PENGEMBANGAN PEMBUATAN STARTER UNTUK INDUSTRI

MODIFIED CASSAVA FLOUR

Enny Hawani Loebis, MSi

Yuliasri Ramadhani Meutia, STP, MSi

BALAI BESAR INDUSTRI AGRO

BADAN PENGKAJIAN KEBIJAKAN IKLIM DAN MUTU INDUSTRI

KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN

LITBANG UNGGULAN 2011

2

ABSTRAK

Tepung mokaf atau yang berasal dari kata mocaf (modified cassava flour) merupakan produk antara yang merupakan hasil modifikasi ubi kayu yang memiliki karakteristik fisik lebih baik daripada tepung ubi kayu dalam hal warna, aroma, dan tekstur. Tepung mokaf dapat dimanfaatkan untuk mengolah berbagai macam pangan seperti pada industri bakery, mi, cookies, kue basah, dan gorengan. Proses pembuatan tepung mokaf melibatkan tahap fermentasi yang melibatkan mikroba. Agar proses produksi tepung mokaf berjalan dengan cepat perlu dilakukan penambahan starter siap pakai secara eksternal. Selama ini ketersediaan/ supply starter berupa bakteri asam laktat untuk produksi tepung mokaf masih terbatas. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian pembuatan starter untuk kebutuhan industri tepung mokaf. Tujuan dari dilakukannya penelitian ini adalah untuk mempelajari pembuatan starter untuk pembuatan tepung mokaf dan memperoleh sediaan starter untuk pembuatan tepung mokaf. Penelitian ini terdiri dari tahap isolasi dan identifikasi bakteri, uji aktivitas bakteri, pembuatan starter mokaf, dan penerapan / implementasi starter dalam pembuatan tepung mokaf. Pada penelitian ini dilakukan juga karakterisasi tepung ubi kayu yang difermentasi secara spontan untuk melihat apakah proses fermentasi spontan ubi kayu dapat menghasilkan karakteristik tepung sesuai persyaratan mutu tepung mokaf. Dipelajari juga bakteri yang terisolasi pada fermentasi spontan ubi kayu dalam hal jenis, aktivitas selulolitik dan pektinolitiknya. Pada penelitian ini juga dikembangkan teknologi proses pembuatan starter mokaf beserta karakteristik produk tepung mokaf yang dihasilkan oleh starter tersebut. Analisis tepung mokaf implementasi starter tersebut antara lain analisis proksimat, total asam, kadar HCN, sifat amilografi, kekuatan gel, derajat putih, dan uji organoleptik dari tepung yang dihasilkan.

Pada penelitian ini dilakukan 5 kombinasi starter mokaf yang melibatkan isolat-isolat hasil fermentasi spontan ubi kayu dan kultur BAL Lactobacillus plantarum ATCC 8014 dan Lactococcus lactis subsp. lactis ATCC 11454. Beberapa bahan pengisi digunakan dalam pembuatan starter dan terpilih tepung beras sebagai bahan pengisi terbaik. Teknologi proses starter mokaf pada penelitian ini dapat menghasilkan tepung mokaf yang memiliki derajat putih yang tinggi (91,36% - 94,55%). Viskositas maksimum dari tepung mokaf hasil implemenasi starter pada penelitian ini berkisar antara berkisar antara 1807 sampai dengan 2000 BU. Nilai viskositas ini lebih tinggi dibandingkan tepung ubi kayu (850 BU) dan tepung mokaf dari Trenggalek (1000 BU). Dari 5 jenis starter yang digunakan, tepung mokaf yang difermentasi dengan starter 2 (Mosta 2) memiliki viskositas maksimum tertinggi. Kekuatan gel tepung mokaf hasil implementasi starter juga dilakukan untuk melihat seberapa besar rigiditas dari tepung mokaf tersebut dan Mosta 1 memiliki kekuatan gel tertinggi yaitu dengan rata-rata rigiditas sebesar 17,78 gf/mm.

3

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Kebutuhan pangan berkembang dengan pesat sejalan dengan pertumbuhan

penduduk, sehingga mendorong pemerintah bersama-sama dengan petani dan industri

pangan perlu merancang strategi untuk mencapai swasembada pangan, agar mampu

mencukupi kebutuhan pangan lokal. Salah satunya adalah peningkatan pemanfaatan

umbi-umbian lokal, misalnya ubi kayu (Manihot esculenta, Crantz). Kebutuhan pangan

suatu wilayah dalam keadaan tertentu sering tidak terpenuhi karena adanya berbagai

masalah. Untuk menghindari hal tersebut diperlukan suatu strategi yang sesuai untuk

memenuhi kebutuhan pangan lokal. Salah satu produk antara yang dapat memenuhi

kebutuhan pangan adalah Modified Cassava Flour atau tepung mokaf yang merupakan

produk turunan dari ubi kayu. Tepung mokaf mempunyai prinsip modifikasi sel ubi kayu

melalui proses fermentasi yang menghasilkan karakteristik khas.

Tepung mokaf mempunyai peluang untuk digunakan sebagai bahan baku

industri, khususnya sebagai bahan pensubstitusi terigu, seperti pada industri bakery,

mi, cookies, hingga industri makanan semi basah. Tepung mokaf yang diharapkan

menjadi bahan baku industri tentu saja harus berdaya saing dan berstandar mutu baik,

serta terjamin ketersediaannya sehingga pemanfaatannya akan terus berlanjut.

Perbedaan antara proses pembuatan tepung mokaf dengan produk olahan ubi

kayu pada umumnya adalah proses fermentasi pada tahap awal pengolahan. Proses

fermentasi mengubah karakteristik dari tepung ubi kayu pada rasa, aroma, dan

penampakan. Mikroba yang tumbuh akan menghasilkan enzim pektinolitik dan

sellulolitik yang dapat menghancurkan dinding sel ubikayu sedemikian rupa sehingga

terjadi liberasi granula pati. Proses liberalisasi ini akan menyebabkan perubahan

karakteristik dari tepung yang dihasilkan berupa naiknya viskositas, kemampuan gelasi,

daya rehidrasi, dan kemudahan melarut. Selanjutnya granula pati tersebut akan

mengalami hidrolisis yang menghasilkan monosakarida sebagai bahan baku untuk

menghasilkan asam-asam organik. Senyawa asam ini akan terperangkap dalam bahan,

dan ketika bahan tersebut diolah akan dapat menghasilkan aroma dan cita rasa khas

yang dapat menutupi aroma dan citarasa ubi kayu yang cenderung tidak

4

menyenangkan konsumen. Aroma alami ubi kayu hampir hilang sehingga terjadi

peningkatan dalam penerimaan sensorinya. Selama proses fermentasi terjadi pula

penghilangan komponen penimbul warna, seperti pigmen (khususnya pada ketela

kuning), dan protein yang dapat menyebabkan warna coklat ketika pemanasan.

Dampaknya adalah warna tepung mokaf yang dihasilkan lebih putih jika dibandingkan

dengan warna tepung ubi kayu biasa. Selain itu, proses ini akan menghasilkan tepung

yang secara karakteristik dan kualitas hampir menyerupai tepung dari terigu. Sehingga

produk tepung mokaf sangat cocok untuk menggantikan bahan terigu untuk kebutuhan

industri makanan (Subagio, 2007).

Agar proses produksi tepung mokaf berjalan dengan cepat perlu dilakukan

penambahan starter siap pakai secara eksternal. Selama ini ketersediaan/ supply

starter berupa bakteri asam laktat untuk produksi tepung mokaf masih terbatas. Oleh

karena itu perlu dilakukan penelitian pembuatan starter untuk kebutuhan industri

modified cassava flour.

Tujuan

Kegiatan ini bertujuan untuk: 1) Mempelajari pembuatan starter untuk pembuatan

tepung mokaf; dan 2) Memperoleh sediaan starter untuk pembuatan tepung mokaf.

Sasaran

Sasaran dari penelitian ini adalah tersedianya suatu teknologi proses pembuatan

starter mokaf yang diharapkan dapat membantu memenuhi kebutuhan industri

pembuatan tepung mokaf melalui transfer teknologi pembuatan starter mokaf.

Ruang Lingkup

Ruang lingkup dalam penelitian ini antara lain:

1) Persiapan bahan baku dan bahan penolong

2) Isolasi dan identifikasi bakteri

3) Uji aktivitas bakteri

4) Pembuatan starter mokaf

5) Penerapan / implementasi starter dalam pembuatan tepung mokaf

6) Analisis tepung mokaf

5

Hasil yang Diharapkan

Hasil yang diharapkan dari kegiatan ini adalah satu jenis starter yang terbaik

untuk produksi tepung mokaf dan kondisi pertumbuhan optimumnya.

Tinjauan Pustaka

A. Tepung Mokaf

Tepung modifikasi ubi kayu atau Edible Modified Cassava Flour (EMCF)

adalah produk tepung dari ubi kayu (Manihot esculenta Crantz) yang diproses

menggunakan prinsip memodifikasi sel ubi kayu secara fermentasi. Mikroba yang

tumbuh menyebabkan perubahan karakteristik dari tepung yang dihasilkan berupa

naiknya viskositas, kemampuan gelasi, daya rehidrasi, dan kemudahan melarut.

Mikroba juga menghasilkan asam-asam organik, terutama asam laktat yang akan

terimbibisi dalam bahan, dan ketika bahan tersebut diolah akan dapat menghasilkan

aroma dan citarasa khas yang dapat menutupi aroma dan citarasa ubi kayu yang

cenderung tidak menyenangkan konsumen. Selama proses fermentasi terjadi pula

penghilangan komponen penimbul warna, dan protein yang dapat menyebabkan

warna coklat ketika pengeringan. Dampaknya adalah warna tepung yang dihasilkan

lebih putih jika dibandingkan dengan warna tepung ubi kayu biasa. Perbedaan

komposisi kimia tepung mokaf dengan tepung ubi kayu biasa dapat dilihat pada

Tabel 1.

Dilaporkan bahwa semakin lama fermentasi pada pembuatan tepung mokaf

maka viskositas pasta panas dan dingin akan semakin meningkat, karena selama

fermentasi tersebut mikroba mendegradasi dinding sel sehingga pati dalam sel

keluar dan mengalami gelatinisasi bila dipanaskan. Dibandingkan dengan pati

tapioka, viskositas tepung mokaf lebih rendah. Dengan lama fermentasi 72 jam akan

didapatkan produk tepung mokaf yang mempunyai viskositas mendekati tapioka.

Tepung mokaf menghasilkan aroma dan citarasa khas yang dapat menutupi aroma

dan citarasa ubi kayu sehingga cenderung lebih disukai konsumen bila diolah

menjadi produk. Adonan dari tepung mokaf akan lebih baik bila dibuat dengan air

hangat (Subagio et al.,2008).

6

Tabel 1. Perbedaan Komposisi Tepung mokaf dengan Tepung Ubi Kayu

Tepung mokaf dapat digunakan sebagai bahan baku dari berbagai jenis

makanan, mulai dari mie, bakeri, cookies hingga makanan semi basah. Kue

brownis, kue kukus dan sponge cake dapat dibuat dengan berbahan baku tepung

mokaf sebagai campuran tepungnya hingga 80%. Tepung mokaf juga dapat menjadi

bahan baku beragam kue kering, seperti cookies, nastar, dan kastengel. Untuk kue

basah, tepung mokaf dapat diaplikasikan pada produk yang umumnya berbahan

baku tepung beras, atau tepung terigu dengan ditambah tapioka. Namun demikian,

produk ini tidak sama persis karakteristiknya dengan tepung terigu, beras atau yang

lainnya. Sehingga dalam aplikasinya diperlukan sedikit perubahan dalam formula,

atau prosesnya sehingga akan dihasilkan produk yang bermutu optimal. Untuk

produk berbasis adonan, tepung mokaf akan menghasilkan mutu prima jika

menggunakan proses sponge dough method, yaitu penggunaan biang adonan.

Disamping itu, adonan dari tepung mokaf akan lebih baik jika dilakukan dengan air

hangat (40-60oC). Teknologi pengolahan tepung mokaf cukup sederhana dan bisa

dilakukan dalam skala kecil.

No. Parameter Tepung mokaf Tepung

Singkong

1. Kadar Air (%) Maks 13 Maks 13

2. Kadar Protein (%) Maks 1,0 Maks 1,2

3. Kadar Abu (%) Maks 0,2 Maks 0,2

4. Kadar Pati (%) 85 - 87 82 - 85

5. Kadar Serat (%) 1,9 3,4 1,0 4,2

6. Kadar Lemak (%) 0,4 0,8 0,4 0,8

7. Kadar HCN (mg/kg) tidak terdeteksi tidak terdeteksi

7

B. Bakteri Asam Laktat

Bakteri asam laktat (BAL) adalah bakteri yang memproduksi asam laktat,

termasuk golongan bakteri Gram positif, tidak membentuk spora, sel berbentuk

batang atau bulat, baik tunggal, berpasangan atau berantai, dan kadang-kadang

berbentuk tetrad. BAL merupakan sebutan umum untuk bakteri yang

memfermentasi gula seperti laktosa atau glukosa untuk menghasilkan sejumlah

besar asam laktat. BAL diklasifikasikan berdasarkan morfologi, cara fermentasi

glukosa, suhu pertumbuhan yang berbeda, bentuk produksi asam laktat yang

dihasilkan, kemampuannya untuk tumbuh pada konsentrasi garam yang tinggi, serta

ketahanannya terhadap asam dan alkali yang berbeda-beda (Mitsuoka, 1989).

BAL bersifat tidak motil atau sedikit motil, bersifat mikroaerofilik sampai

anaerob, bersifat kemoorganotropik dan kompleks, serta bersifat mesofilik atau

menyukai suhu 10 40o C. BAL termasuk golongan osmotoleran yang mempunyai

aw (water activity) minimal 0.95 untuk pertumbuhannya, tetapi beberapa mampu

bertahan pada aw 0.93. Kandungan garam dalam media akan menurunkan nilai aw.

Nilai aw minimum untuk berbagai genus BAL bervariasi. Lactobacillus, Pediococcus,

dan Enterococcus dapat tumbuh pada kadar aw yang lebih rendah, yaitu pada kadar

garam sekitar 6,5% dan 18%, sedangkan Lactococcus, Leuconostoc, dan

Streptococcus membutuhkan aw lebih tinggi (Salminen, 2004).

BAL bersifat katalase negatif, tidak mempunyai sitokrom, aerotoleran,

anaerobic hingga mikroaerofilik, membutuhkan nutrisi yang kompleks seperti asam-

asam amino, vitamin (B1, B6, B12, dan biotin), purin, dan pirimidin. Secara umum

niasin dan asam pantotenat esensial bagi pertumbuhan bakteri asam laktat. Bakteri

Lactococcus mesofil dan Lactobacilli membutuhkan Fe, Mg, Mo, Se, dan Mn.

Lactococcus cremoris membutuhkan riboflavin dan biotin untuk pengikatan CO2

dalam mensintesis asam aspartat dan asam lemak. Streptococcus thermophilus

memerlukan asam panthotenat, tiamin, niasin, biotin, dan vitamin B6, sedangkan

Lactobacillus memerlukan asam panthotenat, niasin, dan vitamin lainnya (Ono,

1992).

BAL dapat memproduksi asam laktat dari metabolism glukosa dan dibagi

menjadi dua kelompok, yaitu homofermentatif dan heterofermentatif. Produk akhir

8

dari proses homofermentatif sebagian besar berupa asam laktat sedangkan produk

akhir dari proses heterofermentatif adalah asam laktat, etanol, asam asetat, dan

CO2. Salminen (2004) mengklasifikasikan BAL ke dalam 9 genus yaitu Aerococcus,

Carnobacterium, Enterococcus, Lactococcus sensu stricto, Oenococcus,

Streptococcus sensu stricto, Tetragenococcus, Vagococcus, dan Weisella. Sisa

genus BAL yaitu Lactobacillus dan Pediococcus membentuk kluster khusus BAL,

yang dapat dibagi menjadi dua sub kluster dimana memungkinkan untuk

membentuk status genus tersendiri. Pembagian genus BAL tersebut dilakukan

berdasarkan pengkajian secara filogenetik.

Secara fisiologis dan berdasarkan aktivitas metabolismenya, BAL

dikelompokkan ke dalam dua sub grup, yaitu homofermentatif dan heterofermentatif.

BAL homofermentatif melibatkan jalur Embden Meyerhof, yaitu glikolisis,

menghasilkan asam laktat, 2 mol ATP dari 1 molekul glukosa/heksosa dalam kondisi

normal, tidak menghasilkan CO2 dan menghasilkan biomassa sel dua kali lebih

banyak daripada BAL heterofermentatif. Sedangkan BAL heterofermentatif

melibatkan jalur 6-fosfoglukonat/ fosfoketolase yang selain menghasilkan asam

laktat juga menghasilkan etanol, CO2, asam asetat, senyawa citarasa, mannitol,

serta 1 mol ATP dari heksosa dan tidak memiliki enzim aldolase (Salminen, 2004).

Genus terbesar dari BAL adalah Lactobacillus (Axxelson, 1998) di dalam

Salminen (2004). Genus Lactobacillus bersifat Gram positif dan tidak membentuk

spora, bersifat fakultatif anaerob, tumbuh optimum pada kisaran suhu 30 40oC

namun dapat juga tumbuh pada kisaran suhu 5 35o C. Lactobacillus tumbuh

optimum pada pH 5.5 5.8, namun secara umum dapat tumbuh pada pH kurang

dari 5 (Batt, 1997). Lactobacillus banyak terdapat pada produk makanan fermentasi

seperti produk-produk susu fermentasi seperti yogurt, keju, yakult, produk-produk

fermentasi daging seperti sosis fermentasi, dan produk fermentasi sayuran seperti

pikel dan sauerkraut. Lactobacillus berkontribusi untuk pengawetan, ketersediaan

nutrisi, dan flavor pada produk fermentasi tersebut.

Menurut De Vuyst dan Vandamme (1994) keuntungan penggunaan BAL

untuk industri adalah sifatnya yang non-patogenik, tidak membentuk toksin/

memproduksi toksin, mikroaerofilik, dan aerotoleran sehingga membutuhkan proses

9

fermentasi yang sederhana, dapat tumbuh dengan cepat, dapat memfermentasi

berbagai jenis substrat yang murah, dan pertumbuhannya mampu mencegah

pembusukan dan kontaminasi oleh mikroba lain, serta dapat memproduksi

bakteriosin.

C. Fermentasi Ubi Kayu oleh Bakteri Asam Laktat

Fermentasi ubi kayu umumnya banyak dilakukan di daerah tropis karena

proses fermentasi merupakan salah satu cara yang dapat mencegah terjadinya

kebusukan umbi dengan cepat setelah proses pemanenan. Umbi ubi kayu bersifat

lebih mudah rusak dibandingkan umbi-umbian lainnya. Fermentasi ubi kayu melalui

proses perendaman (retting) dapat mereduksi toksin cyanogen yang terdapat

secara indigenus pada berbagai konsentrasi (300 hingga 500 ppm), dan

meningkatkan palatibilitas umbi tersebut untuk proses lebih jauh. Fermentasi alami

ubi kayu dilakukan dengan pencelupan ubi kayu pada air selama 3 hingga 4 hari.

Dengan proses fermentasi tersebut, umbi menjadi lunak, cyanogenik glikosida

indigenus (linamarin dan lotaustralin) akan terdegradasi (Ayarnor, 1985), dan akan

terbangun karakteristik flavor (Ampe et al. 1994 dan Oyewole, 1990).

Proses fermentasi ubi kayu di Afrika Tengah dikenal proses perendaman ubi

kayu untuk diproses lebih jauh menjadi foo-foo (tepung ubi kayu) atau chickwangue

(roti ubi kayu atau stik ubi kayu). Produk-produk tersebut menyediakan hampir 50%

asupan kalori dari populasi (Treche and Massamba, 1995 Di dalam Brauman et al.

1996). Sebagian besar publikasi yang membahas tentang fermentasi ubi kayu

berfokus pada detoksifikasi senyawa cyanogenik glikosida selama fermentasi atau

pengaruh inokulasi bakteri terhadap flavor foo-foo dan pelembutan umbi (Brauman

et al. 1996).

Suatu studi menyebutkan dari aspek mikrobiologis pada fermentasi foo- foo

(Okafor et al. 1984) atau produk fermentasi ubi kayu lainnya (Oyewole dan Odunfa,

1992), terisolasi mikroorganisme yang bersifat aerob atau toleran terhadap oksigen

(air-tolerant), namun mikroorganisme yang bersifat obligat anaerob tidak terdapat

pada produk fermentasi ubi kayu tersebut (Brauman et al. 2006).

10

Studi kinetik pada fermentasi ubi kayu yang dilakukan oleh Brauman et al.

(2006) menunjukkan bahwa tahap fermentasi ubi kayu merupakan suatu proses

mikrobial yang komplek dimana sejumlah kecil BAL secara cepat menggantikan

mikroflora epifitik pada ubi kayu dan mendominasi proses fermentasi umbi ubi kayu.

Proses fermentasi ini dapat dijelaskan dari beberapa faktor; (i) Sebagai bakteri yang

bersifat fakultatif anaerob BAL dapat membangun proses fermentasi, dimana

oksigen masih terdapat pada media, dengan laju pertumbuhan BAL yang cepat

dengan banyak terdapatnya gula-gula yang dapat difermentasi (sukrosa, glukosa,

dan fruktosa), fermentasi tersebut dapat mendukung tumbuhnya flora lainnya; (ii)

BAL memproduksi sejumlah besar asam laktat sehingga dapat menurunkan pH

dengan cepat hingga sekitar 4.5, dengan demikian lingkungan pertumbuhannya

menjadi bersifat selektif terhadap mikroorganisme yang tidak bersifat toleran

terhadap asam, sebagaimana terjadi pada proses pembuatan sauerkraut; (iii) Galur

BAL dapat beradaptasi dengan baik pada lingkungan yang bersifat toksik,

sebagaimana BAL bersifat resisten terhadap konsentrasi tinggi (100 ppm) dari

sianida bebas yang biasanya dapat menghambat mikroba lain; (iv) Sebagai

tambahan, Lactococcus lactis yang terisolasi selama proses fermentasi

menunjukkan produksi bakteriosin yang dapat menghambat pertumbuhan

mikroorganisme lainnya.

Sebanyak tiga tahap suksesi mikroorganisme terjadi selama proses

fermentasi ubi kayu. Mikroflora homofermentatif yang terdapat pada ubi kayu secara

cepat digantikan posisinya oleh Lactococcus lactis kemudian didominasi oleh

Leuconostoc mesenteroides yang mendominasi proses. Pada akhirnya Lactobacillus

plantarum mendominasi pada akhir masa fermentasi (Brauman et al., 2006).

Produksi etanol dan asetat secara bersamaan pada tahap dominasi oleh

Leuconostoc mesenteroides menjadikan tahap fermentasi heterofermentatif

merupakan tahap yang penting pada tahap fermentasi ini (Oyewole, 1990).

Dominasi oleh BAL heterofermentatif (Leuconostoc mesenteroides) selama

fermentasi ubi kayu terhadap laktobasili homofermentatif menjadi suatu fitur pada

fermentasi materi tumbuh-tumbuhan (Daeschel et al., 1987). Pertumbuhan yang

cepat dari Lactococcus lactis pada tahap awal fermentasi akibat sifat resistensinya

11

yang tinggi terhadap sianida terkait dengan aktivitas linamarase bakteri tersebut.

Pertumbuhan Lactobacillus plantarum yang relatif lambat dan terbatasi oleh pH

internal serta kemampuannya untuk mempertahankan pH gradient pada konsentrasi

asam organik yang tinggi berkontribusi pada kemampuannya untuk mengakhiri

proses fermentasi ini. Selain itu, karena laju pertumbuhan Lb.plantarum lebih rendah

daripada mikroflora yang terdapat pada ubi kayu menyebabkan bakteri ini tidak

terdapat pada tahap awal proses fermentasi (McDonald et al. 1990).

Pada proses fermentasi ubi kayu dengan perendaman, dimana sukrosa,

glukosa, dan fruktosa terkandung secara simultan, maka BAL akan lebih memilih

sukrosa sebagai substratnya. Pertumbuhan BAL pada campuran sukrosa dengan

salah satu dari glukosa atau fruktosa menunjukkan bahwa terjadi penghambatan

glukosa atau fruktosa tersebut oleh sukrosa. Seperti observasi sebelumnya bahwa

pertumbuhan Lactococcus lactis pada campuran laktosa-galaktosa menunjukkan

bahwa laktosa terdegradasi sebelum galaktosa pada saat laktosa ditransportasikan

melalui sistem fosfotransferase (Thompson et al., 1978).

Suatu studi menunjukkan adanya produksi produk fermentasi tipikal (butirat

dan sejumlah kecil propionat) serta terisolasinya bakteri Clostridium spp (Lodder,

1970). Berlawanan dengan fermentasi sayuran lainnya, dimana adanya bakteri

Clostridium penghasil asam butirat merupakan indikasi terjadinya kebusukan,

namun pada perendaman ubi kayu, organisme ini berkontribusi pada pembentukan

flavor pada produk fermentasi ubi kayu. Bakteri Clostridium ini juga mempunyai

peranan penting dalam perusakan dinding sel tanaman, sebagaimana telah

terisolasi galur yang mempunyai aktivitas pektinolitik. Seperti laporan sebelumnya

yang mengindikasikan adanya Clostridium pada fermentasi linen flax dan hemp

(Chesson, 1978) serta pada tahap akhir fermentasi zaitun oleh BAL (Gilliland dan

Vaughn, 1946) namun tidak terdapat pada proses perendaman ubi kayu. Clostridia

seperti C. butyricum dapat bertahan pada kondisi asam selama fermentasi,

sebagaimana galur Clostridia penghasil asam yang dapat tumbuh pada kondisi pH

rendah (pH 4,5) dengan terdapat sebanyak 5 g butirat atau asetat per liter

(Crabbenham et al. 1985). Butirat, propionat, dan etanol dapat menjadi suatu

senyawa karakter dari proses fermentasi dengan perendaman, karena senyawa-

12

senyawa tersebut tidak ditemukan pada proses fermentasi ubi kayu lainnya, seperti

yang digunakan pada preparasi gari (Steinkraus, 1983).

Khamir akan muncul pada akhir proses fermentasi dengan perendaman dan

berperan penting pada perpanjangan umur simpan. Namun, khamir tidak berperan

signifikan pada proses fermentasi. Fermentasi dengan perendaman dapat

mengeliminasi 90% komponen sianida endogenus yang tedapat pada umbi ubi

kayu. Pengeliminasian ini sebagian besar terjadi setelah 48 jam, pada saat

linamarase endogenus pada ubi kayu mencapai optimum pada pH 5.5 (Cooke et al.

1978). Linamarase pada BAL berperan pada proses degradasi, dan bakteri

pektinase juga ditunjukkan membantu dalam proses ini (Amped dan Brauman,

1995). Proses pereduksian linamarin selama fermentasi dengan perendaman lebih

lambat daripada yang diamati pada fernentasi ubi kayu menjadi gari, dimana

komponen sianogen tereliminasi kurang dari 5 jam (Giraud, 1993 di dalam Brauman,

2005). Pada preparasi gari, pemarutan lebih dahulu kontak dengan linamarase,

yang terdapat pada dinding sel tanaman, dan substratnya (linamarin) terdapat pada

vakuola sel (Mkpong et al. 1990). Selain itu penurunan pH yang lambat

dibandingkan dengan proses produksi gari menyebabkan penguraian sianohidrin

menjadi sianida bebas yang lebih besar, suatu proses yang terhambat pada pH di

bawah 5,5 (Cooke et al. 1978).

Produk fermentasi adonan ubi kayu lainnya adalah Agbli Maw yang

terdapat pada Afrika Barat. Di Ghana produk fermentasi tersebut dinamakan

aglebima. Proses fermentasi berkontribusi pada sifat visko-elastis dari pasta yang

dihasilkan, dimana produk tersebut dikonsumsi sebagai saus seperti lem.

Mikroorganisme yang terlibat pada proses produksi Agbli Maw adalah

Lactobacillus plantarum yang bersifat fakultatif heterofermentatif , Lactobacillus

brevis dan Leuconostoc mesenteroides yang bersifat obligat heterofermentatif

(Amoa-Awua et al. 1996 di dalam Nout dan Sarkar, 1999). Studi tentang suksesi

BAL pada tahapan fermentasi ubi kayu dilaporkan juga oleh Oyewole dan Odunfa

(1992) bahwa Lb.plantarum terkandung secara dominan pada 3 hari fermentasi.

Gambar 1 memperlihatkan tahapan suksesi BAL pada proses fermentasi ubi kayu.

13

Waktu fermentasi (hari) 0 1 2 3 4

Lb. coprophilus Lb.cellobiosus Lb.salivarus spp.bulgaricus Leuc. lactis Lb. lactis Lb.brevis Leuc. mesenteroides Lb.plantarum

Gambar 1. Suksesi BAL pada proses fermentasi bubur ubi kayu (diadaptasi dari

Oyewole dan Odunfa 1992)

Beberapa peneliti melaporkan bahwa galur Lactobacillus plantarum dapat

mendegradasi linamarin (Oyewole dan Odunfa, 1992). Degradasi linamarin pada 2

tahapan proses dikatalisasi oleh -glukosidase (linamaringlucose + acetone

cyanohidrine ), diikuti dengan enzim hydroxynitrile lyase (cyanohidrin acetone +

HCN). Pengaruh positif BAL terhadap kualitas sensori pada fermentasi ubi kayu

adalah perbaikan flavor dan sifat visko-elastik pada pasta panas produk fermentasi

ubi kayu. Komponen aroma dari aglebima adalah alkohol berberat molekul rendah,

1-propanol, isoamil alkohol, 3-metil-1 butanol, etil asetat, dan asetoin (Amoa-Awua

et al., 1996 di dalam Nout dan Sarkar, 1999).

Kemampuan pembengkakan pati ubi kayu yang terjadi tidak dipengaruhi oleh

fermentasi asam laktat. Diduga sifat tersebut adalah akibat aktivitas enzim amilolitik,

enzim depolimerisasi dari pati native, atau ekstraksi amilosa dari pati native yang

terlibat pada galur amilolitik Lb.plantarum dan Lb. manihotivorans (Morlon-Guyot et

al., 1998 di dalam Nout dan Sarkar, 1999). Sebuah studi tentang efek fermentasi

asam laktat pada karakteristik fisiko kimia pati ubi kayu menunjukkan bahwa

fermentasi dan pengeringan ringan tidak mempengaruhi kristalinitas dari tepung

atau sifat gelatinisasinya (Mestres dan Rouau, 1997 di dalam Nout dan Sarkar,

1999). Namun Numfor et al., (1995) di dalam Nout dan Sarkar (1999) mengamati

penurunan yang signifikan pada kekerasan, gumminess, dan kelengketan

(kekakuan) pada produk fermentasi ubi kayu yang dimasak. Diduga perusakan dan

14

degradasi enzimatik oleh amilosa dari pati native berperan penting. Bakteri asam

laktat amilolitik dapat meningkatkan efek ini.

Proses pelembutan pada pada proses fermentasi ubi kayu dikaitkan juga

dengan adanya aktivitas pektinase yang tinggi bersamaan dengan hilangnya

xylanase dan selulase yang mengindikasikan bahwa aktivitas pektinase

bertanggungjawab terhadap proses pelembutan (softening). Dilaporkan terdapatnya

pektin metilesterase pada fermentasi dengan perendaman tradisional (Oyewole dan

Odunfa, 1992) dan fermentasi dengan menginokulasikan Corynebacterium spp

(Okafor et al., 1984). Seperti yang terjadi untuk rami linen (Morvan et al., 1985),

pelembutan (softening) ubi kayu dapat dicirikan dengan disosiasi serat selulosa dari

pektin pada rami linen tersebut karena aksi enzim, seperti hidrolase dan lyase, pada

keterkaitan glikosidik pektin. Terisolasinya bakteri Clostridium spp. pektinolitik pada

tahapan fermentasi memperkuat hipotesis ini. Brauman et al., (1996) menyimpulkan

bahwa fermentasi ubi kayu secara spontan dapat dilihat sebagai kombinasi dari

fermentasi heterolaktik alami pada materi tanaman, seperti pada fermentasi pikel

atau sauerkraut, dan pelembutan spontan menyerupai proses pada rami linen.

D. Produksi Kultur Starter Bakteri Asam Laktat

Metode produksi starter untuk keperluan produksi secara tradisional biasanya

dilakukan dengan mentransfer dari kultur stok baik dalam bentuk cair maupun kering

beku, atau bekuan yang disimpan dalam nitrogen cair (-196oC) dan dibuat kultur

induk kira-kira sebanyak 100 ml untuk ditransfer tiap hari ke dalam 3 botol atau

lebih, dipilih satu botol terbaik untuk kemudian diinokulasikan sebanyak 1% ke

dalam media starter yang lebih besar jumlahnya atau intermediate, untuk kemudian

diinokulasikan ke dalam media fermentasi. Meskipun perbanyakan starter

membutuhkan banyak waktu, memerlukan keahlian operator dan rawan

kontaminasi, tetapi cara ini banyak digunakan oleh industri (Surono, 2004).

Hal penting diperlukan dalam mentransfer kultur starter adalah sub-kultur,

yaitu transfer berkali-kali dapat memicu terbentuknya galur yang termutasi yang

dapat mengubah sifat starter. Terlalu sering mentransfer akan mengakibatkan

hilangnya fungsi plasmid tertentu seperti Lac+, suatu plasmid yang berperan dalam

15

produksi asam laktat (McKay, 1983; Davidson et al. 1995), produksi bakteriosin dan

resistensinya (Klaenhammer, 1993), atau Prt+, yaitu suatu plasmid yang

bertanggung jawab atas resistensi terhadap fage dan pemanfaatan sitrat (McKay,

1983).

Preservasi kultur starter terbagi menjadi tiga kelompok besar, yaitu starter

cair, yaitu menumbuhkan starter ke dalam susu skim 10 12% (untuk produk

fermentasi susu), starter kering dengan pengeringan vakum, spray drying, kering

beku atau freeze drying, dan starter bekuan yaitu dengan membekukan kultur starter

pada suhu sub-zero (-30 sampai -40oC), atau suhu pembekuan ultra rendah (-

196oC) dalam nitrogen cair. Starter cair harus dipelihara dan disimpan dalam lemari

es dan sebaiknya disub-kultur hanya sebanyak 15 20 kali secara berurutan

(Surono, 2004).

Porubcan dan Sellars (1979), Gilliland (1985), Tamine dan Robinson (1985)

mendeskripsikan tahap-tahap yang dilakukan dalam memproduksi starter

konsentrat BAL yaitu preparasi inokulum, preparasi media, fermentasi pada pH

konstan, pemanenan kultur, penambahan cryoprotectant, pembekuan, pengeringan

beku (freeze drying), pengemasan dan penyimpanan.

Penggunaan kultur starter kering bertujuan untuk mengurangi pekerjaan

pemeliharaan kultur sebagaimana pada kultur cair. Kultur kering beku atau freeze

dried yang paling banyak digunakan dibandingkan dengan jenis kultur starter

lainnya, mengingat jumlah bakteri hidup relatif stabil pada kultur kering beku. Namun

demikian, dibutuhkan biaya investasi yang sangat mahal mengingat harga

pengering beku yang tinggi (Surono, 2004).

Secara tradisional, mikroba yang diperlukan untuk fermentasi makanan telah

terdapat pada bahan mentah atau peralatan yang digunakan dalam pengolahan

makanan fermentasi. Sumber inokulum seperti ini masih mendasari kebanyakan

fermentasi makanan. Ada pendapat bahwa penggunaan flora alami merupakan

langkah yang ideal, karena produk makanan yang dihasilkan memiliki karakteristik

flavor yang khas dan kompleks yang tidak dapat diperoleh melalui cara lain. Tetapi

inokulum alami dapat bervariasi tergantung pada keadaan lingkungannya.

Penggunaan inokulum yang bervariasi ini dapat menyebabkan proses fermentasi

16

dan mutu produk selalu berubah-ubah, sehingga tidak dapat diterapkan secara

industri Karena alasan tersebut maka industri pengolahan makanan fermentasi

menerapkan metode dan prosedur pengolahan dimana bahan mentah diinokulasi

dengan spesies mikroba yang diinginkan. Dengan demikian penyediaan inokulum

menjadi bagian yang penting dalam industri fermentasi makanan (Rahman, 1989).

E. Media Fermentasi

Secara umum media fermentasi menyediakan semua nutrien yang

dibutuhkan oleh mikroba untuk memperoleh energi, pertumbuhan, bahan

pembentuk sel dan biosintesis produk-produk metabolisme. Tergantung pada jenis

mikroba dan produk yang akan diproduksi setiap fermentasi memerlukan media

tertentu karena media yang idak sesuai dapat menyebabkan perubahan jenis

produk dan perubahan rasio di antara berbagai produk hasil metabolisme mikroba

selama fermentasi berlangsung. Senyawa-senyawa sumber karbon dan nitrogen

merupakan komponen terpenting dalam media fermentasi karena sel- sel mikroba

dan berbagai produk fermentasi sebagian besar terdiri dari unsur karbon dan

nitrogen. Di samping itu medium fermentasi juga mengandung air, garam-garam

organik dan beberapa vitamin (Rahman, 1989).

Media padat atau semi padat menggunakan partikel substrat padat seperti

jagung giling, bekatul gandum, dan tepung biji kapas dengan atau tanpa

penambahan larutan substrat padat tersebut. Salah satu kelemahan media padat

atau semi padat adalah pemakaian substrat yang tidak efisien. Karena itu

khususnya dalam fermentasi aerobik, sifat porositas media padat dan semi padat

menjadi faktor yang penting. Media padat atau semi padat dengan sifat porositas

yang baik memungkinkan penetrasi udara ke bagian dalam media sehingga

pertumbuhan dapat terjadi di seluruh bagian media (Rahman, 1989).

F. Mikroenkapsulasi Sel Bakteri Asam Laktat

Teknik mikroenkapsulasi telah dimanfaatkan secara luas untuk melindungi sel

atau jaringan dari mikroorganisme terhadap pengaruh lingkungan dan degradasi

fisiologis (Krasaekoopt et al. 2003). Dari beberapa teknik imobilisasi sel yang ada,

17

teknik pemerangkapan (entrapment) dengan Ca Alginat adalah yang biasa

digunakan untuk mengimobilisasi sel BAL (Chandramouli et al. 2004). Alginat

merupakan heteropolisakarida linier yang diekstrak dari berbagai tipe alga, yang

mempunyai dua unit struktur asam D-mannunorat dan asam L-gulunorat. Ca Alginat

digunakan pada enkapsulasi sel BAL dengan kisaran konsentrasi 0,5 4%

(Krasaekoopt et al., 2004).

Alginat mempunyai beberapa keuntungan antara lain mudah membentuk

matriks gel pada sel bakteri, bersifat non-toksik terhadap sel yang diimobilisasi,

murah, membutuhkan kondisi proses yang ringan (misalnya suhu), dapat dengan

mudah dipreparasi, penangannya mudah, dapat dengan mudah melarut dan

membebaskan sel-sel yang terperangkap (Mortazavian et al. 2007). Selain itu

alginat telah diterima sebagai aditif pada makanan (Prevost dan Divies, 1992).

Alginat juga memiliki beberapa kekurangan yaitu pada kondisi asam akan

mengalami keretakan dan kehilangan stabilitas mekaniknya pada kondisi lingkungan

yang mengandung asam laktat (Mortazavian et al., 2007). Selain itu karena gel

alginat terbentuk dengan adanya ion kalsium, integritasnya terdeteriorisasi pada

saat diaplikasikan dengan ion monovalen atau chelating agent yang menyerap

kalsium seperti fosfat, laktat, dan sitrat (Mortazavian et al., 2007). Kekurangan

lainnya adalah sulitnya diaplikasikan pada skala industri karena kesulitannya untuk

di-scale up terkait dengan keretakan dan pembentukan pori-pori pada permukaan

gel, kapsulnya dapat mendifusi kelembaban dan cairan lainnya dengan cepat

sehingga menurunkan sifat ketahanannya terhadap faktor lingkungan (Gouin, 2004).

Kekurangan-kekurangan tersebut dapat secara efisien dengan mengkombinasikan

alginat dengan komponen polimer lainnya, melapisi (coating) kapsulnya dengan

komponen lain, serta modifikasi struktur alginat dengan menggunakan berbagai

aditif (Krasaekoopt et al., 2003).

Gelatin, suatu turunan protein dari kolagen terdenaturasi yang mengandung

hidroksiprolin, prolin, dan glisin dalam jumlah besar, yang dapat digunakan sebagai

gelling agent untuk proses enkapsulasi yang bersifat reversible bila diproses secara

termal. Karena sifatnya yang amfoterik, gelatin dinyatakan sebagai kandidat yang

18

baik untuk diaplikasikan bersama-sama polisakarida anionik seperti alginat

(Krasaekoopt et al. 2003).

Selama proses pengeringan, survival mikroorganisme dapat ditingkatkan

dengan penambahan media protektif. Disakarida trehalose berperan sebagai

protecting agent yang kritikal pada membran untuk sel khamir selama kondisi stres

dari lingkungan seperti perlakuan panas, pengeringan, pembekuan, dan confers

viabilitas sel yang lebih tinggi dengan adanya etanol konsentrasi tinggi (Zayed dan

Roos, 2004). Untuk meningkatkan efektifitasnya, Trehalose harus ditambahkan dan

diasimilasikan pada media pertumbuhan. Cho et al. (2006) juga melaporkan bahwa

karbohidrat berperan sebagai protective agent pada kondisi stress seperti suhu

tinggi, pembekuan, pengeringan, dan tekanan osmosis yang tinggi.

Xiaoyan dan Xiguang (2009) melakukan mikroenkapsulasi sel BAL dengan

alginat dan gelatin dengan penambahan trehalose sebagai aditif dengan metode

ekstrusi dan dikeringkan pada suhu 4oC. Dilaporkan bahwa trehalose sebagai

sumber karbohidrat pada kultur media dapat menurunkan produksi asam dan

mempertahankan sel BAL agar tidak berploriferasi. Selain itu trehalose memberikan

pengaruh positif pada ketahanan sel BAL terhadap kondisi stress dari lingkungan

seperti keasaman dan pengeringan. Trehalose dengan konsentrasi sebesar 0,15

mol/L media dapat melindungi sel BAL pada penyimpanan suhu 4oC serta

mempertahankan viabilitas selnya hingga lebih dari 107 CFU/g setelah 8 minggu

penyimpanan. Pelepasan sel BAL dari kapsul dapat dilakukan pada kondisi asam

(pH 1,2) hingga kondisi netral (pH 6,8). Namun dipaparkan bahwa pelepasan sel

BAL pada media netral terjadi lebih cepat dan lebih besar dibandingkan pada

kondisi asam. Imobilisasi sel BAL dengan kombinasi alginat, gelatin, dan trehalose

disimpulkan dapat meningkatkan ketahanan sel yang diekspos pada media asam

(pH 1,2) dengan laju survival sebesar 76%, sehingga metode imobilisasi ini dapat

diaplikasikan pada farmasi dan industri pangan (Xiaoyan dan Xiguang, 2009).

19

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini meliputi ubi kayu, kultur bakteri

asam laktat (BAL), dekstrin, tepung tapioka, tepung beras, dan tepung ubi kayu. Bahan

kimia yang digunakan antara lain deMann Rogosa Sharpe (MRS) Broth (Oxoid), MRS

Agar (Oxoid), Gliserol, API 50CH (Biomiereux), API 50 CHL Medium (McFarland),

Citrus pectin (Sigma P9135), ZnSO4, MgSO4, NaOH, Buffer kalium asetat, CMC, Asam

3,5-dinitro salisilat, CaCl2, Alginat, Gelatin, KH2PO4 untuk Phosphate Buffer Saline

(PBS), Natrium Chlorida (NaCl), spiritus, serta bahan-bahan kimia untuk analisis

lainnya. Bahan-bahan penolong yang digunakan antara lain cawan petri, jarum ose,

tabung reaksi, rak tabung reaksi, botol pengemas, mikro tips, lampu spiritus,

Erlenmeyer, toples plastik, box plastik, plastik pengemas, kain saring, baskom plastik,

pisau stainless steel, aluminium foil, gelas piala, dan kapas.

Peralatan yang digunakan antara lain pipet mikro, autoklaf, oven, inkubator,

spektrofotometer, refrigerated sentrifuse, pH meter, Brabender visco-amylograph, alat

pemarut, pengepres, spinner, pengayak, dan pengemas.

Prosedur Kerja

1. Persiapan Fermentasi Spontan Ubi Kayu

Sebanyak 2 kg ubi kayu dikupas dan dicuci bersih, kemudian diparut hingga

menjadi bubur ubi kayu. Kemudian ditambahkan 2 liter air hingga ubi kayu

terendam. Bubur ubi kayu dibiarkan terendam selama 24 jam hingga terjadi

fermentasi ubi kayu secara spontan. Setelah 24 jam dilakukan pembilasan dan

penambahan air baru sampai ubi kayu kembali terendam kemudian didiamkan

kembali selama 24 jam. pH rendaman ubi kayu sebelum dan sesudah dibilas diukur

dengan menggunakan pH meter. Tahap perendaman dan pembilasan ini dilakukan

hingga hari ke-4. Perubahan sifat fisiko kimia tepung fermentasi spontan ubi kayu

diamati melalui analisis proksimat, karakteristik gelatinisasi, derajat putih, dan

penampakan granula pati di bawah mikroskop polarisasi.

20

2. Isolasi dan Identifikasi Bakteri

Isolasi bakteri juga dilakukan pada rendaman ubi kayu yang difermentasi

secara spontan untuk mengidentifikasi bakteri yang tumbuh dominan pada ubi kayu

yang difermentasi secara spontan (tanpa penambahan kultur bakteri). Isolasi

dilakukan pada hari ke-1 hingga hari ke-4 perendaman ubi kayu. Sebanyak 5 ml

rendaman ubi kayu dilarutkan dalam 45 ml media MRSB steril, kemudian diinkubasi

pada suhu 37 oC selama 24 jam. Setelah terlihat adanya pertumbuhan bakteri

dilakukan penggoresan pada media MRSA steril dengan goresan kuadran dengan

menggunakan jarum ose, kemudian diinkubasikan pada suhu 37 oC selama 24 48

jam.

Goresan koloni bakteri pada cawan petri diambil dan disuspensikan ke dalam

1 ml larutan NaCl 0.85% steril, selanjutnya suspensi dimasukkan ke dalam 10 ml

API 50 CHL Medium (McFarland), kemudian dipipet ke dalam 50 buah sumur kecil

pada kit API 50 CH. Setiap sumur yang berisi berbagai macam gula dan

oligosakarida ditutup dengan mineral oil. Hasil analisis dengan API 50 CH diolah

dengan software apiweb untuk mengidentifikasi karakteristik fermentasi

karbohidrat oleh bakteri tersebut. Selain dari rendaman fermentasi spontan ubi kayu,

isolasi juga dilakukan pada beberapa enzim dari beberapa industri tepung mokaf.

3. Uji Aktivitas Bakteri

a. Kurva Pertumbuhan Bakteri

Isolat BAL yang telah terisolasi diamati kurva pertumbuhannya melalui

pengamatan dengan spektrofotometer dengan panjang gelombang 660 nm

pada interval waktu 3 jam selama 30 jam.

b. Aktivitas Selulolitik (Miller 1959, diacu dalam Tri Panji 1999)

Sebanyak 0,5 ml kultur bakteri, 0,5 ml buffer kalium asetat pH 5,5 dan

0,05 g CMC dimasukkan ke dalam tabung reaksi berulir steril secara aseptik.

Campuran lalu diinkubasi pada suhu 37oC selama 2 jam. Selanjutnya ke dalam

campuran tersebut ditambahkan larutan asam 3,5-dinitro salisilat sebanyak 3 ml

dan 6 ml akuades. Campuran lalu divorteks selama 3 menit dan dididihkan

21

dalam air dengan suhu 100oC selama 15 menit. Campuran lalu didinginkan

selama 30 menit dan dibaca serapannya pada panjang gelombang 550 nm. Nilai

konsentrasi glukosa yang dihasilkan dikonversi dari nilai absorban yang terbaca

dengan perhitungan:

A standar = [glukosa standar ]

A sampel [glukosa sampel]

Satu unit aktivitas enzim adalah banyaknya mol glukosa yang dihasilkan

pada penambahan 1 ml enzim pada substrat (selulosa) per menit waktu inkubasi,

dengan perhitungan:

AE = [Glukosa sampel pada topt] [ Glukosa sampel pada tnol ] x fp

Waktu inkubasi (menit) x BM glukosa

c. Aktivitas Pektinolitik (Soares dan Gomez, 1999)

Secara kuantitatif aktivitas pektinolitik diukur melalui aktivitas

pektinesterase. Sebanyak 20 ml larutan pektin 1% (citrus pectin) dalam 0,1 N

NaCl diatur menjadi pH 7,5 dengan menggunakan 0,5 M NaOH. Ke dalam

larutan pektin tersebut kemudian ditambahkan 5 ml larutan kultur dan pH

ditetapkan kembali menjadi 7,5 dengan penambahan NaOH 0,5 M sedikit demi

sedikit.

Campuran diinkubasi selama 1 jam pada suhu 27 28oC, kemudian

dititrasi dengan NaOH 0,02 M hingga pH menjadi 7,5 kembali. Aktifitas

pektineserase dinyatakan sebagai :

A = a / t

Dimana, A = aktivitas pektinesterase

a = volume titran sampel (ml)

t = waktu inkubasi (detik)

4. Pembuatan Starter

Isolat bakteri yang memiliki aktivitas selulolitik dan pektinolitik diimobilisasi

sehingga menjadi sediaan kultur starter yang dapat digunakan untuk memproduksi

22

tepung mokaf. Tahapan imobilisasi sel bakteri diawali dengan penumbuhan bakteri

pada 500 ml media MRSB kemudian diinkubasi pada suhu 37oC selama 48 jam. Sel

dipanen dengan sentrifugasi pada kecepatan 3000xg selama 10 menit dan dibilas

sebanyak dua kali dengan buffer fosfat (pH 7,4). Seluruh larutan yang akan

digunakan untuk imobilisasi sel, termasuk alginat dan CaCl2, sebelum digunakan

disterilisasi dengan autoklaf pada suhu 121oC selama 15 menit.

Bakteri diimobilisasi dengan alginat dan gelatin dengan perbandingan 2 : 1.

Sel bakteri dicampurkan dengan materi karier. Campuran sel bakteri dan materi

pembawa (karier) diinjeksikan dengan menggunakan jarum syringe ke dalam arutan

CaCl2 (dengan jarak sekitar 10 cm). Granula sel yang terimobilisasi dibiarkan

selama 1 jam hingga mengeras dan dipindahkan ke dalam botol steril untuk

disimpan (Xiaoyan & Xiguang, 2009). Granula sel yang telah dibuat kemudian

dicampurkan dengan bahan pengisi (filler) berupa maltodesktrin, maizena, tepung

ubi kayu, dan tepung beras dengan perbandingan 1 : 3. Dari keempat jenis tepung

tersebut akan dipilih satu jenis bahan pengisi yang terbaik. Viabilitas inokulum

starter setelah 1 bulan penyimpanan dihitung dengan metode pemupukan

menggunakan media MRSA dan diinkubasi pada suhu 37oC selama 48 jam.

Selain itu dibuat juga inokulum yang dikeringkan dengan alat kristalisasi

berupa pengering vakum berkompresor. Alat kristalisasi tersebut mempunyai

spesifikasi sebagai berikut:

Kompresor dingin panas :0,3 HP

Pompa vakum : 0,5 HP

Suhu dingin : -10oC ~ -+20oC

Suhu panas : 30oC 60oC

Kapasitas tabung dingin : 2 L

Kapasitas tabung panas : 2L

Inokulum yang dibuat dengan alat kristalisasi ini dibandingkan dengan

inokulum yang dibuat tanpa alat kristalisasi.

23

5. Implementasi Starter dengan Pembuatan Tepung Mokaf

Proses pembuatan tepung mokaf diawali dengan penyiapan starter.

Sebanyak 3 kg ubi kayu dikupas, dicuci bersih, diparut, dan dipres untuk diambil

airnya. Air perasan digunakan untuk menumbuhkan kultur starter dan media. Media

dan kultur starter dari masing-masing perlakuan ditimbang dengan perbandingan 1 :

1, kemudian dimasukkan ke dalam air perasan ubi kayu. Kultur starter dan media

dibiarkan selama 24 jam. Pembuatan tepung mokaf dilakukan dengan

menggunakan ubi kayu dalam bentuk chips. Ubi kayu ditambahkan dengan air,

starter, dan asam sitrat, kemudian difermentasi selama 24 jam. pH cairan sebelum

dan sesudah difermentasi diamati.

Setelah 24 jam, fermentasi dihentikan dengan menggunakan NaCl.

Kemudian ditambahkan air baru dan dilakukan pemerasan dan pembuangan air

dengan menggunakan spinner. Setelah itu dilakukan , pengeringan oven pada suhu

50oC selama 20 jam, penepungan, dan pengayakan.

6. Analisis Tepung Mokaf

Analisis yang dilakukan pada tepung mokaf meliputi kadar air, kadar HCN,

kadar serat kasar, total asam, kadar pati, kadar abu, derajat putih, kekuatan gel, dan

sifat amilografi dari tepung mokaf hasil implementasi starter pada penelitian ini.

Selain itu dilakukan uji organoleptik yang menguji tingkat kesukaan konsumen

terhadap warna, tekstur, dan bau pada tepung mokaf yang dibuat dengan starter

yang dibuat pada penelitian ini, tepung mokaf dari industri mokaf yang sudah ada,

dan tepung mokaf yang dibuat menggunakan enzim/starter dari industri pengolah

tepung mokaf yang sudah sebelumnya. Pengamatan dilakukan dengan skala

hedonik bernilai satu sampai lima, dimana 1 menunjukkan sangat tidak suka, 2

menunjukkan tidak suka, 3 menunjukkan sedikit suka (netral), 4 menunjukkan suka,

dan 5 menunjukkan sangat suka.

24

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Penelitian

A. Fermentasi Spontan Ubi Kayu

Proses pembuatan starter tepung mokaf diawali dengan isolasi bakteri asam

laktat pada enzim atau inokulum pembuat mokaf dari industri tepung mokaf, isolasi

dari bakteri yang tumbuh pada fermentasi spontan ubi kayu pada hari ke-1 hingga

hari ke-4, serta dari rendaman ubi kayu yang tidak dibilas selama 4 hari.

Pembentukan asam telah terjadi sejak hari pertama perendaman yang dapat diamati

melalui penurunan pH, hingga hari ke-4 perendaman. Penurunan asam terjadi

akibat terbentuknya asam laktat hasil metabolisme bakteri asam laktat yang tumbuh

spontan pada rendaman ubi kayu. Hasil pengukuran pH rendaman ubi kayu dapat

dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Pengamatan Keasaman Selama Fermentasi Spontan Ubi Kayu

Perendaman hari ke- pH

Sebelum Pembilasan Setelah Pembilasan

1 6,50 -

2 4,78 4,96

3 4,60 4,90

4 4,90 4,90

Berdasarkan hasil pengukuran pH dan penampakan hasil fermentasi

spontan ubi kayu dapat dilihat bahwa asam laktat merupakan metabolit tunggal

yang terdapat pada rendaman ubi kayu tersebut. Secara visual dapat diamati

dengan tidak terbentuknya gelembung gas pada rendaman ubi kayu tersebut.

Hal ini menandakan bahwa bakteri asam laktat jenis homofermentatif yang

dominan tumbuh pada proses fermentasi spontan ini. Produk akhir dari proses

fermentasi BAL homofermentatif sebagian besar berupa asam laktat sedangkan

produk akhir dari proses heterofermentatif adalah asam laktat, etanol, asam

25

asetat, dan CO2 (Salminen, 2004). Penampakan rendaman ubi kayu setelah

difermentasi dapat dilihat pada Gambar 2.

(a) (b) (c)

Gambar 2. Penampakan rendaman ubi kayu pasca fermentasi spontan (a) fermentasi

hari ke-2; (b) fermentasi hari ke-3; (c) fermentasi hari ke-4.

Ubi kayu yang difermentasi spontan dianalisis setiap harinya selama 4

hari yang meliputi analisis proksimat, kadar serat kasar, kadar pati, kadar HCN,

total asam, derajat keputihan, karakteristik gelatinisasi, dan ukuran lolos ayakan.

Selain itu juga dilakukan isolasi BAL yang tumbuh dominan setiap hari pada 4

hari fermentasi tersebut. Isolat yang diperoleh setelah difermentasi selama 1

hari, 2 hari, 3 hari, dan 4 hari berturut-turut dinamakan FSb1, FSb2, FSb3, dan

FSb4. Selama proses fermentasi spontan ubi kayu terjadi perubahan sifat

amilografi yang diukur dengan menggunakan Alat Brabender Visco Amylograph

seperti dapat dilihat pada Tabel 3. Metode uji amilografi tepung dapat dilihat

pada Lampiran 1.

Tabel 3. Perubahan Sifat Amilografi Tepung Hasil Fermentasi Spontan Ubi Kayu

Kode sampel Suhu awal gelatinisasi

(SAG)

Suhu Puncak

Gelatinisasi (SPG)

Viskositas

maksimum

Tepung ubi

kayu

30 + (24 x 1.5) = 66.0 oC 30 + (28 x 1.5) = 87.0oC 850 BU

FSb1 30 + (26 x 1.5) = 69C 30 + (39 x 1.5) = 88.5C 1780 BU

FSb2 30 + (26 x 1.5) = 69C 30 + (44 x 1.5) = 96C 1760 BU

FSb3 30 + (25 x 1.5) = 67.5C 30 + (43 x 1.5) = 94.5C 2287 BU

26

Kode sampel Suhu awal gelatinisasi

(SAG)

Suhu Puncak

Gelatinisasi (SPG)

Viskositas

maksimum

FSb4 30 + (25 x 1.5) = 67.5C 30 + (40 x 1.5) = 90C 2300 BU

Tepung

mokaf

30 + (28 x 1.5) = 72.0 oC 30 + (43 x 1.5) = 94.5oC 1000 BU

Sifat amilografi pati diukur berdasarkan peningkatan viskositas pati pada

proses pemanasan dengan menggunakan Brabender Amylograph. Selama

pemanasan terjadi peningkatan viskositas yang disebabkan oleh pembengkakan

granula pati. Pengamatan sifat amilografi meliputi suhu awal gelatinisasi, suhu

puncak gelatinisasi, dan viskositas maksimum. Suhu awal gelatinisasi adalah

suhu pada saat pertama kali viskositas mulai naik. Suhu awal gelatinisasi

merupakan suatu fenomena sifat fisik pati yang komplek yang dipengaruhi oleh

beberapa faktor antara lain ukuran molekul serta rasio amilosa dan amilopektin.

Viskositas maksimum atau yang disebut juga viskositas puncak merupakan titik

maksimum viskositas pasta yang dihasilkan selama proses pemanasa dan pada

saat itu dicapai suhu akhir gelatinisasi. Pada suhu ini granula pati telah

kehilangan sifat birefringence-nya. Viskositas maksimum dari tepung fermentasi

spontan ubi kayu ini berkisar antara 1780 sampai 2300 BU (Brabender Unit).

Nilai viskositas ini lebih tinggi dibandingkan tepung ubi kayu (850 BU) dan

tepung mokaf dari Trenggalek (1000 BU). Menurut Tan et al. (2009) viskositas

maksimum berkorelasi negatif dengan amilosanya. Viskositas maksimum yang

tinggi akan berpengaruh terutama pada tekstur produk yang diaplikasikan,

karena semakin besar derajat viskositasnya maka tekstur yang dihasilkan akan

semakin kuat dan tidak mudah rapuh.

Berdasarkan karakterisasi sifat amilografi tepung fermentasi ubi kayu

dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan viskositas maksimum dari tepung dengan

bertambahnya waktu fermentasi. Berdasarkan Tabel 3, bila dibandingkan

dengan tepung ubi kayu sebagai kontrol negatifnya, terjadi peningkatan suhu

gelatinisasinya pada tepung fermentasi spontan ubi kayu. Suhu gelatinisasi

tepung fermentasi ubi kayu mendekati suhu gelatinisasi tepung mokaf dari

27

Trenggalek sebagai kontrol positifnya. Demikian juga dengan viskositas

maksimum tepung fermentasi spontan ubi kayu semakin meningkat dengan

bertambahnya waktu fermentasi. Hal ini diduga karena aktivitas dari bakteri

asam laktat yang bersifat selulolitik yang menyebabkan terdegradasinya dinding

selulosa pada tepung sehingga tepung lebih mudah tergelatinisasi. Selain itu

pada proses fermentasi terjadi penyerangan bagian amilopektin (bagian yang

renggang) dari tepung tersebut sehingga struktur amorphous dari pati akan

meningkat, kandungan amilosa akan meningkat, dengan demikian tepung

memiliki indeks glikemik yang rendah.

Fermentasi spontan ubi kayu juga dapat mengubah kekuatan gel tepung

fermentasi spontan tersebut dibandingkan dengan kekuatan gel pada tepung ubi

kayu tanpa fermentasi. Pengamatan kekuatan gel tepung fermentasi spontan ubi

kayu dibandingkan dengan tepung ubi kayu dan tepung mokaf dapat dilihat

pada Tabel 4.

Tabel 4. Data Kekuatan Gel Tepung Ubi Kayu yang Difermentasi Spontan

Kode Isolat Force (g) Distance (mm) Rigiditas

(g/mm)

Tepung ubi

kayu

147,5 14,984 9,84

145,6 14,785 9,85

FSb1 252,9 15,000 16,86

253,9 14,943 16,99

FSb2 250,6 14,970 16,74

252,2 14,930 16,89

FSb3 295,0 14,892 19,81

285,2 14,993 19,02

FSb4 259,4 14,990 17,30

273,5 14,990 18,31

Tepung mokaf 139,0 7,563 18,38

143,0 9,310 15,68

28

Tepung ubi kayu yang difermentasi mengalami kenaikan kekuatan gel

dibandingkan dengan tebung ubi kayu tanpa fermentasi. Kekuatan gel tepung

fermentasi spontan ubi kayu juga mendekati bahkan sedikit lebih besar daripada

tepung mokaf yang sudah komersial. Kenaikan kekuatan gel tepung tersebut

disebabkan oleh aktivitas selulolitik dan pektinolitik BAL pada saat fermentasi

yang menyebabkan semakin meningkat rigiditas dari adonan tepung.

Derajat putih tepung hasil fermentasi spontan ubi kayu juga diuji dengan

menggunakan Whiteness meter. Data derajat putih tersebut dapat dilihat pada

Tabel 5. Selain tepung hasil fermentasi spontan ubi kayu, dilakukan juga

pengujian derajat putih pada tepung ubi kayu.

Tabel 5. Derajat Putih Tepung Fermentasi Spontan Ubi Kayu

Kode Sampel Ulangan Derajat Putih

Skala (0 110) Persen (%)

Tepung ubi kayu (kontrol) 1 90,8 82,55

2 90,4 82,18

FSb1 1 91,2 82,91

2 91,4 83,09

FSb2 1 91,0 82,73

2 90,0 82,64

FSb3 1 93,0 84,55

2 92,7 84,27

FSb4 1 89,8 81,64

2 89,6 81,45

Berdasarkan pengamatan derajat putih, fermentasi spontan ubi kayu

dapat sedikit meningkatkan derajat putih pada tepung dibandingkan dengan

kontrolnya berupa tepung ubi kayu, namun peningkatan yang terjadi tidak terlalu

signifikan, bahkan pada fermentasi hari ke-4 (FSb4) derajat putih tepung lebih

rendah. Hal ini diduga karena pada hari ke-4 fermentasi mulai terbentuk

29

mikroorganisme lain yang menghasilkan metabolit lain yang diduga

mempengaruhi penampakan warna tepung. Secara sensori teramati pada saat

fermentasi hari ke-4 timbul aroma selain asam laktat yang menandakan

dimulainya proses peragian. Hal ini diperkuat dengan terisolasinya khamir yang

diduga merupakan Saccharomyces cerevisiae pada hari ke-4 fermentasi ini.

Penampakan khamir yang terisolasi pada fermentasi hari ke-4 dapat dilihat pada

Gambar 3.

Gambar 3. Khamir yang terisolasi pada fermentasi spontan hari ke-4

Hasil analisis komposisi kimia tepung fermentasi spontan ubi kayu dapat

dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Hasil Analisis Tepung Fermentasi Spontan Ubi Kayu

Parameter Kode Tepung

FSb1 FSb2 FSb3 FSb4 FStb4

Air 8,99 % 8,96 % 7,24 % 6,29 % 8,26 %

Abu 0,89 % 0,37 % 0,41 % 0,50 % 0,68 %

Protein

(Nx6,25)

1,31 % 0,90 % 0,83 % 0,88 % 0,89 %

Lemak 1,20 % 1,13 % 0,80 % 1,14 % 0,60 %

Serat kasar 2,28 % 2,40 % 2,10 % 2,25 % 1,73 %

Karbohidrat 87,6 % 88,6 % 90,7 % 91,2 % 91,4 %

Derajat asam* 3,29 2,36 2,64 2,73 3,01

30

Parameter Kode Tepung

FSb1 FSb2 FSb3 FSb4 FStb4

HCN < 3

mg/kg

< 3 mg/kg < 3

mg/kg

< 3

mg/kg

< 3

mg/kg

Pati 74,9 % 76,2 % 74,2 % 64,2 % 39,9 %

Keterangan: * satuan untuk derajat asam adalah ml NaOH 1N/100 gram

Berdasarkan data, dapat dilihat bahwa komposisi kimia tepung ubi kayu

yang difermentasi spontan mendekati syarat mutu tepung mokaf pada RSNI

tepung mokaf (dapat dilihat pada Tabel 11). Kadar pati yang rendah diduga

karena banyaknya pati yang terbuang pada saat pemerasan/ pembilasan bubur

ubi kayu yang dibuat. Dengan demikian dapat disimpulkan juga bahwa

fermentasi ubi kayu dalam bentuk bubur di satu sisi dapat berlangsung dengan

baik karena luas permukaannya yang lebih besar, namun di sisi lain kadar pati

dari tepung fermentasi tersebut sangat rendah karena banyaknya pati yang

terbuang selama proses pemerasan, hal ini juga terkait rendemen yang

dihasilkan yang lebih rendah.

Penampakan perubahan kristal pati pada tepung fermentasi spontan ubi

kayu dapat dilihat pada Gambar 4.

FSb1 FSb2

31

FSb3 FSb4

Gambar 4. Pengamatan Kristal Pati pada Tepung Fermentasi Spontan Ubi Kayu

Hari ke-1 (FSb1), hari ke-2 (FSb2), hari ke-3 (FSb3), dan hari ke-4

(FSb4).

Berdasarkan pengamatan mikroskop polarisasi, granula pati tepung

fermentasi ubi kayu memiliki bentuk poligonal, bulat, dan lonjong dengan ukuran

granula yang beragam. Granula pati memiliki karakteristik birefringent yaitu

berbentuk kristal dengan pengamatan di bawah mikroskop polarisasi karena suhu

pemanasan pada pembuatan tepung fermentasi ubi kayu berada di bawah suhu

awal gelatinisasinya. Secara kualitatif dapat dilihat bahwa seiring dengan

bertambahnya waktu fermentasi maka akan semakin banyak rantai amilopektin

(struktur lebih bercabang) pada pati yang terbuka menjadi struktur yang lebih

terbuka, sehingga terjadi peningkatan water holding capacity (kemampuan

menangkap air) pada tepung ubi kayu yang difermentasi spontan.

B. Isolasi dan Identifikasi Bakteri

Tahapan isolasi diawali dengan penumbuhan pada media cair MRSB

kemudian diinkubasi selama 24 48 jam pada suhu 37oC. Setelah itu digoreskan

pada media agar MRSA secara kuadran hingga terbentuk koloni tunggal. Inkubasi

MRSA dilakukan selama 24 48 jam pada suhu 37oC. Media MRSB sebelum dan

sesudah adanya pertumbuhan BAL dapat dilihat pada Gambar 5.

32

Gambar 5. Media MRSB sebelum ditumbuhi BAL (kiri) dan setelah ditumbuhi BAL

(kanan)

Pertumbuhan BAL pada media MRSB ditandai dengan terbentuknya kekeruhan.

Media MRS baik yang berbentuk broth maupun agar bersifat spesifik terhadap

pertumbuhan bakteri asam laktat karena kandungan gulanya yang tinggi. Koloni tunggal

BAL yang tumbuh di MRSA kemudian dimurnikan kembali dengan melakukan

penggoresan ulang pada media MRSA yang kemudian diinkubasi pada suhu 37 oC

selama 24 48 jam. Pertumbuhan BAL pada media MRSA dapat dilihat pada Gambar

6. Untuk mengawetkan BAL yang telah terisolasi, BAL digoreskan pada agar miring

MRSA kemudian disimpan pada suhu 4o C. BAL yang ditumbuhkan pada agar miring

MRSA perlu disegarkan setiap bulan untuk memelihara viabilitasnya.

Isolasi BAL dilakukan pada ubi kayu yang difermentasi spontan hari ke-1, ke-2,

ke-3, dan ke-4 dengan pembilasan yang dilakukan setiap hari (isolat FSb1, FSb2,

FSb3, dan FSb4); isolasi pada ubi kayu yang difermentasi spontan selama 4 hari tanpa

dilakukan pembilasan (isolat FSb4); isolasi pada enzim mokaf dari industri mokaf di

Pati (isolat EnDr); isolasi pada enzim mokaf dari industri mokaf di Magelang (EnMgl);

serta isolasi pada enzim mokaf dari industri mokaf di Trenggalek (EnSbg).

Gambar 6. Isolat BAL yang digoreskan pada MRSA.

33

Isolat-isolat yang berhasil diisolasi diidentifikasi berdasarkan sifat

fenotipiknya menggunakan perangkat API 50 CH yang mengidentifikasi BAL

berdasarkan karakteristik fermentasinya terhadap beberapa gula sederhana dan

karakteristik biokimia lainnya. Penampakan hasil pengujian API 50 CH dapat

dilihat pada Lampiran 3. Data diolah dengan software apiweb (Lampiran 4 )

dan identifikasi tersebut dapat dilihat pada Tabel 7 berikut.

Tabel 7. Hasil Identifikasi Isolat BAL dengan Menggunakan API 50 CH

Kode Isolat Hasil Identifikasi

FSb1 Lactobacillus plantarum

FSb2 Lactobacillus plantarum

FSb3 Lactobacillus delbrueckii ssp delbrueckii

FSb4 Lactococcus lactis ssp lactis 2

FStb4 Lactococcus lactis ssp lactis 1

EnDr Lactococcus lactis ssp lactis 1

EnMgl Lactobacillus plantarum 2

EnSBg Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii

Berdasarkan hasil identifikasi dapat dilihat bahwa Lactobacillus plantarum

(Lb. plantarum) mendominasi hari-hari pertama fermentasi spontan ubi kayu. Hal

ini berlawanan dengan hasil penelitian McDonald et al. (1990) yang menyatakan

bahwa Lb.plantarum tidak terdapat pada tahap awal proses fermentasi ubi kayu

karena laju pertumbuhannya yang rendah dibandingkan mikroflora lain yang

terdapat pada ubi kayu. Namun galur BAL yang terdapat pada tahap awal

fermentasi sama dengan galur BAL yang terisolasi dari enzim mokaf dari

industri pengolahan tepung mokaf di Magelang. Studi tentang suksesi BAL pada

tahapan fermentasi ubi kayu dilaporkan juga oleh Oyewole dan Odunfa (1992)

bahwa Lb.plantarum terkandung secara dominan selama 3 hari fermentasi.

34

BAL yang terisolasi pada fermentasi ubi kayu hari ke-3 (FSb3) teridentifikasi

sebagai Lb. delbrueckii ssp delbrueckii. Galur BAL yang terisolasi pada hari ke-3

fermentasi tersebut sama dengan galur BAL yang terisolasi dari enzim mokaf dari

Trenggalek. Berdasarkan hasil survey, enzim mokaf Trenggalek menggunakan 4

jenis kultur BAL. Diduga galur Lb.delbrueckii ssp delbrueckii merupakan salah satu

isolat yang digunakan dalam pembuatan enzim mokaf.

Pada ubi kayu yang difermentasi selama 4 hari, BAL yang tumbuh

teridentifikasi sebagai Lc. lactis ssp lactis baik yang dibilas setiap hari maupun yang

difermentasi tanpa pembilasan (FSb4 dan FStb4). Isolat yang teridentifikasi ini sama

dengan isolat yang diperoleh dari enzim yang diperoleh dari industri mokaf di

daerah Pati (EnDr).

C. Uji Aktivitas Bakteri

a. Kurva Pertumbuhan Isolat

Kurva pertumbuhan bakteri menunjukkan pola pertumbuhan bakteri yang

meliputi fase lag atau fase adaptasi, fase logaritmik, fase stasioner, dan fase

kematian. Kurva pertumbuhan isolat BAL pada penelitian ini dapat dilihat pada

Gambar 7.

Gambar 7. Kurva Pertumbuhan Isolat BAL

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30

Ab

sorb

ansi

Waktu inkubasi (jam)

FSb1 FSb2 FSb3 FSb4

FStb 4 EnDr EnMgl EnSbg

35

00.00020.00040.00060.0008

0.0010.00120.00140.00160.0018

Bakteri asam laktat mulai membentuk metabolit-metabolitnya pada akhir

fase logaritmik, sehingga waktu optimal untuk memulai proses fermentasi adalah

pada akhir fase logaritmik tersebut. Berdasarkan Gambar 5 dapat dilihat bahwa

rata-rata akhir fase logaritmik untuk tiap isolat adalah 24 jam, sehingga

mikroenkapsulasi dilakukan setelah isolat berumur 24 jam.

b. Aktivitas Selulolitik

Aktivitas selulolitik isolat-isolat yang diperoleh dapat dilihat pada

Gambar 8. Berdasarkan Gambar 8 dapat dilihat bahwa aktivitas selulolitik BAL

yang terisolasi pada fermentasi spontan ubi kayu berbeda-beda. Selulolitik

merupakan aktivitas bakteri dalam perombakan selulosa dengan bantuan enzim

selulase. Enzim selulolitik dibentuk oleh sebagian besar mikroorganisme, salah

satunya adalah BAL. Tingginya aktivitas selulolitik ditemukan dalam filtrat pada

awal fase stasioner pertumbuhan BAL dan enzim ini dilepaskan secara otomatis

dengan adanya substrat. Degradasi selulosa yang terdapat pada ubi kayu lebih

efisien ketika kontak secara langsung antara sel BAL dengan substrat.

Gambar 8. Aktivitas selulolitik Isolat BAL yang diperoleh dari fermentasi spontan ubi

kayu, dari enzim mokaf, dan Isolat Murni BAL.

36

Aktivitas selulolitik pada isolat-isolat yang tumbuh pada fermentasi spontan

ubi kayu berbeda-beda sesuai dengan lingkungan tempat pertumbuhan BAL.

Berdasarkan Gambar 8 dapat dilihat bahwa aktivitas selulolitik semakin meningkat

seiring dengan lamanya fermentasi, kecuali pada hari ke-3 fermentasi. Pada

aktivitas selulolitik yang tinggi diduga karena isolat yang diperoleh memiliki daya

adaptasi yang cukup tinggi, dan isolat tersebut menghasilkan enzim selulase secara

lengkap. Sedangkan isolat yang memiliki daya adaptasi rendah, karena belum

mendekomposisikan bahan selulosa yang diberikan disebabkan karena kondisi

media selulosa cair masih cukup mengandung glukosa untuk pertumbuhannya,

sehingga isolat-isolat tersebut belum menghidrolisis bahan selulosa yang diberikan

sebagai sumber energi dan karbonnya. Isolat yang memiliki aktivitas selulolitik

tertinggi adalah isolat dari hasil fermentasi spontan ubi kayu hari ke-4 (FStb4).

c. Aktivitas Pektinolitik

Aktivitas pektinolitik dari isolat BAL yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Pengamatan Aktivitas Pektinolitik yang Diamati Sebagai Aktivitas

Pektinesterase

Kode

Isolat

Volume titran

(ml)

Waktu inkubasi

(detik)

Aktivitas

pektinesterase

FSb1 6,00 60 0,100

FSb2 5,85 60 0,0975

FSb3 5,90 60 0,098

FSb4 2,35 60 0,039

FStb4 2,60 60 0,043

EnMgl 2,25 60 0,0375

EnDr 1,60 60 0,026

EnSbg 1,75 60 0,029

37

Aktivitas pektinolitik dihitung sebagai aktivitas pektinesterase.

Pektinesterase adalah enzim golongan pektinase yang mampu menghidrolisis

senyawa pektin. Enzim ini bekerja secara spesifik pada gugus metoksi dari

residu 6-karboksil pada rantai utama senyawa galakturonan. Hasil dari degradasi

senyawa pektin ini adalah asam pektik, methanol, dan proton (Poliana and

MacCabe, 2007). Karena itulah semakin banyak asam pektik yang dihasilkan

maka akan semakin banyak NaOH yang dibutuhkan dalam mentitrasi larutan

pektin. Semakin banyak volume titran (NaOH) menunjukkan semakin tinggi

aktivitas pektinolitik isolat. Pada isolat hasil fermentasi spontan, isolat FSb1

memiliki aktivitas pektinolitik tertinggi. Hal ini diduga karena kandungan pektin

pada ubi kayu sebelum fermentasi cukup tinggi sehingga bakteri yang dapat

tumbuh adalah yang mempunyai aktivitas pektinolitik terbaik. Isolat yang

diperoleh dari fermentasi hari ke-2 sampai hari ke-4 memiliki aktivitas pektinolitik

semakin rendah, hal ini diduga karena kandungan pektin pada hari ke-2

fermentasi dan seterusnya sudah mengalami degradasi sehingga bakteri yang

tumbuh adalah yang memiliki aktivitas pektinolitik lebih rendah, sesuai dengan

substrat yang tersedia pada rendaman ubi kayu tersebut.

Enzim pendegradasi pektin biasanya digunakan untuk meningkatkan

stabilitas jus buah dan wine. Selain itu enzim pektinolitik ini digunakan untuk

pelembutan serat alami serta ekstraksi minyak dari sayur-sayuran dan kulit jeruk

sitrus (Soares et al. 1999).

D. Pembuatan Starter

Seluruh isolat BAL yang diisolasi dari fermentasi spontan ubi kayu diawetkan

dengan cara diliofilisasi sebagai kultur stok BAL sebelum pembuatan inokulum untuk

starter. Starter dibuat dengan 5 kombinasi isolat BAL seperti dapat dilihat pada

Tabel 9.

38

Tabel 9. Kombinasi Isolat BAL yang Digunakan untuk Starter Tepung Mokaf

Kode Starter Jenis Isolat

Starter 1 Lactobacillus plantarum ATCC 8014

Starter 2 Lactococcus lactis subsp.lactis ATCC 11454

Starter 3 Lactobacillus plantarum ATCC 8014 + Lactococcus lactis

subsp.lactis ATCC 11454

Starter 4 Lactobacillus plantarum (FSb1) + Lactococcus lactis

subsp.lactis (FStb4)

Starter 5 Lactobacillus plantarum (FSb1) + Lactobacillus delbrueckii

subsp. delbrueckii (FSb3) + Lactococcus lactis subsp.lactis

(FStb4)

Inokulum starter dipersiapkan dengan mengimobilisasi sel dengan alginat

dan gelatin (2:1) sebagai karier dengan pre-treatment menggunakan sodium

sitrat dan penambahan suplemen berupa trehalose. Kultur yang terimobilisasi

kemudian ditambahkan dengan berbagai bahan pengisi dengan beberapa

perbandingan untuk selanjutnya dikeringkan pada pengering vakum

berkompresor. Pengering vakum berkompresor tersebut dapat dilihat pada

Gambar 9. Bahan pengisi yang digunakan antara lain tepung ubi kayu

(cassava), maizena, tepung beras, dan maltodekstrin. Perbandingan yang

digunakan ditetapkan berdasarkan trial dan error kemampuan bahan pengisi

membentuk tekstur starter yang homogen dengan kultur terimobilisasi.

39

Gambar 9. Alat pengering vakum berkompresor

Bahan pengisi terbaik yang digunakan untuk membuat inokulum starter

adalah tepung beras dengan perbandingan antara kultur terimobilisasi dan

bahan pengisi sebesar 1:2, dikeringkan dengan pengering vakum berkompresor

pada suhu 36 38oC selama 3 4 jam. Gambar 10 menunjukkan penampakan

beberapa inokulum yang dibuat dengan menggunakan bahan pengisi tepung

cassava, maltodekstrin, dan tepung beras.

(a) (b) (c)

Gambar 10. Penampakan inokulum starter dengan berbagai bahan pengisi. (a)

bahan pengisi tepung cassava; (b) bahan pengisi maltodektrin; dan

(c) bahan pengisi tepung beras.

Bahan pengisi yang terpilih digunakan untuk membuat seluruh kombinasi

starter seperti pada Tabel 9. Seluruh kombinasi starter diuji melalui implementasi

kemampuan starter tersebut untuk memfermentasi ubi kayu menghasilkan

tepung mokaf yang memenuhi syarat mutu tepung mokaf. Pengamatan hasil

jumlah BAL yang hidup pada starter dapat dilihat pada Tabel 10.

40

Tabel 10. Data Viabilitas Starter Mokaf

Kode starter Jumlah BAL awal

(koloni/gram)

Starter 1 1,50 x 106

Starter 2 3,48 x 107

Starter 3 1,97 x 108

Starter 4 2,68 x 107

Starter 5 1,91 x 108

Berdasarkan data viabilitas pada Tabel 10, maka dapat diketahui bahwa

jumlah BAL yang hidup pada starter yang dibuat pada penelitian ini berkisar

pada 106 sampai 108 koloni/gram. Jumlah BAL yang terdapat pada starter pada

penelitian ini cukup tinggi. Hal ini karena perlakuan imobilisasi pada pembuatan

starter dapat melindungi sel atau jaringan dari BAL terhadap pengaruh

lingkungan dan degradasi fisiologis (Krasaekoopt et al. 2003). Jumlah BAL awal

pada starter penelitian ini lebih tinggi dibandingkan jumlah BAL pada starter

mokaf dari industri yang masih baru (104 koloni/gram). Viabilitas BAL yang tinggi

diharapkan dapat memperpanjang umur pakai dari starter mokaf tersebut. Dari

kelima starter yang dibuat pada penelitian ini, starter 3 menunjukkan viabilitas

paling tinggi. Namun tingginya jumlah BAL pada starter ini juga dipengaruhi oleh

kondisi pertumbuhan BAL sebelum kultur diimobilisasi.

E. Implementasi Starter dengan Pembuatan Tepung Mokaf

Masing-masing starter (starter 1 sampai dengan 5) diimplementasikan untuk

membuat tepung mokaf. Starter yang dinyatakan terbaik adalah starter yang dapat

menghasilkan sifat fisiko kimia yang dapat memenuhi syarat mutu tepung mokaf,

dan memiliki karakteristik gelatinisasi yang baik.

41

Syarat mutu tepung mokaf yang terdapat pada Rancangan Standar Nasional

Indonesia (RSNI) tepung mokaf dapat dilihat pada Tabel 11.

Tabel 11. Syarat Mutu Tepung Mokaf

No Kriteria uji Satuan Persyaratan

1 Keadaan

1.1 Bentuk - serbuk halus

1.2 Bau - normal

1.3 Warna - putih

2 Benda asing - tidak ada

3 Serangga dalam semua bentuk stadia dan potongan-potongannya yang tampak

- tidak ada

4 Kehalusan

4.1 Lolos ayakan 100 mesh (b/b) % min. 90

4.2 Lolos ayakan 80 mesh (b/b) % 100

5 Kadar air (b/b) % maks. 13

6 Abu (b/b) % maks. 1,5

7 Serat kasar (b/b) % maks. 2,0

8 Derajat putih (MgO = 100) - min. 87

9 Belerang dioksida (SO2) g/g Negatif

10 Derajat asam mL NaOH 1 N / 100 g

maks. 4,0

11 HCN mg/kg maks. 10

12 Cemaran logam

12.1 Kadmium (Cd) mg/kg maks. 0,2

12.2 Timbal (Pb) mg/kg maks. 0,3

12.3 Timah (Sn) mg/kg maks. 40,0

12.4 Merkuri (Hg) mg/kg maks. 0,05

13 Cemaran arsen (As) mg/kg maks. 0,5

14 Cemaran mikroba

14.1 Angka lempeng total koloni/g maks. 1 x 106

14.2 Escherichia coli APM/g maks. 10

14.3 Bacillus cereus koloni/g < 1 x 104

14.4 Kapang koloni/g maks. 1 x 104

42

Pengujian pada tepung mokaf hasil implementasi starter pada penelitian ini

hanya dilakukan pada sifat fisiko kimia tepung mokaf tersebut. Rendaman ubi kayu

pada pembuatan tepung mokaf dalam tahap implementasi ini dapat dilihat pada

Gambar 11.

Gambar 11. Perendaman chips ubi kayu dengan air dan starter mokaf

Pengukuran pH rendaman ubi kayu sebelum dan sesudah fermentasi dapat

dilihat pada Tabel 12. Tepung mokaf yang dihasilkan selain diuji komposisi kimia nya

juga dilakukan pengujian terhadap kekuatan gel (gel strength), sifat amilografi, dan

derajat putihnya.

Tabel 12. Hasil Pengukuran pH Rendaman Ubi Kayu pada Pembuatan Tepung Mokaf

Sebelum dan Sesudah Fermentasi Berlangsung

Starter yang Digunakan pH awal pH setelah fermentasi

Starter 1 7.0 4.5 5.0

Starter 2 7.0 4.5 5.0

Starter 3 7.0 4.5 5.0

Starter 4 7.0 4.5 5.0

Starter 5 7.0 4.5 5.0

Penurunan pH pada saat pembuatan tepung mokaf menunjukkan bahwa proses

fermentasi telah berlangsung dengan menurunnya pH hasil pembentukan asam laktat

43

starter yang digunakan. Keadaan bau rendaman ubi kayu menggunakan mokaf adalah

normal dengan artian tidak ada bau yang tidak diharapkan (off flavor).

F. Analisis Tepung Mokaf

Hasil analisis komposisi kimia tepung mokaf hasil fermentasi menggunakan

starter pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 13.

Tabel 13. Hasil analisis Tepung Mokaf yang Dibuat Dengan Starter Pada Penelitian

ini

Parameter Kode Tepung

Mosta 1 Mosta 2 Mosta 3 Mosta 4 Mosta 5

Air 6,41 % 8,53 % 5,60% 8,75 % 6,19 %

Abu 0,68 % 0,58 % 0,57 % 0,42 % 0,55 %

Protein

(Nx6,25)

0,89 % 0,87 % 1,00 % 1,70 % 0,99 %

Lemak 0,60 % 1,60 % 0,87 % 1,40 % 0,77 %

Serat kasar 1,73 % 1,36 % 3,06 % 1,31 % 2,64 %

Karbohidrat 91,4 % 87,1 % 88,9 % 86,4 %

Derajat

asam

3,01 ml

NaOH/100

g

1,88 ml

NaOH/ 100

g

2,50 ml

NaOH/

100g

2,05 ml

NaOH/100g

2,47 ml

NaOH/100

g

HCN Negatif Negatif Negatif Negatif Negatif

Pati 76,7 % 76,7 % 76,7% 76,4 % 77,2 %

Keterangan: Mosta 1 = Tepung mokaf yang dibuat dengan starter 1

Mosta 2 = Tepung mokaf yang dibuat dengan starter 2

Mosta 3 = Tepung mokaf yang dibuat dengan starter 3

Mosta 4 = Tepung mokaf yang dibuat dengan starter 4

Mosta 5 = Tepung mokaf yang dibuat dengan starter 5

44

Berdasarkan data pada Tabel 13, komposisi kimia dari tepung mokaf yang dibuat

dengan starter pada penelitian ini dapat memenuhi syarat mutu yang tertera pada RSNI

tepung mokaf. Kadar air maksimum yang ditetapkan pada standar adalah 13%,

sedangkan pada tepung mokaf yang dibuat dengan starter pada penelitian ini berada

pada kisaran 8%. Kadar air merupakan salah satu titik kritis pada tepung mokaf karena

bila kadar air melebihi 13% dapat mempersingkat umur simpan dari tepung mokaf

tersebut, karena merupakan kondisi ideal untuk tumbuhnya mikroba. Kadar abu semua

tepung mokaf (mosta 1 sampai mosta 5) memenuhi syarat mutu tepung mokaf yaitu di

bawah 1,5 %.

Kadar lemak tepung mokaf hasil implementasi berkisar antara 0,6 1,6 %. Kadar

lemak tidak dipersyaratkan dalam RSNI, namun kadar lemak yang tinggi berkorelasi

dengan penurunan kejernihan pasta pati (sebagaimana pada serealia) dan menekan

pembengkakan butiran pati (Kasemsuwan et al. 1998).

Kadar serat kasar mokaf hasil implementasi starter tidak semuanya memenuhi

persyaratan kandungan serat kasar pada RSNI karena persyaratan serat kasar yang

ditetapkan adalah 2 %, sedangkan pada Mosta 3 terlihat kadar serat kasarnya adalah

3,06 %. Namun kandungan serat kasar ini tidak terlalu signifikan dalam menentukan

kualitas starter karena diduga kadar serat kasar yang sedikit melebihi standar ini terkait

dengan proses pengayakan tepung mokaf ini, karena serat kasar merupakan bagian

yang tidak dapat dihidrolisis oleh asam atau basa. Berdasarkan hasil studi banding di

lapangan (pada industri tepung mokaf), kadar serat kasar sebesar 3% masih masuk ke

dalam spesifikasi mutu tepung mokaf. Spesifikasi mutu yang digunakan oleh industri

tepung mokaf tersebut yang tercantum pada Certificate of Analysis (CoA) yang

dikeluarkan oleh Universitas Jember dapat dilihat pada Lampiran 5.

Pengamatan derajat putih tepung mokaf yang dibuat dengan starter pada

penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 14.

45

Tabel 14. Data Analisis Derajat Putih Tepung Mokaf Hasil Implementasi Starter Pada

Penelitian Ini

Kode Tepung Ulangan Derajat Putih

Skala 0 - 110 Persen (%)

Mosta1 1 102,8 93,45

2 102,7 93,36

3 102,8 93,45

Mosta 2 1 101,9 92,64

2 102,0 92,73

3 101,9 92,64

Mosta 3 1 100,6 91,45

2 100,5 91,36

3 101,0 91,82

Mosta 4 1 103,7 94,27

2 103,9 94,45

3 104,0 94,55

Mosta 5 1 101,8 92,55

2 101,8 92,55

3 101,5 92,27

Nilai derajat putih contoh diukur dengan membandingkan nilai derajat

putih yang terbaca pada alat Whiteness Meter dengan nilai derajat putih barium

sulfat standar yaitu sebesar 110,8. Syarat mutu tepung mokaf diukur

berdasarkan refleksi sinar contoh dengan standar MgO yaitu sebesar 87. Maka

untuk tepung mokaf implementasi starter ini dibandingkan dengan derajat putih

tepung mokaf dari Koperasi Loh Jinawi Trenggalek yang diuji dengan Whiteness

Meter yang dapat dilihat pada Tabel 15 berikut.

46

Tabel 15. Pengukuran Derajat Putih Tepung Mokaf dari Koperasi Gemah Ripah Loh

Jinawi Trenggalek

Sampel Ulangan Derajat putih

Skala 0 - 110 Persen (%)

Tepung mokaf 1 88,8 80,73

2 88,9 80,82

3 88,6 80,55

Berdasarkan perbandingan antara Tabel 13 dan Tabel 14, tepung mokaf hasil

implementasi starter pada penelitian ini memiliki derajat putih lebih tinggi dibandingkan

tepung mokaf yang sudah beredar di pasaran. Derajat putih dari tepung mokaf

ditentukan oleh kondisi fermentasi yang berlangsung. Bila penanganan selama

fermentasi berlangsung baik, maka akan menghasilkan derajat putih yang baik. Derajat

putih merupakan salah satu faktor penentu dalam standar mutu tepung mokaf. Dari

hasil implementasi starter pada penelitian ini, mosta 4 atau tepung moka yang

difermentasi dengan starter 4 memiliki derajat putih yang paling tinggi atau rata-rata

94,42%.

Selain derajat putih, sifat amilografi dan kekuatan gel tepung mokaf juga diuji

seperti yang dapat dilihat pada Tabel 16 dan Tabel 17 berikut.

Tabel 16. Pengamatan Sifat Amilografi Tepung Mokaf Hasil Implementasi Starter

Kode

Tepung

Suhu awal gelatinisasi

(SAG)

Suhu Puncak Gelatinisasi

(SPG)

Viskositas

maksimum

Mosta 1 50oC+(13x1,5oC) = 69,5oC 50oC+(19x1,5oC) = 78,5oC 1920 BU

Mosta 2 50oC+(12x1,5oC) = 68oC 50oC+(21x1,5oC) = 81,5oC 2000 BU

Mosta 3 50oC+(14x1,5oC) = 71oC 50oC+(23x1,5oC) = 84,5oC 1807 BU

Mosta 4 50oC+(12x1,5oC) = 68oC 50oC+(22x1,5oC) = 83 oC 1850 BU

Mosta 5 50oC+(13x1,5oC) = 69,5oC 50oC+(23x1,5oC) = 84,5oC 1860 BU

47

Sifat fungsional pati dari tepung sangat berpengaruh terhadap viskositas

dan elastisitas adonan. Sifat fungsional pati meliputi rasio amilosa dan

amilopektin serta sifat amilografi pati. Pati mengandung fraksi linier berupa

amilosa dan fraksi bercabang berupa amilopektin. Amilosa adalah faktor

terpenting yang mempengaruhi kekuatan dan kekenyalan adonan pati karena

asosiasi, retrogradasi, dan interaksi yang tepat dengan lemak membentuk

komplek heliks dan dengan amilopektin membuat ikatan gel yang kuat (Jane and

Chen, 1992). Pada proses fermentasi tepung mokaf terjadi perpecahan sel,

karena dilakukan penyerangan enzim terhadap struktur amilopektin dari pati,

sehingga struktur menjadi merenggang karena terjadi peningkatan amilosa pada

pati mokaf tersebut. Dengan meningkatnya kadar amilosa pengembangan pati

cenderung terbatas dan kekentalan pasta panas lebih stabil (Richana dan

Widaningrum, 2009). Karena itulah terjadi peningkatan viskositas tepung ubi

kayu yang difermentasi menjadi tepung mokaf seperti yang dapat dilihat pada

Tabel 16.

Sifat amilografi pati diukur berdasarkan peningkatan viskositas pati pada

proses pemanasan dengan menggunakan Brabender Amylograph. Selama

pemanasan terjadi peningkatan viskositas yang disebabkan oleh pembengkakan

granula pati. Pengamatan sifat amilografi meliputi suhu awal gelatinisasi, suhu

puncak gelatinisasi, dan viskositas maksimum. Suhu awal gelatinisasi adalah

suhu pada saat pertama kali viskositas mulai naik. Suhu awal gelatinisasi

merupakan suatu fenomena sifat fisik pati yang komplek yang dipengaruhi oleh

beberapa faktor antara lain ukuran molekul serta rasio amilosa dan amilopektin.

Viskositas maksimum atau yang disebut juga viskositas puncak merupakan titik

maksimum viskositas pasta yang dihasilkan selama proses pemanasan dan

pada saat itu dicapai suhu akhir gelatinisasi. Pada suhu ini granula pati telah

kehilangan sifat birefringence-nya. Viskositas maksimum dari tepung mokaf hasil

implemenasi starter pada penelitian ini berkisar antara berkisar antara 1807

sampai dengan 2000 BU. Nilai viskositas ini lebih tinggi dibandingkan tepung ubi

kayu (850 BU) dan tepung mokaf dari Trenggalek (1000 BU). Dari 5 jenis starter

yang digunakan, tepung mokaf yang difermentasi dengan starter 2 (Mosta 2)

48

memiliki viskositas maksimum tertinggi. Menurut Tan et al. (2009) viskositas

maksimum berkorelasi negatif dengan amilosanya. Viskositas maksimum yang

tinggi akan berpengaruh terutama pada tekstur produk yang diaplikasikan,

karena semakin besar derajat viskositasnya maka tekstur yang dihasilkan akan

semakin kuat dan tidak mudah rapuh.

Kekuatan gel tepung mokaf hasil implementasi starter juga dilakukan

untuk melihat seberapa besar rigiditas dari tepung mokaf tersebut (Tabel 17).

Berdasarkan Tabel 17 dapat dilihat bahwa Mosta 1 memiliki kekuatan gel

tertinggi yaitu dengan rata-rata rigiditas sebesar 17,78 gf/mm.

Tabel 17. Data Kekuatan Gel (Gel Strength) Tepung Mokaf Implementasi Starter

Kode

Tepung

Kekuatan Gel

(gf)

Jarak (mm) Rigiditas

(g/mm)

Rata-rata

Rigiditas (g/mm)

Mosta 1 275,7 15,000 18,38 17,78

250,8 15,000 16,72

273,1 14,958 18,26

Mosta 2 247,6 14,980 16,53 16,64

252,6 14,980 16,86

247,9 14,988 16,54

Mosta 3 179,1 11,328 15,81 16,41

183,9 11,113 15,81

212,2 12,040 17,62

Mosta 4 251,3 14,940 16,82 16,29

242,0 15,000 16,13

238,7 14,985 15,93

Mosta 5 239,9 14,917 16,08 15,84