pengolahan limbah nata

BORANGLAPORAN PRAKTIKUM

No. Dokumen FO-UGM-BI-07-13Berlaku sejak 07 Januari 2009

Revisi 00

LABORATORIUM MIKROBIOLOGI Halaman 1 dari 12

Matakuliah : Mikrobiologi Industri

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR TAPIOKA SEBAGAI BAHAN

NATA DE CASSAVA

Nama : Nur Rohmah

NIM : 07/251815/BI/07914

Asisten : Abdul Rohman, S. Si.

LABORATORIUM MIKROBIOLOGI



Revisi 00


FAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2010

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara agraris yang kaya akan hasil alamnya,

terutama dalam bidang pangan. Dengan kekayaan alam yang melimpah ini,

maka alam Indonesia cocok untuk ditanami berbagai tanaman pangan,

diantaranya singkong. Indonesia saat ini merupakan salah satu negara

penghasil singkong terbesar ketiga didunia (13.300.000 ton/tahun) setelah

Brazil dan Thailand, sehingga banyak masyarakat Indonesia beralih dari

bertanam padi menjadi bertanam singkong. Singkong memiliki banyak

kandungan organik diantaranya kalori 146 kal, air 62.3 gram, phosphor 40

gram, karbohodrat 34 gram, kalsium 33 gram, vitamin C 30 gram, protein 1,2

gram, besi 0,7 gram, lemak 0,3 gram, vitamin B1 0,06 gram dan berat dapat

dimakan 75 gram.

Singkong dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan diantaranya

untuk komsumsi langsung manusia, bahan makanan ternak dan bahan baku

industri. Sebagai bahan baku industri singkong dapat diolah menjadi tepung

tapioka atau tepung singkong. Tapioka merupakan tepung dengan bahan baku

singkong (Manihot Utillisima L) dan mempunyai peranan dalam bahan

industri makanan, farmasi, tekstil, perekat dan lain-lainnya (Sumiyati, 2009).

Tapioka dapat diolah lebih lanjut menjadi dekstrin, glukosa, etanol dan

senyawa kimia lainnya. Tepung singkong mempunyai sifat-sifat yang lebih

mendekati tepung terigu dan dapat dimanfaatkan sebagai pengganti terigu

dalam pembuatan roti dan kue. Industri tapioka merupakan salah satu industri



Revisi 00


yang menghasilkan limbah padat dan cair dalam jumlah melimpah yang

cukup bermasalah dalam pengelolaan limbah (padat dan cair).

Banyak industri pengolahan ketela pohon di Indonesia yang

mengolah limbah tidak dilakukan dengan baik bisa menimbulkan berbagai

permasalahan bagi lingkungan sekitar diantaranya limbah cair sisa

pengendapan pati dapat menyebabkan bau tidak sedap dan penyakit. Air sisa

pengendapan pati ini sebenarnya mempunyai potensi menjadi bahan baku

pada produksi nata dikarenakan kandungan karbohidrat tinggi dan zat-zat lain

yang ada didalamnya.

Nata adalah makanan hasil fermentasi oleh bakteri Acetobacter

xylinum, membentuk gel yang mengapung pada permukaan media atau

tempat yang mengandung gula dan asam. Selama ini masyarakat hanya

mengetahui nata hanya bisa dibuat dari air kelapa. Oleh karena itu perlu

dilakukan penelitian lebih lanjut dalam rangka memanfaatkan air sisa

pengendapan pati sebagai bahan baku media pembuatan Nata de Cassava

yang merupakan salah satu usaha diversivikasi produk hasil pertanian.

B. Tujuan

Tujuan praktikum ini adalah mempelajari cara pembuatan nata de

Cassava dalam upaya pemanfaatan limbah cair sisa pengendapan pati sebagai

bahan baku media pembuatan Nata de Cassava.

.

C. Tinjauan Pustaka

Industri tapioka merupakan salah satu industri yang menghasilkan

limbah padat dan cair dalam jumlah melimpah yang cukup bermasalah dalam

pengelolaan limbah (padat dan cair). Hasil limbah dari 2/3 pengolahan tepung

tapioka sebesar 75%, limbah ini berupa padat dan cair (Amri, 2008). Limbah



Revisi 00


cair tapioka merupakan limbah yang dihasilkan dari proses pembuatan, baik

dari pencucian bahan baku sampai pada proses pemisahan pati dari airnya

atau proses pengendapan (Nurhasan dkk., 2008).

Menurut Sunaryo (2004), limbah tapioka dapat mengakibatkan

komunitas lingkungan air disungai terancam kepunahan, karena limbah

cair tapioka mengandung senyawa racun CN atau HCN yang sangat

tinggi. Dimana dalam pembuangan limbah kelingkungan air tidak

mengalami pengolahan terlebih dahulu. Dampak negatif dari limbah cair

mengakibatkan terjadinya pencemaran lingkungan, diantaranya bau yang

tidak sedap dan beberapa sumur warga yang tidak layak untuk

dikonsumsi. Salah satu jalan yang bisa ditempuh untuk mengatasi limbah

cair sebelum dimanfaatkan untuk pengairan sawah dan ladang adalah

perlu adanya pengolahan terlebih dahulu. Menurut Mukminim dkk.

(2008), salah satu cara pengolahan limbah cair adalah dengan UASB (Up-

flow Anaerobic Sludge Blanket) yang memiliki keuntungan, diantaranya

tidak membutuhkan energi untuk aerasi, pemanfaatan ruang secara

vertikal dan dihasilkan sludge lebih sedikit dari pada aerob. Limbah yang

diolah dimasukkan dari bagian bawah reaktor. Berdasarkan pada hasil

pengujian Laboratorium bahwa limbah cair tapioka memiliki kandungan

bahan organik diantaranya glukosa sebesar 21,067 mg %, karbohidrat

sebesar 18,900 % dan vitamin C sebesar 51,040 mg% (Hasil Observasi,

2009 dalam Arfiyanti dan Yulimartani, 2009).

Nata berasal dari Fhilipina untuk menyebut suatu pertumbuhan

menyerupai gel (agar-agar) yang terapung di permukaan, dimana gel

tersebut merupakan sellulosa yang dihasilkan oleh bakteri Acetobacter

Xylinum. Pertumbuhan Acetobacter Xylinum dalam medium yang cocok

menghasilkan massa berupa selaput tebal pada permukaan medium.

Selaput tebal tersebut mengandung 35-62 % sellulosa. Lapisan tebal



Revisi 00


tersebut terbentuk pada permukaan medium, merupakan hasil akumulasi

polisakarida ekstraselluler (Nata) tersusun oleh jaringan mikrofibril atau

pelikel. Pelikel tersebut adalah tipe sellulosa yang mempunyai struktur

kimia seperti sellulosa yang dibentuk oleh tumbuhan tingkat tinggi.

(Gunsalus, et al.,1962; Collado, 1987 dan Moat, 1988).

Pembentukan nata (polisakarisa ekstraselluler) diperlukan senyawa

antara lain yaitu heksosa fosfat. Heksosa fosfat mengalami oksidasi

melalui lintasan pentosa fosfat menghasilkan senyawa NADPH (senyawa

penyimpan tenaga pereduksi) dan malepas CO2. Gas CO2 yang dilepas

akan terhambat dan menempel pada mikrofibril sellulosa, sehingga

sellulosa naik kepermukaan cairan (Meyer, 1960). Fosfat anorganik perlu

ditambahkan kedalam medium karena bahan tersebut sangat diperlukan

untuk memecah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa (Cuningham,

1978). Selulosa disintesis melalui reaksi bertahap UDPG dan Selodekstrin.

Selodekstrin dihasilkan dari penggabungan UDP glukosa dengan unit

Glukosa (Meyer, 1960).

Reaksi pembentukan Selodekstrin berlangsung terus sampai

terbentuk senyawa, yang terdiri dari 30 unit glukosa dengan ikatan β-1,4.

Selodekstrin bergabung dengan lemak dan protein. Proses tersebut

merupakan proses antara dari UDP glukosa yang melibatkan enzim

sellulosa sintesa (Moat, 1988). Pembentukan polisakarida ekstrasellular

(nata) dapat terjadi 24 jam setelah inkubasi dan meningkat dengan cepat 4

hari inkubasi, kemudian cenderung lambat pada hari berikutnya. Hal ini

dikarenakan keasaman medium bertambah serta gula dalam substrat

berkurang. ( Alaban, 1962).

Bakteri Acetobacter Xylinum tergolong famili Pseudomonadaceae

dan termasuk genus Acetobacter. Berbentuk bulat, panjang 2 mikron,



Revisi 00


biasanya terdapat sel tunggal atau kadang-kadang mempunyai rantai

dengan sel yang lain (Stainer et al., 1963).

Fermentasi adalah salah satu bagian dari bioteknologi yang

menggunakan mikroorganisme sebagai pemeran utama dalam suatu

proses. Industri fermentasi di nagara-negara maju sudah berkembang

sedemikian pesatnya termasuk dalam produk hasil-hasil pemecahan atau

metabolit primer oleh mikroba (asam, asam amino, protein sel tunggal),

enzim dan sebagainya. Untuk mengembangkan industri fermentasi

tersebut diperlukan pengetahuan dasar bioteknologi yang kuat, yang

merupakan gabungan dari ilmu biokimia dan mikrobiologi, terutama

fisiologi dan genetika mikroba, serta ilmu keteknikan dalam fermentasi.

(Fardiaz, 1987).

Faktor-faktor yang mempengaruhi tahap fermentasi antara lain

suhu, nutrisi, kadar aw (aktivitas air), pH dan oksigen. Masing-masing jenis

mikrobia mempunyai suhu optimum untuk pertumbuhan. Air dan nutrien

digunakan oleh mikrobia untuk proses metabolismenya. Nutrisi

dibutuhkan sebagai sumber karbon, sumber nitrogen, sumber energi dan

faktor pertumbuhan (nutrien dan vitamin). Mutrien tersebut digunakan

untuk membenttuk energi dan menyusun komponen sel. pH medium

merupakan salah satu faktor penting yang mempengaruhi aktivitas dari

mikrobia dan kematian dari mikroorganisme (Volk dan Wheeler, 1988).

II. METODE

A. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan dalam praktikum pembuatan nata de

Cassava antara lain nampan plastik, saringan kain, bejana pemanas, tungku

api, kertas koran, rak, pengaduk, botol inokulum dan botol formula (I dan

II).



Revisi 00


Sedangkan bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum

Pembuatan nata de Cassava antara lain inokulum Acetobacter xylinum,

limbah cair tapioka, Z A, formula I dan Formula II.

B. Cara Kerja

Praktikum pengolahan limbah cair tapioka dilakukan ditempat

Bapak Triyoko, Jl. Parangtritis KM 16 Bantul pada hari kamis, 3

Desember 2010 pukul 13.00 WIB- selesai. Pembelajaran dilakukan dalam

2 tahap. Tahap pertama penjelasan mengenai usaha nata yang

dikembangkan dengan Bapak Triyoko sebagai narasumber, kemudian

tahap kedua adalah kunjungan langsung ke tempat pembuatan nata.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Dibawah ini adalah tabel 1, yang merupakan hasil pengamatan praktikum

pembuatan nata de Cassava dari limbah tapioka.

Tabel 1. Tahapan pembuatan nata de Cassava dari limbah cair Tapioka.

Tahapan Gambar Keterangan

Preparasi starter

Gambar 1. Inokulum nata

de cassava

Inokulum yang

digunakan adalah

bakteri pemfermentasi

nata de coco



Revisi 00


Pemanasan

Gambar 2. Tungku

perebusan bahan nata

Proses pemanasan,

tahap ini dilakukan 2x

Penyaringan

Gambar 3. Penyaringan

ampas singkong

Tahap penyaringan

dilakukan setelah

perebusan pertama

Fermentasi nata

Gambar 4. Formula I dan

II

Formula I merupakan

Enzim amilase

sedangkan Formula II

merupakan koenzim

Gambar 5. Rak

penyimpanan nata

Bahan yang telah

direbus dan

ditambahkan formula

I dan II dituang ke

dalam rak plastik,

ditutup kertas koran

dan didiamkan

sampai terbentuk



Revisi 00


lapisan nata

Gambar 6. Nata siap

dipanen

Nata yang berbentuk

lembaran siap

dipanen

C. PEMBAHASAN

Usaha pembuatan nata de Cassava merupakan tindak lanjut dari UPFMA

(Pemberdayaan masyarakat yang didanai Bank Dunia). Dana yang digunakan untuk

pembuatan nata de Cassava adalah alokasi dana anggaran tahun 2009. Program

UPFMA telah ada sejak tahun 2008, dana anggaran 2008 digunakan untuk pengolahan

keripik pisang, pembuatan pupuk bogasi (60 % berjalan) dan usaha pembenihan

gurami yang didukung dengan pengadaan induk pejantan. Sedangkan dana anggaran

2009 digunakan untuk pelatihan keripik aneka rasa dari ubi kayu dan pembuatan nata

de Cassava, yang disorot oleh masyarakat. Produk nata de Cassava telah menyebar di

Polres Ponorogo, Ngawi, Cilacap yang akan dikembangkan oleh pihak Universitas

Diponegoro, hingga akan dikembangkan ibu-ibu dari pengadilan militer.

Untuk mencapai SOP (Standar Operasional Prosedure) akan dibuatkan rumah

khusus produksi nata. Tempat yang selama ini digunakan adalah rumah sederhana

yang rusak akibat gempa. Selain nata, akan dikembangkan tepung Cassava sebagai

alternatif lain industri berbahan dasar singkong. Proses pembuatan nata masih

sederhana, menggunakan nampan plastik. Memang ada wacana penggunaan nampan

stainless yang dinilai lebih higienis, namun biaya yang dibutuhkan untuk pengadaan

nampan stainless relatif besar.

Pertama, untuk membuat nata de cassava dibutuhkan inokulum. Inokulum ini

digunakan untuk mempersingkat atau menghilangkan fase lag, diharapkan proses yang



Revisi 00


terjadi adalah fase eksponensial sehingga waktu yang digunakan untuk produksi lebih

singkat. Starter ini dari inokulasi Acetobacter xylinum dalam medium air kelapa. Cara

pengolahan nata yang pertama adalah limbah cair tapioka direbus bersama dengan

ampas singkong. Rebusan tersebut disaring ditambah Formula I, didiamkan selama

satu malam. Selanjutnya didihkan kembali, sebelum mendidih ditambahkan formula

II, kemudian dituang ke nampan, dan diberi inokulum. Pemanasan I adalah proses

sakarifikasi, pada pemanasan II bertambah gulanya. Formula I adalah enzim amilase

yang akan mendegradasi amilum (pati) menjadi molekul gula yang lebih sederhana.

Sedangkan formula II adalah koenzim, yang akan mengaktifkan enzim agar dapat

mendegradasi dalam proses sakarifikasi. Koenzim merupakan molekul organik yang

spesifik, tahan terhadap panas, berat molekul rendah, mudah terdisiosiasi dan mudah

dipisahkan dari enzimnya dengan cara dialysis. Mekanisme kerja koenzim antara lain

dengan reaksi oksidoreduksi, reaksi pengalihan gugus dan isomerasi serta reaksi

membentuk ikatan kovalen. Kendala dalam produksi nata de Cassava adalah

ketergantungan terhadap formula I dan formula II, sehingga diupayakan pembuatan

formula I dan II sendiri untuk menekan biaya produksi. Kedua formula ini dapat

membuat limbah mengenmbang, lebih larut air. Komposisi formula I dan II diduga

adalah khamir (ragi). Oleh karena itu akan dilakukan percobaan penggunaan ragi roti

sebagai pengganti pengganti formula, dibuat dengan cara ragi roti disuspensikan

dalam air.

Penuangan medium ke nampan tidak terlalu tinggi, disesuaikan dengan alat

pemotong pabrik pemesan nata. Pembentukan polisakarida ekstraselular (nata) dapat

terjadi 24 jam setelah inkubasi dan meningkat dengan cepat 4 hari inkubasi, kemudian

cenderung lambat pada hari berikutnya. Hal ini dikarenakan keasaman medium

bertambah serta gula dalam substrat berkurang (Alaban, 1962). Pemanenan jangan

dilakukan lebih dari 7 hari agar kapang tidak membentuk sporulasi. Kapang yang

membentuk miselium berwarna putih sebaiknya dibiarkan, rasanya akan manis.

Kapang ini akan memakan sisa-sisa pati. Pada pembuatan nata, sebaiknya digunakan Z



Revisi 00


A ini digunakan sebagai sumber N, yang merupakan nutrien untuk bakteri. Selain itu Z

A dapat menurunkan nilai pH (lebih asam). pH selama proses fermentasi dibuat asam

(pH 3-4), Acetobacter akan mensintesis selulosa disekeliling selnya. Jika ditumbuhkan

pada pH 7, maka yang terbentuk adalah asam cuka karena bakteri akan membentuk

biomassa. Pengecekan ph asam dapat dengan disentuh tangan, jika terasa gatal berarti

pH asam, atau dirasakan namun tidak aman. Jadi cara yang mudah dan lebih ekonomis

adalah dengan kertas lakmus. Warna biru yang berubah menjadi kuning jika kertas

lakmus dicelupkan dalam cairan bahan nata dapat digunakan sebagai indikator pH

berubah menjadi asam.

Bentuk dan tekstur nata de cassava mirip nata de coco. Putih dan kenyal.

Perbedaannya, selain rasa nata de Cassava yang berasa singkong, makanan ini dibuat

dari hasil fermentasi air perasan sisa produksi tepung tapioka dengan mikroba

Acetobacter xylinum. Sementara nata de coco dibuat dari fermentasi air kelapa. Air

kelapa mengandung alkohol yang dapat mempercepat pertumbuhan. Nata yang tidak

jadi dapat di press dan dikeringkan sebagai bahan kanvas atau bahan pembuatan kertas

braille.

IV. SIMPULAN

Limbah cair tapioka dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan nata

de cassava yang mempunyai nilai ekonomis lebih tinggi. Tahapan pembuatan nata

antara lain penyiapan inokulum, penyaringan, pemanasan 2x, pengeraman 1 malam,

dan tahap fermentasi nata di nampan.

V. DAFTAR PUSTAKA

Alaban, C.A. 1962. Studies on The Optimum Condition for Nata de Coco Bacterium or Nata for Formation in Coconut Water. The Philipine Agriculturist volume 45.

Collado, L.S. 1987. Nata; Processing and Problems of the Industry in the Philipines traditional Food and their Processing in Asia. Nodai Research Institute Tokyo University of Agriculture, Japan.



Revisi 00


Fardiaz Srikandi. 1987. Fisiologi Fermentasi. Institute Pertanian Bogor. Hasil observasi. 2009. Dalam Arviyanti, E. dan Yulimartani, N. 2009. Pengaruh

penambahan air limbah tapioka pada proses pembuatan nata. Seminar tugas akhir S1 Universitas Diponegoro. Semarang.

Meyer, L.H. 1960. Food Chemistry. Reinhold Publishing Co., NewYork. Moat, A.G. 1988. Microbial Physiology. John Wiley and Sons, Inc, NewYork. Stainer, Doudoroff, and Adelberg. 1963. The Microbial World. Published by Prentice

Hall, Inc. Sumiyati. 2009. Kualitas nata de cassava limbah cair tapioka dengan penambahan

gula pasir dan lama fermentasi yang berbeda, Skripsi S1 Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.

Volk, W. A. Dan Wheeler, M. F.1988. Mikrobiologi Dasar. Erlangga. Jakarta.

pengolahan limbah nata

Documents

Transcript of pengolahan limbah nata