BAB IPendahuluan

1.1 Latar BelakangTahu merupakan makanan tradisional yang digemari hampir seluruh lapisan masyarakat di Indonesia. Tahu mengandung gizi yang baik dan pembuatan tahu juga relatif murah. Selain itu, tahu memiliki rasa yang lezat dan harganya terjangkau oleh seluruh lapisan masyarakat (Subekti, 2011). Industri tahu telah berkembang secara pesat di berbagai wilayah Indonesia khususnya pulau Jawa pada skala mikro dengan proses produksi secara tradisional (Zamroni, 2004 dalam Wagimin, 2006).Menurut Subekti (2011) dalam penelitiannya, industri tahu dalam proses pengolahannya menghasilkan limbah, yaitu limbah padat dan cair. Limbah padat dihasilkan dari proses penyaringan dan penggumpalan. Limbah ini digunakan oleh produsenuntuk dijual dan diolah menjadi tempe gembus, kerupuk ampas tahu, pakan ternak, dan diolah menjadi tepung ampas tahu yang akan dijadikan bahan dasar pembuatan roti kering dan cake, sedangkan limbah cairnya dihasilkan dari proses pencucian, perebusan, pengepresan dan pencetakan tahu. Oleh karena itu, limbah cair yang dihasilkan sangat tinggi. Limbah cair tahu mengandung bahan organik tinggi dan kadar Biochemical Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) yang cukup tinggi pula. Jika limbah tersebut langsung dibuang ke badan air,dapat menurunkan daya dukung lingkungan. Oleh karena itu, industri tahu memerlukan suatu pengolahan limbah yang bertujuan untuk mengurangi resiko beban pencemaran yang ada.Menurut Rahardjo dalam Trismilah dkk (2014) limbah cair dari tahu mengandung bahan organik dan nutrien tinggi yang terdiri dari air 90,72 %; protein 18 %; lemak 1,2 %; serat kasar 7,36 %; dan abu 0,32 %. Limbah cair dari tahu yang paling berbahaya apabila dibuang secara langsung ke lingkungan adalah whey. Whey merupakan hasil samping dari proses penggumpalan dan kandungan bahan organiknya sangat tinggi (Suryandono, 2004 dalam Anonim, 2014). Menurut Abdul (2005) kandungan protein dari limbah cair tahu diharapkan dapat menjadi sumber nutrisi dan mineral untuk media fermentasi asam laktat.Asam laktat merupakan asam organik multifungsi yang diproduksi dalam skala besar. Asam laktat digunakan sebagai bahan pengawet makanan dan bahan baku (feedstock) industri polimer biodegradable, oxygenated chemicals, pengatur pertumbuahn tanaman, dan pelarut yang ramah lingkungan. Salah satu terapan yang paling menjanjikan dari asam laktat adalah sebagai bahan baku pembuatan Poly Lactic Acid (PLA) yang bersifat biodegradable dan biocompatible sebagai alternatif pengganti plastik non-biodegradable yang dihasilkan dari minyak bumi, batu bara atau gasa alam (Jin Bo et al, 2005; J. M Dominguez et al, 1999; Efremenko E et al, 2006 dalam Manfaati, 2010).Abdul et al.(2005) melakukan penelitian fermentasi asam laktat oleh bakteri Streptococcus Bovis pada media fermentasi bubur ubi kayu dan limbah cair tahu dalam reaktor batch. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi asam laktat yang diperoleh dari media produksi bubur ubi kayu dan limbah cair tahu hanya 75% dari konsentrasi asam laktat yang diperoleh media sintetik standar. Laju pertumbuhan spesifik dan total yield media produksi bubur ubi kayu dan limbah cair tahu berkisar antara1/4 1/3 dan antara 1/5 1/4. Pada umumnya fermentasi asam laktat menggunakan bakteri dapat menghasilkan asam laktat dalam jumlah besar namun biaya yang dikeluarkan juga semakin tinggi.Jamur Rhizopus oryzae merupakan spesies yang potensial untuk menghasilkan asam laktat. Fermentasi asam laktat dengan menggunakan Rhizopus lebih menguntungkan karena dapat menekan biaya untuk proses pre-treatment bahan baku dan penyediaan komponen nitrogen kompleks seperti yeast ekstrak (Dominguez et al, 1999 dalam Manfaati, 2010).Tepung tapioka merupakan bahan yang ekonomis dan mudah diperoleh serta memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi (Linders et al., 1997 dalam Manfaati, 2010). Karbohidrat merupakan salah satu nutrisi utama yang dapat dimanfaatkan untuk proses pertumbuhan dan mendukung viabilitas bakteri asam laktat (Nisa dkk., 2008).Oleh karena itu, dalam penelitian ini kami bertujuan untuk membuat Poly Lactic Acid (PLA) dari fermentasi asam laktat oleh jamur Rhizopus oryzaedengan menggunakan media limbah cair tahu dan tepung tapioka sehingga menghasilkan konsentrasi asam laktat yang lebih tinggi.1.2 Rumusan Masalah1. Bagaimana pengaruh kandungan pati terhadap konsentrasi asam laktat yang dihasilkan?2. Bagaimana pengaruh waktu fermentasi terhadap konsentrasi asam laktat yang dihasilkan?3. Bagaimana pengaruh konsentrasi asam laktat terhadap sifat elastisitas PLA yang dihasilkan?

1.3 Tujuan1. Membuktikan kandungan pati terhadap konsentrasi asam laktat yang dihasilkan.2. Menentukan pengaruh waktu fermentasi terhadap asam laktat yang dihasilkan.3. Menentukan pengaruh konsentrasi asam laktat terhadap daya kuat tarik dan elastisitas PLA yang dihasilkan.

1.4 Hipotesis1. Kandungan pati akan berpengaruh terhadap produksi asam laktat. Jika semakin tinggi kandungan pati, maka produksi asam laktat akan semakin tinggi.2. Waktu fermentasi akan berpengaruh terhadap produksi asam laktat. Jika semakin lama waktu fermentasi yang dibutuhkan, maka produksi asam laktat akan meningkat.3. Konsentrasi asam laktat akan berpengaruh terhadap sifat elastisitas PLA yang dihasilkan.

1.5 Manfaat1. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai proses pembuatan PLA dari fermentasi asam laktat oleh jamur Rhizopus oryzae dengan menggunakan media limbah cair tahu dan tepung tapioka. 2. Penggunaan limbah cair tahu, tepung tapioka, dan Rhizopus oryzae diharapkan dapat meningkatkan konsentrasi produksi asam laktat dan menurunkan biaya produksi asam laktat.3. Penggunaan limbah cair tahu dapat dijadikan salah satu cara alternatif untuk mengurangi pencemaran lingkungan.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1Limbah Cair TahuIndustri tahu telah berkembang secara pesat di berbagai wilayah Indonesia khususnya pulau Jawa pada skala mikro dengan proses produksi secara tradisional (Zamroni, 2004 dalam Wagimin, 2006). Tahu merupakan makanan tradisional masyarakat Indonesia. Industri tahu merupakan industri pangan yang populer di masyarakat karena bahan bakunya banyak dijumpai, pengolahannya mudah, bergizi, dan harganya terjangkau. Dampak positif industri tahu yang lain adalah terserapnya tenaga kerja, terpenuhinya gizi masyarakat, dan peningkatan pendapatan masyarakat. Namun demikian, terdapat dampak negatif, yaitu polusi lingkungan karena limbah tahu yang kaya bahan organik dan potensial terjadi degradasi secara alami (Manfaati, 2010).Limbah industri tahu adalahlimbah yang dihasilkan pada proses pembuatan tahu maupun pada saat pencucian kedelai. Limbah yang dihasilkan berupa limbah padat dan cair. Limbah padat dapat dirasakan dampaknya terhadap lingkungan karena dapat dimanfaatkan untuk makanan ternak, tetapi limbah cair akan mengakibatkan bau busuk dan bila dibuang langsung ke sungai akan menyebabkan tercemarnya sungai. Kapasitas produksi 1 ton tahu atau tempe dihasilkan limbah sebanyak 30005000 liter (Irkham ,2012 dalam Nikmah, 2015). Menurut Subekti (2011) dalam penelitiannya, limbah padat dihasilkan dari proses penyaringan dan penggumpalan. Limbah diolah oleh produsen menjadi tempe gembus, kerupuk ampas tahu, pakan ternak, dan diolah menjadi tepung ampas tahu yang akan dijadikan sebagai bahan dasar pembuatan roti kering dan cake. Limbah cairnya yang dihasilkan dari proses pencucian, perebusan, pengepresan dan pencetakan tahu sangat tinggi. Limbah cair tahu mengandung bahan organik tinggi dan kadar Biochemical Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD) yang cukup tinggi pula. Jika langsung dibuang ke badan air, maka akan menurunkan daya dukung lingkungan.Menurut Rahardjo dalam Trismilah dkk dalam Anonim (2014), limbah cair dari tahu mengandung bahan organik dan nutrien tinggi yang terdiri dari air 90,72 %; protein 18 %; lemak 1,2 %; serat kasar 7,36 %; dan abu 0,32 %. Limbah cair dari tahu yang paling berbahaya apabila dibuang secara langsung ke lingkungan adalah whey yang merupakan hasil samping proses penggumpalan dan kandungan bahan organiknya sangat tinggi (Suryandono, 2004 dalam Anonim, 2014). Menurut Abdul (2005) dalam penelitiannya, komponen nutrisi yang lengkap dari limbah cair tahu terutama kandungan proteinnya diharapkan sesuai sebagai sumber nutrisi dan mineral untuk media fermentasi asam laktat.2.2Tepung TapiokaGula dan tepung digunakan secara luas sebagai sumber karbon untuk media produksi asam laktat secara komersial. Berbagai bahan baku dari jenis tepung-tepungan seperti gandum, jagung, kentang, sorghum, dan singkong telah banyak diteliti sebagai bahan baku yang potensial untuk produksi asam laktat. Tepung ubi kayu atau tapioka merupakan tepung yang paling murah harganya (sekitar 32-64 US$/ton) dibandingkan jenis tepung yang lain. Tepung tapioka diperoleh melalui proses ekstraksi pati dari ubi kayu. Komponen terbesar penyusun tepung tapioka adalah amilum (Tjokroadikoesoemo, 1986 dalam Manfaati, 2010). Pati adalah salah satu jenis polisakarida atau cadangan makanan bagi tumbuhan yang disimpan dalam biji (padi, jagung, gandum), dalam umbi (ubi kayu, ubi jalar, kentang, talas), dan pada batang (sagu, aren). Pati mengandung dua jenis polimer glukosa yaitu amilosa dan amilopektin. Perbandingan antara amilosa dan amilopektin tergantung pada jenis tumbuhan. Ubi kayu termasuk tumbuhan penghasil pati dengan kandungan amilopektin yang tinggi. Pati dengan kandungan amilopektin yang tinggi sangat tepat digunakan sebagai bahan baku industri. Pati jenis ini sedikit mengandung Insoluble Starch Particles (ISSP). ISSP adalah partikel pati yang yang tersusun dari sejumlah besar amilosa yang membentuk rantai lurus atau linear. ISSP dapat dihidrolisis dengan katalis asam (Tjokroadikoesoemo, 1986 dalam Manfaati, 2010). Amilosa terdiri dari rantai unit-unit D-glukosa yang panjang dan tidak bercabang dihubungkan oleh ikatan (1-4). Amilosa memiliki berat molekul bervariasi mulai dari 100.000500.000. Amilopektin memiliki berat molekul yang tinggi dengan rantai yang bercabang. Ikatan glikosidik menggabungkan residu glukosa yang berdekatan di dalam rantai amilopektin adalah ikatan (1-4), tetapi titik percabangan amilopektin merupakan ikatan (1-6). Ikatan (1-6) sangat sukar diputuskan, terlebih dengan katalisator asam. Enzim -amilase, -amilase dan R-enzim bersama-sama akan memutuskan rantai tersebut pada saat diperlukan (Lehninger, 1988 dalam Manfaati, 2010).2.3Rhizopus oryzaeFermentasi asam laktat oleh bakteri telah banyak dikembangkan. Bakteri Lactobacillus delbreuckii merupakan bakteri homofermentatif yang mampu menghasilkan asam laktat dalam jumlah cukup besar. Keterbatasan fermentasi bakterial adalah tingginya biaya untuk pretreatment hidrolisis substrat menjadi glukosa, penambahan nutrient spesifik seperti yeast ekstrak dan vitamin B, pengaturan pH selama proses fermentasi untuk menjaga pertumbuhan bakteri, recovery dan purifikasi asam laktat pada proses hilir (Jin Bo et al, 2005 dalam Manfaati, 2010). Penambahan yeast ekstrak 15% pada kultur Lactobacillus delbreuckii menghasilkan perolehan asam laktat tertinggi (Busairi and Mat HB, 2005 dalam Manfaati, 2010). Rhizopus oryzae termasuk dalam kelompok mikroba chemmoorganotroph. Genus Rhizopus diklasifikasikan di bawah famili Mucoraceae, ordo Mucorales dan phylum Rhizopus oryzae. Gambar 2.1 Bentuk koloni dan struktur multiselular Rhizopus oryzaeRhizopus oryzae ditemukan pada permukaan sayuran yang membusuk, buah-buahan dan bijinya, biji-bijian dan roti berjamur. Genus Rhizopus memiliki stolon dan rhizoid yang berpigmen, sporangiosphores single atau berkelompok yang dihasilkan oleh nodes yang terdapat diujung rhizoid. Koloni Rhizopus oryzae cepat sekali tumbuh dan menutupi permukaan agar menjadi struktur padat seperti kapas, awalnya berwarna putih kemudian menjadi abu-abu atau kekuningan (Manfaati, 2010). Jamur Rhizopus oryzae merupakan spesies yang potensial untuk menghasilkan asam laktat. Fermentasi asam laktat dengan menggunakan Rhizopus lebih menguntungkan karena dapat menekan biaya untuk proses pre-treatment bahan baku dan penyediaan komponen nitrogen kompleks seperti yeast ekstrak. Rhizopus memiliki sifat amylolytic karena mampu menghasilkan asam laktat dari berbagai material saccharidic seperti tepung kentang tanpa proses sacharifikasi terlebih dahulu (Dominguez et al, 1999 dalam Manfaati, 2010).Rhizopus memiliki ketahanan cukup tinggi terhadap konsentrasi substrat dibandingkan jenis bakteri. Konsentrasi glukosa melebihi 50 g/l pada kultur bakteri akan menurunkan pertumbuhan karena terjadi penghambatan pertumbuhan oleh substrat (dehidrasi sel). Konsentrasi glukosa yang lebih tinggi (di atas 200 g/l) dapat ditoleransi oleh ragi dan jamur (Shuler and Kargi, 1992 dalam Manfaati, 2010).Menurut Dominguez et al dalam Manfaati (2010) dalam penelitiannya, Rhizopus oryzae memiliki kemampuan melakukan proses sakarifikasi dan fermentasi secara berkesinambungan atau Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) dalam satu tahap. Jamur tersebut memiliki kapasitas metabolik dan kemampuan enzimatik yang tinggi untuk memanfaatkan sumber karbon dalam bentuk polisakarida pati untuk menghasilkan asam laktat. Sehingga faktor penghambatan oleh substrat dapat dihindari. Selain menghasilkan asam laktat, dalam media kultivasi yang sama dihasilkan biomassa Rhizopus oryzae yang memiliki kandungan protein cukup tinggi berkisar 4045%. Rhizopus arrhizus 36017 mampu merombak 2040 g/l gula total menjadi asam laktat dengan laju konversi starch dan gula 8495% dan 9397%. Rhizopus oryzae 2062 menunjukkan kemampuan menghasilkan biomassa 1520 g/l bersamaan dengan produksi asam laktat sebesar 20 g/l. Sehingga produksi asam laktat dapat digabungkan dengan produksi biomassa jamur dengan bahan baku yang sama. Rhizopus oryzae NRRL 395 menghasilkan asam laktat 6080 g/l yang diperoleh selama 3 hari dalam fermentasi batch dengan yield 65-78% .2.4Asam LaktatAsam laktat (Lactic acid) adalah salah satu asam organik yang penting di industri, terutam di industri makanan. Di samping itu, penggunaannya sekarang lebih luas karena bisa dipakai sebagai bahan baku pembuatan PLA, biodegradable plastics yang merupakan polimer dari asam laktat (Manfaati, 2011). Asam laktat merupakan asam karboksilat dengan rumus molekul C3H6O3 (CH3.CHOH.COOH). Asam laktat memiliki gugus hidroksil berdekatan dengan gugus asam karboksilat, sehingga membentuk sebuah Alpha Hydroxyl Acid (AHA) (Narayanan, 2004). Langkah pertama dalam sintesa PLA adalah produksi asam laktat. Asam laktat (2-hydroxypropanoic acid) yang biasa disebut sebagai asam susu adalah salah bahan kimia yang berperan penting dalam industri biokimia. Asam laktat pertama kali berhasil diisolasi oleh ahli kimia Swedia, Carl Wilhelm Scheele pada tahun 1780. Asam laktat mempunyai rumus kimia C3H6O3, termasuk keluarga asam hidroksi propionat dengan rumus molekul CH3CHOHCOOH. Asam laktat dalam larutan akan kehilangan satu proton dari gugus asam dan menghasilkan ion laktat CH3CH(OH)COO-. Asam laktat larut dalam air dan etanol serta bersifat higroskopik (Wagiman, 2006). Metode yang paling banyak digunakan oleh industri untuk menghasilkan asam laktat adalah dengan teknik fermentasi. Menurut Hofvendahl dan HahnHgerdal (2000) (dalam Wagiman, 2006), dari 80.000 ton dari asam laktat yang dihasilkan di seluruh dunia setiap tahun sekitar 90% dibuat dengan cara fermentasi bakteri asam laktat dan sisanya dihasilkan melalui sintesis kimia yaitu hidrolisis laktonitril. Salah satu keunggulan metode fermentasi adalah asam laktat yang dihasilkan bisa diatur hanya terdiri dari satu enantiomer berdasarkan bakteri yang digunakan (Hofvendahl dan HahnHgerdal, 2000 dalam Wagiman, 2006).

Proses fermentasi dapat digolongkan berdasarkan jenis bakteri yang digunakan; 1. Metode heterofermentatif, menghasilkan kurang dari 1.8 mol asam laktat per mol heksosa dengan hasil fermentasi lainnya dengan jumlah yang signifikan diantaranya asam asetat, etanol, gliserol, manitol dan karbondioksida.2. Metode homofermantatif yang hanya menghasilkan asam laktat atau menghasilkan produk samping dengan jumlah yang sangat kecil. Metode homofermentatif ini banyak digunakan di industri dengan konversi yield glukosa menjadi asam laktat lebih dari 90% (Hofvendahl dan HahnHgerdal, 2000 dalam Wagiman, 2006).

2.5Polylactid AcidBioplastik atau yang sering disebut plastik biodegradable, merupakan salah satu jenis plastik yang hampir keseluruhannya terbuat dari bahan yang dapat diperbarui, seperti pati, minyak nabati, dan mikrobiota. Ketersediaan bahan dasarnya di alam sangat melimpah dengan keragaman struktur tidak beracun. Bahan yang dapat diperbarui ini memiliki biodegradebilitas yang tinggi sehingga sangat berpotensi untuk dijadikan bahan pembuat bioplastik (Stevens, 2002 dalam Anonim, 2011). Bioplastik dapat dibuat dengan berbagai dan metode sesuai dengan tujuannya. Menurut Widia (2012) (dalam Subekti, 2011), bioplastik diproduksi pada skala industri dalam bentuk Poly--kaprolakton (PLC), Poli--hidroksi butirat (PHB), Poli butilena suksinat (PBS), dan Polilactic acid (PLA). Bahannya dapat berupa bahan yang dapat diperbarui seperti pati dalam pembuatan Polilactic acid (PLA) atau minyak bumi seperti pada pembuatan PCL ( Pusporini, 2009 dalam Subekti 2011). Cara lain yang lebih mudah adalah dengan membuat bioplastik dari nata. Pembuatan bioplastik dengan cara ini membutuhkan bahan dasar seperti dari air cucian beras (Haryono, 2011 dalam Subekti 2011), air kelapa (Tampubolon, 2009 dalam Subekti, 2011), air limbah tahu dan sari buah (Ani, Erliza, Prayoga, 2005 dalam Subekti, 2011)Poly Lactic Acid (PLA) adalah polimer dari sumber yang terbaharui dan berasal dari proses esterifikasi asam laktat yang diperoleh dengan cara fermentasi oleh bakteri dengan menggunakan substrat pati atau gula sederhana (Catia, 2002). PLA terdegradasi melalui dua tahap, yaitu tahap degradasi/fragmentasi dan tahap biodegradasi. Degradasi terjadi karena panas, air dan sinar matahari menghasilkan fragmen-fragmen polimer. Biodegradasi terjadi karena fragmen-fragmen polimer dikonsumsi oleh mikroorganisme sebagai makanan dan sumber energi.Plastik sintetik tidak mengalami biodegradasi, tetapi hanya mengalami degradasi sehingga masih meninggalkan residu.

Gambar 2.2 Struktur Poli Asam Laktat Struktur PLA sumber : Gambar 2.1 ( Liu et al, 2004 dalam Nikmah, 2015)Berdasarkan sifat mekanik, barrier, fisik, dan kimia PLA mempunyai kombinasi yang cocok untuk digunakan sebagai bahan sekali pakai atau sebagai bahan pengemas makanan. PLA diharapkan dapat menggantikan plastik konvensional karena mempunyai emisi gas CO2 lebih rendah sehingga dapat mengurangi pemanasan global (Widiarto, 2009 dalam Nikmah, 2015).Kerapatan1,25

Titik leleh161C

Kristalinitas0-1 %

Suhu peralihan kaca 61C

Modulus2050 Mpa

Regangan9%

Biodegradasi100

Permeabilitas air172 g/me

Tegangan permukaan50 mN.nm

Tabel 2.1 Sifat fisik dan mekanik PLA Metode yang umum dipakai untuk menghasilkan PLA adalah melalui reaksi polimerisasi pembukaan cincin (ROP) laktida. ROP berlangsung dengan menggunakan katalis dalam bentuk ion logam seperti seng, dibutil seng, timbal, timah(II) 2-etilheksanoat, timah (IV) halida, dan beberapa alkoksida logam lainnya (sebagian besar katalis dalam reaksi ROP ini bersifat toksik dan cukup berbahaya untuk aplikasi pangan serta medis) yang sangat diperlukan untuk memulai reaksi polimerisasi. Berdasarkan inisiator, reaksi ROP dapat berlangsung melalui beberapa mekanisme radikal bebas (Touminen, 2003 dalam Nikmah, 2015). Dibandingkan dengan metode-metode polimerisasi asam laktat, metode ROP merupakan metode yang sangat kompleks danmenghasilkan PLA dengan ciri yang baik untuk berbagai aplikasi seperti pengemasan (Ajioka et al.,1998 dalam Nikmah, 2015). Menurut Botelho dalam Nikmah (2015), kelebihan poli asam laktat dibandingkan dengan plastic yang terbuat dari mnyak bumi adalah Biodegradable, biocompatible, dapat diperbaharui dan di recyclable melalui hidrolisis asam laktat, dan tidak mengandung pelarut organik yang bersifat racun, dan dapat dibakar sempurna serta menghasilkan gas CO2 dan air.2.6Waktu FermentasiFermentasi adalah suatu aktivitas mikroorganisme baik aerob maupun anaerob untuk mendapatkan energi diikuti terjadinya perubahan kimiawi substrat organik. Proses fermentasi dapat menggunakan perlakuan penambahan inokulum dan ada yang secara alami (Rahman,1989 dalam Suprihatin, 2010). Proses fermentasi asam laktat berlangsung ditandai dengan timbulnya gas dan meningkatnya jumlah asam laktat yang diikuti dengan penurunan pH. Sifat bakteri laktat tumbuh pada pH 3 8 serta mampu memfermentasikan monosakarida dan disakarida sehingga menghasilkan asam laktat (Stamer, 1979 dalam Suprihatin, 2010).Dalam proses fermentasi bakteri, jamur, kapang atau mikroorganisme tumbuh dan berkembang. Pertumbuhan mikroorganisme bisa digambarkan atau bisa ditampilkan dalam sebuah grafik atau yang sering disebut dengan kurva pertumbuhan bakteri.Gambar 2.3 Kurva Pertumbuhan MikroorganismeMenurut Buckle (1987) dalam Suprihatin (2010) pada fase logaritmik sel-sel bakteri akan tumbuh dan membelah diri secara eksponensial sampai jumlah maksimum sehingga menghasilkan asam laktat yang tinggi. Sedangkan sebelum fase logaritmik merupakan fase dimana pertumbuhan mikroorganisme belum optimal atau disebut juga fase lag (lambat) yaitu waktu yang dibutuhkan untuk kegiatan metabolisme dalam rangka persiapan dan penyesuaian diri dengan kondisi pertumbuhan dalam lingkungan yang baru sehingga menghasilkan asam laktat yang rendah. Fase selanjutnya merupakan fase tetap yaitu populasi mikroorganisme jarang dapat tetap tumbuh untuk jangka waktu yang lama. Akibatnya kecepatan pertumbuhan menurun dan pertumbuhan mikroorganisme akhirnya terhenti merupakan atau disebut fase menurun (dead log) yaitu sel-sel yang berada dalam fase tetap akan matiMenurut Saripah (1983) dalam Suprihatin (2010) makin lama waktu fermentasi maka jumlah bakteri makin meningkat. Meningkatnya jumlah bakteri selama fermentasi disebabkan kondisi substrat masih memungkinkan untuk berlangsungnya metabolisme bakteri. Adapun faktor lain yang mempengaruhi menurunnya total asam yaitu nutrien hasil fermentasi digunakan oleh mikroba untuk biomassa, sehingga asam-asam yang dihasilkan baik asam amino atau asam organik akan menurun. Selain itu asam-asam yang dihasilkan bila diurai lebih lanjut akan menjadi senyawa volatil seperti dihasilkannya amoniak, gas CO2 dari hasil fermentasi (Dwidjoseputro, 1985 dalam Suprihatin, 2010). Menurut Schlegel (1994) ; Brock & Madigan (1991) dalam Suprihatin (2010) asam laktat yang terbentuk pada proses fermentasi sebagian besar diubah menjadi asam propionat. Pembentukan asam propionat dari asam laktat berlangsung menurut persamaan reaksi sebagai berikut: 3CH3-CHOH-COOH 2CH3-CH2-COOH + CH3-COOH + CO2 + H2O (laktat) (Propionat) (asetat)

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat yang digunakan

1.

2. Erlenmeyer3. cawan petri4. tabung reaksi5. kapas6. sumbat tutup7. pipet ukur 10 ml8. balp pipet9. pipet mikro10. rak tabung reaksi11. incubator shaker12. autoclave13. centrifuge14. glassware15. jarum ose16. oven17. desikator18. timbangan analitik19. pH meter20. HPLC21. seperangkat alat uji elastisitas

3.1.2 Bahan yang digunakan1. 2. limbah cair tahu3. tepung tapioka4. kultur jamur Rhyzopus oryzae5. Starch soluble6. Peptone7. yeast ekstrak8. KH2PO49. (NH4)2SO410. MgSO4.7H2O11. ZnSO4. 7H2O12. Dinitro salicilyc acid (DNS)13. CaCO314. HCl

3.2 Prosedur PenelitianPenelitian untuk membuat PLA dengan media fermentasi limbah cair tahu dan tepung tapioka oleh Rhyzopus oryzae meliputi beberapa tahapan,antara lain:3.2.1 Pembuatan PLAa.) Ekstraksi PatiPati dari tepung tapioka dibuat melalui beberapa tahap, yaitu mencampurkan tepung tapioka dengan limbah cair tahu yang akan digunakan sebagai media fermentasi asam laktat. b.) Hidrolisis Pati menjadi GlukosaHidrolisis adalah pemecahan kimiawi suatu molekul karena pengikatan air sehingga menghasilkan molekul-molekul yang lebih kecil (Gaman dan Sherrington,1981 dalam Nikmah, 2015). Pada tahapan hidrolisis kali ini akan menghasilkan Glukosa.c.) Fermentasi asam laktatGlukosa yang dihasilkan pada tahap hidrolisis tepung tapioka digunakan sebagai bahan fermentasi asam laktat yang dilakukan oleh bakteri asam laktat yaitu berupa jamur Rhizopus oryzae.Pada tahapan ini akan menghasilkan asam laktat.d.) Esterifikasi dan Pembentukan PolimerAsam Laktat yang terbentuk melalui fermentasi kemudian diesterifikasi. Kinetika reaksi dari pembuatan PLA dapat ditingkatkan dengan penggunaan zink oksida dan suhu tinggi (135 C, 6 jam) dilanjutkan dengan pembukaan cincin Lactide dan polimerisasi (Vink et al, 2003 dalam Nikmah 2015). Pada tahapan ini akan menghasilkan PLA sebagai bahan pembuatan bioplastik yang ramah lingkungan dan mudah terdegradasi oleh alam.e.) Pencetakan dan Pembentukan.PLA yang dihasilkan dibentuk dan dicetak seperti plastik.3.2.1 Analisa Sifat Elastisitas PLAAnalisa karakteristik PLA yaitu sifat elastisitasnya menggunakan seperangkat alat uji elastisitas.

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1Pengaruh Kandungan Pati Terhadap Konsentrasi Asam Laktat Menurut Stamer (1979) dalam Suprihatin( 2010) asam laktat dapat diproduksi dari bahan-bahan pati dan selulosa yang diproses secara fermentasi, proses fermentasi asam laktat berlangsung ditandai dengan timbulnya gas dan meningkatnya jumlah asam laktat yang diikuti dengan penurunan pH. Sifat bakteri laktat tumbuh pada pH 3 8 serta mampu memfermentasikan monosakarida dan disakarida sehingga menghasilkan asam laktat.Pada proses fermentasi dibutuhkan media tumbuh atau sumber hidup dari mikroorganisme itu sendiri. Dalam proses fermentasi perlu dibutuhkan adanya bahan yang diuraikan menjadi produk oleh bantuan jamur, kapang atau bakteri. Hasil penguraian yang dialakukan oleh mikroorganisme ini menghasilkan produk fermentasi yang bisa digunakan dan dimanfaatkan sesuai kebutuhan. Rhizopus oryzae merupakan mikroorganisme yang digunakan dalam proses produksi asam laktat ini. Menurut Dominguez et al dalam Manfaati (2010) Karakteristik dari Rhizopus oryzae ini adalah memiliki kapasitas metabolik dan kemampuan enzimatik yang tinggi untuk memanfaatkan sumber karbon dalam bentuk polisakarida (pati) untuk menghasilkan asam laktat, sehingga faktor penghambatan oleh substrat dapat dihindari. Produksi asam laktat juga bergantung terhadap banyaknya sumber makanan atau nutrisi dan juga sumber energi untuk Rhizopus oryzae mengubah glukosa menjadi asam laktat. Hasil penelitian ini dapat diketahui hubungan antara kandungan pati dengan konsentrasi asam laktat yang dihasilkan. Data tersebut diolah dalam bentuk grafik sebagai berikut :

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara berat tepung tapioka dengan konsentrasi asam laktat yang dihasilkanPenelitian ini bertujuan untuk mendapatkan asam laktat yang nantinya akan digunakan sebagai bahan baku dalam proses pembuatan PLA (poly lactic acid). Hasil dari PLA yang terbentuk sangat bergantung dari konsentrasi asam laktat yang dihasilkan dan ditambahkan ke dalam proses pembuatan PLA. Asam laktat yang terbentuk merupakan hasil penguraian pati oleh Rhizopus oryzae, dapat diketahui bahwa semakin banyak kandungan pati yang diuraikan oleh mikroorganisme maka semakin banyak pula asam laktat yang mampu dibentuk dalam proses fermentasi ini. Akan tetapi, hal ini juga memliki korelasi dengan waktu fermentasi yang digunakan untuk memproduksi asam laktat itu sendiri. Semakin lama waktu fermentasi maka sumber nutrisi dan juga semakin energi yang ada akan habis karena telah diuraikan oleh Rhizopus oryzae.4.2Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Konsentrasi Asam Laktat Fermentasi adalah suatu aktivitas mikroorganisme baik aerob maupun anaerob untuk mendapatkan energi diikuti terjadinya perubahan kimiawi substrat organik (Rahman,1989 dalam Suprihatin, 2010). Proses fermentasi asam laktat berlangsung ditandai dengan timbulnya gas dan meningkatnya jumlah asam laktat yang diikuti dengan penurunan pH. Sifat bakteri laktat tumbuh pada pH 3 8 serta mampu memfermentasikan monosakarida dan disakarida sehingga menghasilkan asam laktat (Stamer, 1979 dalam Suprihatin, 2010).Pertumbuhan sel merupakan puncak aktivitas fisiologi yang saling mempengaruhi secara berurutan. Proses pertumbuhan ini sangat kompleks meliputi pemasukan nutrien dasar dari lingkungan ke dalam sel, konversi bahan-bahan nutrien menjadi energi dan berbagai constituent vital cell serta perkembangbiakan. Pertumbuhan mikrobial ditandai dengan peningkatan jumlah dan massa sel serta kecepatan pertumbuhan tergantung pada lingkungan fisik dan kimia (Anonymous, 2008 dalam Hasanah, 2008). Adapun kurva pertumbuhan mikroba secara umum dapat dilihat pada Gambar 2.3.Dalam penelitian ini media tumbuh jamur Rhizopus oryzae yang digunakan adalah limbah cair tahu dan tepung tapioka sebagai sumber nutrisi dari Rhizopus oryzae. Tepung tapioka merupakan sumber pati yang merupakan glukosa dan diuraikan oleh Rhizopus oryzae untuk menghasilkan asam laktat. Sedangkan limbah cair tahu merupakan sumber energi dari jamur Rhizopus oryzae untuk menguraikan pati menjadi asam laktat. Limbah cair tahu tidak hanya sebagai sumber energi untuk proses penguraian tapi juga sebagai sumber pati karena di dalam limbah tahu juga terdapat kandungan pati dari sisa kedelai pada proses pembuatan tahu itu sendiri.Dari penelitian ini data yang diperoleh adalah perbandingan antara konsentrasi asam laktat yang dihasilkan dengan lamanya proses fermentasi. Data tersebut diolah dalam bentuk grafik, sebagai berikut :

Gambar 4.2 Grafik hubungan antara waktu fermentasi dengan konsentrasi asam laktatPada dasarnya pertumbuhan sel mikroba dapat berlangsung tanpa batas, akan tetapi karena pertumbuhan sel mikroba berlangsung dengan mengkonsumsi nutrien sekaligus mengeluarkankan produk-produk metabolisme yang terbentuk, maka setelah waktu tertentu laju pertumbuhan akan menurun dan akhirnya pertumbuhan berhenti sama sekali. Berhentinya pertumbuhan dapat disebabkan karena berkurangnya beberapa nutrien esensial dalam medium atau karena terjadinya akumulasi aututuksin dalam media atau kombinasi dari keduanya (Ansori, A., 1989 dalam Hasanah, 2008).Dari data yang didapatkan konsentrasi asam laktat mengalami kenaikan dari hari ketiga sampai hari ke-15 karena pada hari ke-3 sampai hari ke-15 merupakan fase log atau biasa dikenal dengan fase pertumbuhan cepat, dimana konsentrasi asam laktat yang diperoleh terus mengalami kenaikan. Sedangkan pada hari ke-18 merupakan fase pertumbuhan asam laktat yang paling optimum dimana konsentrasi asam laktat yang diperoleh mencapai 1,8 % (% berat). Dan hari selanjutnya merupakan fase dead log yang artinya proses pertumbuhan asam laktat mengalami penurunan dan bahkan berhenti.Hasil dari penelitian ini sesuai dengan teori, Menurut Buckle (1987) dalam Suprihatin (2010) pada fase logaritmik sel-sel bakteri akan tumbuh dan membelah diri secara eksponensial sampai jumlah maksimum sehingga menghasilkan asam laktat yang tinggi. Sedangkan sebelum fase logaritmik merupakan fase dimana pertumbuhan mikroorganisme belum optimal atau disebut juga fase lag (lambat) yaitu waktu yang dibutuhkan untuk kegiatan metabolisme dalam rangka persiapan dan penyesuaian diri dengan kondisi pertumbuhan dalam lingkungan yang baru sehingga menghasilkan asam laktat yang rendah. Fase selanjutnya merupakan fase tetap yaitu populasi mikroorganisme jarang dapat tetap tumbuh untuk jangka waktu yang lama. Akibatnya kecepatan pertumbuhan menurun dan pertumbuhan mikroorganisme akhirnya terhenti merupakan atau disebut fase menurun (dead log) yaitu sel-sel yang berada dalam fase tetap akan mati.Menurut Saripah (1983) makin lama waktu fermentasi maka jumlah bakteri makin meningkat. Meningkatnya jumlah bakteri selama fermentasi disebabkan kondisi substrat masih memungkinkan untuk berlangsungnya metabolisme bakteri. Adapun faktor lain yang mempengaruhi menurunnya total asam yaitu nutrien hasil fermentasi digunakan oleh mikroba untuk biomassa, sehingga asam-asam yang dihasilkan baik asam amino atau asam organik akan menurun. Selain itu asam-asam yang dihasilkan bila diurai lebih lanjut akan menjadi senyawa volatile seperti dihasilkannya amoniak, gas CO2 dari hasil fermentasi (Dwidjoseputro, 1985 dalam Suprihatin, 2010). 4.3Pengaruh Konsentrasi Asam Laktat Terhadap Sifat Elastisitas PLADari penelitian yang dilakukan untuk membuat PLA (poly lactic acid) dengan menggunakan media limbah cair tahu dan tepung tapioka sebagai sumber nutrisi dari jamur Rhizopus oryzae. Pada pembuatn PLA kali ini variabel pembeda yang diberikan adalah konsentrasi asam laktat yang digunakan. Dari data yang diperoleh kemudian data tersebut diolah dalam bentuk grafik seperti berikut. Asam laktat yang digunakan diperoleh dari proses fermentasi yang dilakukan dengan menggunakan media tumbuh limbah cair tahu dan juga menggunakan tepung tapioka sebagai sumber nutrisi dari jamur Rhizopus oryzae, karena nutrisi utama yang diuraikan oleh Rhizopus oryzae adalah pati.

Gambar 4.3 Grafik hubungan antara konsentrasi asam laktat dengan modulus elastisitasModulus elastisitas adalah kemampuan bahan melawan perubahan bentuk atau deformasi permanen akibat pembebanan (Tipler, 1998). Pada gambar 4.3 menunjukkan hubungan antara konsentrasi asam laktat dengan modulus elastisitas. Pada konsentrasi asam laktat sebesar 30%; 40%; 50%; 60%; dan 70% menunjukkan modulus elastisitas sebesar 0.49; 0.53; 0.622; 0.47; 0.476. Data tersebut menunjukkan nilai yang fluktuatif, yaitu pada konsentrasi 30%-50% mengalami kenaikan nilai modulus elastisitas sedangkan pada konsentrasi 60% mengalami penurunan dan pada konsentrasi 70% mengalami sedikit kenaikan. Hal ini menunjukkan adanya pengaruh konsentrasi asam laktat terhadap sifat elastisitas PLA. Peningkatan konsentrasi asam laktat menyebabkan PLA menjadi kaku karena bertambahnya karbohidrat yang menyebabkan ikatan molekul rantai selulosa pada plastik biodegradable semakin kuat. Semakin banyak interaksi hidrogen yang terdapat dalam PLA menyebabkan ikatan antar rantai akan semakin kuat dan sulit untuk diputus karena memerlukan energi yang besar untuk memutuskan ikatan tersebut. Selain itu, semakin tinggi konsentrasi asam laktat akan meningkatkan ketebalan bioplastik. Namun, pada data tersebut terjadi penurunan pada saat konsentrasi 60%. Hal ini dikarenakan, pada konsentrasi yang semakin tinggi akan membentuk matriks film plastik yang semakin kuat sehingga plastik akan bersifat tidak elastis atau mudah putus. Hal ini sesuai dengan penelitian Rhim et al. (1999) yang mengatakan bahwa seiring dengan meningkatnya kekuatan renggang putus film protein atau PLA akan diikuti oleh penurunan persentase perpanjangan atau sifat elastisnya. Dapat disimpulkan bahwa konsentrasi asam laktat sebesar 50% dapat menghasilkan PLA yang terbaik karena memiliki sifat elastisitas yang tertinggi.