoki, K., Ingmer, H., Varmanen, P.2006. Proteolytic Systems of LacticAcid Bacteria.Appl MicrobiolBiotechnol71: 394-406.

Senthuran, A., Senthuran, V., Mattiason,B., Kaul, R. 1997. Lactic AcidFermentation in a Recycle BatchReactor Using Immobilized Lacto-bacillus casei. Biotechnol Bioeng.

Taylor, Salminem, S. and Atte V.W.2005.Lactic Acid Bacteria, Microbiology

7/13/2019 2cbd5 Andri

7/7

and Functional Aspects.Second edition.Marcel Dekker, Inc. New York.

Theodore, D. 2005. Biogenic Amine inFermented Foods.European Journal ofClinical Nutrition.

Yang, Z. 2000.Antimicrobial Compounds andExtracellular Polysaccharides Producedby Lactic Acid Bacteria. AcademiaDissertation Department of FoodTechnology University ofHelsinky.Helsinky.

Zeleny, M. 1982. Multiple Criteria DecisionMaking. Mc. Graw Hill BookCompany. New York.

Zubaidah, E. 1998.Teknologi PanganFermentasi. Jurusan Teknologi Hasil

Pertanian.Fakultas Teknologi Perta-nian Universitas Brawijaya. Malang.