AKTIVITAS ACETOBACTER XYLINUM PADA PEMBUATAN NATA DE COCO

Disusun oleh :

Ardhia Deasy R. 0911010010

Lauren Crisya W. 0911010045

Steffy Marcella F. 0911010080

Dyah Hayu K. 0911011034

Roma Van Damme 0911011062

Septian Ulul A. 0911013027

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN HASIL PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2010

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar belakang

Biologi molekuler atau biologi molekul merupakan salah satu cabang biologi

yang merujuk kepada pengkajian mengenai kehidupan pada skala molekul. Ini

termasuk penyelidikan tentang interaksi molekul dalam benda hidup, terutama

tentang interaksi berbagai sistem dalam sel, termasuk interaksi DNA, RNA, dan

sintesis protein, dan bagaimana interaksi tersebut diatur. Biologi molekuler telah

memungkinkan kita untuk mengungkap misteri tubuh manusia, virus, bakteri

dan semua kehidupan lainnya.

2. Tujuan

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Nata de Coco

Kata nata berasal dari bahasa Spanyol yang berarti krim. Nata diterjemahkan ke

dalam bahasa Latin sebagai 'natare' yang berarti terapung-apung. Nata dapat dibuat dari

air kelapa, santan kelapa, tetes tebu (molases), limbah cair tebu, atau sari buah (nanas,

melon, pisang, jeruk, jambu biji, strawberry dan lain-lain). Nata De Coco merupakan

jenis komponen minuman yang terdiri dari senyawa selulosa (dietry fiber), yang

dihasilkan dari air kelapa melalui proses fermentasi, yang melibatkan jasad renik

(mikrobia), yang selanjutnya dikenal sebagai bibit nata. Bibit nata sebenarnya

merupakan golongan bakteri dengan nama Acetobacter xylinum.

Apabila dilihat dari aspek gizi, nata tidak mempunyai peran yang penting karena

komponen utamanya adalah selulosa, akan tetapi nata berguna untuk membantu gerak

peristaltik usus besar sehingga akan memperlancar pengeluaran feses. Nata dapat

digambarkan sebagai makanan rendah kalori untuk keperluan diet.

Nata memiliki kandungan selulosa ± 2,5% dan lebih dari 95% kandungan air. Nata

memiliki kandungan serat kasar 2,75%; protein 1,5 -2,8%; lemak 0,35% dan sisanya air.

2.2 Acetobacter xylinum

Bakteri pembentuk nata pertama-tama diduga Leuconostoc sp., akan tetapi

kemudian dipastikan bahwa bakteri pembentuk nata adalah Acetobacter xylinum.

Klasifikasi ilmiah bakteri nata adalah :

Kerajaan : Bacteria

Filum : Proteobacteria

Kelas : Alpha Proteobacteria

Ordo : Rhodospirillales

Familia : Psedomonadaceae

Genus : Acetobacter

Spesies : Acetobacter xylinum

Acetobacter xylinum merupakan bakteri berbentuk batang pendek, yang mempunyai

panjang 2 mikron dengan permukaan dinding yang berlendir. Bakteri ini bisa membentuk rantai

pendek dengan satuan 6-8 sel. Bersifat ninmotil dan dengan pewarnaan Gram menunjukkan

Gram negatif.

Bakteri ini tidak membentuk endospora maupun pigmen. Pada kultur sel yang masih

muda, individu sel berada sendiri-sendiri dan transparan. Koloni yang sudah tua membentuk

lapisan menyerupai gelatin yang kokoh menutupi sel koloninya. Pertumbuhan koloni pada

medium cair setelah 48 jam inokulasi akan membentuk lapisan pelikel dan dapat dengan

mudah diambil dengan jarum ose.

Bakteri ini dapat membentuk asam dari glukosa, etil alkohol, dan propil alkohol, tidak

membentuk indol dan mempunyai kemampuan mengoksidasi asam asetat menjadi CO2 dan

H2O. Sifat yang paling menonjol dari bakteri ini adalah memiliki kemampuan untuk

mempolimerisasi glukosa sehingga menjadi selulosa. Selanjutnya selulosa tersebut membentuk

matrik yang dikenal sebagai nata. Faktor lain yang dominan mempengaruhi sifat fisiologi dalam

pembentukan nata adalah ketersediaan nutrisi, derajat keasaman, temperatur, dan

ketersediaan oksigen.

Bakteri Acetobacter xylinum juga mengalami pertumbuhan sel. Pertumbuhan sel

didefinisikan sebagai pertumbuhan secara teratur semua komponen di dalam sel hidup. Bakteri

Acetobacter xylinum mengalami beberapa fase pertumbuhan sel yaitu fase adaptasi, fase

pertumbuhan awal, fase pertumbuhan eksponensial, fase pertumbuhan lambat, fase

pertumbuhan tetap, fase menuju kematian, dan fase kematian.

Bakteri Acetobacter Xylinum mengalami pertumbuhan sel. Pertumbuhan sel

didefinisikan sebagai pertumbuhan secara teratur semua komponen di dalam sel

hidup. Bakteri Acetobacter Xylinum mengalami beberapa fase pertumbuhan sel yaitu

fase adaptasi, fase pertumbuhan awal, fase pertumbuhan eksponensial, fase

pertumbuhan lambat, fase pertumbuhan tetap, fase menuju kematian, dan fase

kematian.

Apabila bakteri dipindah ke media baru maka bakteri tidak langsung tumbuh

melainkan beradaptasi terlebih dahulu. Pad afase terjadi aktivitas metabolismedan

pembesaran sel, meskipun belum mengalami pertumbuhan. Fase pertumbuhan

adaptasi dicapai pada 0-24 jam sejak inokulasi. Fase pertumbuhan awal dimulai

dengan pembelahan sel dengan kecepatan rendah. Fase ini berlangsung beberapa jam

saja. Fase eksponensial dicapai antara 1-5 hari. Pada fase ini bakteri mengeluarkan

enzim ektraselulerpolimerase sebanyak-banyaknya untuk menyusun polimer glukosa

menjadi selulosa (matrik nata). Fase ini sangat menentukan kecepatan suatu strain

Acetobacter Xylinum dalam membentuk nata.

Fase pertumbuhan lambat terjadi karena nutrisi telah berkurang, terdapat

metabolic yang bersifat racun yang menghambat pertumbuhan bakteri dan umur sel

sudah tua. Pada fsae in pertumbuhan tidak stabil, tetapi jumlah sel yang tumbuh masih

lebih banyak disbanding jumlah sel mati.

Fase pertumbuhan tetap terjadi keseimbangan antara sel yang tumbuh dan yang mati.

Matrik nata lebih banyak diproduksi pada fase ini. Fase menuju kematian terjadi akibat

nutrisi dalam media sudah hamper habis. Setelah nutrisi harbi, maka bakteri akan

mengalami fase kematian. Pada fase kematian sel dengan cepat mengalami kematian.

Bakteri hasil dari fase ini tidak baik untuk strain nata.

Apabila bakteri dipindah ke media baru maka bakteri tidak langsung tumbuh melainkan

beradaptasi terlebih dahulu. Pada fase adaptasi terjadi aktivitas metabolisme dan pembesaran

sel, meskipun belum mengalami pertumbuhan. Fase pertumbuhan adaptasi dicapai pada 0-24

jam sejak inokulasi. Fase pertumbuhan awal dimulai dengan pembelahan sel dengan kecepatan

rendah. Fase ini berlangsung beberapa jam saja. Fase eksponensial dicapai antara 1-5 hari.

Pada fase ini bakteri mengeluarkan enzim ektraselulerpolimerase sebanyak-banyaknya untuk

menyusun polimer glukosa menjadi selulosa (matrik nata). Fase ini sangat menentukan

kecepatan suatu strain Acetobacter xylinum dalam membentuk nata.

Acetobacter xylinum secara luas tersebar di alam dan umumnya merupakan

kontaminan dalam industri cuka menggunakan A. aceti. A. xylinum dapat diisolasi dari buah

yang busuk, sayuran dan air kelapa yang terfermentasi. Banyak strain A. xylinum yang mampu

menghasilkan selulosa dengan berbagai sumber gula seperti glukosa, sukrosa, fruktosa, gula

invert, etanol dan gliserol. Produksi selulosa oleh A. xylinum dapat dilakukan pada kondisi

kultur statis ataupun teragitasi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi Acetobacter xylinum mengalami pertumbuhan

adalah nutrisi, sumber karbon, sumber nitrogen, serta tingkat keasaman media

temperatur, dan udara (oksigen). Senyawa karbon yang dibutuhkan dalam fermentasi

nata berasal dari monosakarida dan disakarida. Sumber dari karbon ini yang paling

banyak digunakan adalah gula. Sumber nitrogen biasanya berasal dari bahan organik

seperti ZA, urea. Meskipun bakteri Acetobacter xylinum dapat tumbuh pada pH 3,5 –

7,5, namun akan tumbuh optimal bila pH nya 4,3. sedangkan suhu ideal bagi

pertumbuhan bakteri Acetobacter Xylinum pada suhu 28° - 31°C. Bakteri ini sangat

memerlukan oksigen, sehingga dalam fermentasi tidak perlu ditutup rapat namun hanya

ditutup untuk mencegah kotoran masuk kedalam media yang dapat mengakibatkan

kontaminasi.

2.3 Proses Pembuatan nata de Coco

Pada prinsipnya untuk menghasilkan nata de coco yang bermutu baik, maka perlu

disediakan media yang dapat mendukung aktivitas Acetobacter xylinum untuk

memproduksi selulosa ekstraseluler atau yang kemudian disebut nata de coco.

Bakteri Acetobacter xylinum akan dapat membentuk nata jika ditumbuhkan dalam air

kelapa yang sudah diperkaya dengan Karbon (C) dan Nitrogen (N), melalui proses yang

terkontrol. Dalam kondisi demikian, bakteri tersebut akan menghasilkan enzim ekstraseluler

yang dapat menyusun zat gula menjadi ribuan rantai serat atau selulosa. Dari jutaan renik yang

tumbuh pada air kelapa tersebut, akan dihasilkan jutaan lembar benang-benang selulosa yang

akhirnya nampak padat berwarna putih hingga transparan, yang disebut sebagai nata.

Nata yang dihasilkan tentunya bisa beragam kualitasnya. Kualitas yang baik akan

terpenuhi apabila air kelapa yang digunakan memenuhi standar kualitas bahan nata, dan

prosesnya dikendalikan dengan cara yang benar berdasarkan pada faktor-faktor yang

mempengaruhi pertumbuhan dan aktivitas Acetobacter xylinum yang digunakan. Apabila rasio

antara karbon dan nitrogen diatur secara optimal, dan prosesnya terkontrol dengan baik, maka

semua cairan akan berubah menjadi nata tanpa meninggalkan residu sedikitpun.

Air kelapa yang digunakan dalam pembuatan nata harus berasal dari kelapa yang masak

optimal, tidak terlalu tua atau terlalu muda. Bahan tambahan yang diperlukan oleh bakteri

antara lain karbohidrat sederhana, sumber nitrogen, dan asam asetat. Pada umumnya senyawa

karbohidrat sederhana dapat digunakan sebagai suplemen pembuatan nata de coco,

diantaranya adalah senyawa-senyawa maltosa, sukrosa, laktosa, fruktosa dan manosa. Dari

beberapa senyawa karbohidrat sederhana itu sukrosa merupakan senyawa yang paling

ekonomis digunakan dan paling baik bagi pertumbuhan dan perkembangan bibit nata. Adapun

dari segi warna yang paling baik digunakan adalah sukrosa putih. Sukrosa coklat akan

mempengaruhi kenampakan nata sehingga kurang menarik. Sumber nitrogen yang dapat

digunakan untuk mendukung pertumbuhan aktivitas bakteri nata dapat berasal dari nitrogen

organik, seperti misalnya protein dan ekstrak yeast, maupun Nitrogen anorganik seperti

misalnya ammonium fosfat, urea, dan ammonium sulfat. Namun, sumber nitrogen anorganik

sangat murah dan fungsinya tidak kalah jika dibandingkan dengan sumber nitrogen organik.

Bahkan diantara sumber nitrogen anorganik ada yang mempunyai sifat lebih yaitu ammonium

sulfat. Kelebihan yang dimaksud adalah murah, mudah larut, dan selektif bagi mikroorganisme

lain.

Asam asetat atau asam cuka digunakan untuk menurunkan pH atau meningkatkan

keasaman air kelapa. Asam asetat yang baik adalah asam asetat glasial (99,8%). Asam asetat

dengan konsentrasi rendah dapat digunakan, namun untuk mencapai tingkat keasaman yang

diinginkan yaitu pH 4,5 – 5,5 dibutuhkan dalam jumlah banyak. Selain asan asetat, asam-asam

organik dan anorganik lain bisa digunakan.

Langkah-langkah pembuatan nata de coco:

1. Siapkan air kelapa, kemudian lakukan penyaringan menggunakan kain kasa.

2. Air kelapa yang sudah bersih kemudian ditambah gula pasir sebanyak 10 gram.

3. Air kelapa yang sudah diberi gula pasir, kemudian ditambah ZA sebanyak 1 gram.

4. Kemudian dipanaskan sampai mendidih.

5. Setelah mendidih, biarkan sampai dingin kemudian disaring kembali.

6. Setelah disaring air kelapa dipisahkan menjadi dua bagian, ½ bagian diberikan

ekstrak tauge dan setengahnya tidak diberikan.

7. Masukkan asam cuka sampai PHnya mencapai 4,5 – 5 kemudian diaduk.

8. Kemudian diberi mikroba sebanyak 5 – 10% ( 50 ml). Simpan ditempat yang teduh

selama 1 minggu.

9. Lembaran nata yang terbentuk diambil dan dicuci berulang untuk menghilangkan

asam asetatnya dan dipotong menjadi berbentuk kubus.

10. Potongan kubus direndam dalam air selama 24 jam dengan secara berkala menggati

airnya sampai hilang bau asamnya. Dan siap dicampur atau dikonsumsi dengan

berbagai cara pengolahan.

2.4 Proses pemecahan Enzim oleh Azetobacter Xylinum

Proses terbentuknya nata adalah sebagai berikut:

Bakteri Acotobacter xylinum akan dapat membentuk serat nata jika ditumbuhkan

dalam air kelapa yang sudah diperkaya dengan karbon dan nitrogen melalui proses

yang terkontrol. Dalam kondisi demikian, bakteri tersebut akan menghasilkan enzim

yang dapat menyusun zat gula menjadi ribuan rantai serat atau selulosa.

Nutrien yang berperan utama dalam proses fermentasi oleh Acetobacter xylinum

adalah karbohidrat sebagai sumber energi dan untuk perbanyakan sel. Pada proses

metabolismenya, selaput selulosa ini terbentuk oleh aktivitas Acetobacter xylinum ter-

hadap glukosa. Karbohidrat pada medium dipecah menjadi glukosa yang kemudian

berikatan dengan asam lemak (Guanosin trifosfat) membentuk prekursor penciri selu-

losa oleh enzim selulosa sintetase, kemudian dikeluarkan ke lingkungan membentuk

jalinan selulosa pada permukaan medium.. Selama metabolisme karbohidrat oleh Ace-

tobacter xylinum terjadi proses glikolisis yang dimulai dengan perubahan glukosa men-

jadi glukosa 6-posfat yang kemudian diakhiri dengan terbentuknya asam piruvat.

Glukosa 6-P yang terbentuk pada proses glikolisis inilah yang digunakan oleh Acetobac-

ter xylinum untuk menghasilkan selulosa.

Selain metabolit sekunder, Acetobacter xylinum juga menghasilkan metabolit

primer berupa asam asetat, air dan energi yang digunakan kembali dalam siklus

metabolismenya. Asam asetat dimanfaatkan oleh Acetobacter xylinum sebagai sub-

strat agar tercipta kondisi yang optimum untuk pertumbuhannya dan untuk memben-

tuk CO2 dan H2O.

Ketebalan jalinan selulosa sebagai hasil dari proses fermentasi meningkat seiring

dengan meningkatnya ketersediaan nutrien yang cukup pada medium tumbuh menye-

babkan bakteri mampu melakukan metabolisme dan reproduksi yang cukup tinggi, se-

hingga produk metabolismenya pun semakin banyak. Monomer-monomer selulosa

hasil sekresi Acetobacter xylinum terus berikatan satu dengan yang lainnya memben-

tuk lapisan-lapisan yang terus menerus menebal seiring dengan berlangsungnya

metabolisme Acetobacter xylinum. Semakin banyak hasil sekresi Acetobacter xylinum,

maka semakin tebal pula selulosa yang dihasilkan dari proses fermentasi. Jalinan-jali-

nan selulosa tersebut terus berikatan membentuk ikatan yang kokoh dan kompak.,be-

rat selulosa yang dihasilkan selain dipengaruhi oleh tebal tipisnya selulosa, juga dipen-

garuhi oleh kekompakan ikatan. Semakin kompak ikatannya akan semakin bertambah

beratnya.

Dari jutaan renik yang tumbuh pada air kelapa tersebut, akan dihasilkan jutaan

lembar benang-benang selulosa yang akhirnya nampak padat berwarna putih hingga

transparan yang disebut sebagai nata.

Dengan bantuan bakteri, maka komponen gula yang terdapat di dalamnya dapat

diubah menjadi suatu substansi yang menyerupai gel yang tumbuh di permukaan

media. Dalam pertumbuhan, bakteri pembentuk nata dipengaruhi oleh beberapa

faktor antara lain tingkat keasaman medium, suhu fermentasi, lama fermentasi,

sumber nitrogen, sumber karbon, dan konsentrasi starter. Sumber karbon dapat

digunakan gula dari berbagai macam jenis seperti glukosa, sukrosa, fruktosa, ataupun

maltosa dan untuk mengatur pH digunakan asam asetat.

BAB III

KESIMPULAN

DAFTAR PUSTAKA