BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil dari perancangan teknologi proses produksi probiotik penghasil omega-6 dan

penurun kolesterol dikembangkan dengan melakukan modifikasi perancangan proses Seider

et al., (1999) dan skema perancangan proses oleh Douglas (1988) dengan hasil seperti yang

disajikan dalam Gambar 6 di bawah ini.

AN

AL

ISIS

PE

LU

AN

G D

AN

PE

RM

ASA

LA

HA

N

Analisis Peluang (Aspek Kebijakan Pemerintah dan Potensi

Pasar)

Analisis Permasalahan Pemanfaatan isolat lokal. Karakterisasi dan identifikasi

isolat potensial. Aspek penggunaan bahan baku

standar dan bahan baku subsitusi. Pemilihan jalur proses produksi.

RA

NC

AN

GA

N P

RO

SES

KREASI PROSES Penyiapan Bahan Baku

GlukosaStarter

(Perbanyakan Sel)

Fermentasi Batch pada Substrat Glukosa Skala Laboratorium

20 g/l 40 g/l 30 g/lKonsentrasi Glukosa

Konsentrasi Substrat Glukosa Terpilih ( 20 g/l)

Apakah ada keuntungan kasar? Tidak

Tolak

Ya

Lanjutan

39

Tidak

PEN

GE

MB

AN

GA

N P

RO

SES

Pembuatan Diagram Alir

(Fermentasi & Formulasi Produk)

Integrasi Proses (Process Engineering Flow Diagram)

Pengujian Fermentasi Batch Skala Pilot Plant

Substrat Glukosa 20 g/l Substrat Komplek

Karakterisasi Produk (Uji In Vivo)

Kreasi Formulasi Produk

Konsentrasi Sel Konsentrasi Sel + Kaldu

Apakah Proses Menjanjikan

Tidak

Tolak

Lanjutan

Ya

KE

LA

YA

KA

N

PER

AN

CA

NG

AN

PR

OSE

S Perhitungan Neraca Massa Disain Peralatan

Terpenuhi

Penentuan Kapasitas Produksi

Perhitungan : • Biaya investasi • Biaya modal kerja • IRR, NPV, Net B/C, PBP • Cash flow

Kelayakan Finansial Proses

Ya Rancangan Lanjutan

Gambar 6. Perancangan proses produksi probiotik penghasil omega-6 (ω-6) dan penurun kolesterol.

4.1. Analisis Peluang

Kebijakan pemerintah dalam rangka pembangunan dan perbaikan gizi masyarakat

disusun dengan mengacu pada Undang-Undang No. 17 tahun 2007 tentang Rencana

Pembangunan Jangka Panjang Nasional tahun 2005-2025. Program pemerintah yang

tertuang dalam dokumen perencanaan BAPPENAS menegaskan bahwa “Pembangunan dan

perbaikan gizi dilaksanakan secara lintas sektor meliputi produksi, pengolahan, distribusi,

hingga konsumsi pangan dengan kandungan gizi yang cukup, seimbang, serta terjamin

keamanannya”. Ketahananan pangan merupakan salah satu prioritas dalam Rencana

Pembangunan Nasional Jangka Menengah Tahun 2010-2014 yang ditetapkan melalui

Peraturan Presiden Republik Indonesia No. 5 Tahun 2010. Instruksi Presiden No. 3 Tahun

2010 menginstruksikan perlunya disusun rencana aksi pangan dan gizi nasional dan rencana

aksi pangan dan gizi di tingkat provinsi yang dalam proses penyusunannya melibatkan

kabupaten dan kota (Anonim, 2011). Rencana aksi pangan dan gizi disusun dalam program

berorientasi aksi yang terstruktur dan terintegratif dalam lima pilar rencana aksi yaitu

perbaikan gizi masyarakat, peningkatan aksesibilitas pangan, peningkatan pengawasan mutu

dan keamanan pangan, peningkatan perilaku hidup bersih dan sehat, serta penguatan

kelembagaan pangan dan gizi. Kebijakan pemerintah yang memprioritaskan program

peningkatan gizi masyarakat telah memberikan peluang pengembangan industri probiotik

penghasil omega-6 dan penurun kolesterol karena produk yang dikembangan memiliki

kandungan nutrisi yang cukup dan makanan yang mampu memberikan efek kesehatan. Hal

ini selaras dengan program pemerintah tentang formulasi peningkatan kandungan nutrisi

pada produk pangan (scaling-up nutrition-SUN). SUN Movement merupakan upaya global

dari berbagai negara dalam rangka memperkuat komitmen dan rencana aksi percepatan

perbaikan gizi masyarakat. Efek kesehatan dari probiotik penghasil omega-6 dan penurun

kolesterol dapat memberikan kontribusi terhadap penurunan penyebab kematian akibat

penyakit tidak menular seperti hipertensi yang mencapai 31,9 % dan prevalensi akibat

jantung koroner 7,2 %. Kedua penyakit tersebut dapat dipicu dari pola konsumsi pangan

yang banyak mengandung kolesterol (Anonim, 2007).

Pergeseran pola hidup sehat masyarakat dan meningkatnya kesadaran gizi

masyarakat juga dapat mendorong laju konsumsi hasil pengolahan susu per tahun sebesar

6,1%. Laju konsumsi ternyata jauh lebih besar dari laju produksinya yang baru mencapai

3,1%. Untuk meningkatkan produksi pengolahan susu nasional, saat ini telah banyak

beredar merek (susu dan yoghurt) yang sudah mulai berbasis kedelai, walaupun

40

penjualannya masih belum signifikan. Belum ada indikasi jelas apakah pasar akan merespon

positif atau tidak. Namun melihat berkembangnya gaya hidup sehat, produk ini bisa

memperoleh pangsa pasar untuk kelas menengah ke atas. Biodrinking yoghurt relatif masih

kalah populer dengan minuman kesehatan yang lebih dulu muncul, karena dianggap belum

perlu untuk kesehatan dan terlalu mahal serta menyusahkan karena harus disimpan di dalam

kulkas. Rencana pengembangan teknologi probiotik penghasil omega-6 dan penurun

kolesterol berbahan baku dari ekstrak jagung dan ekstrak mengkudu diharapkan mampu

memberikan kontribusi pada pemenuhan pangan yang memiliki kandungan nutrisi cukup.

Peluang pasar industri probiotik sangat besar. Data konsumsi probiotik nasional

tidak dapat ditemukan secara pasti berapa besar nilai perdagangan dan volume pasar

probiotik nasional. Namun jika didasarkan pada beberapa industri yang saat ini telah

berjalan konsumsi pangan probiotik cukup besar. Data yang dirilis oleh PT. Yakult

Indonesia untuk pabrik di Sukabumi mampu memproduksi 1,8 juta botol Yakult bervolume

65 ml atau setara 117 ton probiotik/ hari. Produksi tersebut belum memasukkan produksi

pabrik di lokasi lain dan rencana pengembangannya. Demikian juga untuk pesaing dari

Vitacharm untuk volume packing yang sama kapasitas produksinya sekitar 2 juta botol/hari.

Kapasitas tersebut baru untuk botol berukuran kecil, karena Vitacharm juga memproduksi

minuman yang dikemas ukuran curah. Sedangkan untuk industri yoghurt seperti Yummi

Indonesia juga memiliki kapasitas produksi yang cukup besar. Dari contoh industri yang

sudah berjalan tersebut dapat memberikan gambaran begitu besarnya peluang industri

probiotik nasional.

Isolat Lactobacillus sp. yang berasal dari tuak mengkudu memiliki potensi untuk

dijadikan agensia probiotik karena kondisi mikrobiologis badeg pace dengan derajat

keasaman yang tinggi memungkinkan bakteri hasil isolasi tersebut bersifat probiotik. Tuak

mengkudu yaitu sejenis minuman tradisional sari buah mengkudu (Morinda citrifolia) yang

difermentasi secara spontan dan memiliki khasiat kesehatan. Tuak mengkudu yang dikenal

badeg pace oleh masyarakat Ponorogo secara tradisional telah menjadi minuman secara

turun temurun yang diyakini dapat memberikan efek kesehatan. Keberhasilan dalam

mengembangkan isolat lokal yang berasal dari Ponorogo memiliki peluang yang cukup

besar dalam mendorong kemandirian pemenuhan kebutuhan pangan yang berbasis pada

potensi wilayah, sehingga dapat mengurangi ketergantungan pemenuhan dari wilayah lain.

41

4.2. Analisa Permasalahan

Permasalahan dalam perancangan teknologi produksi berhubungan erat dengan

kegiatan sintesis yang merupakan kegiatan yang berurutan dan terpadu. Dalam sintesis

dilakukan pemilihan proses dengan mengikuti kaidah umum seperti mempertimbangkan

biaya rendah, aman, memenuhi persyaratan lingkungan dan mudah mengoperasikannya. Inti

dari perancangan proses yang ditulis Mangunwidjaja dan Suryani (1994) adalah

menemukan pilihan-pilihan proses yang layak dikembangkan sehingga pemilihan proses

merupakan titik awal yang cukup menentukan. Perancangan proses dilakukan karena

adanya peluang untuk menghasilkan produk yang menguntungkan dan memuaskan serta

adanya permasalahan langsung dari masyarakat (Seider et al. 1999). Permasalahan

dirumuskan secara spesifik berdasarkan informasi dari kajian pustaka. Informasi yang

dimaksud berkaitan dengan ketersedian bahan baku, skala proses produksi, permintaaan

pasar, harga jual produk dan lain-lain. Invensi dalam perancangan proses dimulai dengan

membuat pernyataan masalah sederhana kemudian dilanjutkan pembentukan tim perancang,

pengumpulan informasi, inovasi proses untuk menyelesaikan masalah spesifik.

Untuk menentukan teknologi proses produksi probiotik penghasil omega-6 dan

penurun kolesterol yang terbaik dilakukan penelitian dari skala laboratorium 250 ml dengan

peubah konsentrasi glukosa awal fermentasi 20 g/l dan 30 g/l serta 40 g/l. Isolat yang

digunakan berasal dari hasil isolasi badeg pace dan buah mengkudu matang. Untuk melihat

peluang dan potensi isolat yang dapat digunakan sebagai agensia probiotik maka terlebih

dahulu dilakukan pengujian isolat secara in vitro yang meliputi uji daya antagonistik

terhadap bakteri patogen dan uji ketahanan terhadap bile sile serta uji kemampuan tumbuh

pada pH rendah yang dilanjutkan dengan mengidentifikasi secara molekuler.

Hasil yang terbaik dan diperkirakan dapat memberikan keuntungan kasar penelitian

dilanjutkan pada percobaan skala pilot plant 75 liter dengan menggunakan bahan baku yang

sama. Pada tahap pengembangan teknologi proses produksi skala pilot plant 75 liter juga

dilakukan dengan mensubsitusi bahan baku standar dengan bahan baku yang berasal dari

produk pertanian dengan harapan subsitusi tersebut dapat mengurangi harga bahan baku,

sehingga dengan produktivitas yang sama akan meningkatkan keuntungan.

42

4.2.1. Pemanfatan Isolat Lokal

Potensi sumber daya alam Indonesia yang cukup besar memberikan peluang untuk

dilakukan eksplorasi secara maksimal. Dalam upaya pemanfatan sumberdaya hayati lokal

maka telah dilakukan isolasi galur Lactobacillus sp. yang bersumber dari badeg pace dan

buah mengkudu matang yang diambil dari daerah Ponorogo. Dari hasil isolasi diperoleh

enam isolat bakteri. Berdasarkan Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology, kelompok

bakteri asam laktat yang berbentuk batang yang mempunyai katalase negatif dan hasil

pewarnaan gramnya positif merupakan bakteri asam laktat genus Lactobacillus sp. Dari

keenam isolat yang merupakan bakteri gram positif, katalase negatif dan berbentuk batang

sebanyak lima isolat. Hasil isolasi menunjukkan bahwa Lactobacillus sp. terdapat pada buah

mengkudu matang dan tuak mengkudu. Pada Tabel 7 ditunjukkan bahwa dari buah

mengkudu matang didapatkan dua isolat Lactobacillus sp. JR17 dan Lactobacillus sp. JR10,

dari tuak mengkudu didapatkan tiga buah isolat Lactobacillus sp. JR19, Lactobacillus sp.

JR64 dan Lactobacillus sp. JR92 dan satu isolat JR03 bukan Lactobacillus sp. Kelima isolat

tersebut kemudian diuji kemampuan antibakterinya dan kemampuan tumbuh pada kondisi

pencernaan (pH rendah dan adanya garam empedu). Tabel 7. Data hasil isolasi dan uji bakteri asam laktat.

No Sumber Jumlah isolat

Kode isolat

Bentuk isolat

Katalase Gram

1 Buah mengkudu matang 2

JR17

JR10

batang

batang

negatif

negatif

positif

positif

2 Tuak mengkudu

4

JR64

JR19

JR92

JR03

batang

batang

batang

bulat

negatif

negatif

negatif

positif

positif

positif

positif

negatif 4.2.2. Karakterisasi Potensi Isolat Lokal Uji Aktivitas Antagonistik Bakteri Asam Laktat terhadap Bakteri Patogen

Salah satu kriteria yang diharapkan dari bakteri asam laktat yang digunakan untuk

probiotik adalah kemampuannya untuk menghambat bakteri patogen sehingga mampu

berkompetisi untuk menjaga keseimbangan mikroflora normal dalam saluran pencernaan

(Fuller 1986). Dalam penelitian ini digunakan dua bakteri patogen yaitu Escherichia coli

ATCC 25922 yang merupakan bakteri gram negatif, sedangkan Staphylococcus aureus

43

ATCC 25923 bakteri gram positif yang tidak membentuk spora. Hasil pengujian aktivitas

antagonistik bakteri asam laktat terhadap bakteri patogen ternyata isolat yang berasal dari

badeg pace memiliki daya hambat yang tinggi dibandingkan dengan isolate dari buah

mengkudu matang. Dalam penelitian ini tidak dilakukan identifikasi jenis senyawa

antimikroba yang dihasilkan, akan tetapi dari beberapa penelitian telah membuktikan bahwa

bakteri asam laktat dapat menghasilkan beberapa senyawa yang dapat menghambat

pertumbuhan mikroba, misalnya, asam laktat, asam asetat, asam-asam organik, hidrogen

peroksida, dan senyawa komplek protein spesifik yang disebut bakterosin adalah senyawa-

senyawa antimikroba yang dihasilkan oleh bakteri asam laktat.

Kelima isolat yang terpilih diseleksi kemampuannya menghambat bakteri patogen.

Kemampuan penghambatan isolat Lactobacillus sp. JR64 dapat dilihat dari terbentuknya

areal bening (zone penghambatan) di sekitar sumuran yang berisi isolat Lactobacillus sp.

seperti pada Gambar 7.

Gambar 7. Hasil Pengujian Anti Mikroba Lactobacillus sp.

Pada Gambar 8. dapat dilihat bahwa Lactobacillus sp. JR17 dan Lactobacillus sp.

JR10 memiliki aktifitas antibakteri yang sangat kecil yaitu 1,0 mm. Lactobacillus sp. JR64

memiliki aktivitas antibakteri yang paling besar 3,9 mm terhadap Escherichia coli ATCC

25922 dan 4,0 mm Staphylococcus aureus ATCC 25923, hampir sama dengan bakteri

pembanding (kontrol) 4,0 mm terhadap Escherichia coli ATCC 25922 dan 4,2 mm terhadap

Staphylococcus aureus ATCC 25923. Sedangkan kedua isolat yang lainnya Lactobacillus

sp. JR19 dan Lactobacillus sp. JR92 memiliki aktifitas penghambatan 2,1 mm dan 3,0 mm

terhadap Escherichia coli ATCC 25922, terhadap Staphylococcus aureus ATCC 25923

seluas 2,9 mm dan 4,1 mm.

Diameter hambat terhadap Staphylococcus aureus ATCC 25923

Diameter hambat terhadap Escherichia coli ATCC 25922

44

Uji Kemampuan Tumbuh Pada Media Garam Empedu

Untuk dapat bertahan dan tumbuh pada saluran pencernaan, bakteri asam laktat

sebagai kultur probiotik harus mampu melewati berbagai kondisi lingkungan yang

menekan. Salah satunya adalah pada saat bakteri dikonsumsi memasuki bagian atas saluran

usus dimana empedu disekresikan ke dalam usus. Cairan empedu merupakan campuran dari

asam empedu, kolesterol, asam lemak, fosfolipid, pigmen empedu dan sejumlah xenobiotik

terdetoksifikasi. Sekresi pankreas juga mengandung serangkaian enzim pencernaan, dimana

enzim yang bersifat lipolitik diaktifkan oleh karakteristik aktif permukaan empedu.

Kombinasi tersebut bersifat bakterisidal bagi mikroorganisme komersial dalam tubuh

manusia kecuali bagi beberapa genus penghuni usus yang tahan terhadap empedu.

Garam empedu berpengaruh terhadap permeabilitas sel bakteri. Pada sel bakteri

asam laktat yang diinkubasi pada larutan penyangga yang mengandung garam empedu

masih mengalami pertumbuhan dan tidak mengalami lisis, tetapi mengalami peningkatan

kebocoran materi intraseluler yang terabsorbsi pada panjang gelombang 260 nm, yang

berarti terjadi perubahan sifat permeabilitas pada membran sel bakteri. Pada bakteri yang

tidak tahan terhadap garam empedu diduga bahwa perubahan permeabilitas seluler dan

kebocoran materi intraseluler yang dialami lebih besar sehingga menyebabkan lisisnya sel,

Gambar 8. Hasil pengujian anti mikroba Lactobacillus sp.

Simbol : E. Coli 25922 : S. aureus 25923

45

mengakibatkan kematian. Empedu bersifat sebagai senyawa aktif permukaan sehingga

dapat menembus dan bereaksi dengan sisi membran sitoplasma yang bersifat lipofilik,

menyebabkan perubahan dan kerusakan struktur membran. Sifat aktif permukaan empedu

juga mengakibatkan aktifnya enzim lipolitik yang disekresikan oleh pankreas. Enzim

tersebut juga mungkin bereaksi dengan asam lemak pada membran sitoplasma bakteri yang

dapat mengakibatkan perubahan struktur membran dan sifat permeabilitasnya. Dari hasil

seleksi didapatkan bahwa dua isolat yang berasal dari buah mengkudu matang Lactobacillus

sp. JR17 dan Lactobacillus sp. JR10 tidak mampu tumbuh pada media yang mengandung

garam empedu dengan konsentrasi 10 % seperti Gambar 9.

Data pertumbuhan isolat pada berbagai konsentrasi garam empedu seperti pada

Lampiran 10. Sedangkan tiga isolat Lactobacillus sp. JR64 dan Lactobacillus sp. JR19 serta

Lactobacillus sp. JR92 yang berasal dari badag pace mampu tumbuh pada media yang

mengandung garam empedu sampai konsentrasi 1 % dan pertumbuhannya terhambat setelah

konsentrasi garam empedu ditingkatkan 5 % dan 10 %, kemampuan ini lebih kecil

dibandingkan bakteri pembanding (kontrol) yang mampu tumbuh sampai kadar garam

empedu 10 %. Meningkatnya konsentrasi garam empedu menyebabkan pertumbuhan isolat

terhambat tidak mampu tumbuh hingga mencapai 85,5 % untuk isolat yang bersumber

Gambar 9. Kemampuan tumbuh isolat Lactobacillus sp. pada media garam empedu 10 %.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Juml

ah Se

l (Log

Cfu

/ml)

Sumber Isolat

Stater 10%Simbol : : Jumlah Sel Stater : Garam Empedu 10%

46

mengkudu matang Lactobacillus sp. JR17. Sedangkan untuk isolat Lactobacillus sp. JR64

jumlah isolat yang tidak dapat bertahan relatif lebih kecil sebesar 65,4 % dan mikroba

kontrol sebesar 57,4%.

Kemampuan tumbuh pada pH rendah

Kemampuan tumbuh pada pH rendah semakin menurun dengan semakin

menurunnya pH media. Pada pH 3,5 semua isolat yang diperoleh masih mampu tumbuh 4 –

7 log cycle, kemudian pada pH 3 terjadi penurunan menjadi 3 - 6 log cycle, pada pH 2,5

turun lagi menjadi 2 – 5 log cycle dan pada pH 2 hanya Lactobacillus sp. JR64 dan kontrol

yang masih mampu tumbuh sampai 3 log cycle, sedangkan yang lainnya hanya mampu

tumbuh 1 log cycle. Pada Gambar 10 ditunjukkan bahwa pertumbuhan isolat yang berasal

dari tuak mengkudu Lactobacillus sp. JR64 masih dapat tumbuh mencapai 1,1 x 105 Cfu/ml,

sedangkan kontrol Lactobacillus bulgaricus FNCC41 pertumbuhannya mencapai 8 x 105

Cfu/ml. Jumlah mikroba yang tidak dapat bertahan pada pH 2,5 paling besar isolat yang

bersumber dari BPB yang mengalami penurunan hingga 81,8 % dari total stater yang

diinokulasikan. Sedangkan untuk isolat yang bersumber dari badeg pace Lactobacillus sp.

JR64 menurun 63,4 % dan kontrol menurun 55,5 %. Data pertumbuhan isolat pada berbagai

pH dapat dilihat pada Lampiran 11.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

JR17 JR10 JR64 JR19 JR92 FNCC41

Juml

ahSe

l (Lo

g Cfu

/ml)

Sumber isolat & pertumbuhan pH 2,5

Starter pH 2,0

Simbol : : Jumlah Sel Stater : pH : 2,5

Gambar 10. Kemampuan tumbuh isolat Lactobacillus sp. pada media pH rendah.

47

Kebanyakan bakteri asam laktat tidak hanya mengalami pertumbuhan pada kondisi

pH rendah, tetapi mungkin juga mengalami kerusakan asam dan hilangnya viabilitas sel.

Pengaturan pH rendah dengan menggunakan HCl dalam media pertumbuhan, untuk

mendekati kondisi lambung yang juga mengandung HCl. HCl adalah asam kuat yang

mudah terdisosiasi menghasilkan proton menyebabkan penurunan pH medium di luar sel

atau pH ekstraseluler. Paparan pada kondisi yang sangat asam dapat mengakibatkan

kerusakan membran dan lepasnya komponen intraseluler yang dapat menyebabkan

kematian. Bakteri asam laktat pada umumnya memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap

kerusakan membran akibat terjadinya penurunan pH ekstraseluler dibandingkan dengan

bakteri yang tidak tahan terhadap asam. Perbedaan kerentanan terhadap kerusakan membran

akibat turunnya pH telah diteliti oleh Bender et al., (1986), dimana kerusakan membran

diukur berdasarkan pada keluarnya ion Mg dari sel. Pada galur yang kurang tahan terhadap

asam, ion Mg akan keluar dari dalam sel ketika pH mencapai 4, sedangkan pada

Lactobacillus casei mulai terjadi kerusakan membran pada pH eksternal kurang dari 3. Ada

beberapa kemungkinan mekanisme bagaimana bakteri mengatur pH internalnya tetapi

mekanisme yang paling penting adalah translokasi protron oleh enzim ATP-ase (Hutkins

dan Nannen 1993). Enzim yang terikat pada membran tersebut melakukan reaksi reversible

bertindak sebagai pompa yang memindahkan ion. Enzim tersebut mengkatalisa gerakan

proton melewati membran sel sebagai akibat dari hidrolisis atau sintesa ATP. Pada bakteri

yang tahan asam, pH optimal enzim tersebut lebih rendah dibandingkan dengan yang

kurang tahan terhadap asam. Parameter lain yang terlibat dalam pengaturan pH internal

adalah permeabilitas membran plasma terhadap proton.

4.2.3. Identifikasi Lactobacillus sp. dengan Molekuler

Identifikasi molekuler Lactobacillus sp. dipilih dari hasil karakterisasi potensi isolat

lokal terbaik yaitu Lactobacillus sp. JR64 dari badeg pace. Bakteri Lactobacillus sp. JR64

dilakukan identifikasi dengan menggunakan PCR yang diperkirakan akan berada pada

daerah 16S rRNA.

Isolasi Genom DNA

Proses ekstrasi genom DNA dari isolat bakteri genus Lactobacillus sp. JR64

dilakukan secara enzimatis dengan menggunakan Instagene matrix, yaitu suatu kit yang

dapat digunakan untuk ekstraksi genom DNA. Kit ini mengandung komponen yang

48

dibutuhkan dalam proses ekstraksi genom seperti lisozim, RNAse, dan EDTA. RNAse

berfungsi untuk menguraikan RNA, karena keberadaan RNA dapat mengkontaminasi isolat

DNA. Keberadaan protein dalam isolat DNA juga dapat mengganggu proses amplifikasi

PCR, terutama jika protein tersebut adalah suatu DNAse yang dapat menguraikan DNA.

Dari proses isolasi ini diperoleh DNA sebesar 1.360 ng dengan kemurnian (260/280) 2,5.

Hasil isolasi ini mencukupi sebagai DNA templat, karena untuk proses amplifikasi PCR

hanya diperlukan DNA sebesar 50-200 ng/µl.

Amplifikasi PCR pada daerah 16S rRNA

Amplifikasi gen 16S rRNA menggunakan primer 8F dan 1492R. Visualisasi hasil

amplifikasi dilakukan dengan elektroforesis gel agarosa dengan konsentrasi 1%.

Gambar 11. Hasil amplifikasi Gen 16S rRNA

Hasil visualisasi seperti pada Gambar 11 menunjukkan panjang fragmen amplikon yang

diperoleh dari hasil PCR 16S rRNA diperkirakan sekitar 1.500 pb berdasarkan ukuran pita

pada GeneRuler™ 1Kb DNA Ladder. Hasil ini menunjukkan bahwa panjang amplikon gen

l6S rRNA mendekati dengan prediksi : 1484 pb jika menggunakan primer 8F dan 1492R.

1500bp

1 2

Gen16S rRNA

Keterangan : 1. GeneRuler™ 1Kb DNA Ladder 2. Amplikon gen 16S rRNA Isolat

Lactobacillus sp. JR64

1.500 pb

Skala GeneRuler™ 1Kb DNA Ladder

49

Penentuan Urutan Basa DNA (Sekuensing) daerah 16S rRNA

Penentuan urutan basa (sekuensing) hasil PCR dilakukan dengan menggunakan

primer 765R dan 1141R. Hasil pembacaan urutan basa fragmen DNA sampel Lactobacillus

sp. JR64 menggunakan ABI 3130 Genetic Analyzer diperoleh sebanyak 945 bp, dapat

dilihat pada Lampiran 12. Data hasil amplikon selanjutnya dibandingkan tingkat

homologinya dengan data hasil sekuensing gen bakteri yang terdapat pada data Genebank,

menggunakan program BLAST-N. Hasil BLAST urutan nukleotida tersebut terhadap data

base 16S rDNA yang terdapat dalam situs www.ncbi.com dapat dilihat pada Lampiran 13.

Berdasarkan analisis penjajaran dengan program Clustal X, maka diperoleh pohon

kekerabatan filogenetik seperti Gambar 12. Analisis menunjukkan bahwa isolat

Lactobacillus sp. JR64 mempunyai kemiripan yang paling tinggi dengan Lactobacillus

plantarum strain UK-3 dengan nilai kesamaan pasangan basa (max score) 854, nilai total

pasangan basa (total score) 854, presentase analisis keseluruhan (query coverage) 100%,

persentase kesalahan dalam proses (E value) 0,0 dan presentase keakuratan identifikasi

(max identify) 99 %. Dari hasil pembacaan pohon filogenetik diperoleh hasil bahwa isolat

yang berasal dari badeg pace merupakan jenis bakteri Lactobacillus plantarum JR64.

Gambar 12. Pohon filogenetik isolat Lactobacillus sp. JR64

50

Berdasarkan data pohon filogenetik isolat Lactobacillus sp. JR64 memiliki

kesamaan dengan isolat Lactobacillus plantarum UK-3 yang ditemukan oleh Oh,K.H. and

Um,S.J., 2011, Lactobacillus plantarum strain UK-3 16S ribosomal RNA gene,

www.ncbi..nlm.nih.gov/nucleotide. Data secara detail Lactobacillus plantarum UK-3

ditunjukkan pada Lampiran 14.

4.2.4. Pemilihan bahan baku

Bahan baku yang digunakan untuk produksi probiotik penghasil omega-6 dan

penurun kolesterol digunakan bahan baku ekstrak jagung dan ekstrak mengkudu. Harga

bahan baku untuk media fermentasi dari ekstrak jagung dan ekstrak mengkudu merupakan

produk pertanian yang memiliki harga lebih murah dibandingkan dengan harga bahan baku

substrat yang berasal dari medium glukosa sehingga bahan baku dari produk pertanian

direkomendasikan untuk digunakan sebagai bahan baku fermentasi produksi probiotik

penghasil omega-6 dan penurun kolesterol. Selisih harga bahan baku tersebut dapat

memberikan keuntungan yang lebih besar.

Komposisi medium fermentasi yang digunakan dapat berupa medium sederhana atau

medium komplek karena keduanya dapat diperoleh secara sintetis. Medium sintetis sangat

menguntungkan dimana untuk setiap komponen dapat dikurangi dihilangkan atau

ditambahkan dan pada umumnya tidak membentuk busa karena tidak mengandung protein

dan peptida. Pada fermentasi skala industri sumber-sumber nutrien harus mampu

membentuk produk atau biomassa dengan hasil maksimum untuk setiap gram substrat yang

digunakan. Manipulasi metabolik juga diharapkan dapat memacu pembentukan produk

fermentasi dengan laju yang maksimum dan dapat menghambat pembentukan produk yang

tidak diinginkan. Aspek lain adalah medium fermentasi harus memiliki mutu yang

konsisten, murah dan cukup tersedia sepanjang tahun serta tidak menimbulkan masalah

aerasi, agitasi dan pemurnian hasilnya (Rachman, 1992).

Manipulasi metabolik merupakan salah satu cara dalam teknik fermentasi untuk

memperoleh hasil yang optimum. Manipulasi metabolik dapat dilakukan dengan pemberian

substrat media yang bervariasi baik jenis maupun konsentrasi. Pada lintasan primer

metabolik dapat ditemui beberapa senyawa antara yang membentuk lintasan samping.

Dalam hal ini modifikasi metabolisme mikroorganisme dengan menggunakan peubah

variasi konsentrasi substrat diharapkan terjadi pembelokan lintasan metabolisme tersebut

kearah pembentukan senyawa asam linoleat (omega-6).

51

4.2.5. Pemilihan jalur proses

Masalah yang dihadapi dalam produksi probiotik dengan isolat lokal Lactobacillus

plantarum JR64 adalah besarnya efisiensi dari setiap tahapan proses karena akan berkorelasi

dengan biaya produksi. Oleh sebab itu pemilihan jalur proses perlu dikaji secara detail

sehingga hasil perancangan dapat memberikan keuntungan secara maksimal. Dalam

perancangan proses perlu dipertimbangkan efisiensi dan kesesuaian peralatan proses

sehingga pabrik memiliki umur yang panjang.

Proses yang efisien sangat dipengaruhi oleh besarnya konversi bahan baku menjadi

produk yang diharapkan dengan konsumsi energi. Jika proses yang dipilih sangat efisien

maka akan mampu memberikan keuntungan yang besar sehingga pengembalian modal

investasi bisa dilakukan lebih cepat. Sedangkan proses yang efektif sangat terkait dengan

pemilihan peralatan yang tepat sehingga waktu proses lebih cepat, kondisi proses yang

aman dan mudah dalam pengoperasiannya. Faktor lain yang perlu diperhatikan dalam

perancangan proses yaitu pemilihan jalur proses dengan tahapan yang singkat

dimungkinkan dapat memberikan keuntungan yang lebih besar karena semakin panjang

tahapan proses akan menambah biaya pembelian peralatan dan membutuhkan tenaga

pengoperasi yang lebih banyak.

Produksi probiotik penghasil omega-6 (ω-6) dan penurun kolesterol dapat dilakukan

dengan cara fermentasi menggunakan bahan baku glukosa maupun bahan baku subsitusi

dari ekstrak jagung dan ekstrak buah mengkudu. Sistem fermentasi dipilih fermentasi batch

karena memiliki kelebihan seperti harga instrumentasi relatif lebih murah dan

penggunaannya fleksibel artinya dapat dihentikan secara mudah dan cepat setiap saat serta

dapat digunakan secara multifungsi. Pemilihan sistem batch telah mempertimbangkan

selama proses fermentasi diharapkan Lactobacillus plantarum JR64 tidak menghasilkan zat

toksin karena tidak dapat dikeluarkan yang dapat mengganggu metabolisme sehingga

produktivitas akan menurun. Fermentasi batch setelah dilakukan inokulasi tidak dilakukan

lagi penambahan media ke dalam fermentor, sehingga semakin lama waktu fermentasi, laju

pertumbuhan spesifik (μ) mikroba semakin menurun sampai akhirnya berhenti. Penurunan

dan berhentinya pertumbuhan disebabkan nutrien berkurang dan terjadi akumulasi metabolit

yang mempengaruhi laju pertumbuhannya, sehingga pada fermentasi curah jumlah sel pada

fase stasioner merupakan jumlah sel maksimum dan faktor pembatas utama dari luar

terhadap pertumbuhan mikroba adalah konsentrasi nutrien dan konsentrasi metabolit-

metabolit dapat menghambat pertumbuhan mikroba.

52

4.3. Kreasi Teknologi Proses Produksi

Perancangan proses merupakan proses kreatif dan berdisiplin untuk memecahkan

masalah yang mencakup pendefinisian dan penyelesaian masalah dengan menggunakan

prinsip metode ilmiah dan seni, informasi teknis dan imajinasi menentukan struktur, mesin,

proses atau sistem baru yang memenuhi fungsi yang diinginkan dengan nilai ekonomis dan

efisiensi tinggi. Kreasi proses dilaksanakan melalui pengumpulan data percobaan

laboratorium dan diakhiri dengan analisis keuntungan secara garis besar. Hasil analisa

sangat menentukan proses dinilai layak atau tidak. Proses dianggap layak ketika harga

produk lebih tinggi dari nilai harga bahan baku dan proses ditolak ketika tidak dapat

memberikan keuntungan.

Kreasi proses produksi probiotik dari isolat lokal Lactobacillus plantarum JR64

penghasil omega-6 dan penurun kolesterol dilakukan dengan percobaan fermentasi skala

laboratorium 250 ml dengan menggunakan substrat standar glukosa pada konsentrasi

substrat glukosa awal 20 g/l dan 30 g/l serta 40 g/l. Hasil percobaan dari ketiga konsentrasi

tersebut selanjutnya dipilih yang terbaik ditentukan berdasarkan nilai efisiensi fermentasi

yaitu Y p/s dan Y x/s.

4.3.1. Profil Fermentasi Batch Skala Laboratorium.

Hasil fermentasi produksi probiotik dengan menggunakan isolat lokal Lactobacillus

plantarum JR64 skala laboratorium dengan konsentrasi glukosa awal fermentasi 20 g/l

yang diberi notasi (GL-20) dapat dilihat pada Gambar 13. Untuk mengetahui pola interaksi

antara penggunaan substrat dengan pertumbuhan Lactobacillus plantarum JR64 dan

pembentukan produk maka dilakukan analisa glukosa (RS) dan penimbangan bobot sel (X)

serta kadar omega-6 (P). Untuk menentukan bobot sel dapat dihitung dengan menggunakan

kurva hubungan berat sel kering dengan jumlah sel (log cfu/ml) pada fermentasi skala

laboratorium seperti pada Lampiran 15.

Pada Gambar 13, ditunjukkan bahwa waktu lag terjadi selama 6 jam kemudian

mengalami perubahan secara eksponensial hingga jam ke 21 dan sekaligus menjadi

permulaan dari fase stasioner. Pertumbuhan tetap ini mulai berakhir saat fermentasi berjalan

selama 42 jam dan terus menurun hingga akhir fermentasi. Hasil dari penelitian Hwang et

al. (2011) yang menggunakan glukosa sebagai substrat fermentasi isolat Lactobacillus

plantarum LP02 ternyata terjadi peningkatan produksi sel ketika konsentrasi glukosa

meningkat hingga 30 g/l. Pada konsentrasi substrat glukosa 10 g/l dihasilkan sel sebanyak

53

1,18 g/l dan untuk konsentrasi substrat glukosa 30 g/l terbentuk sel sebanyak 1,17 g/l.

Fermentasi mulai tidak efektif pada substrat glukosa 50 g/l karena hanya menghasilkan

berat sel kering sebanyak 1 g/l. Pada fermentasi batch rata-rata glukosa terkonsumsi secara

cepat hingga jam ke 12. Konsumsi glukosa pada fermentasi produksi probiotik dari isolat

Latobacillus plantarum JR64 penghasil omega-6 atau asam linoleat juga terjadi secara cepat

hingga jam ke 12. Adapun pada fermentasi dengan substrat glukosa 30 g/l konsumsi

glukosa terjadi secara cepat hingga jam ke 15, sedangkan pada konsentrasi glukosa 40 g/l

terjadi hingga jam 12. Hal ini diperkirakan jumlah starter memberikan pengaruh terhadap

kecepatan di dalam mengkonsumsi subtrat glukosa yang digunakan sebagai pertumbuhan

sel. Jumlah sel yang diinokulasikan pada fermentasi substrat glukosa 20 g/l dan 40 g/l lebih

banyak dibandingkan pada substrat 30 g/l.

Dari Gambar 13 hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi glukosa (S),

jumlah sel (X) dan konsentrasi asam linoleat (P) terlihat bahwa pertumbuhan Latobacillus

plantarum JR64 pada fermentasi batch, dapat dikelompokkan menjadi empat zona

pertumbuhan yaitu fase awal (lag phase) yang diikuti dengan fase eksponensial atau fase

logaritmik, fase stasioner dan fase menurun (fase kematian). Fase awal merupakan

Gambar 13. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi glukosa, pembentukan sel, asam laktat dan asam linoleat pada substrat glukosa GL-20.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

3

6

9

12

15

18

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48

Nitr

ogen

(g/L

)

Glu

kosa

(g/l)

Jum

lah

Sel (

Log c

fu/m

l)A

sam

lino

leat

(mg/

l)A

sam

lakt

at (g

/l)

Waktu (Jam)

Simbol : + : Glukosa, ■ : Jumlah Sel, ▲: Asam Laktat, X : Asam Linoleat, ● : Nitrogen

54

periode adaptasi mikroorganisme terhadap lingkungannya. Pada fase ini terjadi sintesis

enzim oleh mikroorganisme yang diperlukan dalam proses metabolisme dan selama periode

ini tidak terjadi perbanyakan sel. Oleh karena itu pada fase lag, jumlah biomassa X= Xo

bernilai konstan dan laju pertumbuhan sel pada fase ini (dx/dt) = 0, demikian pula dengan

laju pertumbuhan spasifik μ = 0.

Profil fermentasi dengan menggunakan substrat glukosa dengan konsentrasi awal

30 g/l seperti ditunjukkan pada Gambar 14. Profil pembentukan produk asam linoleat

(omega-6) dan asam laktat berasosiasi dengan konsumsi substrat. Di dalam penelitian

Hwang et al., (2011) dinyatakan bahwa asam laktat terbentuk secara maksimal ketika

fermentasi berjalan selama 8 jam dan produksi asam laktat berjalan secara konstan hingga

fermentasi jam ke 16. Fermentasi dihentikan pada jam ke 28 karena konsentrasi asam laktat

yang terbentuk semakin menurun yang kemungkinan terkonsumsi oleh isolat Lactobacillus

plantarum LP02. Pada fermentasi dengan isolat Lactobacillus plantarum JR64

pembentukan produk terbaik antara jam ke 21 hingga jam ke 24. Pada konsentrasi glukosa

20 g/l pembentukan asam linoleat dianggap lebih efisien pada fermentasi jam ke 21.

Gambar 14. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi glukosa, pembentukan sel, asam laktat dan asam linoleat pada substrat glukosa GL-30.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48

Nitro

gen (

g/l)

Gluk

osa

(g/l)

Ju

mlah

Sel (

Log c

fu/m

l)As

am lin

olea

t (m

g/l)

Asam

lakt

at (g

/l)

Waktu (Jam)

Simbol : + : Glukosa, ■ : Jumlah Sel, ▲: Asam Laktat, X : Asam Linoleat, ● : Nitrogen

55

Pada Gambar 15 ditunjukkan profil fermentasi pada konsentrasi substrat 40 g/l.

Konsumsi glukosa terjadi sangat cepat hingga jam ke 12, Lactobacillus plantarum JR64

telah mengkonsumsi 27,5 g/l. Besarnya glukosa yang terkonsumsi diperkirakan

berhubungan erat dengan jumlah sel yang diinokulasikan untuk fermentasi. Namun dengan

kenaikan konsentrasi glukosa terjadi penurunan pembentukan produk asam linoleat dan

asam laktat sehingga fermentasi dinilai kurang efisien jika digunakan konsentrasi glukosa

yang lebih tinggi. Kenaikan konsentrasi glukosa akan meningkatkan viskositas media

fermentasi, sehingga menurunkan kelarutan oksigen. Oksigen dalam sel berfungsi sebagai

acceptor elektron dari NADH (nicotinamide adenine dinucleotide) dalam proses respirasi

atau elektron transport chain yang menghasilkan ATPs dan NAD. ATPs merupakan

senyawa penyimpan energi yang diperlukan untuk proses biosintesis sedangkan NAD

diperlukan untuk siklus Krebs (Shuler dan Kargi, 1992).

Gambar 15. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi glukosa, pembentukan sel, asam laktat dan asam linoleat pada substrat glukosa GL-40

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

33

36

39

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48

Nitr

ogen

(g/l)

Glu

kosa

(g/l)

Ju

mlah

Sel

(Log

cfu/

ml)

Asa

m lin

olea

t (m

g/l)

Asa

m la

kat (

g/l)

Waktu (Jam)Simbol : + : Glukosa, ■ : Jumlah Sel, ▲: Asam Laktat,

X : Asam Linoleat, ● : Nitrogen

56

4.3.2. Laju pertumbuhan Spesifik maksimum (µ) Skala Laboratorium

Penentuan nilai nominal laju pertumbuhan spesifik (μ) dapat dihitung dengan cara

membuat kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg / (1 -Xavg). Dalam hal

ini Xavg adalah nilai dari jumlah biomassa pada waktu t dibagi dengan berat biomassa

maksimum. Dari data hasil penelitian pertumbuhan sel Lactobacillus plantarum JR64 pada

konsentrasi glukosa 20 g/l mempunyai Xmax = 2,32 g/l dan untuk konsentrasi glukosa 30

g/l diperoleh Xmax : 2,78 g/l, sedangkan untuk konsentrasi glukosa 40 g/l mempunyai

Xmax : 2,37 g/l.

Pada Gambar 16 ditunjukkan kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln

Xavg / (1 -Xavg) pada substrat glukosa 20 g/l yang diperoleh persamaan regresi Y = 0,301

x – 2,56 sehingga dari persamaan tersebut dapat dihitung nilai laju pertumbuhan spesifik

maksimum (μ max) sebesar : 0,301 Jam-1 yang merupakan slope dari persamaan garis lurus.

Dengan cara yang sama maka nilai laju pertumbuhan spesifik pada substrat glukosa

30 g/l dan 40 g/l dapat dibuat persamaan garis regresinya. Hasil penyusunan garis regresi

diperoleh persamaan Y = 0,296 x – 2,41 untuk substrat glukosa 30 g/l seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 17 dengan nilai laju pertumbuhan spesifik maksimum (µ max)

Gambar 16. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg / (1 -Xavg) pada media glukosa 20 (GL-20)

Y = 0,301x - 2,560R² = 0,947

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46

Ln (X

t/Xm

ax)/

(1-X

t/Xm

ax)

Waktu (jam)

57

0,296 Jam-1. Sedangkan pada Gambar 18 merupakan garis regresi untuk substrat glukosa 40

g/l dengan nilai laju pertumbuhan spesifik maksimum (µ max) 0,310 Jam-1.

Gambar 17. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg / (1 -Xavg) pada media glukosa 30 (GL-30)

Y = 0,296x - 2,410R² = 0,938

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46

Ln (X

t/Xma

x)/(1-

Xt/X

max)

Waktu (jam)

Y = 0,310x - 2,428R² = 0,887

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46

Ln (X

t/Xm

ax)/

(1-X

t/Xm

ax)

Waktu (jam)

Gambar 18. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg / (1 -Xavg) pada media glukosa 40 (GL-40)

58

4.3.3. Efisensi Fermentasi (Yp/s dan Yx/s) Skala Laboratorium

Pertumbuhan sel dan pembentukan produk oleh mikroorganisme merupakan proses

biokonversi dengan unsur makro dan mikro sebagai sumber nutrien yang digunakan selama

kultivasi sehingga akan terjadi biokonversi menjadi biomassa dan metabolit. Setiap tahap

biokonversi tersebut dapat dikuantitatifkan dengan suatu koefisien hasil (yield) yang

dinyatakan sebagai biomassa yang terbentuk per unit substrat dan produk yang terbentuk

per unit substrat yang dinotasikan sebagai Yx/s dan Yp/s. Cara yang biasa digunakan dalam

menghitung hasil adalah dengan mengukur biomassa atau produk yang dihasilkan dan

substrat yang dikonsumsi selama periode waktu tertentu.

Penentuan nilai Yp/s dapat dihitung dengan metoda linierisasi persamaan dengan

cara membuat garis regresi antara jumlah penggunaan substrat (So-S) dengan jumlah

produk yang dihasilkan (P-Po) pada tiap satuan waktu. Menurut Wang et al., (1979) nilai

rendemen konsumsi substrat untuk pembentukan produk dihitung dengan rumus empiris

(Pt–Po)=Yp/s (So–St). Kemiringan garis regresi dari persamaan garis (P–Po)=Yp/s (So–S)

merupakan nilai Yp/s.

Pada Gambar 19 ditunjukkan kurva hubungan penggunaan substrat (So-St) dan

pembentukan produk (Pt-Po) dengan persamaan regresi Y = 0,688 x + 0,207. Nilai

kemiringan garis regresi (slope) dari persamaan tersebut sebesar 0,688 g produk/ g substrat

sebagai nilai perbandingan antara produk yang dihasilkan dari tiap satuan substrat atau

dikenal harga product yield Yp/s : 0,688 g produk/ g substrat. Hal ini berarti bahwa setiap

gram glukosa akan terkonversi menjadi 0,688 g asam linoleat (omega-6). Jadi efisiensi

pembentukan produk pada substrat glukosa sebesar 68,8 %.

Hasil penelitian Berry et al., (1999) menggunakan isolat Lactobacillus rhamnosus

dengan konsentrasi glukosa 80 g/l diperoleh data pembentukan asam lakat (+) sebesar Yp/s

: 0,84 hingga fermentasi jam ke 14. Pada fermentasi dengan substrat glukosa 20 g/l

diperoleh yield fermentasi 68,8 % yang dihitung terhadap produksi asam linoleat dan

diperkirakan hasil Yp/s yang diperoleh tidak jauh berbeda jika Yp/s dihitung terhadap

jumlah asam laktat yang terbentuk.

59

Dengan cara yang sama maka diperoleh persamaan garis untuk konsentrasi awal

glukosa 30 g/l dengan persamaan Y = 0,51 x + 1,567 dan substrat glukosa 40 g/l dengan

persamaan regresi Y = 0,345 x + 1,977. Dari masing-masing persamaan tersebut maka

diperoleh konversi substrat menjadi asam linoleat sebesar 51 % dan 34, 5 %. Kedua nilai

tersebut lebih rendah jika dibandingkan dengan konversi substrat pada media glukosa 20 g/l.

Berdasarkan hasil perhitungan ternyata nilai Yp/s secara keseluruhan bahwa

meningkatnya kadar gula yang tinggi tidak selalu memberikan nilai Yp/s yang tinggi

pula. Hal ini disebabkan penggunaan substrat dengan konsentrasi yang tinggi dapat

menyulitkan mikroorganisme untuk mengkonsumsi secara baik sehingga pertumbuhan

dapat terhambat. Faktor lain adalah karena mikroorganisme mengalami perubahan

permeabilitas sel terhadap substrat dan produk yang mengakibatkan hanya pada konsentrasi

tertentu yang dapat dimanfaatkan dengan baik selama fermentasi.

Gambar 19. Kurva hubungan antara jumlah penggunaan substrat (So-S) dan jumlah asam linoleat yang terbentuk (Pt-Po) pada media GL-20 tiap satuan waktu.

y = 0,688x + 0,207R² = 0,955

0

2

4

6

8

10

12

14

0 5 10 15 20

Pt -

Po

So - S

60

Rendemen penggunaan substrat untuk penggandaan biomassa Yx/s merupakan rasio

antara perbedaan jumlah biomassa pada saat t dengan jumlah biomassa pada saat t=0

dengan selisih antara jumlah substrat pada awal fermentasi dengan sisa substrat pada waktu

t. Nilai Yx/s dapat ditentukan dengan cara menghubungkan antara selisih penggunaan

substrat (So-S) dan jumlah biomassa yang terbentuk (X-Xo). Kemiringan garis regresi

(slope) persamaan garis (X–Xo) = Yx/s (So–S) merupakan nilai Yx/s. Pada Gambar 20

ditunjukkan kurva hubungan antara jumlah penggunaan substrat (So-S) dan jumlah sel yang

terbentuk (Xt-Xo) pada substrat GL-20 tiap satuan waktu yaitu Y = 0,142 x – 0,088.

Dengan cara yang sama maka diperoleh persamaan regresi pada konsentrasi glukosa

30 g/ l dan 40 g/l yaitu masing-masing Y = 0,123 x – 0,163 dan Y = 0,07 x + 0,019. Data

kemiringan regresi dari ketiga persamaan tersebut diperoleh nilai masing-masing 14,2 %

untuk substrat 20 g/l dan 12,3% untuk substrat 30 g/l serta substrat 40 g/l sebesar 7 %. Jika

dibandingkan dari masing-masing nilai maka produktivitas sel paling tinggi terjadi pada

fermentasi dengan menggunakan glukosa 20 g/l.

Gambar 20. Kurva hubungan antara jumlah penggunaan substrat (So-S) dan jumlah sel yang terbentuk (Xt-Xo) pada media GL-20 tiap satuan waktu.

y = 0,142x - 0,088R² = 0,896

-1

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20

Xt -

Xo

So - S

61

4.4. Pengembangan proses produksi probiotik skala pilot plant Alternatif 1. Jalur proses diagram alir dan integrasi proses dengan bahan baku glukosa

Input Tahapan Kondisi Output

Pasteurisasi 80 0C, 5 Menit

Inkubasi 37 0C, 18 -24 Jam

Mendapatkan Jumlah Sel Yang

Banyak

Glukosa : 20%

Media Unsur Mikro

Inkubasi 37 0C, 24 Jam

Starter

(Vegetatif 2,5 l)

50 ml Susu Segar + 1,5 g Laktosa monohidrat

Bioreaktor 75 liter

(Volume Kerja 50 liter Probiotik)

Sterilisasi 121 0C, 15 Menit

Inkubasi 37 0C, 48 Jam

Formulasi 50 g Butter + 20 g Gula Halus + 15 g Probiotik.

Packing

Produk

Inokulasi 5 v/v dari Volume Kerja

Produktivitas Sel dan Omega-6

Tinggi

Produk Probiotik & Omega-6

Inokulasi 3 v/v dari Volume Kerja

MRS Agar

• 2,61 g MRSA + 50 g Air.

• Media 6 ml/ Slant

Sterilisasi 121 0C, 15 Menit

Inkubasi / Kulkas 37 0C, 48 Jam

Koloni Terbaik & Tunggal

MRS Broth

(Pre Vegetatif lt)

Sterilisasi 121 0C, 15 Menit

• 2,61 g MRS Broth + 50 g Air.

• Media 6 ml/ Slant

Mendapatkan Isolat Segar

Mendapatkan Isolat Koloni

Terbaik & Tunggal

Gambar 21. Alternatif perancangan teknologi proses produksi dengan bahan baku glukosa

62

Alternatif 2. Jalur proses perancangan teknologi proses produksi dengan bahan baku

ekstrak jagung dan ekstrak mengkudu

Input Tahapan Kondisi Output

Pasteurisasi 80 0C, 5 Menit

Inkubasi 37 0C, 18 -24 Jam

Mendapatkan Jumlah Sel Yang

Banyak

• Yield Susu Jagung : 35%

• Yield Ekstrak Mengkudu : 55 %

640 ml Susu Jagung + 160 ml Ekstrak Mengkudu + 200 ml Susu Segar

Inkubasi 37 0C, 24 Jam

Starter

(Vegetatif 2,5 l)

50 ml Susu Segar + 1,5 g Laktosa monohidrat

Bioreaktor 75 liter

(Volume Kerja 50 liter Probiotik)

Sterilisasi 121 0C, 15 Menit

Inkubasi 37 0C, 48 Jam

Formulasi 50 g Butter + 20 g Gula Halus + 15 g Probiotik.

Packing

Produk

Inokulasi 5 v/v dari Volume Kerja

Produktivitas Sel dan Omega-6

Tinggi

Produk Probiotik & Omega-6

Inokulasi 3 v/v dari Volume Kerja

MRS Agar

• 2,61 g MRSA + 50 g Air.

• Media 6 ml/ Slant

Sterilisasi 121 0C, 15 Menit

Inkubasi / Kulkas 37 0C, 48 Jam

Koloni Terbaik & Tunggal

MRS Broth

(Pre Vegetatif lt)

Sterilisasi 121 0C, 15 Menit

• 2,61 g MRS Broth + 50 g Air.

• Media 6 ml/ Slant

Mendapatkan Isolat Segar

Mendapatkan Isolat Koloni

Terbaik & Tunggal

Gambar 22. Alternatif perancangan teknologi proses produksi dengan bahan baku ekstrak jagung dan ekstrak mengkudu

63

Pemilihan jalur proses ini bertujuan untuk merancang proses produksi probiotik dari

isolat lokal Lactobacillus plantarum JR64 dengan menggunakan bahan baku fermentasi dari

glukosa atau bahan baku alternatif dari campuran pati atau ekstrak jagung dengan ekstrak

mengkudu. Hasil terbaik dari kreasi percobaan skala laboratorium dengan membandingkan

nilai Yp/s dan Yx/s, maka diperoleh hasil terbaik pada fermentasi substrat glukosa 20 g/l.

Data terbaik skala laboratorium selanjutnya akan digunakan sebagai dasar untuk pengujian

skala pilot plant. Hasil pengujian skala pilot plant dengan substrat glukosa dan campuran

ekstrak jagung dan ekstrak mengkudu kemudian dipilih sebagai dasar perancangan dan

perhitungan finansial untuk mengevaluasi kelayakan secara ekonomi ditinjau dari aspek

biaya bahan baku, biaya peralatan, biaya pabrik secara umum serta biaya variable lainnya.

4.4.1. Pengujian Sistem Fermentasi Bacth Pada Skala Pilot Plant.

Profil teknologi proses produksi probiotik dengan menggunakan media glukosa

Hasil pengujian tahapan proses alternatif 1 seperti Gambar 21 pada skala pilot plant

dengan menggunakan substrat glukosa 20 g/l diperoleh profil fermentasi seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 23. Pada Gambar 23 ditunjukkan bahwa fase eksponensial

berlangsung selama 21 jam. Meningkatnya produksi metabolit primer diikuti oleh

penurunan glukosa yang signifikan. Setelah fermentasi berjalan selama 20 jam sisa glukosa

tinggal 4 g/l atau terjadi penurunan kurang lebih 16 g/l. Hal ini tidak memungkinkan untuk

terjadinya proses metabolisme sehingga jumlah sel dan pembentukan produk berjalan secara

stationer.

Glukosa dalam kondisi aerob akan terkatabolisme mengikuti EMP (Embden-

Meyerhof-Parnas) pathway, menjadi pyruvate dan energi dalam bentuk ATP. Pyruvate

dalam kondisi aerob akan terkonversi menjadi CO2 dan NADH melalui siklus Krebs/

trycarboxylic acid (TCA). Pyruvate dalam kondisi anaerob dapat terkonversi menjadi asam

laktat, etanol, aseton, butanol atau asam asetat. Jumlah oksigen yang terbatas akan

menghambat pembentukan ATPs sehingga akan menurunkan proses biosintesis. Penurunan

konsentrasi oksigen dalam sel memacu pembentukan asam laktat, sehingga glukosa yang

terbentuk tidak digunakan untuk pembentukan biomassa tetapi untuk pembentukan asam

laktat. Pada konsentrasi substrat karbon , viskositas media fermentasi sangat tinggi sehingga

membatasi ketersediaan oksigen dalam media fermentasi dan dapat menghambat proses

metabolisme secara menyeluruh.

64

Teknologi proses produksi probiotik dengan menggunakan media komplek

Hasil pengujian tahapan proses alternatif 2 seperti Gambar 22 pada skala pilot plant

dengan menggunakan media dari ekstrak jagung diperoleh profil fermentasi seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 24. Penggunaan media dari ekstrak jagung diharapkan dapat

menggantikan substrat glukosa dan menghasilkan konsentrasi produk omega-6 yang lebih

tinggi. Kandungan omega-6 pada kaldu fermentasi diharapkan mampu meningkatkan

efektivitas sebagai penurun kolesterol. Omega 6 merupakan salah satu makanan yang telah

terbukti dapat menurunkan kadar kolestrol dalam darah. Pada Gambar 24 ditunjukkan kurva

hubungan waktu fermentasi dengan konsumsi substrat sumber karbon dan nitrogen,

pembentukan sel dan pembentukan produk. Produktivitas Lactobacillus plantarum JR64

dalam menghasilkan omega-6 selama fermentasi relatif rendah dan cenderung konstan.

Hasil tertinggi omega-6 terjadi pada jam ke-18 dengan konsentrasi 1,03 g/l. Kandungan

asam lemak di dalam ekstrak jagung sebesar 4 % ternyata tidak dapat berfungsi sebagai

substrat induser yang dapat meningkatkan pembentukan omega-6.

Gambar 23. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi glukosa, jumlah sel, asam laktat dan asam linoleat pada media glukosa 20 g/l pada skala 75 L.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

3

6

9

12

15

18

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48

Nitro

gen (

g/L)

Gluk

osa

(g/l)

Asam

Lak

at (g

/l)

Bera

t Sel

(g/l)

,As

am L

inol

eat (

mg/l

)

Waktu (Jam)

Simbol : + : Glukosa, ■ : Jumlah Sel, ▲: Asam Laktat, X : Asam Linoleat, ● : Nitrogen

65

Kadar nitrogen pada media ekstrak jagung ternyata mengalami perubahan secara

fluktuatif. Perubahan peningkatan terjadi dari jam ke-0 sampai jam ke-9 tetapi setelah itu

mengalami penurunan sampai jam ke-15 dan meningkat kembali hingga jam ke-33. Hal ini

disebabkan pada awal pertumbuhan, bakteri masih memanfaatkan kandungan nutrisi lain

yang ada pada media ekstrak jagung, kemudian setelah kandungan nutrisi itu habis, bakteri

mulai menggunakan protein untuk pembentukan komponen-komponen selnya sehingga

kadar berkurang dan sejalan dengan peningkatan jumlah sel, kadar protein kembali

mengalami peningkatan. Buckle et al., (1987) bahwa berdasarkan berat keringnya mikroba

mengandung protein yang cukup tinggi yaitu sekitar 49-80% dan menurut Botazzi (1983)

bahwa mikroba menyumbangkan 7% dari total protein dalam fermentasi susu.

Gambar 24. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan konsumsi ekstrak jagung, jumlah sel, asam laktat dan asam linoleat pada media komplek skala 75 L.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0

3

6

9

12

15

18

21

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48

Nitr

ogen

(g/L

)

Eks

trak

Jag

ung

(g/l)

Jum

lah

Sel (

Log

cfu

/ml)

Asa

m la

ktat

(g/l)

Asa

m li

nole

at (g

/l)

Waktu (Jam)

Simbol : + : Glukosa, ■ : Jumlah Sel, ▲: Asam Laktat, X : Asam Linoleat, ● : Nitrogen

66

4.4.2. Laju Pertumbuhan Spesifik Maksimum (µ max) Percobaan Skala Pilot Plant

Pertumbuhan sel selalu berhubungan dengan konsumsi substrat. Pertumbuhan sel

sangat erat kaitannya dengan waktu yang diperlukan untuk perbanyakan sel dalam jumlah

maupun masanya. Hal ini menunjukkan bahwa pertumbuhan mikroorganisme dan aktifitas-

ahifitas fisiologis lainnya merupakan kemampuan sel dalam memberikan respon terhadap

lingkungannya. Untuk menentukan bobot sel dapat dihitung dengan menggunakan kurva

hubungan berat sel kering dengan jumlah sel (log cfu/ml) pada fermentasi skala

laboratorium seperti pada Lampiran 15.

Pada Gambar 25 ditunjukkan hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg / (1

-Xavg) pada media glukosa-20 skala pilot plant dengan nilai persamaan regresi sebesar

0,148 Jam-1 yang merupakan nilai dari laju pertumbuhan spesifik maksimum (µ max).

Sedangkan pada Gambar 26 ditunjukkan persamaan regresi Y = 0,143 x – 2,62 yang

diperoleh dari kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg / (1 -Xavg) pada

media komplek campuran ekstrak jagung dengan ekstrak mengkudu.

Y = 0,148x - 1,588

R² = 0,688

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46

Ln (X

t/Xm

ax)/

(1-X

t/Xm

ax)

Waktu (jam)

Gambar 25. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg / (1 -Xavg) pada media glukosa-20 skala pilot plant

67

 

4.4.3. Efisensi Fermentasi (Yp/s dan Yx/s) Skala Pilot Plant

Penentuan nilai Yp/s dapat dihitung dengan metoda linierisasi persamaan dengan

cara membuat garis regresi antara jumlah penggunaan substrat (So-S) dengan jumlah

produk yang dihasilkan (P-Po) pada tiap satuan waktu. Kemiringan garis regresi dari

persamaan garis (P–Po)=Yp/s (So–S) merupakan nilai Yp/s. Demikian juga untuk

menghitung Yx/s dapat dilakukan dengan cara membuat persamaan regresi hubungan antara

selisih penggunaan substrat (So-S) dan jumlah biomassa yang terbentuk (X-Xo).

Kemiringan garis regresi (slope) persamaan garis (X–Xo) = Yx/s (So–S) merupakan nilai

Yx/s.

Hasil perhitungan efisiensi fermentasi skala pilot plant seperti yang ditunjukkan

pada Tabel 8. Fermentasi dengan menggunakan konsentrasi glukosa awal 20 g/l diperoleh

Yp/s : 51,6%, sedangkan pada fermentasi dengan medium komplek diperoleh Yp/s : 22,2 %.

Pada fermentasi dengan medium standar diperoleh Yx/s : 40,1 % dan dengan menggunakan

medium komplek diperoleh Yx/s : 62,1%.

Y = 0,143x - 2,620R² = 0,984

-4,0

-3,0

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46

Ln (X

t/Xm

ax)/

(1-X

t/Xm

ax)

Waktu (jam)

Gambar 26. Kurva hubungan antara waktu fermentasi dengan Ln Xavg / (1 -Xavg) pada media komplek skala pilot plant

68

Tabel 8. Data efisiensi fermentasi media glukosa dan media komplek skala pilot plant

Pada Tabel 8 ditunjukkan bahwa medium kombinasi ekstrak jagung dan ekstrak

mengkudu setiap gram substrat akan menghasilkan 0,621 gram sel Lactobacillus palntarum

JR64, sedangkan efisiensi pembentukan produk relatif rendah dimana setiap gram substrat

akan menghasilkan 0,22 gram asam linoleat (omega-6).

Hasil penelitian Berry et al., (1999) yang menggunakan Lactobcaillus rhamnosus

untuk menghasilkan asam laktat diperoleh Y p/s : 0,84 pada medium glukosa, sedangkan

pada fermentasi dengan medium komplek diperoleh Yp/s : 0,8. Hal ini berarti bahwa nilai

produktivitas pada medium komplek lebih rendah dibandingkan dengan penggunaan

medium standar. Hasil penelitian ini tidak jauh berbeda dengan percobaan yang

menggunakan isolat Lactobacillus plantarum JR64 untuk menghasilkan omega-6.

Produktivitas Lactobacillus plantarum JR64 dalam memproduksi asam laktat tertinggi pada

jam ke 24 dengan konsentrasi 14,1 g/l.

Penggunaan media fermentasi diharapkan selama fermentasi tidak terbentuk produk

yang tidak diinginkan. Disamping itu harga bahan baku bisa lebih murah dan memiliki

kualitas yang berkesinambungan serta tersedia sepanjang tahun. Pertimbangan penggunaan

bahan baku jagung juga mudah dalam penanganan selama proses, terutama untuk

pengadukan, aerasi, purifikasi dan penanganan limbah.

No Parameter Satuan Substrat Glukosa 20 g/l Komplek 1 µ max Jam-1 0,149 0,148 2 Xm g/l 0,059 8,88 3 Xo g/l 0,601 0,602 4 Yp/s Efisiensi penggunaan substrat

terhadap pembentukan produk (%)51,6 22,2

5 Yx/s Efisiensi penggunaan substrat terhadap pertumbuhan sel (%)

40,1 62,1

69

4.5. Desain dan Formulasi Produk Krem Probiotik

Desain produk yang menjadi target dari formulasi ini dibuat dalam bentuk krem

untuk mendapatkan viabilitas sel yang cukup panjang dan dapat diaplikasikan pada berbagai

bentuk makanan. Pada Gambar 27 ditunjukkan hasil formulasi dalam bentuk krem.

Gambar 27. Hasil formulasi krem probiotik

Pengujian viabilitas sel dilakukan selama 28 hari pada penyimpanan suhu refrigeran.

Jumlah bakteri rata-rata dari kelima formulasi hingga hari ke 14 mengalami peningkatan,

namun mulai terjadi penurunan pada hari ke 21 dan cenderung terus menurun pada hari ke

28. Menurut Tamime et al., (1992), daya simpan produk pada suhu refrigeran lebih panjang

dari pada daya simpan produk dalam suhu kamar, sebagai akibat rendahnya aktivitas BAL

dalam penyimpanan suhu rendah. Pada Gambar 28 ditunjukkan bahwa jumlah sel

Lactobacillus plantarum JR64 dari kelima formulasi, ternyata untuk formula ke 5 memiliki

viabilitas sel yang cukup baik dibandingkan keempat formula lainnya. Formula ke lima (E)

yang berisi 50 gram butter dan 20 gram icing sugar serta 15 gram probiotik memiliki

kesesuaian sebagai media probiotik untuk tetap bertahan hidup.

70

Jumlah Lactobacillus plantarum JR64 rata-rata awal formulasi berkisar 107 Cfu/ml

dan setelah disimpan selama 28 hari jumlah Lactobacillus plantarum JR64 yang masih

memenuhi persyaratan probiotik yaitu formula ke 3, 4 dan 5. Namun yang memiliki jumlah

sel tertinggi yaitu formula ke-5 sebanyak log 8,95 Cfu/ml atau setara 8,92 x 108 Cfu/ml.

Hasil formulasi ini juga menunjukkan bahwa desain produk dalam bentuk krem juga

lebih baik dan tahan lama dibandingkan dengan formulasi bentuk cair. Bahkan aplikasinya

memiliki spektrum yang cukup luas. Helferich dan Westhoof, (1980) telah melakukan

penelitian tentang lama penyimpanan terhadap toleransi pH rendah dan akan semakin

bertahan dalam penyimpanan kondisi dingin. Pada penyimpanan suhu kamar probiotik tetap

memperlihatkan aktivitasnya sehingga terus membutuhkan sumber karbon dan sumber

energi untuk berkembang, namun sebaliknya aktivitas itu menurun jika disimpan pada suhu

10-15 ºC. Pada Gambar 29 ditunjukkan perubahan pH selama penyimpanan terlihat cukup

stabil untuk semua formulasi, tidak ada perbedaan yang signifikan antara hari ke-0 dengan

setelah disimpan selama 28 hari.

Gambar 28. Jumlah L. plantarum JR64 formula krem selama penyimpanan.

0

2

4

6

8

10

12

Kontrol A B C D E

8,48 

8,00 

10,28 10,30 10,42 10,39

6,67 7,23 7,76

8,76 8,77 8,95 Ju

mlah

Sel L

og (C

fu / m

l)

Formulasi Hari Ke 21 & 28

Simbol : : Hari ke 0, : Hari ke 35

71

Pada Tabel 9 ditunjukkan memiliki kandungan asam laktat selama penyimpanan

selama 28 hari sebesar 0,897 %. Kandungan asam laktat tersebut memenuhi persyaratan

sebagai probiotik yaitu minimal kandungan asam laktat 0,85 %.

Tabel 9. Hasil analisa asam laktat, asam linoleat, gula reduksi dan protein.

Waktu Asam Laktat Asam Linoleat Gula Reduksi Protein

(hari) (%) (mg/L) (g/L) (%) 0 0,719 18,54 8,61 1,061 7 0,753 19,75 7,31 1,193 14 0,797 20,97 5,38 1,111 21 0,842 22,19 4,53 1,092 28 0,897 20,22 3,67 1,104

Terjadi penurunan kadar gula reduksi namun tidak terlalu besar, sesuai dengan

jumlah pertumbuhan bakteri yang melambat karena proses penyimpanan pada suhu

refrigerator sehingga jumlah gula reduksi yang digunakan bakteri untuk proses

pertumbuhannya sedikit. Kadar gula reduksi awal dari formulasi hampir sama dengan kadar

gula reduksi pada jam ke-33. Gula reduksi lalu digunakan oleh bakteri untuk

pertumbuhannya sehingga setelah 28 hari kadar gula reduksi sangat kecil.

0

2

4

6

Kontrol A B C D E

4,28  4,55  4,39  4,34  4,30 4,25 4,25

4,464,32 4,27 4,25 4,26

pH Fo

rmula

Kre

m

Formulasi Hari Ke 0 & 28

Simbol : : Hari ke 0, : Hari ke 35

Gambar 29. Perubahan pH formula krem hari ke 0 dan 28 hari.

72

Kadar protein pada formulasi ke-5 mengalami perubahan secara fluktuatif karena

perubahan suhu penyimpanan mempengaruhi fase pertumbuhan sehingga mempengaruhi

kemampuan bakteri untuk memecah protein menjadi komponen-komponen yang lebih

sederhana, sedangkan kadar asam linoleat mengalami peningkatan, hal ini terjadi karena

kemungkinan butter juga mempunyai kandungan asam linoleat sehingga mempengaruhi

jumlah kadar asam linoleat pada sediaan krem.

Produk formulasi dalam bentuk krem dapat diaplikasikan untuk penurunan

kolesterol karena selain dari kemampuan Lactobacillus plantarum JR64 yang diduga untuk

menurunkan kolesterol, jumlah kadar asam linoleat dari produk krem relatif lebih besar.

4.6. Karakterisasi Produk Dengan Uji In Vivo

4.6.1. Aktivitas Asimilasi Kolesterol

Hasil pengujian asimilasi kolesterol Lactobacillus plantarum JR64 memiliki

kemampuan mengasimilasi kolesterol 34,6 μg/ml. Besarnya aktivitas asimilasi kolesterol

dihitung berdasarkan selisih antara kolesterol yang terdeteksi pada kontrol dengan jumlah

kolesterol yang terdeteksi pada media uji dengan kaldu Lactobacillus plantarum JR64.

Pada asimilasi kolesterol oleh Lactobacillus plantarum JR64, diduga bahwa

koleterol yang diambil oleh sel bakteri bergabung dengan membran seluler bakteri tersebut,

sebab sel bakteri yang ditumbuhkan dengan adanya misel kolesterol lebih tahan terhadap

lisis karena sonikasi.

4.6.2. Uji In- Vivo Media Tikus 4.6.2.1. Perkembangan Hewan Coba dan Konsumsi Pakan

Penelitian ini menggunakan tikus putih galur Wistar jantan dengan bobot badan

berkisar 200 gr sampai dengan 250 gr. Sebelum perlakukan tikus putih dipelihara dengan

pemberian pakan standar dan minum secara ad libitum selama 7 hari dengan maksud untuk

beradaptasi dengan lingkungan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 30.

73

Pada Gambar 31. ditunjukkan bahwa perkembangan bobot badan tikus selama

perlakuan ternyata terjadi penurunan. Berdasarkan data perhitungan rata-rata penurunan

bobot badan tikus paling tinggi terjadi pada kelompok D yaitu 0,53 gr / hari atau sebesar

52,96 % diikuti kelompok C yang mencapai 0,462 gr / hari setara 46,16 %, sedangkan untuk

kontrol positif dan negatif masing-masing mengalami penurunan bobot badan sebesar 0,4 gr

/ hari atau 39,96 % dan 0,215 gr/ hari (21,48%). Data bobot badan tikus secara lengkap

dapat di lihat pada Lampiran 17.

Menurut Murray et al., (2003) pemberian propil tiourasil dapat mempengaruhi

korteks adrenal yang dapat mengubah kolesterol menjadi kortisol yang memicu terjadinya

penurunan bobot badan. Bobot badan hewan yang normal akan mengalami peningkatan

sejalan dengan pertambahan umur, sedangkan diet dengan kadar lemak dan kolesterol tinggi

menyebabkan peningkatan bobot badan lebih cepat dibandingkan diet dengan kadar lemak

rendah. Namun, dalam penelitian ini ditemukan bahwa bobot badan tikus cenderung

menurun yang disebabkan oleh faktor stres yang dipengaruhi oleh hormon kortisol dan

adrenalin. Hormon kortisol dapat meningkatkan suplai glukosa untuk pembakaran dan

pembentukan energi, sedangkan hormon adrenalin dapat menyebabkan terjadinya

pembakaran lemak.

Gambar 30. Berat pakan dan tempat pakan tikus serta cara minum ad libitum

Berat Pakan : 20 g/hari 1 Ekor tikus/ Kandang Minum Ad libitum

74

Penurunan bobot badan tikus juga dipengaruhi oleh jumlah pakan yang dikonsumsi.

Pada Gambar 32 ditunjukkan bahwa kelompok kontrol negatif mengkonsumsi pakan rata-

rata 91,08 % dari total pakan yang diberikan 20 gr/hari, sedangkan kelompok kontrol positif

lebih rendah dalam mengkonsumsi pakan yang hanya 52,76 %. Pada kelompok C dan D

selama perlakukan 35 hari masing-masing mengkonsumsi pakan jauh lebih rendah hanya

49,48 % dan 61,70 % dari total pakan yang di berikan sebanyak 700 gr. Kelompok B, C, D,

E dan F memperoleh pakan dengan kandungan lemak berkalori tinggi yang dapat

menyebabkan interval waktu makan menjadi lebih lama sehingga jumlah pakan yang

dikonsumsi menjadi lebih sedikit. Rendahnya jumlah pakan yang dikonsumsi kelompok B

dan C ternyata dapat menimbulkan penurunan bobot badan tikus paling besar. Data

konsumsi pakan secara rinci dapat dilihat pada Lampiran 18.

Gambar 31. Perubahan bobot badan tikus selama perlakuan.

0

50

100

150

200

250

300

A B C D E F

Bera

t Bad

an , g

r

Kelompok Perlakuan, Hari Ke 0 & 35

Simbol : : Hari ke 0, : Hari ke 35

75

4.6.2.2. Pengaruh kondidat probiotik terhadap perubahan kadar kolesterol total Kadar kolesterol total selama perlakuan ditunjukkan pada Gambar 33. Hasil uji

ANOVA menunjukkan perubahan kadar kolesterol total dipengaruhi oleh perlakuan pakan

yang digunakan (F hitung =16,20 > F tabel 0,01=3,51). Hasil uji lanjut menggunakan BNT

0,05 = 13,702 menunjukkan bahwa kadar kolesterol total dari tiap-tiap kelompok pada akhir

adaptasi (hari ke- 0) yaitu kelompok A 0,695 mg/ml dan kelompok B 0,768 mg/ml,

sedangkan kelompok C : 0,809 mg/ml dan kelompok D : 0,835 mg/ml. Adapun kondisi

awal kadar kolesterol total pada kelompok E sebesar 0,839 mg/ml dan kelompok F 0,746

mg/ml. Perubahan kadar kolesterol total pada hari ke 35 untuk kelompok D mengalami

penurunan sebesar 0,101 mg/ml dengan perlakuan penambahan kaldu probiotik, sedangkan

untuk kontrol negatif mengalami peningkatan 7,33 %. Peningkatan kolesterol total paling

tinggi terjadi pada kontrol positif sebesar 27,31 % diikuti kelompok F 23 %. Adapun untuk

kelompok C meningkat 4,27 % dan kelompok E 4,12 %. Data pengaruh kondidat probiotik

terhadap perubahan kadar kolesterol total secara rinci dapat dilihat pada Lampiran 19.

Gambar 32. Rata-rata jumlah konsumsi pakan selama perlakuan.

0

5

10

15

20

STD A B C D E F

Kons

umsi

Pak

an, g

/har

i

Kelompok Perlakuan

76

4.6.2.3. Pengaruh kondidat probiotik terhadap perubahan kadar Trigliserida Pada Gambar 34 ditunjukkan perubahan trigliserida selama perlakuan. Hasil uji

ANOVA menunjukkan perubahan kadar kolesterol total dipengaruhi oleh perlakuan pakan

yang digunakan (F hitung =18,47 > F tabel 0,01=3,51). Hasil uji lanjut menggunakan BNT

0,05 = 19,234 menunjukkan bahwa kadar trigliserida darah tikus hari ke-0 sebelum

perlakuan semua kelompok berkisar antara 0,499 – 0,862 mg/ml dan mengalami penurunan

rata-rata perhari 0,06 – 0,49 mg/ml. Perlakuan dengan pemberian pakan yang berbeda,

induksi propil tiourasil kemungkinan dapat memperlambat pelepasan asam lemak bebas dari

jaringan adiposa dan menurunkan kadar asam lemak bebas plasma dengan menurunkan laju

lipolisis pada simpanan trigliserida, (Murray et al., 1996). Data pengaruh kondidat probiotik

terhadap perubahan kadar trigliserida secara rinci dapat dilihat pada Lampiran 20.

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

A B C D E F

0,690,77

0,81 0,830,84

0,750,74

0,97

0,790,73

0,870,92

Koles

terol

Total

, mg/m

l

Kelompok perlakuan, Hari ke 0 & 35

Simbol : : Hari ke 0, : Hari ke 35

Gambar 33. Perubahan kadar kolesterol total darah hari ke 0 dan 35 hari.

77

4.6.2.4. Pengaruh kondidat probiotik terhadap perubahan kadar HDL kolesterol Pada Gambar 35 ditunjukkan perubahan kadar HDL kolesterol selama perlakuan.

Hasil uji ANOVA menunjukkan perubahan kadar HDL kolesterol dipengaruhi oleh

perlakuan pakan yang digunakan (F hitung =8,40 > F tabel 0,01=3,51). Hasil uji lanjut

menggunakan BNT 0,05 = 7,749 menunjukkan bawa kadar HDL Kolesterol hari ke-0

sebelum perlakuan berkisar antara 0,454 - 0,60 mg/ml. Pada kelompok kontrol negatif

terjadi peningkatan HDL sebesar 23,10 % dan kelompok E dengan perlakuan penambahan

suplemen kondidat sel probiotik Lactobacillus plantarum JR64 terjadi peningkatan kadar

HDL sebesar 35,78 %. Untuk perlakuan pemberian kaldu Lactobacillus plantarum

meningkat 9,9 %. Adapun untuk kelompok D yang mendapat perlakuan penambahan

suplemen kaldu Lactobacillus bulgaricus FNCC41 mengalami penurunan 1,36 % dan

kelompok F dengan perlakuan sel Lactobacillus bulgaricus meningkat 30,74 %. Pengaruh

probiotik Lactobacillus plantarum JR64 terhadap peningkatan kadar HDL kolesterol

berbeda secara nyata. Hal ini terjadi karena Lactobacillus plantarum JR 64 mampu

mencegah kolesterol endogen yang disintesis dalam tubuh selama 35 hari yang dibawa oleh

lipoprotein ke dalam darah dan menyerap langsung kolesterol eksogen dalam usus dan

mengekskresikannya melalui feses. High Density Lipoprotein (HDL) kolesterol merupakan

78

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

A B C D E F

0,750,79

0,50

0,70

0,86

0,58

0,42

0,67

0,46

0,63

0,380,42

Trigl

iserid

a, m

g/ml

Kelompok Perlakuan, Hari ke 0 & 35

Simbol : : Hari ke 0, : Hari ke 35

Gambar 34. Perubahan kadar trigliserida darah hari ke 0 dan 35 hari.

carier (lipoprotein) yang berfungsi untuk mentransfer kelebihan kolesterol dan jaringan

periferal menuju ke hati dan sangat bermanfaat dalam menurunkan resiko aterosklerosis.

Data pengaruh kondidat probiotik terhadap perubahan kadar HDL kolesterol secara rinci

dapat dilihat pada Lampiran 21.

4.6.2.5. Pengaruh kondidat probiotik terhadap perubahan kadar LDL kolesterol

Pada Gambar 36 ditunjukkan perubahan kadar LDL kolesterol selama

perlakuan. Hasil uji ANOVA menunjukkan perubahan kadar LDL kolesterol dipengaruhi

oleh perlakuan pakan yang digunakan (F hitung =6,80 > F tabel 0,01=3,51). Hasil uji

lanjut menggunakan BNT 0,05 = 27,783. Kadar Low Density Lipoprotein (LDL) kolesterol

dalam darah tikus uji sebelum diberikan perlakukan berkisar antara 0,105 mg/ml – 0,159

mg/ml. Setelah perlakuan selama 35 hari terjadi penurunan LDL kolesterol sebesar 19,5 %

untuk kelompok C dengan penambahan kondidat probiotik kaldu Lactobacillus plantarum

JR64, sedangkan untuk kelompok pembanding dengan pemberian suplemen kaldu

Lactobacillus bulgaricus FNCC41 mampu mengendalikan peningkatan LDL kolesterol

karena hanya meningkat yang bertambah 11,12 %. Penurunan kolesterol selain dipengaruhi

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

A B C D E F

0,45

0,50

0,60

0,50 0,51 0,52

0,56

0,49

0,62

0,49

0,660,65

Kon

sent

rasi

HD

L, m

g/m

l

Kelompok Perlakuan, Hari Ke 0 & 35

Simbol : : Hari ke 0, : Hari ke 35

Gambar 35. Perubahan kadar HDL kolesterol darah hari ke 0 dan 35 hari.

79

oleh kandungan asam linoleat tetapi dipengaruhi juga oleh kemampuan bakteri untuk

mengasimilasi kolesterol dan mendekonjugasi garam empedu (Ngatirah, 2000). Data

pengaruh kondidat probiotik terhadap perubahan kadar LDL kolesterol secara rinci dapat

dilihat pada Lampiran 22.

Kadar kolesterol dalam darah yang tinggi merupakan pemicu utama terjadinya

jantung koroner dan stroke, hal tersebut terutama disebabkan oleh pola hidup yang kurang

sehat. Berbagai cara telah diusulkan untuk dapat menurunkan kolesterol dalam darah secara

nyata. Omega 6 merupakan salah satu makanan yang telah terbukti dapat menurunkan kadar

kolestrol. Dari hasil penelitian ditemukan bahwa penggantian diet asam lemak jenuh dengan

asam lemak tidak jenuh dapat menurunkan kolesterol, tetapi asam lemak tak jenuh tunggal

tidak berpengaruh secara aktif terhadap penurunan kadar kolesterol. Dari percobaan klinis

LDL naik 1,74 mg/dl setiap kenaikan 1% asam lemak jenuh pada diet, sedangkan omega 6

justru menurunkan sebesar 0,74 mg/dl setiap 1% energi yang diwakilinya. Makanan yang mengandung lipid mengalami proses sedemikian rupa sebelum

diserap oleh usus, Proses itu adalah ester kolesterol dalam makanan dihidrolisis menjadi

kolesterol yang bercampur dengan kolesterol yang teresterifikasi dan kolesterol empedu

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

A B C D E F

0,13

0,11

0,130,11

0,16 0,150,14

0,34

0,100,12

0,16

0,23

Kon

sent

rasi

LD

L, m

g/m

l

Kelompok Perlakuan, Hari Ke 0 & 35

Simbol : : Hari ke 0, : Hari

Gambar 36. Perubahan kadar LDL Kolesterol darah hari ke 0 dan 35 hari.

80

sebelum diabsorpsi, kemudian senyawa ini akan disatukan ke dalam kilomikron,

Kilomikron akan bereaksi dengan lipoprotein lipase membentuk sisa kilomikron, kemudian

sisa kilomikron bereaksi dengan reseptor LDL kolesterol dan dihidrolisis menjadi

kolesterol, Very Low Density Lipoprotein yang terbentuk di hati akan mengangkut

kolesterol ke dalam plasma dan dikonversi menjadi LDL kolesterol yang selanjutnya akan

diambil oleh reseptor LDL di hati dan jaringan ekstrahepatik, kurang lebih 75-80 % dari

LDL kolesterol akan dikonversi menjadi HDL kolesterol oleh enzim Lesitin Kolesteril Asil

Transferase untuk diangkut ke hati dan disirkulasikan kembali, (Murray et al., 2003),

Peningkatan kolesterol dengan propil tiourasil pada tikus adalah salah satu cara

mempercepat peningkatan kolesterol secara endogen dengan cara menekan

pembentukkan reseptor LDL di hati dan dapat meningkatkan aktivitas enzim 3-hidroksi-3-

metilglutaril koenzim A (HMG Ko A), Selain itu peningkatan kolesterol dapat juga terjadi

karena absorpsi lemak pada makanan (eksogen) dan terjadinya lipolisis dalam tubuh

(endogen), (Murray et al., 2003),

4.6.2.6. Hasil analisa proksimat penentuan kadar lemak Kadar lemak yang diabsorpsi dan diekskresikan ke dalam feses disajikan pada

Gambar di bawah ini.

Gambar 37. Kadar lemak pada pakan kontrol negatif (feed -) dan kontrol positif (feed +) serta kadar lemak feses hari ke 35.

81

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

Feed (-) Feed (+) A B C D E F

5,00

10,00

1,52

3,14

6,98

3,64

4,53

3,04Kada

r Lem

ak Fe

ses (%

)

Kelompok Perlakuan

Dari Gambar 37 ditunjukkan kelompok C kondidat probiotik Lactobacillus

plantarum JR64 memiliki kadar lemak lebih tinggi dibanding kelompok B (kontrol positif)

hal ini menunjukan bahwa kelompok C yang diberi probiotik Lactobacillus plantarum JR64

mampu mencegah absorpsi lemak ke dalam tubuh atau mengekskresikannya melalui feses

lebih banyak, sedangkan kelompok D memiliki kadar lemak total yang lebih tinggi dari

pada kelompok B. Gilliland and Speck, 1977 menyatakan bahwa pada kondisi anaerob,

bakteri probiotik mampu melakukan dekonjugasi asam taurokolat dan asam glikolat,

sedangkan menurut chikai et al., (1987), melakukan percobaan dengan menggunakan

kelinci ditemukan adanya peningkatan kandungan asam empedu pada feses ketika diberi

pakan yang mengandung probiotik. Hal ini diperkirakan bahwa probiotik mampu

mendekonjugasi asam empedu di dalam usus besar lebih mudah dikeluarkan dibandingkan

dengan dalam bentuk konjugat, Fletcher (1995) seperti di sitasi oleh Scheinbach (1998)

melaporkan adanya penurunan yang tajam pada kadar serum kolesterol pada babi setelah

diberi pakan probiotik yang menghasilkan enzim hidrilase (bile salts hydrolase) tinggi.

Probiotik di duga juga mampu melakukan asimilasi kolesterol secara langsung,

Gilliland and Speck (1977) menunjukan kemampuan asimilasi kolesterol secara in vitro

oleh Lactobacillus acidophillus yang diisolasi dari babi, sedangkan Gilliland and Walker

(1990) seperti disitasi oleh Scheinbach (1998) menunjukan kemampuan asimilasi kolesterol

yang lebih rendah dari Lactobacillus Acidophillus yang diisolasi dari feses manusia.

Berbagai penelitian lain tentang efek hipokolesterolemik probiotik sudah pernah dicoba

baik in vitro maupun in vivo. Hasil penelitian secara in vitro secara nyata menunjukkan

kemampuan asimilasi kolesterol, namun demikian, hasil uji asimilasi kolesterol secara in

vivo sejauh ini belum menunjukan efek penurunan kolesterol yang signifikan.

4.6.2.7. Pengaruh kondidat probiotik terhadap perubahan mikroflora usus

Flora normal pada usus manusia memiliki fungsi perlindungan yang penting. Bakteri

asam laktat menekan bakteri dan virus, menstimulir daya tahan lokal dan sistemik serta

merubah aktivitas metabolik mikroba dalam usus. Kemampuan mikroba probiotik bakteri

asam laktat untuk menekan pertumbuhan patogen disebabkan karena kemampuannya untuk

memproduksi senyawa antimikroba seperti asam laktat, peroksida, dan bakteriosin. Selain

itu bakteri probiotik juga menekan bakteri patogen karena terjadinya kompetisi sisi

penempelan, peningkatan produksi lendir/mucus usus dan kompetisi nutrisi (Salminen dan

82

Wright 1993). Pada Gambar 38 ditunjukkan hasil peningkatan jumlah sel mikroba total pada

feses maupun saluran pencernaan. Sedangkan pada Gambar 39 ditunjukkan adanya

perubahan jumlah bakteri asam laktat selama perlakuan. Di dalam penelitian ini

membuktikan bahwa bakteri Lactobacillus plantarum JR64 yang diberikan mampu bertahan

dan berkembang biak dalam saluran pencernaan dan itu berarti bahwa sel bakteri harus

mampu menghadapi berbagai kondisi yang menekan disepanjang saluran pencernaan.

Diantara karakteristik bakteri asam laktat yang mendukung kemampuan tersebut adalah

sifatnya yang tahan terhadap asam dan garam empedu serta mengkolonisasi saluran

pencernaan.

Gambar 38. Perubahan jumlah mikroba total hari ke 0 dan 35 hari.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

Feed Kaldu

Feed Sel A B C D E F

9,36

5,20 5,32

7,48 7,67 7,53 7,48

8,51

4,894,60

8,74 8,58 8,978,62

Jum

lah S

el M

ikro

ba T

otal

(Log

Cfu

/ml)

Kelompok Perlakuan, Hari Ke 0 & 35

Simbol : : Hari ke 0, : Hari ke 35

83

4.7. Analisis Kelayakan Perancangan Proses

4.7.1. Simulasi Model Perancangan Proses

Sebelum dilakukan perhitungan finansial, maka diperlukan simulasi model perancangan

proses produksi probiotik dari isolat Lactobacillus plantarum JR64 penghasil omega-6 dan

penurun kolesterol yang banyak melibatkan unit operasi seperti halnya sebuah pabrik (Seider et

al., 1999). Perancangan proses disimulasikan dengan menggunakan perangkat lunak Hysys 3.2

yang dikembangkan oleh Hyprotech Ltd.

Langkah pertama dalam mengembangkan simulasi perancangan proses adalah menyusun

bagan alir proses, menghitung neraca masa, menghitung neraca energi, dan menentukan ukuran

dan biaya peralatan proses. Langkah selanjutnya adalah melakukan analisis finansiil untuk menilai

kelayakan rancangan proses secara ekonomi dengan memperkirakan besarnya biaya produksi yang

terdiri dari biaya peralatan, biaya pabrik secara keseluruhan, biaya variabel dan biaya lainnya.

Dengan demikian studi tentang perancangan proses ini bertujuan untuk : (1) merancang

proses produksi dan menilai kinerjanya dari sudut pandang pabrik secara keseluruhan dan (2)

melakukan kajian finansiil untuk mengevaluasi kelayakan ekonomi ditinjau dari aspek biaya bahan

baku, biaya peralatan, biaya pabrik secara umum serta biaya lainnya.

Gambar 39. Perubahan jumlah bakteri asam laktat hari ke 0 dan 35 hari.

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

Feed Kaldu

Feed Sel A B C D E F

9,36

1,11

1,64

3,69

2,30

3,85 3,68

8,51

1,30 1,20

7,74

6,83

7,897,62

Jum

lah S

el BA

L (L

og C

fu/m

l)

Kelompok Perlakuan, Hari Ke 0 & 35

Simbol : : Hari ke 0, : Hari ke 35

84

Hasil percobaan skala pilot plant digunakan sebagai basis data perancangan proses

produksi yaitu menggunakan teknologi proses produksi dengan menggunakan bahan baku ekstrak

jagung dan ekstrak mengkudu. Hal ini di pilih karena efisiensi pembentukan sel (Yx/s) dan produk

(Yp/s) relatif lebih baik. Disamping itu dari perhitungan kasar harga bahan baku ekstrak jagung

dan ekstrak mengkudu juga relatif lebih murah di bandingkan dengan glukosa sehingga

perancangan proses produksi di pilih jalur dengan bahan baku komples..

Proses produksi di mulai dari persiapan bahan baku ekstraksi jagung dan buah mengkudu.

Penyiapan laboratorium diawali dari peremajaan sel Lactobacillus plantarum JR64 dilanjutkan

pre-vegetatif dan vegetatif (stater) untuk galur inokulasi fermentasi. Proses fermentasi dilakukan

selama 48 jam, namun dapat diperpendek sesuai dengan perkembangan sel dan pembentukan

produk. Pemanenan dilanjutkan pada formulasi produk dan pengemasan. Rancangan penggunaan

peralatan seperti pada Lampiran 23.

Simulasi proses produksi dengan bantuan perangkat lunak Hysys 3.2 dilakukan dengan

kapasitas 2.500 kg/batch. Hasil pembuatan flow sheet secara lengkap ditunjukkan seperti pada

Gambar 40. Sedangkan pada Tabel 10 ditunjukkan hasil perhitungan neraca bahan dan energi.

Hasil perhitungan neraca bahan dan energi tersebut selanjutnya akan digunakan sebagai acuan

analisis finansial.

85

Gambar 40. Diagram alir produksi probiotik dari isolat lokal Lactobacillus plantarum JR64 penghasil Omega-6 dan penurun kolesterol

86

Tabel 10. Hasil perhitungan neraca bahan dan energi produksi probiotik.

87

4.7.2. Analisis Kelayakan Finansial

Analisis kelayakan perancangan proses produksi probiotik dari isolat Lactobacillus

plantarum JR64 penghasil omega-6 dan penurun kolesterol dengan bahan baku utama ekstrak

jagung dari aspek finansial didasarkan pada beberapa asumsi dasar sesuai dengan kondisi aktual

pada saat analisis dilakukan. Analisis didasarkan pada standar norma yang telah baku digunakan

pada industri.

Hasil analisis kelayakan finansial industri probiotik dari isolat lokal Lactobacillus

plantarum JR64 penghasil omega-6 dan penurun kolesterol berdasarkan asumsi-asumsi yang

digunakan disajikan pada Tabel 11, sedangkan keluaran sistem simulasi analisis kelayakan

investasi probiotik seperti yang ditunjukkan pada Lampiran 24, Lampiran 25, Lampiran 26,

Lampiran 27.

Hasil perhitungan kelayakan dilakukan terhadap komposisi terbaik hasil uji coba produksi

pada skala pilot menggunakan asumsi-asumsi dasar perhitungan sebagai berikut :

Analisis fìnansial dilakukan berdasarkan umur ekonomis pabrik selama 10 tahun seperti yang

ditunjukkan pada Lampiran 28.

Harga-harga yang digunakan adalah harga pada tahun 2011 dan diasumsikan konstan selama

periode analisis dapat dilihat pada Lampiran 29 dan Lampiran 30.

Modal kerja dikeluarkan pada tahun ke-1, dengan struktur pembiayaan modal sendiri seperti

yang ditunjukkan pada Lampiran 31.

Jangka waktu pembangunan industri selama satu tahun. Dalam satu tahun ditetapkan sebanyak

300 hari kerja dan setiap hari digunakan tiga shift dengan setiap 8 jam kerja pergantian.

Nilai penyusutan yang digunakan adalah metode garis lurus, dengan penyusutan tiap tahun,

serta tidak terdapat nilai sisa dan masing-masing barang modal sesuai dengan umur

ekonomisnya seperti yang ditunjukkan pada Lampiran 34.

Struktur pembiayaan modal investasi dengan perbandingan modal pinjaman dan modal sendiri

sebesar 35 % berbanding 65 % seperti yang ditunjukkan pada Lampiran 36.

Tingkat suku bunga pinjaman, baik untuk investasi maupun modal kerja ditetapkan masing-

masing sebesar 13,5 % dengan rincian rencana pembayaran seperti yang ditunjukkan pada

Lampiran 35.

Perhitungan kelayakan disusun dengan menggunakan variabel berubah yaitu dengan

memasukkan harga bahan baku, harga produk probiotik, volume kerja dan hari operasi.

88

Tabel 11 . Hasil analisis kelayakan finansiil produk probiotik.

No. Keterangan Nilai 1. Bahan Baku Utama

MRSA MRS Broth Lactosa monohidrat Jagung Mengkudu Susu segar Butter Gula

Rp. 1.300.000,00//kg.Rp. 1.350.000,00/kg.Rp. 2.200.000,00/kg.

Rp. 1.000,00/kg.Rp. 300,00/kg.

Rp. 4.000,00/kg.Rp. 15.0000,00/kg.

Rp. 6.000,00/kg.2. Produk Probiotik

Basis volume kerja Hari operasi Harga Probiotik

2.500 kg/batch300 hari/tahun

Rp. 14.000,00/kg.3. Parameter kelayakan Finansial

Investasi Harga Pokok Produksi NPV IRR Rasio B/C Pay Back Period (PBP) Jumlah Produksi

Rp. 7.640.244.620,00Rp. 11.769,00/kg.

Rp. 5.675.613.259,0032,83 persen

1,743,05 tahun

5.377,50 kg

Dari Tabel 11 terlihat bahwa dengan probiotik dapat diproduksi dengan harga minimal Rp.

13.000,00/kg pada basis volume kerja 2.500 kg/batch dan layak berdasarkan nilai NPV, IRR, rasio B/C,

PBP, dan harga pokok produksinya.

Probiotik yang mengandung omega 6 dan penurun kolesterol yang diproduksi mempunyai

harga jual yang lebih rendah dibandingkan dengan beberapa produk makanan kesehatan yang ada di

pasaran pada saat ini. Perbandingan harga antara probiotik yang mengandung omega 6 ini dengan 3

produk makanan kesehatan probiotik yang ada di pasaran disajikan pada Tabel 12.

Tabel. 12. Perbandingan harga produk probiotik yang dirancang dengan harga produk makanan

kesehatan probiotik yang ada di pasaran.

Produk Volume Harga Probiotik yag dirancang Merk MK Merk A Merk Y

1 kg 80 g 80 g

65 ml

Rp. 14,00/g Rp. 33,75/g Rp. 43,75/g

Rp. 21,54/ml.

89

Analisis sensitivitas dilakukan dengan asumsi terjadi (1) kenaikan harga bahan baku

yaitu jagung dan mengkudu masing-masing 100 %; (2) penurunan kapasitas proses produksi

akibat keterbatasan ketersediaan bahan baku berupa mengkudu, jagung, dan susu; dan (3)

penurunan harga produk probiotik yang dapat disebabkan semakin banyaknya produk

sejenis dengan harga yang lebih murah disajikan pada Tabel 13. Hasil analisis sensitivitas

untuk ketiga kondisi tersebut menunjukkan bahwa pada semua kondisi perubahan yang

dapat terjadi maka probiotik yang mengandung omega 6 ini layak untuk diproduksi.

Tabel. 13. Analisis sensitivitas kelayakan finansial produksi probiotik yang mengandung omega-6.

No. Keterangan Nilai 1. Harga jagung dan mengkudu naik 100 persen

Produk Probiotik Basis volume kerja Hari operasi Parameter kelayakan Finansial Investasi Harga Pokok Produksi NPV IRR Rasio B/C Pay Back Period (PBP) Jumlah Produksi

Rp. 14.000,00/kg.

2.500 kg/batch 300 hari/tahun

Rp. 7.640.244.620,00

Rp. 12.205,00/kg. Rp. 2.948.487.338,00

24,82 persen 1,39

3,84 tahun 5.377,50 kg

2. Penurunan kapasitas produksi basis volume kerja 30 persen Produk Probiotik Basis volume kerja Hari operasi Parameter kelayakan Finansial Investasi Harga Pokok Produksi NPV IRR Rasio B/C Pay Back Period (PBP) Jumlah Produksi

Rp. 14.000,00/kg.

2.000 kg/batch 300 hari/tahun

Rp. 7.640.244.620,00

Rp. 11.804,00/kg. Rp. 4.329.915.285,00

32,00 persen 1,18

4,59 tahun 4.302,00 kg

3. Penurunan harga jual menjadi Rp. 13.000,00/kg Produk Probiotik Basis volume kerja Hari operasi Parameter kelayakan Finansial Investasi Harga Pokok Produksi NPV IRR Rasio B/C Pay Back Period (PBP) Jumlah Produksi

Rp. 13.000,00/kg.

2.500 kg/batch 300 hari/tahun

Rp. 7.640.244.620,00

Rp. 11.420,00/kg. Rp. 1.666.053.869,00

20,74 persen 1,22

4,44 tahun 5.377,50 kg

90