Embed Size (px)
Citation preview
KINETIKA FERMENTASI:
PRODUKSI MINUMAN VINEGAR
LAPORAN RESMI PRAKTIKUM
TEKNOLOGI FERMENTASI
Disusun oleh:
Nama : Weni Pratiwi
NIM : 11.70.0074
Kelompok : D1
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGANFAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATASEMARANG
2014
1. HASIL PENGAMATAN
Hasil pengamatan kinetika fermentasi dalam produksi minuman vinegar dapat dilihat pada Tabel 1. berikut ini.
Tabel 1. Kinetika Fermentasi Minuman Vinegar
Kelompok Perlakuan WaktuƩ MO tiap petak Rata-rata/ Ʃ
MO tiap petakRata-rata/ Ʃ MO tiap cc
OD (nm) pHTotal Asam1 2 3 4
D1Sari Apel + S. cerevisiae
N0 19 26 20 16 20,25 8,08 x 107 0,0928 3,34 11,52N24 79 67 110 137 98,25 3,93 x 108 0,6167 3,33 11,52N48 160 128 171 179 159,5 6,38 x 108 1,040 3,45 14,44N72 72 212 180 77 135,75 5,41 x 108 1,6038 3,46 14,44N96 141 130 122 142 133,75 5,35 x 108 1,1195 3,45 11,52
D2Sari Apel + S. cerevisiae
N0 25 35 32 69 25 1 x 108 0,0273 3,38 10,94N24 48 53 60 57 44 1,76 x 108 0,6682 3,35 11,90N48 82 115 114 121 108 4,32 x 108 0,9875 3,45 14,44N72 122 117 125 125 122,5 4,89 x 108 0,9958 3,46 10,56N96 147 146 151 140 146 5,84 x 108 1,5034 3,54 11,36
D3Sari Apel + S. cerevisiae
N0 7 16 18 6 11,75 4,7 x 107 0,0588 3,35 11,52N24 62 58 79 75 68,5 2,74 x 108 0,5095 3,28 12,48N48 112 97 133 141 120,75 4,83 x 108 1,0695 3,42 14,40N72 104 109 116 120 112,25 4,49 x 108 1,0033 3,41 14,40N96 182 193 189 203 191,75 7,67 x 108 1,3080 3,45 10,56
D4Sari Apel + S. cerevisiae
N0 6 5 7 9 6,75 2,7 x 107 0,0135 3,32 11,52N24 97 90 86 92 91,25 36,5 x 107 0,6189 3,31 13,06N48 150 100 136 90 119 47,6 x 107 0,9435 3,39 13,248N72 161 159 155 160 158,75 63,5 x 107 0,9108 3,42 13,44N96 99 60 47 67 68,25 27,3 x 107 1,1990 3,45 12,288
D5Sari Apel + S. cerevisiae
N0 39 32 42 21 33,5 13,4 x 107 0,0087 3,33 12,67N24 115 185 174 210 179 71,6 x 107 1,0027 3,32 16,896N48 215 256 217 188 219 87,6 x 107 1,3256 3,43 9,792N72 271 240 231 181 230,75 92,3 x 107 1,3124 3,45 10,56N96 220 204 255 207 221,25 88,6 x 107 1,0482 3,49 11,904
pH blanko = 3,33
OD blanko = 0,0000
Pada Tabel di atas dapat dilihat hasil rata-rata jumlah mikroorganisme tiap petak, rata-rata mikroorganisme tiap cc, nilai OD, pH, dan total
asam pada minuman vinegar, dimana pengamatan dilakukan pada waktu 0, 24, 48, 72, dan 96 jam. Rata-rata jumlah mikroorganisme tiap
petak dan rata-rata mikroorganisme tiap cc terbesar terdapat pada kelompok D5 yaitu sebesar 230,75 dan 92,3 x 10 7 setelah 72 jam,
sedangkan nilai terkecil terdapat pada kelompok D4 yaitu sebesar 6,75 dan 2,7 x 10 7 pada waktu ke-0. Nilai OD terbesar adalah 1,6038
yang terdapat pada kelompok D1 dengan waktu 72 jam, sedangkan nilai OD terkecil adalah 0,0087 yang terdapat pada kelompok D5 pada
waktu ke-0. Kemudian, pH terbesar terdapat pada kelompok D2 yaitu 3,54 pada waktu ke 96 dan pH terkecil adalah 3,28 pada kelompok
D3 waktu ke-24. Sementara itu, nilai total asam terbesar terdapat pada kelompok D5 yaitu 16,896 dengan waktu pengamatan waktu ke-24;
sedangkan total asam terkecil adalah 10,56 yang terdapat pada kelompok D3 pengamatan ke-96 dan D2 pengamatan ke-72.
Grafik 1.HubunganPertumbuhanYeast (total biomassa) danWaktu
Pada grafik di atas dapat dilihat hubungan antara pertumbuhan yeast dengan waktu.
Pada kelompok D2 dan D5 menunjukkan semakin lama waktu inkubasi, maka total
biomassa yang terbentuk semakin mengalami peningkatan. Sementara itu, pada
kelompk D1, D3, dan D4 pertumbuhan yeast dari waktu ke waktu mengalami kenaikan
dan penurunan yang tidak stabil.
Grafik 2. Hubungan Konsentrasi Sel Biomassa (OD) dan Waktu
Pada grafik di atas dapat dilihat hubungan antara konsentrasi sel biomassa (OD) dengan
waktu. Pada kelompok D2, D3, dan D4 konsentrasi sel biomassa semakin meningkat
dengan semakin lamanya waktu inkubasi. Sedangkan pada kelompok D1 dan D5
konsentrasi sel biomassa mengalami kenaikan dan penurunan selama inkubasi.
Grafik 3.Hubungan pertumbuhan Yeast (total biomassa) dan pH
Dari grafik di atas dapat dilihat hubungan pertumbuhan yeast dan pH vinegar apel dari
waktu ke-0 hingga ke-96. Pada semua kelompok menunjukkan kenaikan dan penurunan
jumlah sel terhadap pH, dimana jumlah sel mengalami pertumbuhan yang tidak stabil
diukuti pula dengan perubahan pH yang tidak stabil.
Grafik 4.Hubungan Pertumbuhan Yeast (total biomassa) dan Konsentrasi Sel Biomassa
(OD)
Hasil grafik hubungan antara total biomassa atau jumlah sel yeast dengan OD dapat
dilihat di atas. Pada kelompok D2 menunjukkan, semakin meningkatnya jumlah sel
maka konsentrasi biomassa akan semakin meningkat. Namun, pada kelompok lainnya
menunjukkan kenaikan dan penurunan yang tidak stabil terhadap jumlah sel dan
konsentrasi sel.
Grafik 5.HubunganPertumbuhanYeast (total biomassa) dan Total Asam
Grafik hubungan pertumbuhan yeast dengan total asam dapat dilihat di atas. Pada semua
kelompok menunjukkan bahwa antara jumlah sel dengan total asam mengalami
kenaikan dan penurunan yang tidak stabil dari waktu ke waktu.
2. PEMBAHASAN
Vinegar diketahui sebagai bumbu atau bahan pengawet pada makanan. Vinegar
didefinisikan sebagai cairan yang cocok digunakan sebagai konsumsi manusia,
diproduksi dari bahan mentah yang berasal dari pertanian, mengandung pati; gula; atau
pati dan gula melalui proses fermentasi ganda, menghasilkan alkohol dan aseton, serta
mengandung sejumlah asam asetat. Bahan yang dapat digunakan untuk pembuatan
vinegar adalah beras, malt, apel, anggur, dan bahan pertanian lainnya (Saha, 2013).
Soltan (2012) juga berpendapat, bahwa vinegar merupakan produk cair yang berasal
dari proses fermentasi karbohidrat. Vinegar dapat digunakan untuk pengawet berbagai
produk makanan dan memberikan flavor tertentu pada makanan. Vinegar mengandung
beberapa komponen seperti, karbohidrat, asam organik (asam asetat, asam format, asam
laktat, asam malat, asam sitrat, asam suksinat, dan asam tartarat), alkohol, asam amino
dan peptida, vitamin, garam mineral, dan senyawa polifenol (asam galat, katekin, asam
ferulat).
Vinegar dapat dibuat dari berbagai buah-buahan dan serealia. Fermentasi dengan
mikroorganisme memungkingkan degradasi semua senyawa organik yang ada dibuah
ataupun sayur. Vinegar dapat dibuat dari berbagai bahan yang mengandung gula,
dimana 1 gram glukosa akan memproduksi 0,67 gram asam asetat (Raji, 2012). Asam
asetat merupakan flavor yang dominan dan berperan sebagai antimikrobial dalam
vinegar (Marshall et al 2000).
Krusong (2010) menyatakan, bakteri asam asetat merupakan mikroorganisme yang
terdapat dimana-mana yang dapat beradaptasi dengan baik pada medium yang
mengandung gula dan berbagai lingkungan. Bakteri asam asetat juga diketahui dapat
merusak cita rasa pada wine. Hal tersebut disebabkan oleh proses asetifikasi pada wine
dimana etanol teroksidasi menjadi asam asetat. Namun, pada pembuatan vinegar
membutuhkan dua jenis mikroorganisme yaitu yeast dan bakteri asam asetat. Pada
produksi vinegar terdapat dua kali proses fermentasi. Fermentasi pertama adalah
konversi gula menjadi etanol oleh yeast, biasanya menggunakan spesies
Saccharomyces. Fermentasi kedua adalah oksidasi etanol menjadi asam asetat oleh
bakteri, biasanya menggunakan spesies Acetobacter. Byarugaba-Bazirake (2014), juga
menyatakan, bahwa vinegar diproduksi dari fermentasi alkohol menjadi asam asetat
oleh bakteri. Bakteri asam asetat akan memecah gula atau pati dalam bahan pangan dan
mengkonversinya menjadi alkohol, lalu menjadi asam asetat. Vinegar pada umumnya
diperoleh dari wine yang baik, cider, buah-buahan, dan pati pada bahan pangan.
Tabel 2. Standar pada Vinegar
Ketentuan Standar
pH
Densitas
Refractive index
Viskositas
Nilai asam
% asam asetat
2,4
1,049
1,370
0,92cp
0,04-0,05
4,5
Sumber: Raji, 2012
Pembuatan minuman vinegar apel pada praktikum ini diawali dengan sterilisasi media
pertumbuhan berupa jus apel selama 30 menit. Hogg (2005) menyatakan, bahwa tujuan
dari proses sterilisasi adalah untuk menghilangkan atau menghancurkan seluruh
mikroorganisme yang terdapat pada suatu objek. Metode sterilisasi yang paling
sederhana adalah dengan cara pemanasan. Selanjutnya, biakan yeast sebanyak 30 ml
diambil dan dimasukkan ke dalam media pertumbuhan secara aseptis. Media berisi
biakan diinkubasi dengan perlakuan shaker atau dengan penggoyangan selama 30
menit. Menurut Raji (2012), penggoyangan bertujuan untuk menyediakan oksigen untuk
respirasi mikrobia dan untuk menghomogenkan partikel, serta untuk menghilangkan
CO2. Inkubasi dilakukan pada suhu ruang yaitu 25oC hingga 30oC selama 5 hari. Pada
setiap 24 jam dilakukan perngambilan sampel sebanyak 10 ml secara aseptis untuk
mengetahui tingkat pertumbuhan sel yeast. Uji tingkat kepadatan pada Saccharomyces
cereviceae dilakukan menggunakan alat Haemocytometer. Selain itu juga dilakukan
pengukuran total asam, pH, dan absorbansi (OD). Pengukuran pH dilakukan
menggunakan pH meter. Menurut Saha (2013), proses fermentasi vinegar dimulai
dengan sterilisasi medium pada suhu 121oC menggunakan autoclave. Selanjutnya
ditambahkan yeast sebanyak 8-10% dan dilakukan penggoyangan selama 2 jam pada
suhu 28oC. Pada medium ditutup menggunakan alumunium foil, lalu dilakukan
fermentasi anaerob selama 48 jam. Hasil fermentasi didistilasi dan diperoleh alkohol.
Selanjutnya alkohol difermentasi untuk menghasilkan vinegar. Pada alkohol ditambah
dengan Acetobacter aceti dan dilanjutkan dengan penggoyangan pada waktu 24 jam, 48
jam, dan 72 jam. Total waktu yang dibutuhkan untuk fermentasi vinegar adalah sekitar
5 hari. Metode tersebut dapat dibandingkan dengan metode yang digunakan dalam
praktikum, dimana pada praktikum fermentasi berlangsung selama 4 hari dan tidak
dilakukan pemisahan alkohol dengan medium apel. Selain itu tidak ditambahkan
Acetobacter aceti, sehingga untuk fermentasi alkohol menjadi asam asetat berlangsung
spontan.
Penentuan total asam selama fermentasi dapat dilakukan dengan pengukuran
menggunakan metode titrasi. sampel dititrasi menggunakan NaOH 0,1 N dengan
bantuan indikator PP. Titrasi dihentikan apabila larutan sampel berubah menjadi warna
kecoklatan, seperti dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Titrasi Minuman Vinegar Hari ke-24
Kemudian, dilakukan penentuan OD menggunakan spektrofotometer pada panjang
gelombang 660 nm. Menurut Saha (2013), pengukuran optical density (OD) merupakan
teknik yang biasa digunakan pada suatu kultur. Pengukuran dilakukan menggunakan
spektrofotometer dengan panjang gelombang 600 nm untuk meninjau pertumbuhan
biomassa. Nilai OD pada kultur tidak menunjukkan jumlah biomassa yang tumbuh
secara langsung, namun semakin meningkatnya kekeruhan menunjukkan adanya
pertumbuhan bakteri.
Hasil pengamatan menunjukkan rata-rata jumlah mikroorganisme tiap petak, rata-rata
jumlah mikroorganisme tiap cc, OD, pH, dan total asam. Rata-rata jumlah
mikroorganisme tiap petak dan rata-rata jumlah mikroorganisme tiap cc menunjukkan
nilai terbesar adalah pada kelompok D5 yaitu sebesar 230,75 dan 92,3 x 107 setelah 72
jam, sedangkan nilai terkecil terdapat pada kelompok D4 yaitu sebesar 6,75 dan 2,7 x
107 pada waktu ke-0. Namun, jika dilihat pada akhir fermentasi, maka pada tiga
kelompok yaitu kelompok D1, D4, dan D5 jumlah biomassa mengalami penurunan;
sedangkan pada kelompok D2 dan D3 jumlah biomassa pada akhir fermentasi justru
meningkat. Menurut Krusong (2010), NADH dehidrogenase pada yeast S. cereviceae
sensitif terhadap asam asetat. Setelah yeast mengalami kematian, maka terbentuk
sejumlah nutrisi growth stimulatoy selama proses fermentasi yang dapat menstimulasi
pertumbuhan bakteri asam asetat. Sementara itu, hubungan antara jumlah biomassa dan
waktu dapat dilihat pada Grafik 1. yang menunjukkan pada kelompok D2 dan D5
semakin lama waktu inkubasi, maka total biomassa yang terbentuk semakin mengalami
peningkatan. Sedangkan, pada kelompok D1, D3, dan D4 pertumbuhan yeast dari waktu
ke waktu mengalami kenaikan dan penurunan yang tidak stabil. Krusong (2010) juga
menyatakan, bahwa yeast dapat mengalami penurunan semakin lama waktu fermentasi
berlangsung. Sementara itu, populasi bakteri asam asetat akan meningkat. Keberadaan
bakteri asam asetat ini menyebabkan kematian pada S. cereviceae. Oleh sebab itu, pada
hasil rata-rata jumlah mikroorganisme (/cc) pada vinegar dapat mengalami kenaikan dan
penurunan yang tidak stabil, dimana tergantung pada kandungan asam asetat dan
keberadaan bakteri asam asetat.
Selanjutnya, nilai OD terbesar pada minuman vinegar adalah 1,6038 yang terdapat pada
kelompok D1 dengan waktu inkubasi ke-72 jam, sedangkan nilai OD terkecil adalah
0,0087 yang terdapat pada kelompok D5 pada waktu ke-0. Hal tersebut menunjukkan
pertumbuhan biomassa meningkat dari waktu ke-0 hingga ke-96. Hal ini diperkuat
dengan pernyataan Rahman (1992), bahwa konsentrasi biomassa dapat ditentukan
menggunakan absorbansi, dimana kekeruhan pada suatu media cair menunjukkan
adanya pertumbuhan mikrobia. Semakin keruh suatu media cair, maka semakin tinggi
konsentrasi biomassa dalam media tersebut. Kemudian, pada Grafik 2. dapat dilihat,
bahwa kelompok D2, D3, dan D4 memiliki konsentrasi sel biomassa semakin
meningkat dengan semakin lamanya waktu inkubasi. Sedangkan pada kelompok D1 dan
D5 konsentrasi sel biomassa mengalami kenaikan dan penurunan selama inkubasi.
Menurut Asaduzzmaman (2007), pada waktu inkubasi 44 jam nilai OD pada yeast akan
meningkat. Oleh sebab itu dapat dikatakan, semakin lama waktu inkubasi maka nilai
OD akan semakin tinggi. Akan tetapi, hasil pengamatan pada kelompok D1 dan D5
tidak sesuai dengan teori tersebut.
Selanjutnya, hubungan antara jumlah biomassa dengan konsentrasi biomassa (OD)
dapat dilihat pada Grafik 4., dimana kelompok D2 menunjukkan, semakin
meningkatnya jumlah sel maka konsentrasi biomassa akan semakin meningkat. Namun,
pada kelompok lainnya menunjukkan kenaikan dan penurunan yang tidak stabil
terhadap jumlah sel dan konsentrasi sel. Saha (2013) menyatakan, optical density atau
pertumbuhan mikrobia akan meningkat dengan meningkatnya jumlah biomassa pada
waktu yang sama. Hal ini menunjukkan bahwa hasil pada kelompok D2 sudah sesuai,
sedangkan hasil pada kelompok lain kurang sesuai.
Sementara itu, hubungan antara jumlah biomassa dengan pH dapat dilihat pada Grafik
3. Pada semua kelompok menunjukkan jumlah sel mengalami kenaikan dan penurunan
terhadap pH, dimana jumlah sel mengalami pertumbuhan yang tidak stabil diukuti pula
dengan perubahan pH yang tidak stabil. Namun, jika dibandingkan pH awal dengan pH
akhir setelah fermentasi, pada semua kelompok justru menunjukkan kenaikan pH. Pada
kelompok D1 pH awal sampel adalah 3,34; setelah akhir fermentasi meningkat menjadi
3,45. Kelompok D2 pH awal sampel adalah 3,38; setelah akhir fermentasi meningkat
menjadi 3,54. Kemudian, pada kelompok D3 pH awal sampel adalah 3,35; setelah akhir
fermentasi meningkat menjadi 3,45. Pada kelompok D4 pH awal sampel yaitu 3,32;
setelah akhir fermentasi meningkat menjadi 3,45. Demikian pula pada kelompok D5 pH
awal sampel adalah 3,33; setelah akhir fermentasi meningkat menjadi 3,49. Hal ini
bertolak belakang dengan pendapat Byarugaba-Bazirake (2014) yaitu, pH vinegar
selama proses fermentasi ke dua akan mengalami penurunan dari pH 3,1 menjadi 2,9.
Penurunan pH tersebut menyebabkan keasaman vinegar meningkat yang memicu
kondisi pertumbuhan optimal untuk memulai asetifikasi. Penurunan pH ini juga dapat
dihubungkan dengan akumulasi asam asetat dan senyawa volatil lainnya seperti
propionat, tartarat, dan asam butirat, yang mana penting untuk memberi flavor dan
aroma pada vinegar. Sementara itu, menurut Krusong (2010), penurunan pH pada
vinegar dapat menghambat pertumbuhan yeast, tetapi memicu pertumbuhan bakteri
asam asetat. Oleh sebab itu, pada Grafik 3. menunjukkan kenaikan dan penurunan
jumlah biomassa terhadap pH yang tidak stabil, dimana hal tersebut tergantung pada sel
yeast yang mati dan pertumbuhan bakteri asam asetat. Begitu pula hubungan antara
jumlah biomassa dengan total asam yang dapat dilihat pada Grafik 5. Pada semua
kelompok menunjukkan bahwa antara jumlah sel dengan total asam mengalami
kenaikan dan penurunan yang tidak stabil dari waktu ke waktu. Total asam pada vinegar
dapat dihubungkan dengan pH, sehingga hubungan antara total asam dengan jumlah
biomassa setara dengan hubungan pH dengan jumlah biomassa. Seperti yang dinyatakan
sebelumnya oleh Byarugaba-Bazirake (2014), bahwa penurunan pH menyebabkan
keasaman vinegar meningkat.
3. KESIMPULAN
Vinegar merupakan produk cair yang berasal dari proses fermentasi karbohidrat.
Pembuatan vinegar membutuhkan dua jenis mikroorganisme yaitu yeast dan bakteri
asam asetat.
Pada produksi vinegar terdapat dua kali proses fermentasi, yaitu konversi gula
menjadi etanol oleh yeast dan oksidasi etanol menjadi asam asetat oleh bakteri.
Nilai OD pada kultur tidak menunjukkan jumlah biomassa yang tumbuh secara
langsung, namun semakin meningkatnya kekeruhan menunjukkan adanya
pertumbuhan bakteri.
Keberadaan bakteri asam asetat ini menyebabkan kematian pada S. cereviceae.
Konsentrasi biomassa ditentukan menggunakan absorbansi, dimana kekeruhan pada
suatu media cair menunjukkan adanya pertumbuhan mikrobia.
Semakin keruh suatu media cair, maka semakin tinggi konsentrasi biomassa dalam
media tersebut.
Semakin lama waktu inkubasi maka nilai OD akan semakin tinggi.
Optical density atau pertumbuhan mikrobia akan meningkat dengan meningkatnya
jumlah biomassa pada waktu yang sama.
pH vinegar selama proses fermentasi ke dua akan mengalami penurunan dari pH
3,1 menjadi 2,9.
Penurunan pH menyebabkan keasaman vinegar meningkat.
Penurunan pH pada vinegar dapat menghambat pertumbuhan yeast, tetapi memicu
pertumbuhan bakteri asam asetat.
Semarang, 03 Juli 2014
Praktikan, Asisten dosen,
-Stella Maris H.
-Meilisa Leylyana D.
(Weni Pratiwi-11.70.0074) -Andriani Cintya S.
4. DAFTAR PUSTAKA
Asaduzzmaman, Md. (2007). Standardization of Yeast Growth Curves from Several Curves with Different Initial Sizes. Chalmers University of Technology and G¨oteborg University. Sweden.
Byarugaba-Bazirake, G.W., W. Byarugaba, M. Tumusiime, dan D.A. Kimono. (2014). The Technology of Producing Banana Wine Vinegar from Starch of Banana Peels. African Journal of Food Science and Technology, Vol. 5(1) p. 1-5.
Hogg, Stuart. (2005). Essential Microbiology. John Wiley and Sons Ltd. England.
Krusong, Warawut, dan Assanee Vichitraka. (2010). An Investigation of Simultaneous Pineapple Vinegar Fermentation Interaction between Acetic Acid Bacteria and Yeast. As. J. Food Ag-Ind, Vol. 3(01), p. 192-203.
Rahman, A. (1992). Teknologi Fermentasi. Penerbit Arcan. Jakarta.
Raji, Yusuf O., Mohammed Jibril, Idris M. Misau, dan Baba Y. Danjuma. (2012). Production of Vinegar from Pineapple Peel. International Journal of Advanced Scientific Research and Technology, Vol. 3 Issue 2.
Saha, Pooja, dan Soumitra Banerjee. (2013). Optimization of Process Parameters for Vinegar Production Using Banana Fermentation. International Journal of Research in Engineering and Technology, Vol. 02 Issue 09 p. 501-514.
Soltan, Sahar S.A., dan Manal M. E. M. Shehata. (2012). Antidiabetic and Hypocholesrolemic Effect of Different Types of Vinegar in Rats. Life Science Journal, 9(4).
