UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

Perbandingan Kualitas Yeast Hydrolysate Enzymatic (YHE) dalam Variasi Media Fermentasi

Comparison of Quality Yeast Hydrolysate Enzymatic ( YHE ) based Variations Fermentation Substrate

Nurul Fatimah* dan Rudiana AgustiniJurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuam Alam

Universitas Negeri Surabaya, Jl.Ketintang, Surabaya, 60231*email: fatimahnurul.104424@gmail.com

Abstrak. Telah dilakukan penelitian tentang perbandingan kualitas kimia, fisika serta biologi pada Yeast Hydrolysate Enzymatic (YHE) berdasarkan media fermentasinya. Media fermentasi yang digunakan yaitu tepung limbah tapioka dan tepung kedelai. Prosedur yang dilakukan meliputi beberapa tahap antara lain preparasi sampel, fermetasi, otolisis, hidrolisis enzimatis dan pengeringan serta penghalusan. Kualitas kimia YHE yang ditumbuhkan pada media fermentasi tepung limbah tapioka dengan kadar karbohidrat 87,4817%; air 9,8912%, abu 4,3471%; pH 4,7; protein 4,98% dan lemak 1,3%; sedangkan YHE yang ditumbuhkan pada media fermentasi tepung kedelai kadar karbohidrat 72,1678%; air 8,2841%; abu 3,1281%, pH 6,1; protein 12,6% dan lemak 7,82%. Kualitas fisika pada YHE yang ditumbuhkan pada media fermentasi dari tepung limbah tapioka tekstur halus dan tidak menggumpal, warna cokelat muda dan berbau gula; sedangkan YHE yang ditumbuhkan pada media fermentasi dari tepung kedelai tekstur halus tidak menggumpal, warna cokelat tua dan berbau gula. Kualitas biologi dengan menghitung total koloni sel S.cerevisiae YHE yang ditumbuhkan pada media fermentasi tepung limbah tapioka 21.1010 cfu, dan YHE yang ditumbuhkan pada fermentasi tepung kedelai 3,1.1010 cfu.

Kata Kunci: media fermentasi, yeast hydrolysate enzymatic, Saccharomyces cerevisiae

Abstract. A research on the comparative quality of chemistry, physics and biology in Yeast Hydrolysate Enzymatic (YHE) based on fermentation substrate has been done. Fermentation substrate is used waste tapioca flour and soy flour. The procedures performed include multiple stages. Those are sample preparation, fermentation, autolysis, enzymatic hydrolysis and drying and also smoothing. Chemical quality of YHE is grown in fermentation substrate tapioca flour waste with levels of 87.4817% carbohydrate; water 9.8912%, 4.3471% ash; pH 4.7; 4.98% protein and 1.3% fat; while YHE is grown in fermentation substrate soy flour waste with levels of 72.1678% carbohydrate; 8.2841% water; 3.1281% ash, pH 6.1; 12.6% protein and 7.82% fat. Quality of physics at YHE that use fermentation substrate of waste tapioca flour are smooth texture and does not clot, light brown color and smell of sugar; while YHE that use of fermentation substrate of soy flour has smooth texture and does not clot, dark brown color and smell of sugar. Biological quality by calculating the total colonies of S.cerevisiae cell grown on waste tapioca flour fermentation substrate is 21.1010 cfu, and grown in fermentation substrate soy flour is 3,1.1010 cfu.

Keywords: Fermentation substrate , enzymatic hydrolyzate of yeast , Saccharomyces cerevisiae

PENDAHULUANYeast Hydrolysate Enzymatic (YHE) merupakan

ekstrak sel yeast dari pasta fermentasi yang diperoleh melalui proses lisis sel dan dihidrolisis secara enzimatis. Yeast (khamir) merupakan jamur bersel satu yang mikroskopik, tidak berflagela dan beberapa genera membentuk filamen

(Pseudomiselium). YHE memiliki banyak manfaat, antara lain dapat meningkatkan pertumbuhan plantlet anggrek dendrobium [1], sebagai sumber energi pada proses degradasi lignin [2], stimulan pertumbuhan untuk bakteri[3].

Saccharomyces cerevisiae adalah salah satu strain dari yeast yang dapat dimanfaatkan di bidang

73

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

fermentasi Pertumbuhan dari S.cerevisiae dapat mempengaruhi kualitas dari ekstrak yeast. pertumbuhan S.cerevisiae dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya yaitu media (substrat) fermentasi. Hasil menunjukkan bahwa konsentrasi gula, jumlah sel S.cerevisiae, dan konsentrasi etanol didalam media saling mempengaruhi. Peningkatan jumlah sel S.cerevisiae diikuti dengan penurunan konsentrasi gula reduksi dan peningkatan konsentrasi etanol di dalam media [4].

Media fermentasi memberikan pengaruh pada pertumbuhan sel S.cerevisiae, semakin banyak nutrisi didalam media fermentasi akan dapat meningkatkan jumlah sel yang dihasilkan sehingga semakin banyak pula protein yang diperoleh, protein ini dapat mendukung kualitas dari Yeast Hydrolysate Enzymatic (YHE) [5]. Semakin baik zat nutrisi didalam substratnya mengakibatkan pertumbuhan sel semakin cepat dan ukuran sel semakin besar. Menurut [6], media fermentasi mengandung nutrisi yang dibutuhkan oleh S.cerevisiae, yaitu nutrisi makro dan nutrisi mikro. Nutrisi makro meliputi unsur C, N, P dan K.

Berdasarkan latar belakang tersebut akan dilakukan penelitian untuk mengkaji perbandingan media fermentasi berdasarkan komposisi kimia dari tepung kedelai dan tepung limbah tapioka yang dapat mendukung pertumbuhan S.cerevisiae. Perbandingan Kualitas YHE meliputi kualitas kimia (kadar karbohidrat, air, abu, lemak dan pH), fisika (tekstur, warna dan bau) dan biologi (total sel S.cerevisiae).

Menurut [7] pada keadaan fisik yang menguntungkan, terutama pada kisaran suhu 7o-60oC, organisme akan tumbuh dan menyebabkan terjadinya perubahan dalam hal penampilan, rasa, bau serta sifat-sifat lain pada bahan makanan. Reaksi pada fermentasi yang adalahC6H12O6 2C2H5OH + 2 CO2 + 2ATP......(1) glukosa etanol

energyS.cerevisiae dapat mengubah karbohidrat

menjadi gula sederhana yang selanjutnya akan diubah lagi menjadi alcohol, mikroorganisme ini terdapat pada ragi tape ataupun ragi roti. Beberapa jenis mikroorganisme yang terdapat dalam ragi adalah Chlamydomucor aryzae, Rhizopus oryzae,

Mucor sp., Candida sp., Saccharomyces verdommamii, dan lain-lain [8]

S.cerevisiae mengandug protein didalam selnya, bahan pembangun protein adalah asam amino [9]. Asam amino dapat membentuk protein dengan cara menyambung asam amino melalui ikatan peptida. Protein yang terkandung didalam sel mikroorganisme sangat dipengaruhi oleh nutrisi yang tersedia didalam media dimana sel tersebut ditumbuhkan, salah satu media fermentasi yang baik untuk fermentasi dengan S.cerevisiae adalah tepung yang kandungan utamanya zat pati [10]. Tepung bisa jadi tidak murni hanya mengandung pati, karena tercampur dengan protein, pengawet, dan sebagainya. Komponen utama penyusun pati adalah amilosa dan amilopektin. Amilosa tersusun atas satuan glukosa yang saling berkaitan dengan ikatan -1,4 glukosa, sedangkan amilopektin merupakan polisakarida yang tersusun dari -1,4 glukosa dan mempunyai rantai cabang -1,6 glukosa [11]. 50-90% zat pati dalam basis berat kering masih terkandung pada limbah padat industri pengolahan singkong mejadi tepung tapioca, limbah padat tersebut memiliki kisaran sebanyak 15-20% [12]. Tepung juga mengandung protein, beberapa tepung dengan kandungan protein tinggi adalah tepung kedelai [13].

Fermentasi merupakan suatu cara untuk mengubah substrat menjadi produk tertentu yang dikehendaki dengan menggunakan bantuan mikroba [14]. Kondisi lingkungan mencakup fakor kimia, yaitu konsentrasi substrat dan faktor fisika, yaitu perpindahan medium dan pencampuran medium [15]. Fermentasi oleh khamir, seperti S.cereviseae menghasilkan etil alkohol (etanol) dan CO2.

Glukosa merupakan monosakarida utama dalam metabolisme S.cerevisiae. Glukosa dengan adanya oksigen (aerob) diubah menjadi karbondioksida yang dilepas oleh paru-paru, sedangkan glukosa tanpa oksigen (anaerob) mikroorganisme ini akan menempuh jalur metabolisme yang lain dengan menghasilkan enzim-enzim untuk melakukan fermentasi glukosa menghasilkan energi dan gas CO2 [16].

S.cerevisiae memiliki aktivitas protease yang sangat kecil dan hampir tidak ada, sehingga kemampuan untuk memecah protein tidak terlalu baik secara ektraselular ataupun intraselular [17].

74

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

Aktivitas untuk enzim amilase pada sel S.cerevisiae diperoleh hasil yaitu 7280 unit/gr pada keadaan optimalnya. Hal ini menunjukkan bahwa S.cerevisiae mempunyai kemampuan yang baik dalam mendegradasi amilosa menjadi maltosa atau molekul karbohidrat sederhana lainnya. S.cereviseae akan tumbuh dengan baik pada substrat yang mengandung banyak karbohidrat dibandingkan dengan substrat yang mengandung banyak protein [18].

Ekstrak yeast diproduksi dari ragi tape maupun ragi roti melalui proses otolisis pada suhu 50-55oC atau melalui plasmolisis dengan penambahan NaCl pada konsentrasi tinggi. Proses hidrolisis enzimatis ditambahkan untuk memecah protein menjadi asam aminonya. Hidrolisis enzimatis adalah proses pemecahan polimer menjadi monomer-monomer penyusunnya dengan bantuan enzim. Enzim bromelin merupakan enzim protease yang dapat melakukan hidrolisis enzimatis dengan jalan memutuskan ikatan peptida. Proses enzim memecah protein ragi adalah dengan menghancurkan dinding sel terlebih dahulu. Untuk mencapai ekstrak ragi, cairan disentrifugasi guna menghilangkan dinding sel ragi yang tersisa. Protein, vitamin dan mineral dari sel ragi tetap dipertahankan dalam ekstrak ragi. Dalam istilah sederhana, ekstrak ragi mengandung semua komponen alami dari sel ragi tanpa dinding sel sekitarnya. Ekstrak ragi terkonsentrasi menjadi pasta atau cairan dalam proses penguapan lembut di sekitar 60oC atau semua air menguap melalui proses pengeringan semprot [19].METODE PENELITIAN

Penelitian ini termasuk jenis penelitian pra experiment dengan skala laboratorium. Desain penelitian ni adalah “One Shot Case Study”. Penelitian dilakukan di laboratorium Biokimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Surabaya, Laboratorium Unit Layanan Penelitian (ULP) Universitas Airlangga dan Laboratorium Angler, Surabaya. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain incubator; ayakan 100 mesh; botol kaca 500 ml; tutup botol karet; gelas kimia 100ml, 500 ml, 1000 ml, 2000 ml; spatula 30 cm; gelas ukur 10 ml, 100 ml, pipet tetes, corong kaca, corong bencin, kertas saring, neraca analitik, kaca arloji, sentrifuse,

timba plastik, toples plastik, solasi, cawan petri, laminar, blender, lap, pisau dan autoklaf.Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain tepung kedelai, tepung limbah tapioka, NaCl, urea, crude nanas, aquades, ragi roti, ragi tape dan es batu.Preparasi Sampel

Tepung sebagai media fermentasi dari tepung kedelai dan limbah tapioka di keringkan dengan oven selama 24 jam. Tepung di saring dengan saringan 100 mesh. Ragi tape dilembutkan dengan menggunakan alu dan mortar, diayak dengan ayakan 100 mesh.Fermentasi

Sebanyak 25 gram (dalam berat kering) tepung dimasukkan kedalam didalam fermentor dan ditambahkan 250 ml aquades mendidih, diaduk rata sampai terbentuk gel. Diinkubasi selama 48 jam dengan suhu 37oC. Ditambahkan ragi tape 2,5 gram; ragi roti 1,25 gram; diinkubasi pada suhu 30oC. Difermentasi selama 36 jam.Pembuatan Crude Nanas

Membersihkan buah nenas dan memotong dadu kecil-kecil. Menghaluskan buah nenas dengan menggunakan blender. Disaring dengan lap kain yang bersih, hasil saringan disentrifuse pada 4500 rpm, suhu 4oC selama 15 menit untuk diambil supernatannya.Pembuatan YHE

Fermentasi dihentikan dengan menggunakan autoklaf pada suhu 121oC selama 5 menit. Tahap pemecahan dinding sel dengan menggunakan NaCl 35% selama 48 jam. Disentrifuse dengan kecepatan 10000 rpm selama 5 menit. Pellet di tampung sebagai pasta fermentasi. Ditambahkan crude nanas sebanyak 50 ml. Dihidrolisis enzimatis selama 48 jam pada suhu 30oC. Pasteurisasi pada suhu 70oC selama 15 menit, dan evaporasi sampai diperoleh bentuk padatan kering.

PenghalusanYHE yang telah kering dilakukan penghalusan

dengan menggunakan blender. Setelah halus di blender kemudian di saring dengan ayakan 100 mesh.

75

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

HASIL DAN PEMBAHASANFermentasi

Aquades mendidih (60oC) digunakan sebagai pelarut pada pengenceran substrat, karena granul dari pati tidak akan larut didalam air pada suhu ruang maupun suhu dingin, tetapi dapat larut didalam air panas [20]. Suhu aquades yang tinggi akan dapat memutus ikatan hidrogen antara amilosa dan amilopektin yang terkandung didalam granul pati dari kedua tepung. Saat ikatan hidrogen antara amilosa dan amilopektin diputuskan oleh suhu tinggi dari air, maka molekul air akan masuk berikatan dengan amilosa dan amilopektin menghasilkan ikatan hydrogen, sehingga akan megakibatkan air dapat masuk dan meresap kekadalam granul pati dari kedua tepung, sehingga tepung mengalami pembengkakan sampai pada batas tertentu yang disebut dengan gelatinisasi [20]

Reaksi hidrolisis pada pati terjadi lebih cepat dengan penambahan enzim campuran dari amilase, selulase dan xilanase dengan konsentrasi enzim adalah 0,8% [21]. Substrat pada hidrolisis enzimatis dengan menggunakan amilase, selulase dan xilanase akan terlihat pada penurunan endapan substrat [20]. Hal ini terjadi karena terjadinya reaksi pemecahan polimer menjadi monomer yang lebih cepat dan ini merupakan pengaruh dari kerja enzim amilase, selulase dan xilanase yang dapat mempercepat reaksi perombakan tersebut. kemudian fermentasi dilakukan selama 36 jam. Reaksi pada proses fermentasi:(C6H10O5)n n(C12H22O11)........................(5)Pati maltosaC12H22O11 + H2O 2C6H12O6....(6)Maltosa air glukosaC6H12O6 2C2H5OH + 2 CO2 + 2ATP....(7)Glukosa etanol energi

Berdasarkan reaksi diatas pati dari substrat di rombak menjadi maltosa oleh enzim yang ditambahkan seperti pada reaksi (5). Maltosa kemudian dikonversi menjadi glukosa dengan bantuan H2O seperti pada reaksi (6). Glukosa yang dihasilkan dimanfaatkan oleh S.cerevisiae sebagai nutrisinya, dengan bantuan enzim yang dihasilkan melalui reaksi fermentasi nomor (7).

OtolisisOtolisis adalah peritstiwa mengkerutnya

sitoplasma dan lepasnya membran plasma dari dinding sel jika sel dimasukkan ke dalam larutan hipertonik (larutan garam lebih dari 1%) [22]. Berat NaCl dalam gram yang ditambahkan dapat dihitung dengan menggunakan volume substrat sebagai pembandingnya.

Pada proses otolisis, sampel terlihat lebih keruh dibandingkan sebelumnya. Kekeruhan ini diduga karena adanya cairan sel mikroorganisme, cairan sel berupa protein dan enzim. Proses otolisis menyebabkan protein dari S.cerevisiae dikeluarkan dari sel nya, sehingga proses ini dapat meningkatkan kuantitas kadar protein dari substrat melalui kandungan cairan sel S.cerevisiae yang sebagian besar adalah protein.Hidrolisis Enzmatis

Hidrolisis yang terjadi dengan enzim proteolitik adalah putusnya ikatan peptida dari ikatan substrat, dimana enzim proteolitik bertugas sebagai katalisator di dalam sel [23]. Husain S dan Lowe G meneliti bagian aktif dari enzim bromelain, secara sederhana digambarkan deretan asam amino pada pusat aktif dari enzim bromelain sebagai berikut:

Cys – Gly – Ala – Cys* - TrpRantai gugus asam amino diatas menunjukkan

bahwa Cys* merupakan bagian aktif dari bromelain, sehingga protein dari substrat di putus pada asam amino Cys. Protein, vitamin dan mineral dari sel ragi tetap dipertahankan dalam ekstrak ragi dalam istilah sederhana, ekstrak ragi mengandung semua komponen alami dari sel ragi tanpa dinding sel sekitarnya [19].

Hasil sentrifuse substrat terfermentasi memiliki struktur yang memadat, namun saat ditambahkan crude nanas, substrat tersebut menjadi encer seperti sebelum dilakukan sentrifuse. Keadaan encer ini merupakan akibat dari proses hidrolisis enzimatis, yang menyebabkan putusnya asam amino penyusun protein substrat melalui jalan putusnya rantai asam amino Cys. Proses hidrolisis enzimatis ini tidak meningkatkan ataupun mengurangi kadar protein subtrat, namun hanya mengubah protein subtrat menjadi asam amino penyusunnya.

76

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

PengeringanBerat yang diperoleh dari masing-masing

perlakuan dan replikasinya dapat disajikan dalam Tabel berikut :Tabel 1.Berat YHE pada Setiap Perlakuan dan ReplikasiMedia Replikas

iBerat YHE (g)

Berat rata2 YHE (g)

Tepung limbah tapioka

1 18,3292 17,28732 14,40263 19,1301

Tepung Kedelai

1 41,6635 39,23712 39,27583 36,7719

Berdasarakan data pada Tabel 1, YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka memiliki berat lebih sedikit dibandingkan YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai. Bahan-bahan yang ditambahkan selama proses pembuatan YHE memiliki kondisi kualitas dan kuantitas yang sama, yang membedakan hanya pada media fermentasinya, sehingga bahan selain media fermentasi dapat diabaikan. Media mengandung komposisi nutrisi yang berbeda untuk mikroorganisme. Mikroorganisme pada ragi tape terdiri dari khamir dan kapang, sedangkan ragi roti hanya terdiri dari khamir, khamir pada ragi tape dan ragi roti adalah khamir yang sama, yaitu S.cereviciae [24].

S.cerevisiae menyekresi enzim α-amilase untuk memecah karbohidrat mejadi gula sederhana [18]. sehingga glukosa berkurang, berat substrat berkurang dan berat YHE lebih sedikit dari berat awal sustrat. Mikrooganisme yang mendominasi pada YHE dengan media tepung kedelai tidak dapat tumbuh dengan baik yaitu S.Cereviae sangat sedikit menghasilkan enzim protease bahkan hampir tidak ada, sedangkan protein merupakan kandungan terbesar dari tepung kedelai, sehingga media fermentasi tidak dapat dimanfaatkan oleh S.Cerevisiae dan berat substrat cenderung tidak berkurang, sehingga berat YHE lebih bayak dibandingkan pada media fermentasi dari tepung limbah tapioka. Pengujian Kualitas Fisika

Pengujian kualitas fisika dari Yeast Hydrolysate Enzymatic (YHE) meliputi tekstur, warna dan bau. Pengujian kualitas fisika ini dibandingkan dengan produk Yeast Hydrolysate Enzymatic (YHE) dari

BactoTM Yeast Extract. Hasil kualitas fisika ditunjukkan pada Tabel :

Tabel 2. Kualitas Fisika Yeast Hydrolysate Enzymatic

Media Aspek yang dianalisisTekstur Warna Bau

Limbah Tapioka

Halus tidak menggumpal

Cokelat muda Gula (manis)

Tepung Kedelai

Halus tidak menggumpal

Cokelat tua Gula (manis)

Kedua produk YHE yang dihasilkan memberikan tekstur yang halus dan menggumpal, tekstur halus yang dihasilkan karena YHE yang telah melalui proses pengeringan didalam inkubator, dihaluskan dengan blender, kemudian di ayak dengan ayakan 100 mesh. Sedangkan tekstur tidak menggumpal pada YHE dikarenakan pegeringan dilakukan sebelum dan sesudah proses penghalusan, pemanasan ini mengakibatkan pengurangan kadar air pada YHE.

Tekstur yang dihasilkan memiliki kesamaan dengan tekstur BactoTM Yeast Extract. Tekstur YHE yang dihasilkan dengan demikian dapat dikatakan memiliki kualitas yang baik, hal tersebut juga terjadi pada kualitas bau dari YHE yang dihasilkan. YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka jika dibandingkan dengan YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai memiliki kesamaan pada bau, yaitu berbau manis. Bau manis yang dihasilkan sama seperti bau manis pada BactoTM

Yeast Extract, sehingga dapat dikatakan bahwa kualitas tekstur dan bau pada YHE dengan media fermentasi tepung limbah tapioka dan YHE dengan media fementas tepung kedelai memiliki kualitas yang mirip dengan BactoTM Yeast Extract.

Warna YHE yang dihasilkan yaitu cokelat muda untuk YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka dan warna cokelat tua untuk YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai, sedangkan pada BactoTM Yeast Extract warna yang dihasilkan yaitu kuning kecokelatan. Parameter warna juga mempengaruhi kualitas YHE, warna yang baik adalah warna yang tidak terlalu gelap, seperti pada produk BactoTM Yeast Extract, memiliki warna kuning kecokelatan. Jika dibandingkan, maka produk YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka lebih baik jika dibandingkan dengan YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai.

77

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

Pengujian Kualitas BiologiPengujian kualitas biologi dilakukan dengan

menghitung koloni S.cerevisiae sebelum terjadi proses fermentasi dan setelah proses fermentasi. Hasil TPC pada penelitian ini disajikan pada tabel berikut:

Tabel 3. Kualitas Biologi Yeast Hydrolysate Enzymatic

Media Total Sel YeastSebelum Fermentasi

Setelah Fermentasi

Limbah Tapioka

8,9 x 108 CFU/ml

1,2 x 1011 CFU/ml

Tepung Kedelai

1,6 x 109 CFU/ml

3,7 x 1011 CFU/ml

Hasil TPC kedua YHE menunjukkan bahwa koloni S.cerevisiae sebelum dan sesudah fermentasi pada YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka lebih tinggi dibandingkan YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai. Data jumlah total koloni S.cerevisiae dengan menggunakan nutrisi dari tepung limbah padat tapioka sebagai media fermentasi mengalami peningkatan koloni sebanyak 21.1010 cfu dan pada media fermentasi dengan tepung kedelai jumlah koloni mengalami peningkatan sebanyak 3,1.1010

cfu.Peningkatan jumlah koloni pada S.cerevisie

dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka lebih banyak dibandingkan dengan media fermentasi dari tepung kedelai. Hal ini terjadi karena kandungan enzim amilase pada S.cereviseae lebih tinggi dibandingkan dengan kandungan enzim protease. Enzim amilase digunakan untuk mendegradasi karbohidrat menjadi molekul sederhananya, sedangkan enzim protease mendegradasi protein menjadi asam amino. S.cereviseae akan tumbuh dengan baik pada substrat yang mengandung banyak karbohidrat dibandingkan dengan substrat yang mengandung banyak protein, sehingga S.cereviseae tumbuh lebih baik pada media fermentasi dari tepung limbah padat tapioka dibandingkan dengan media ferementasi dari tepung kedelai. Hal ini dikarenakan tepung limbah padat tapioka mengandung lebih banyak karbohidrat dan tepung kedelai mengandung lebih banyak protein.Pengujian Kualitas Kimia

Hasil analisis proksimat terdapat pada tabel :

Tabel 4.Kualitas Kimia dari Yeast Hydrolysate Enzymatic Media Aspek yang dianalisis

Total Karbohidrat (%)

Kadar Air (%)

Kadar Abu (%)

pH Protein Total (%)

Lemak total (%)

Limbah Tapioka

87,4817

9,8912

4,3471 4,7 4,9800 1,3000

Tepung Kedelai

72,1678

8,2841

3,1281 6,1 12,6000

7,8200

Pada tabel di atas memaparkan hasil analisis proksimat YHE dengan hasil kadar karbohidrat pada YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka mengalami penurunan dibanding dengan YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai, yaitu dari 90,80% menjadi 87,4817%. Hal ini dikarenakan S.cerevisiae membutuhkan makanan sebagai sumber energi untuk mendukung metabolismenya, sumber makanan Saccharomyces cerevisiae yang paling utama adalah karbohidrat dengan monomernya yaitu glukosa yang terdapat pada tepung limbah tapioka. Glukosa merupakan monosakarida utama dalam metabolisme S.cerevisiae.

YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai persen kadar karbohidrat mengalami kenaikan, dari 23,3% menjadi 72,1678%, untuk kasus ini, terjadi ketidaksesuaian dengan teori, hal ini dikarenakan uji karbohidrat dilakukan dengan metode perhitungan kasar atau disebut metode Carbohydrate by Different; persen karbohidrat dengan pengurangan 100 persen oleh persen protein, lemak, abu, dan air [25].

YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka memiliki kadar air yang lebih tinggi dibandingkan dengan kadar air pada media fermentasinya dengan nilai kadar air tepung limbah tapioka adalah 7,06. Proses fermentasi alkohol menggunakan mikroorganisme S.cerevisiae akan dilakukan degradasi senyawa organik yang berasal dari substrat menjadi molekul sederhana dengan salah satu hasil samping adalah air. Peningkatan kadar air ini disebabkan adanya penguraian keseluruhan bahan kering oleh S.cerevsiae, ini dilakukan untuk memperoleh makanan sebagai bahan pembentuk sel baru, dan dengan demikian

78

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

kandungan bahan kering akan mengalami penurunan [26].

Kandungan air pada YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai mengalami kenaikan jika dibandingkan dengan media fermentasinya, dimana kadar air tepung kedelai adalah 6,6%. Kenaikan ini terjadi sama halnya pada YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai. Meskipun tepung kedelai merupakan substrat tinggi protein, yang tidak dapat dimanfaatkan oleh S.Cerevisiae karena hanya sedikit sekali menghasilkan enzim protease bahkan hampir tidak ada, namun tepung kedelai masih mengandung 23,35 karbohidrat yang dapat dimanfaatkan oleh S.cerevisiae sehingga proses fermentasi akan tetap berjalan. Adanya proses fermentasi ini akan meningkatkan kadar air substrat, dan berdampak pada meningkatnya pula kadar air pada produk YHE yang dihasilkan.

Kadar abu pada YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka dan YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai masing-masing mengalami peningkatan jika dibandingkan dengan media fermentasinya. Peningkatan kadar abu yang terjadi pada kedua produk karena kedua media (substrat) fermentasi mengandung selulosa tinggi, yang dapat di konversi menjadi asam organik dan senyawa-senyawa lain termasuk didalamnya adalah mineral, sehingga dampak yang terjadi adalah peningkatan kadar abu [25].

Peningkatan kadar protein pada YHE-Tepung Limbah Tapoka diakibatkan adanya protein yang terkandung didalam sel S.cerevisiae. S.cerevsiae memanfaatkan karbohidrat yang terdapat pada media fermentasinya yaitu tepung limbah tapioka untuk kemudian dipecah menjadi gula sederhana dengan mensekresikan enzim amilase [18].

Sedangkan penurunan kadar protein pada YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai kemungkinan diakibatkan karena adanya beberapa proses dalam pembuatan YHE seperti misalnya penambahan air mendidih saat gelatinisasi, selain itu S.cerevisiae juga menggunakan nitrogen untuk nutrisi tambahannya, nitrogen ini diperoleh dari medianya, terutama dari protein yang terkandung didalam protein media fermentasinya. Penyebab menurunnya kadar protein adalah adanya proses pemanasan dan penggunaan nitrogen oleh mikroba

sebagai salah satu unsur untuk menunjang pertumbuhan mikroba tersebut [27].

Peningkatan kadar lemak pada YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka terjadi karena mikroorganisme dapat meghasilkan lipid atau minyak mikroba selama fermentasi berlangsung, sehingga disebut sebagai spesies berminyak yang selain berfungsi sebagai nutrisi cadangan mikroba itu sendiri juga berfungsi sebagai sumber komoditas minyak [28].

Sedangkan pada YHE dengan media fermenasi dari tepung kedelai kadar lemak mengalami penurunan jika dibandingkan dengan media fermentasinya. Hal ini dikarenakan pada fermentasi dengan menggunakan S.cerevisiae akan merombak bahan organik substratnya dengan mensekresikan enzim amilase dan lipase yang masing-masing bekerja untuk memecah amilum dan lemak [29]. Peningkatan kadar lemak selama proses fermentasi oleh S.cerevisiae disebabkan adanya waktu inkubasi yang cukup lama sehingga hal ini menyebabkan meningkatkannya aktivitas enzim lipase yang dapat merombak lemak menjadi senyawa sederhana yang digunakan untuk memenuhi kebutuhan nutrisinya, S.cerevisiae akan merombak karbohidrat terlebih dahulu kemudian protein dan lemak.

Jika dibandingkan pH YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai lebih rendah daripada YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai, hal ini terjadi karena tepung kedelai memiliki kandungan protein lebih tinggi dibandingkan dengan tepung limbah tapioka. Protein mengandung unsur N yang menyumbangkan kenaikan pH. Selain itu proses fermentasi S.Cerevisiae dengan media tinggi karbohidrat lebih disukai, karena S.cerevisiae akan menghasilkan enzim amilase sehingga dapat merombak karbohidrat menjadi gula sederhana dan memanfaatkannya untuk pertumbuhan selnya, sehingga jumlah S.cerevisiae akan semakin banyak dan frekuensi fermentasi akan semakin banyak pula, semakin banyak proses fermentasi maka akan semakin banyak pula metabolit primer dan sekunder yang dihasilkan [18]. Metabolit primer berupa alkohol yang bersifat asam, metabolit sekunder adalah asam organik dan gas CO2 yang bersifat asam, hal ini menggeser kondisi substrat pada pH rendah (pH asam) [4].

79

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

Tabel 5. Asam Amino Glutamat yang Terkandung didalam Yeast Hydrolysate Enzymatic (YHE)

Media Glutamat (%)Tepung Kedelai 0,0076%

Tabel 5 menunjukkan persen dari asam amino glutamat yang terdapat pada YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai. Pengujian asam amino hanya dilakukan pada YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai karena memiliki kandungan protein lebih tinggi dibandingkan dengan YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka. Asam amino yang dianalisis hanya satu yaitu glutamat, hal ini dikarenakan glutamat merupakan asam amino tertinggi yang terkandung didalam Yeast Ekstrak yaitu 9,4% glutamat total [30].

Persen total asam amino pada Yeast Ekstrak dengan merk BactoTM Yeast Extract adalah 9,4% lebih tinggi dibandingkan pada YHE-Tepung Kedelai yaitu 0,0075%. Asam amino glutamat menjadi sangat penting untuk kualitas YHE begitu juga pada tepung kedelai, asam amino tertinggi yaitu asam amino glutamate.

Asam amino glutamat pada YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai lebih sedikit dibandingkan dengan asam amino glutamat pada media fermentasinya, yaitu tepung kedelai, sehingga kadar asam amino glutamat YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai lebih sedikit dibandingkan kadar asam amio glutamat media fermentasinya yaitu tepung kedelai.

Persen total asam amino pada Yeast Ekstrak dengan merk BactoTM Yeast Extract adalah 9,4% lebih tinggi dibandingkan pada YHE-Tepung Kedelai yaitu 0,0075%. Asam amino glutamat menjadi sangat penting untuk kualitas YHE karena jenis asam amino dengan kadar tertinggi yang terdapat pada Yeast Extract seperti pada BactoTM

Yeast Extract adalah asam amino glutamat. asam mino yang terkandung di dalam tepung kedelai, diperoleh kadar asam amino tertinggi adalah glutamat, sehingga kemungkinan kadar glutamat berasal dari substrat tepung kedelai, karena pada S.cerevisiae tidak terkandung asam amino glutamat. BactoTM Yeast Extract, memilki kadar asam amino glutamat yang lebih tinggi dibandingkan YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai. Penurunan kadar asam amino terjadi selama proses

pembuatan YHE, hal ini dikarenakan penurunan kadar protein juga terjadi pada YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai, hal ini mengakibatkan berkurangnya kadar asam amino glutamat.

SIMPULANBerdasarkan analisis data dan uji yang

dilakukan, diperoleh hasil bahwa secara kualitas kimia YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai lebih baik jika dibandingkan YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka berdasarkan pada nilai protein yang lebih tinggi yaitu 12,6% dibandingkan 4,98%; kadar air lebih rendah yaitu 8,2841% dibandingkan 9,8912%; kadar abu lebih rendah 3,1281% dibandingkan 4,3471%; pH lebih baik yaitu 6,1 dibandingkan 4,7; karbohidrat lebih tinggi 87,4871% dibandingkan 71,1678%, namun hasil pengukuran karbohidrat merupakan hasil perhitungan kasar (Carbohydrate by Different) dan tidak dilakukan uji laboratorium, sehingga dapat dikatakan bahwa untuk kadar karbohidrat diperoleh hasil yang tidak akurat.

Hasil pada uji kualitas fisika, YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka lebih baik dari YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai. Pada uji tekstur dan bau keduanya memliki hasil yang sama baiknya dengan pembanding yaitu BactoTM Yeast Extract, hasil tekstur halus tidak menggumpal dan berbau gula. Sedangkan pada uji warna, ini menunjukkan bahwa YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka lebih baik dibandingkan YHE tepung kedelai, hasil warna cokelat muda untuk YHE dengan media fermentasi dari tepung limbah tapioka dan warna cokelat tua untuk YHE dengan media fermentasi dari tepung kedelai, hasil terbaik diambil berdasarkan yang paling mendekati dengan pembanding yaitu BactoTM Yeast Extract.

Hasil pada kualitas biologi, peningkatan jumlah koloni sel S.cerevisiae lebih tinggi pada YHE dengan media fermentasi tepung limbah tapioka yaitu sebanyak 21.1010 cfu dibandingkan pada media fermentasi dengan tepung kedelai yaitu sebanyak 3,1.1010 cfu, sehingga kualitas biologi pada YHE-Tepung limbah tapioka lebih baik dibandingkan dengan YHE-Tepung Kedelai.

80

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

SARANPerlu dilakukan penelitian lanjutan tentang

variasi garam pada proses otolisis untuk melihat pengaruh konsentrasi garam pada kualitas kimia, fisika dan biologi YHE. Selain itu dapat juga dilakukan penelitian tentang variasi crude nanas pada proses hidrolisis enzimatis untuk melihat pengaruh konsentrasi crude nanas dalam memecah protein pada YHE

DAFTAR PUSTAKA

1. Widiastoety, D. dan Nurmalinda. 2003. Pemanfaatan Ekstrak Ragi dalam Kultur In Vitro Plantlet Media Anggrek. Cianjur. J.Hort. 20. 60-66.

2. Fadilah, Sperisa Distantina., Sri Retno Dwi., Dina Soraya Ma’rifah. 2009. Pengaruh Penambahan Glukosa dan Ekstrak Yeast Terhadap Biodelignifikasi Ampas Batang Aren. Ekuilibrium. 8. 29-33.

3. Li, Min,. Xianyan Liao,. Dongxu Zhang,. Guocheng Du,. dan Jian Chen. 2011. Yeast Extract Promote Cell Growth and Induces Production of Polyvinyl Alcohol-Degrading Enzymes. SAGE-Hindawi Access to Research. Halaman 8.

4. Wignyanto, Suharjono dan Novita. 2001. Pengaruh Konsentrasi Gula Reduksi Sari Hati Nanas dan Inokulum Saccharomyces cerevisiae pada Fermentasi Etanol. Jurnal Teknologi Pertanian.2.1. 68-77.

5. Suprihatin. 2010. Teknologi Perpindaha Massa dalam Perancangan Proses Reaksi. Surabaya : Universitas Negeri Surabaya.

6. Halimatuddahliana, 2004, Pembuatan Bioetanol Dari Berbagai Proses, Universitas Sumatera Utara.Digital Library.

7. Pelczar, Michael J., Jr., dan E.C.S. Chan. 1986. Dasar-dasar mikrobiologi 1. Penerjemah Ratna Siri Hadioetomo, et al.

8. Rachintaiawati, Diana. 2006. Pembuata Ragi Tape. http://file.upi.edu/direktori/fpmipa/jur._pend._biologi/diana_rochintaniawati/biology_terapan/pembuatan_ragi_tape_%26_tape.pdf. Diakses pada tanggal 03 Januari 2014.

9. Murwani, Retno. Modul Perkuliahan Mata Kuliah Biokimia Pokok Bahasan Protein dan Asam Nukleat. Semarang : Universitas Diponegoro

10.Purwitasari, Erna., Artini Pangastuti., Ratna Setyaningsih. 2004. Pengaruh Media Tumbuh terhadap Kadar Protein Saccharomycescerevisiae dalam Pembuatan Protein Sel Tunggal. Bioteknologi.1.37-42.

11.Mastuti E. dan Seyawardhani D.A. 2010. Pengaruh Variasi Temperatur dan Konsentrasi pada Kinetika Reaksi Hidrolisis Tepung Kulit Ketela Pohon. Ekuilibrium. 9. 23-27.

12.Zainal, Abidin., Wisnu Broto., FS Nugrahoni. 1997. Studi Produksi Sirup Glukosa dari Limbah Padat Industri Tapioka Daerah Pati. Semarang : Universitas Diponegoro.

13.Prasetiyono, B.W.H.E. 2008. Rekayasa Suplemen Protein pada Ransum Sapi Pedaging Berbasis Jerami dan Dedak Padi. Disertasi Doktor Peternakan. Bogor: Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor.

14.Waites, M.J., Morgan, N.L., Rockey, J.S., and Gary Higton. 2001. Industrial Microbiology: An Introduction. USA: Blackwell science.

15.Puspaningsih, N. N. T., Akhmaloka., H.Sofyan., I.Bambang., dan Y.S.Manuhara. 1999. Pembentukan Galur Saccharomyces yang Mampu Mencerna Pati secara Langsung menjadi Etanol melalui Kloning Gen Amilase http://adln.lib.unair.ac.id/. Diakses tanggal 20 Januari 2015

16.Krisno, Agus. 2012. Pemanfaatan Saccharomyces cerevisiae dalam Industri Alkohol. https://aguskrisnoblog.wordpress.com. Diakses pada 13 Januari 2015

17.Ahmad, R.Z. 2007. Aktivtas Enzim Kitinase dan Protease pada Cendawan Nematofagus (Duddingtonia flagrans dan Saccharomyces cerevisiae). Seminar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner. Halaman 885-891.

18.Sari, Dewi Permata; Wuryanti dan Khairul Anam. 2013. Isolasi, Purifikasi dan Karakterisasi α-amilase dari Saccharomyces cerevisiae FNCC 3012. Chem Info. 1. 1. 337-344.

19.Eurasyp. 2011. Yeast Extract. http://www.yeastextract.info. Diakses tanggal 20 Januari 2015.

81

UNESA Journal of Chemistry Vol 5. No.1 January 2016

20.Maghfiroh, Lailatul. 2013. Pengaruh Konsentrasi Onggok Industri Tapioka dan Urea pada Produksi Biohidrogen Melalui Fermentasi Gelap. Skripsi  yang tidak dipublikasikan. Surabaya: Jurusan Kimia, Universitas Surabaya.

21.Prasetyowati, Wahyu. 2011. Pengaruh KonsentrasiEnzim Dan Lama Inkubasi Terhadap Produksi Bio-H2 Pada Proses Degradasi Limbah Padat IndustriTapioka (Onggok). Skripsi yang tidak dipublikasikan. Surabaya: Jurusan Kimia, Universitas Surabaya.

22.Buana, eqi, et.al. 2011. Struktur dan Inti Sel Rhoeo discolor Saat Normal dan Plasmolisis. Bogor : Regina.

23.Hastuti, D. 2001. Pengaruh Ekstrak Bromelin Sebagai Agensia Bating Terhadapa Kekuatan Teknik dan Suhu Kerut pada Penyamakan Full Nabati Kulit Kelinci Lokal. Purwokerto : Fakultas Peternakan UNSOED.

24. Jannah, Asyeni Miftahul. 2010. Proses Fermentas Hidrolisat Jerami Padi untuk Menghasilkan Bioetanol. Jurnal Teknik Kimia.1.17. 44-52.

25. Affandi, Erwin dan Heru Yuniati. 2011. Pemanfaatan Limbah Ampas Kelapa Sawit Sebagai Substrat untuk Sintesis Zat Gizi Melalui Fermentasi Kapang Rhizopus oligosporus. PGM. 2. 123-130.

26. Anggraeny, Y.N. dan U.Umiyasih. 2009. Pengaruh Fermentasi Saccharomyces cerevisiae Terhadap Kandungan Nutrisi dan Kecernaan Ampas Pati Aren (Arenga pinnata Merr.). Seminar Nasonal Teknologi Peternakan dan Veteriner. Halaman 256-262

27. Purawisastra, Suryana; Dewi S. Slamet dan Uken S.S. Soetrisno. ____ . Perubahan Kandungan Protein dan Komposisi Asam Amino Kedela pada Waktu Pembuatan Tempe dan Tahu. ____ . 118-124.

28. Kurniati, Lina Eka; Nur Aida; Setiyo Gunawan dan Tri Widjaja. 2012. Pembuatan MOCAF (Modified Cassava Flour) dengan Proses Fermentasi Menggunakan Lactobacillus plantarum, Saccharomyces cerevisiae dan Rhyzopus Oryzae. Jurnal Teknik Pomits. 1. 1-6.

29. Umiyasih, Uum dan Y.N.Anggraeny. 2008. Pengaruh Fermentasi Saccharomyces cerevisiae Terhadap Kandungan Nutrisi dan Kecernaan Ampas Pati Aren. Semniar Nasional Teknologi Peternakan dan Veteriner.

30. Advanced Bioprocessing. 2006. BionutrisitsTM

Technical Manual: Advanced BioprocessingThird Edition Revised. USA : BD.

82