nata de guava reaksi pmbentukan.pdf

  • View
    10

  • Download
    5

Embed Size (px)

Transcript

  • 4 Hasil dan Pembahasan

    4.1 Pembuatan Nata-de-coco

    Pada pembuatan nata-de-coco, digunakan air kelapa yang sebelumnya telah disaring dengan

    kain kasa untuk membersihkan air kelapa dari sisa-sisa kotoran dan sisa kulit kelapa yang

    ada di dalamnya. Setelah itu, air kelapa dipanaskan untuk mensterilisasi air kelapa dari

    mikroorganisme, seperti jamur dan bakteri lalu ditambahkan gula pasir, amonium sulfat, dan

    asam asetat glasial. Gula pasir berguna untuk sumber makanan tambahan dan sumber karbon

    bagi bakteri Acetobacter xylinum. Amonium sulfat berguna untuk sumber nitrogen bagi

    pertumbuhan bakteri sedangkan asam asetat untuk mengatur pH pertumbuhan bakteri

    Acetobacter xylinum, yaitu sekitar pH 5.

    Setelah campuran mendidih dan larut sempurna, dalam keadaan masih panas, sebagian

    larutan dimasukkan ke wadah plastik sedangkan sisanya disimpan dalam botol untuk starter

    dan ditutup dengan kertas untuk mencegah kontaminasi dengan bakteri luar. Sebelum

    dimasukkan starter bakteri Acetobacter xylinum, campuran perlu didiamkan hingga

    temperatur kamar dan keasaman harus dijaga tetap pada sekitar pH 5. Hal ini bertujuan untuk

    mengoptimalkan pertumbuhan bakteri penghasil nata karena temperatur optimum

    Acetobacter xylinum adalah sekitar 25-30 oC dan pH optimumnya antara pH 5,4 - 6,2

    (Krystynowicz et al., 2005). Penambahan starter tersebut dilakukan dengan metode aseptik

    untuk menjaga larutan tetap dalam keadaan steril. Pertumbuhan bakteri ditandai dengan

    kekeruhan setelah dilakukan inkubasi, dengan diikuti oleh pembentukan lapisan transparan

    berwarna putih di permukaan medium, yang merupakan gel nata-de-coco yang telah

    terbentuk.

    Pada pembuatan nata-de-coco ini, fermentasi dilakukan dengan inkubasi selama 4 hari dan

    tidak boleh digoyang supaya dihasilkan pembentukan gel nata-de-coco yang baik. Gel yang

    terbentuk disebut pellicle. Ketebalan pellicle bergantung pada masa pertumbuhan mikroba.

    Semakin lama pendiaman proses fermentasi maka gel yang dihasilkan akan semakin tebal.

    Faktor-faktor lain yang mempengaruhi proses pembentukan nata-de-coco, sangat

    berhubungan dengan faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri Acetobacter

    xylinum, di antaranya adalah dipengaruhi oleh sumber nutrisi bakteri (sumber nitrogen dan

    karbon), temperatur ruangan selama fermentasi, tingkat keasaman medium (pH), dan

    oksigen. Selain itu diperlukan juga ketelitian dan sterilitas alat dalam proses pembuatannya.

  • Proses terbentuknya pellicle merupakan rangkaian aktivitas bakteri Acetobacter xylinum,

    yang merupakan bakteri paling subur penghasil selulosa dengan menggunakan nutrien dalam

    medium air kelapa dan gula pasir berupa glukosa. Secara unik, barisan pori-pori dalam

    bakteri, mengeluarkan kristal-kristal kecil rantai glukosa yang kemudian bersatu ke dalam

    mikrofibril. Sekumpulan mikrofibril tersebut mengakibatkan suatu susunan, yang

    membentuk pita (ribbon). Seiring waktu, pita ini menunjukkan sel Acetobacter xylinum yang

    menghasilkan suatu rantai selulosa (Gambar 4.1).

    Gambar 4. 1 Pembentukan selulosa dari sel bakteri Acetobacter xylinum

    Mekanisme pembentukan selulosa bakteri nata-de-coco terdiri dari tiga tahap reaksi. Tahap

    pertama adalah hidrolisis kandungan utama gula pasir, yaitu sukrosa yang menghasilkan

    fruktosa dan glukosa. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

    O

    OH

    OH

    OH

    CH2OH

    CH2OHOH

    OHO

    OHOCH2

    CH2OH

    CH2OH

    OH

    OH

    OHO

    O

    OH OH

    OH

    OH

    CH2OH

    +enzim sukrase

    + H2O

    Sukrosa -D-fruktosa -D-glukosa

    Gambar 4. 2 Reaksi hidrolisis sukrosa

    Pada Gambar 4.2, sukrosa dihidrolisis dengan menggunakan enzim sukrase atau enzim

    invertase, yaitu suatu jenis protein yang berperan sebagai katalis dalam pengubahan sukrosa

    menjadi glukosa dan fruktosa (Poedjiadi, 1994).

    32

  • Tahap kedua adalah reaksi perubahan intramolekular -D-glukosa menjadi -D-glukosa

    dengan menggunakan enzim isomerase yang terdapat pada bakteri Acetobacter xylinum.

    Proses pengubahan ini disebabkan glukosa yang berperan dalam pembentukan selulosa

    adalah glukosa dalam bentuk (Gambar 4.3).

    O

    OH OH

    OH

    OH

    CH2OH

    O

    OH

    OH

    OH

    OH

    CH2OH

    enzim isomerase

    -D-glukosa -D-glukosa

    Gambar 4. 3 Reaksi perubahan -D-glukosa menjadi -D-glukosa

    Tahap ketiga adalah reaksi intermolekul glukosa melalui ikatan 1,4 -glikosida (Gambar

    4.4).

    O

    OH

    OH

    OH

    OH

    CH2OH

    +

    O

    OH

    OH

    OH

    OH

    CH2OHO

    OH

    O

    OH

    OH

    CH2OH

    O

    OH

    OH

    CH2OH

    OH

    -D-glukosa -D-glukosa ikatan 1,4--glikosida

    Gambar 4. 4 Reaksi pembentukan ikatan 1,4--glikosida

    Tahap keempat yang merupakan tahap terakhir adalah reaksi polimerisasi. Reaksi

    polimerisasi ini merupakan reaksi pembentukan selulosa bakteri nata-de-coco, dengan unit

    ulangnya adalah selobiosa. Jenis polimerisasinya adalah polimerisasi kondensasi, dengan

    mengeliminasi air (Gambar 4.5).

    O

    OH

    O

    OH

    OH

    CH2OH

    O

    OH

    OH

    CH2OH

    OHpolimerisasi

    O

    O

    O

    OH

    OH

    CH2OH

    O

    OH

    OH

    CH2OHO

    O

    OH

    OH

    CH2OH

    + H2O

    ikatan 1,4--glikosida selulosa (unit ulang selobiosa)

    Gambar 4. 5 Reaksi pembentukan selulosa bakteri nata-de-coco

    33

  • 34

    4.2 Proses Pencucian Nata-de-coco

    Gel nata-de-coco yang terbentuk lalu dicuci dengan air mendidih untuk membersihkan

    permukaan gel tersebut dari sisa-sisa komponen medium. Proses pencucian lalu dilanjutkan

    dengan membandingkan dua metode pencucian. Kedua metode ini bertujuan untuk

    membersihkan membran dari mikroorganisme, bakteri yang masih menempel pada

    permukaan membran sehingga menghalangi ikatan hidrogen antar rantai molekul glukosa.

    Metode pertama dilakukan dengan menggunakan larutan basa NaOH 1 % (w/v) dan asam

    asetat glasial 1% (v/v). Pada penelitian sebelumnya, hasil pencucian dengan metode ini telah

    dibuktikan dapat membersihkan membran dengan efektif sehingga membran nata-de-coco

    dapat digunakan sebagai studi lanjut untuk proses pembuatan membran selulosa asetat, yang

    dapat berfungsi sebagai membran pemisah ultrafiltrasi (Yuliani, 2006).

    Dengan menggunakan metode pertama sebagai pembanding, dilakukan metode kedua, yaitu

    pencucian membran nata-de-coco dengan menggunakan ultrasonik pada 3 variasi waktu, 0,5,

    1, dan 1,5 jam. Sehari-hari, alat ultrasonik banyak digunakan untuk mencuci berbagai alat

    dan komponen, seperti perhiasan, jam, alat-alat optik, alat elektronik, dan lain-lain. Prinsip

    kerja alat ultrasonik adalah dengan memanfaatkan vibrasi dari gelombang ultrasound.

    Vibrasi ultrasonik ini ditransmisikan melalui alat transduser, yang terhubung dengan

    kontainer cairan untuk membersihkan suatu komponen. Transduser tersebut akan mendapat

    signal untuk mengaktifkan gelombang ultrasonik dalam air secara elektronik. Mekanisme

    utama dari pembersihan dengan ultrasonik adalah pertama-tama kontainer yang berisi cairan

    akan mengalami pergerakan sehingga timbul gelembung-gelembung kecil yang semakin

    lama semakin besar. Gelembung-gelembung tersebut lalu pecah akibat vibrasi gelombang

    ultrasonik. Pemecahan gelembung yang semakin besar, akan menghasilkan gelombang

    dengan tekanan tinggi dan memecahkan tegangan permukaan cairan sehingga dapat

    memisahkan dan mengangkat kotoran-kotoran serta kontaminan pada permukaan komponen

    (Moulson et al., 2003).

    Pada penelitian ini, membran nata-de-coco dicuci ke dalam alat ultrasonik yang berisi air

    sehingga dapat meminimalkan penggunaan zat-zat kimia. Metode ultrasonik ini diharapkan

    dapat memberikan kemurnian selulosa yang sama baiknya dengan perendaman dalam basa,

    bahkan diharapkan menghasilkan membran yang lebih efektif. Setelah dilakukan pencucian,

    gel nata-de-coco ditekan menggunakan alat hydraulic press. Perlakuan ini bertujuan untuk

    mendapatkan film tipis nata-de-coco yang homogen dan siap digunakan untuk proses

    karakterisasi.

  • 4.3 Pengukuran Permeabilitas Air

    Sebelum membran nata-de-coco dikarakterisasi dengan menggunakan alat sel filtrasi,

    membran dikompaksi terlebih dulu selama 30 menit pada tekanan 2 bar untuk

    menghomogenkan dan memadatkan pori membran. Pengukuran permeabilitas air dilakukan

    setiap 5 menit hingga diperoleh nilai fluks yang konstan. Hasil pengukuran fluks air dengan

    metode pencucian basa dan variasi waktu ultrasonik adalah sebagai berikut :

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    0 10 20 30 40

    t (menit)

    J (L

    /m2 j

    am)

    Ultrasonik 0,5 jamUltrasonik 1 jamUltrasonik 1,5 jamBasa

    Gambar 4. 6 Pengaruh metode pencucian membran yang berbeda terhadap fluks air

    Pada Gambar 4.6, dapat dilihat bahwa nilai fluks air yang paling tinggi adalah nilai fluks

    membran hasil pencucian basa. Nilai fluks ini tidak jauh berbeda jika dibandingkan dengan

    membran hasil pencucian dengan ultrasonik selama 1 jam sedangkan nilai fluks yang paling

    rendah ditunjukkan oleh membran hasil pencucian ultrasonik selama