1

KINETIKA FERMENTASI DALAM PRODUKSI MINUMAN VINEGAR

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM TEKNOLOGI FERMENTASI

Disusun oleh:Nama : Budi Prasetyonim : 12.70.0002Kelompok : F2

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGANFAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIANUNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATASEMARANG

2015Acara II5

HASIL PENGAMATANTabel Pengamatan Kinetika Fermentasi Dalam Produksi VinegarHasil pengamatan kinetika fermentasi dalam produksi minuman vinegar dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Hasil Pengamatan Kinetika Fermentasi Dalam Produksi VinegarKelompokPerlakuanWaktu MO Tiap PetakRata-rata/ MO Tiap PetakRata-rata/ MO Tiap ccOD (nm)pHTotal Asam

1234

F1Sari Apel + S. cerevisiaeN0148752 1070,31623,8216,32

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

N48394036413915,6 1071,58903,3514,40

N72456256695823,3 1071,62333,3714,59

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

F2Sari Apel + S. cerevisiaeN01213111111,754,7 1070,27213,2416,51

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

N4816912315717915762,8 1071,10383,3314,40

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

N96300300300300300120 1072,14253,4313,63

F3Sari Apel + S. cerevisiaeN02815221620,258,1 1070,31923,2717,09

N24546260565823,2 1071,24583,2217,28

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

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

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

F4Sari Apel + S. cerevisiaeN02617112920,758,3 1070,40843,3016,32

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

N48819088978935,6 1071,55833,1314,40

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

N9619218712475144,557,8 1070,33523,4813,82

F5Sari Apel + S. cerevisiaeN011272319208 1070,33523,3215,74

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

N481151061199210843,2 1071,38603,3514,40

N721007569527429,6 1071,69583,5415,17

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

Berdasarkan Tabel 1. dapat dilihat bahwa hasil yang didapatkan berbeda-beda meski yeast yang digunakan adalah sama. Dari hasil jumlah mikroba dapat dilihat bahwa ada hasil dari bebrapa kelompok yang mengalami kenaikan, kecuali kelompok F3 mengalami penurunan. Dari hasil OD terlihat bahwa kelompok F1, F2, F4 dan F5 mengalami kenaikan, namun kelompok F3 tidak demikian pada N96. Kemudian dari parameter pH dan total asam terlihat bahwa terjadi peningkatan pH seiring dengan lama fermentasi, tetapi untunk kelompok F1 danF3 mengalami penurunan.

Grafik Pengamatan Kinetika Fermentasi dalam Produksi VinegarGrafik Hubungan OD dengan Waktu

Hasil pengamatan hubungan OD dengan waktu dapat dilihat pada Grafik 1

14

Grafik 1 Hubungan Absorbansi Dengan WaktuBerdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai OD meningkat seiring dengan berjalannya fermentasi. Kelompok F5, F3, F4 nilai OD meningkat dari N0-N72 tetapi menurun pada N96. Sedangkan kelompok F2 OD pada N96 meningkat secara drastis. Kemudian kelompok F1 mengalami peningkatan secara terus menerus.

Grafik Hubungan Jumlah Sel dengan WaktuHasil pengamatan hubungan jumlah sel dengan waktu dapat dilihat pada Grafik 2.

Grafik 2. Hubungan Jumlah Sel dengan WaktuDari grafik diatas dapat dilihat bahwa hubungan antara jumlah sel pada kelompok F1, F5, dan F4 memiliki model yang sama yaitu meningkat dari N0-N24, kemudian menurun hingga N72 dan kembali meningkat pada N96. Sedangkan kelompok F2 meningkat dari sampai dengan N48 menurun pada N72 dan meningkat dengan pesat pada N96. Kemudian hasil kelompok F3 mengalami peningkatan samapi dengan N72 dan menurun pada N96.

Grafik Hubungan Jumlah Sel dengan pHHasil pengamatan hubungan jumlah sel dengan pH dapat dilihat pada Grafik 3.

Grafik 3. Hubungan Jumlah Sel Dengan pHBerdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa hasil dari semua kelompok fluktuatif. Tetapi dapat disimpulkan bahwa semakin sedikit jumlah sel maka pH akan semakin tinggi.

Grafik Hubungan Jumlah Sel dengan ODHasil pengamatan hubungan jumlah sel dengan OD dapat dilihat pada Grafik 4.

Grafik 4 Hubungan Jumlah Sel Dengan ODBerdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa semakin tinggi jumlah sel nilai OD juga semakin tinggi,

Grafik Hubungan Jumlah Sel dengan Total AsamHasil pengamatan hubungan jumlah sel dengan total asam dapat dilihat pada Grafik 5.

Grafik 5. Hubungan Jumlah Sel Dengan Total AsamBerdasarkan grafik diatas dapat dilihat bahwa hasil dari semua kelompok fluktuatif. Tetapi dapat disimpulkan bahwa semakin sedikit jumlah sel maka pH akan semakin tinggi.

PEMBAHASAN

Cider adalah salah satu produk hasil fermentasi yang terbuat dari sari buah apel atau bahan lainnya yang mengandung pati akibat proses penggilingan dan pengepresan (Ranganna, 1978). Proses fermentasi cider terdiri atas dua tahap, dimana tahap pertama yaitu femerntasi alkohol dan tahap kedua adalah fermentasi malolatic. Pada tahap pertama terjadi perubahan gula menjadi etanol oleh yeast, sedangkan pada tahap kedua asam malat akan diubah menjadi asam laktat. Proses pembuatan cider ada 2, yaitu natural cider dan sparkling cider.

Pada praktikum ini akan dibuat cider yang tergolong natural cider. Pertama-tama apel dipotong dan dihancurkan menggunakan juicer. Kemudian sari apel disaring menggunakan kain saring untuk mendapatkan sari apel yang lebih jernih. Kemudian sebanyak 250 ml sari apel dimasukkan kedalam wadah botol dan ditutup dengan plastik serta diikat dengan karet gelang kemudian distreilisasi menggunakan autoklaf selama 1 jam. Sterilisasi menurut Capuccino et al., (1983) bertujuan untuk membunuh mikroorganisme yang bersifat pathogen.

Gambar 1. Sari Apel

Setelah dilakukan sterilisasi, kemudian larutan ini dibiarkan dingin, lalu ditambahkan dengan yeast sebanyak 30 ml secara aseptis. Jenis yeast yang digunakan adalah Saccharomyces cereviceae. Menurut Hadioetomo (1993) diperlukan kondisi aseptis karena mikroorganisme yang tidak diinginkan dapat tumbuh dan mengkontaminasi biakan murni bila proses yang dilaukan tidak dalam kondisi yang aseptis. Setelah dilakukan inokulasi, kemudian difermentasi selama 5 hari pada suhu ruang sambil diletakan diatas shaker. Tujuan dilakukan diletakan diatas ahaker adalah untuk meningkatankan laju alir udara serta mencegah laju transfer oksigen. Menurut Winarno et al. (1980) pada proses fermentasi oksigen sangat berperan penting untuk metabolisme sel sehingga yeast akan tumbuh dengan baik. Ditambahkan oleh Said (1987) pengojogan ini bertujuan juga untuk menghomogenkan suspense sel mikroorganisme dengan media. Selama 5 hari difermentasi setiap harinya diambil sebanyak 25 ml untuk dilakukan pengamatannya. Pengamatan dilakukan dengan 4 parameter yaitu jumlah sel, OD, pH, dan total asam.

Pengukuran Biomassa dengan HaemocytometerMenurut Chen & Chiang, (2011) Haemocytometer adalah alat untuk menghitung jumlah mikroorganisme dengan bantuan mikroskop yang berupa sebuah ruang hitung yang terdiri dari petak-petak kecil. Ditambahkan oleh Hadioetomo (1993) biasanya alat ini digunakan untuk menghitung sel yang berukuran sebesar sel darah merah yaitu sebesar 104sel/ml.

Berikut ini contoh penampakan sel yeast yang terlihat dari mikroskop dengan menggunakan alat Haemocytometer. Dapat diketahui bahwa terdapat kotak-kotak kecil yang dibatasi oleh garis-garis. Hal ini sesuai apa yang dikemukakan oleh Chen & Chiang (2011), bahwa terdapat 2 ruang hitung dengan kedalaman tertentu yang masing-masing memiliki kotak-kotak mikrokospik yang tergores pada permukaan kaca yang jumlahnya 16 kotak kecil. Kotak-kotak ini dibatasi oleh 3 garis.

Gambar 2 Penampakan HaemocytometerBerdasarkan hasil pengamatan dapat diketahu bahwa jumlah sel akan semakin banyak seiiring bertambahnya waktu fermentasi. Akan tetapi terdapat perbedaan pada hasil kelompok F3, dimana pada N96 malah mengalami penurunan drastis. Menurut Triwahyuni et al., (2012), bahwa pertumbuhan yeast paling optimum pada 24-48 jam. Pada jam ke 48, pertumbuhan yeast biasanya berada pada fase eksponensial, dimana jumlah yeast akan meningkat dengan cepat. Hal tersebut ditunjukan pada data kelompok F2 yang jumlah selnya mengalami peningkatan yang sangat signifikan pada jam ke 48. Akan tetapi, semakin banyaknya jumlah yeast, maka kebutuhan karbon akan semakin banyak. Tetapi dengan jumlah gula yang terbatas, sehingga yeast akan kehilangan kemampuan dalam fermentasi. Sehingga setelah jam ke 48, yeast akan masuk ke fase stasioner akibat dari keterbatasan faktor pertumbuhan dalam media. Hingga pada akhirnya yeast akan mengalami kematian akibat habisnya sumber karbon yang menjadi makanan mereka. Pada praktikum ini, penurunan jumlah yeast terjadi pada akhir proses fermentasi, bahkan pada beberapa data menunjukan peningkatan jumlah yeast hingga di akhir proses fermentasi. Menurut Amenaghawon et al., (2012), kematian yeast dapat terjadi akibat keberadaan etanol yang diproduksi oleh yeast dalam jumlah yang besar. Etanol ini dihasilkan dari gula melalui proses fermentasi, sehingga gula akan habis menjadi etanol. Akibatnya terjadi akumulasi etanol pada media dalam jumlah yang banyak sehingga dapat menghambat pertumbuhan yeast.

Hubungan jumlah mikroorgansime dengan absorbansiMenurut Ewing (1985), spektrofotometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur penyerapan radiasi oleh larutan. Panjang gelombang yang digunakan dalam pengukuran ini yaitu 660 nm. Dimana nilai absorbansi larutan dipengaruhi oleh konsentrasi larutan. Dimana larutan dengan kepekatan dan kekeruhan yang tinggi akan memiliki nilai absorbansi yang semakin tinggi pula (Wilford, 1987; Fox, 1991).

Gambar 3. Pengukuran ODBerdasarkan hasil pengamatan dari kelima kelompok tidak ada yang berbanding lurus dengan waktu inkubasi. Hasil yang didapatkan yaitu berfluktuasi. Hasil ini tidak sesuai dengan pernyataan dari Pelezar and Chan (1986) yang menyatakan bahwa nilai OD seharusnya berbanding lurus dengan jumlah koloni sel mikroorganisme. Hal ini menurut Sudarmadji & Suhardi (2000), disebabkan karena kurang bersihnya kuvet serta penempatan kuvet yang kurang tepat dan juga bisa disebabkan adanya gelembung dalam larutan.

Hubungan jumlah mikroorganisme dengan pHPengukuran pH digunakan pH meter (Sugiharto,1987). Prinsip pengukuran keasaman dengan pH meter adalah ketika pH meter dihubungkan dengan sumber tenaga, akan terdapat rantai tertutup sehingga besarnya kadar ion hidrogen dapat diketahui dari goyangan jarum yang terdapat pada alat penera (potensiometer). pH meter terdiri dari potensiometer juga tersusun atas dua buah elektroda (Suhardi, 1991). Berdasarkan hasil pengamatan diketahui bahwa pada kelompok F1-F5 tidak diketahui hubungan yang jelas antara pH dengan jumlah sel. Hal ini sesuai dengan pernyataan Escalante et al (2012), bahwa nilai pH tidak dipengaruhi oleh jumlah biomassa selama proses fermentasi.

Gambar 4. Pengukuran pH

Hubungan jumlah mikroorganisme dengan total asamPengukuran total asam dilakukan dengan cara mengambil 10 ml sampel yang dimasukkan ke dalam Erlenmeyer, kemudia ditetesi dengan indicator pp sebanyak 2 tetes. Kemudian di titrasi dengna larutan NaOH 0,1 N. Titrasi dihentikan hingga warna berubah menjadi merah jambu. Metode yang digunakan ini sudah sesuai dengan pernyataan Kwartiningsih & Nuning (2005), dimana uji kuantitatif asam asetat dapat dilakukan dengan cara melakukan titrasi dengan menggunakan larutan NaOh 0,1 N dengan bantuan indikator PP. Menurut Sudarmadji et al. (1989) indikator PP (Phenolphtalein) dapat bereaksi dengan basa dan membentuk warna merah muda.

Gambar 5. Pengukuran Total Asam

Menurut Nogueira et al.(2008) pengurangan jumlah biomassa dapat mengurangi keasaman dari vinegar yang dihasilkan. Berdasarkan pengamatan diketahui bahwa hasil dari F1 sampai F5 tidak didapatkan hasil yagn memiliki hubungan yang dapat dibaca dengan jelas. Berdasarkan teori Susanto & Bags (2011), nilai pH akan semakin menurun dengan semakin lamanya waktu fermentasi. Ditambahkan oleh Kwartiningsih & Nuning (2005) hal ini disebabkan karena terbentuknya asam asetat dari konversi etanol oleh bakteri Acetobacter aceti. Berdasarkan teori tersebut, dapat diketahui bahwa total asam tidak dipengaruhi oleh jumlah koloni sel yeast, melainkan lebih dipengaruhi oleh lama waktu inkubasi dan juga adanya fermentasi tahap II oleh bakteri.

Total asam akan meningkat apabila nilai pH semakin menurun (pH rendah) (Hardiningsih et al., 2006). Hasil yang diperoleh telah sesuai dengan teori yaitu tidak ada hubungan antara total asam dengan jumlah koloni yeast yang menghasilkan alkohol. Namun, apabila dihubungkan teori-teori yang ada, total asam lebih berkaitan dengan jumlah koloni sel bakteri yang berperan menghasilkan asam asetat pada produk vinegar (Kwartiningsih & Nuning, 2005). Pengukuran total asam sendiri dapat menyimpang dari yang seharusnya karena kesalahan praktikan dalam menentukan titik akhir titrasi (TAT) akibat perbedaan indera penglihatan seseorang.

13

Kesimpulan Sari buah apel merupakan salah satu media fermentasi untuk memproduksi cider. Fermentasi cider terdiri atas dua tahap yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi malolatic. Kepadatan yeast diukur dengan menggunakan alat Haemocytometer maupun dengan mengukur Optical density dengan menggunakan Spektrofotometer. Jumlah sel akan meningkat seiring dengan lamanya waktu fermentasi hingga mencapai pertumbuhan optimal (fase stasioner). Hubungan jumlah sel dengan nilai OD adalah berbanding lurus, karena intensitas sinar yang terhambat akan bertambah dengan meningkatnya jumlah sel. Jumlah sel tidak mempengaruhi pH larutan, akan tetapi pH larutan mempengaruhi jumlah sel. Total asam meningkat dengan meningkatnya jumlah sel. Optical density meningkat seiring dengan lamanya waktu, dan akan mengalami penurunan di akhir proses fermentasi.

Semarang, 9 Juli 2015 Asisten dosen : Bernadus Daniel Metta Meliani Catherine Meilani

Budi Prasetyo12.70.0002Daftar pustaka

Amenaghawon, N.A, Okieimen, C.O and Ogbeide, S.E. (2012).Kinetic Modelling of Ethanol Inhibition during Alcohol fermentation of Corn Stover using Saccharomyces cerevisiae. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA),pp.798-803.

Cappuccino, J.G. & N. Sherman. (1983). Microbiology a Laboratory Manual. Addison Wesley Publishing Company, Inc. Canada.

Chen, Y. W. and Chiang, P. J. (2011). Automatic Cell Counting for Hemocytometers through Image Processing. World Academy of Science, Engineering and Technology 58.

Escalante, W., M. Rychtera, K. Melzoch And B. Hatta-Sakoda. (2012). Effect Of Aeration On The Fermentative Activity Of Saccharomyces Cerevisiae Cultured In Apple Juice. Revista Mexicana De IngenierIa QuImica Vol. 11, No. 2 (2012) 211-226

Ewing, G.W. (1985).Instrumental Methods of Chemical Analysis. Mc Growhill Book Company. USA.

Fox, P. F. ( 1991 ). Food Enzymologi Vol 1. Elsevier Applied Sciences. London.

Hadioetomo, R. S. (1993). Mikrobiologi Dasar Dalam Praktek. PT Gramedia Pustaka. Jakarta.

Hardiningsih, R; Rostiati N.R.N; dan Titin Y. (2006). Isolasi dan Uji Resistensi Beberapa Isolat Lactobacillus Pada pH Rendah. Biodiversitas 7(1) : 15-17.

Kwartiningsih, E dan Ln. Nuning S.M. (2005).Fermentasi Sari Buah Nanas Menjadi Vinegar. Ekuilibrium 4(1) : 8-12.

Nogueira, A., J. M. Le Qur, P. Gestin, A. Michel, G. Wosiacki, and J. F. Drilleau. (2008). Slow Fermentation in French Cider Processing due to Partial Biomass Reduction. J. Inst. Brew. 114(2), 102110, 2008.

Pelezar, Michael J. & Chan. E.C.S. (1976). Turbidimetric Measurement of Plant Cell Culture Growth. Massachussets : MIT.

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

Said, E. G. (1987). Bioindustri: Penerapan Teknologi Fermentasi. PT. Mediyatama Sarana Perkasa. Jakarta.

Sudarmadji S. & B.H. Suhardi.(2000). Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Penerbit Liberty. Yogyakarta.

Sudarmadji, S; B. Haryono & Suhardi. (1989). Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Liberty PAU Pangan dan Gizi UGM. Yogyakarta.

Sugiharto. (1987). Dasar Dasar Pengelolaan Air Limbah. Universitas Indonesia. Jakarta.

Suhardi. (1991). Petunjuk Laboratorium Analisa Air dan Penanganan Limbah. PAU Pangan dan Gizi UGM. Yogyakarta.

Susanto, W.H dan Bags R.S. (2011).Pengaruh Varietas Apel (Malus sylvestris) dan Lama Fermentasi Oleh Khamir Saccharomyces cerevisiae Sebagai Perlakuan Pra-pengolahan Terhadap Karakteristik Sirup. Jurnal Teknologi Pertanian 2(3):135-142.

Triwahyuni, E.; N. Ariani; H. Hendarsyah; T. Idiyanti. (2012). The Effect Of Dry Yeast Saccharomyces cereviceae Concentration On Fermentation Process For Bioethanol Production From Palm Oil Empty Fruit Bunches. Proceeding ofICSEEA 31 34.

Wilford, L. D. R. (1987). Chemistry for First Examinations. Blackie. London.

lampiranPerhitungan0. PerhitunganJumlahBiomassadenganHaemocytometerRumus :

Kelompok F1N0

N24

N48

N72

N96

Kelompok F2N0

N24

N48

N72

N96

Kelompok F3N0

N24

N48

N72

N96

Kelompok F4N0

N24

N48

N72

N96

Kelompok F5N0

N24

N48

N72

N96

Perhitungan Total AsamSelamaFermentasiRumusperhitungan Total Asam

Kelompok F1N0Volume titrasi = 8,5 ml

N24Volume titrasi = 10 ml

N48Volume titrasi = 7,5 ml

N72Volume titrasi = 7,6 ml

N96Volume titrasi = 7,3 ml

Kelompok F2N0Volume titrasi = 8,6 ml

N24Volume titrasi = 9 ml

N48Volume titrasi = 7,5 ml

N72Volume titrasi = 7,6 ml

N96Volume titrasi = 7,1 ml

Kelompok F3N0Volume titrasi = 8,9 ml

N24Volume titrasi = 9 ml

N48Volume titrasi = 8,5 ml

N72Volume titrasi = 8,1 ml

N96Volume titrasi = 7,3 ml

Kelompok F4N0Volume titrasi = 8,5 ml

N24Volume titrasi = 10 ml

N48Volume titrasi = 7,5 ml

N72Volume titrasi = 7,6 ml

N96Volume titrasi = 7,2 ml

Kelompok F5N0Volume titrasi = 8,2 ml

N24Volume titrasi = 9 ml

N48Volume titrasi = 7,5 ml

N72Volume titrasi = 7,9 ml

N96Volume titrasi = 6,7 ml

JurnalLaporan Sementara