LAPORAN PRAKTIKUM BIOTEKNOLOGI

PERCOBAAN III

”PROTEIN SEL TUNGGAL”

OLEH:

NAMA : SUMARLIN

NIM : F1C1 07 028

KELOMPOK : II

ASISTEN : LM. RAMADHAN

LABORATORIUM KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS HALUOLEO

KENDARI

2010

PROTEIN SEL TUNGGAL

A. Tujuan Percobaan

Tujuan dilakukannya percobaan ini adalah menghitung kadar protein dari protein

sel tunggal hasil produksi kulit ubi kayu dan kadar protein dari kulit ubi kayu.

B. Landasan Teori

Indonesia merupakan negara penghasil ubi kayu nomor 5 terbesar di dunia. Dan

setiap tahun produksi ubi kayu semakin meningkat rata – rata 3 % dan meningkatnya

produksi ubi kayu tidak diimbangi dengan pengolahan limbah dari ubi kayu yaitu

kulitnya. Umbi kayu terdiri 15 – 20 % adalah kulitnya, Sehingga 1/5 sendiri limbah kulit

ubi kayu yang dihasilkan dari pemanfaatan ubi kayu. Selama ini industri tepung tapioka,

industri snack yang menggunakan bahan dasar ubi kayu dan industri yang lain yang

memakai bahan dasar ubi kayu hanya memakai ubi kayu nya sedangkan kulitnya di

buang, sehingga dapat mencemari lingkungan (Puspitasari dkk., 2009).

Limbah kulit umbi ubi kayu dapat digunakan sebagai bahan dasar potensial

untuk proses biokonversi oleh mikroba, yaitu dengan memanfaatkannya sebagai substrat

pertumbuhan mikroba untuk memproduksi protein sel tunggal melalui proses fermentasi.

Proses fermentasi menggunakan substrat kulit umbi ubi kayu merupakan proses

fermentasi padat (Solid State Fermentation / SSF).Pertumbuhan mikroba memegang

peranan penting dalam keberhasilan proses SSF ini. Pertumbuhan mikroba dipengaruhi

oleh kandungan nutrien substrat, antara lain sumber karbon dan nitrogen, unsur makro

dan mikro, rasio C/N, serta kadar air. Mikroba yang digunakan dalam proses fermentasi

padat dapat menghasilkan enzim yang akan mendegradasi senyawa-senyawa kompleks

menjadi lebih sederhana dan mensintesis protein yang merupakan proses pengkayaan

protein bahan (Busairi dkk., 2009).

Fermentasi mempunyai pengertian aplikasi metabolisme mikroba untuk

mengubah bahan baku menjadi produk yang bernilai lebih tinggi, seperti asam-asam

organik, protein sel tunggal, antibiotika dan biopolimer. Fermentasi merupakan proses

yang relatif murah yang pada hakekatnya telah lama dilakukan oleh nenek moyang kita

secara tradisional dengan produk-produknya yang sudah biasa dimakan orang sampai

sekarang, seperti tempe, oncom, tape, dan lain-lain. Proses fermentasi dengan teknologi

yang sesuai dapat menghasilkan produk protein. Protein mikroba sebagai sumber pangan

untuk manusia mulai dikembangkan pada awal tahun 1900. Protein mikroba ini

kemudian dikenal dengan sebutan Single Cell Protein (SCP) atau Protein Sel Tunggal.

Menurut Tannembaum (1971), Protein Sel Tunggal adalah istilah yang digunakan untuk

protein kasar atau murni yang berasal dari mikroorganisme, seperti bakteri, khamir,

kapang, ganggang dan protozoa. Sebenarnya ada dua istilah yang digunakan untuk

produk mikroba ini, yaitu PST (Protein Sel Tunggal) dan Microbial Biomass Product

(MBP) atau Produk Biomassa Mikrobial (PBM). Bila mikroba yang digunakan tetap

berada dan bercampur dengan masa substratnya maka seluruhnya dinamakan PBM. Bila

mikrobanya dipisahkan dari substratnya maka hasil panennya merupakan PST.

Fermentasi dapat dilakukan dengan metode kultur permukaan dan kultur

terendam sub merged. Kultur permukaan yang menggunakan substrat padat atau semi

padat banyak digunakan untuk memproduksi berbagai jenis asam organik dan enzim.

Fermentasi media padat ini sering disebut proses ‘koji’, misalnya proses koji untuk

memproduksi enzim yang dibutuhkan dalam pembuatan shoyu (kecap kedelai), miso,

sake, asam-asam organik dan sebagainya. Fermentasi padat dengan substrat kulit umbi

ubi kayu dilakukan untuk meningkatkan kandungan protein dan mengurangi masalah

limbah pertanian. Produk fermentasi selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan atau

suplemen produk pangan atau pakan.

Ragi adalah suatu inokulum atau starter untuk melakukan fermentasi dalam

pembuatan produk tertentu. Ragi ini dibuat dari tepung beras, yang dijadikan adonan

ditambah ramuan-ramuan tertentu dan dicetak menyerupai kue-kue kecil dengan

diameter ± 2 – 3 cm, digunakan untuk membuat arak, tape ketan, tape ketela (peuyeum),

dan brem di Indonesia. Secara tradisional bahan-bahan seperti laos, bawang putih, tebu

kuning atau gula pasir, ubi kayu, jeruk nipis dicampur dengan tepung beras, lalu

ditambah sedikit air sampai terbentuk adonan. Adonan ini kemudian didiamkan dalam

suhu kamar selama 3 hari dalam keadaan terbuka, sehingga ditumbuhi khamir dan

kapang secara alami. Setelah itu adonan yang telah ditumbuhi mikroba diperas untuk

mengurangi airnya, dan dibuat bulatan-bulatan lalu dikeringkan (Juli dkk., 2001).

Proses fermentasi dapat meningkatkan kandungan energi dan protein,

menurunkan kandungan sianida dan kandungan serat kasar, serta meningkatkan daya

cerna bahan makanan berkualitas rendah. Mikroba yang digunakan dalam proses

fermentasi dapat menghasilkan enzim yang akan mendegradasi senyawa-senyawa

kompleks menjadi lebih sederhana dan mensintesis protein yang merupakan proses

pengkayaan protein bahan (Darmawan, 2006).

Protein Sel Tunggal bakteri atau fungi sebagai produk bernutrisi merupakan

salah satu cara pemanfaatan langsung limbah lignoselulosa. Protein sel tunggal adalah

istilah yang digunakan untuk protein kasar atau murni yang berasal dari mikroorganisme

bersel satu atau bersel banyak yang sederhana, seperti bakteri, khamir, jamur, ganggang

dan protozoa. Produk PST dapat digunakan baik untuk pangan maupun makanan ternak

(Judoamidjojo, dkk.., 1993:243).

Ada tiga faktor utama yang sangat mempengaruhi pembuatan protein sel tunggal

yaitu konsentrasi substrat, umur inokulan dan proses fermentasi. Produksi protein sel

tunggal hingga kini menggunakan mikroorgansime seperti kapang, khamir, alga dan

bakteri yang ditumbuhkan pada media tertentu (Gandjar, 1989).

Kandungan protein bahan ditentukan dengan menghitung kadar nitrogen total

dalam bahan melalui cara Kjeldahl. Sampel ditimbang sebanyak 2 g dan dimasukkan ke

dalam labu Kjeldahl. Kemudian ke dalam labu tersebut ditambahkan 1,15 g

CuSO4.5H2O dan 5 g Na2SO4 yang telah bercampur rata. Selanjutnya ditambahkan 20 ml

H2SO4 pekat, dan didestruksi sampai cairan berwarna hijau. Setelah labu Kjeldahl dan

cairannya menjadi dingin, cairan dimasukkan ke dalam labu destilasi. Corong destilator

diisi larutan NaOH 45 % (b/v), dan destilator dipanaskan sampai semua ammonia

menguap yang ditandai dengan perubahan warna cairan dalam labu destilator menjadi

coklat kehitaman. Destilat ditampung dalam erlenmeyer yang berisi 10 ml HCl standar

dan indikator fenolftalin beberapa tetes. Kelebihan HCl dalam destilat dititrasi dengan

larutan NaOH standar sampai warna merah berubah menjadi kuning. Selanjutnya kadar

protein dihitung dalam persen sebagai berikut :

(Juli dkk., 2001)

C. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah :

1. Alat

Alat yang digunakan pada praktikum ini diantaranya adalah erlenmeyer

250 ml dan 500 ml, timbangan analitik, lampu bunsen, jarum inokulasi, autoklaf,

enkas, buret 50 ml, alat destilasi, labu kjehdal, gelas ukur 100 ml, buret 50 ml, pipet

ukur 25 ml, pipet tetes, filler, satif dan klem.

2. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan pada praktikum ini yaitu kulit ubi kayu, ragi

roti (dihaluskan), H2SO4 pekat, CuSO4. 5H2O, Na2SO4, NaOH 45% (b/v), HCl 0,1 N,

indikator fenolftalin, dan NaOH 0,1 N.

D. Prosedur Kerja

1. Penyiapan Substrat

2. Proses Fermentasi

Kulit ubi kayu

DibersihkanDicuciDirajangDilakukan analisis kandungan

protein

PST hasil fermentasi

Kulit ubi kayu yang telah dirajang

Ditimbang sebanyak 100 gramDimasukkan dalam Erlenmeyer dan

disterilkanDiinokulasi dengan 0,5 gram ragi

roti yang telah dihaluskanDifermentasi secara anaerob selama

7 hari

Kadar protein = 0,2931%

3. Analis Kandungan Protein

Protein sel tunggal

Ditimbang sebanyak 2 gramDimasukkan dalam labu kjehldalKedalam labu ditambahkan 1,15 g

CuSO4.5H2O dan 5 g Na2SO4 yang telah bercampur rata

Ditambahkan 20 mL H2SO4 pekatDidestruksi sampai cairan berwarna hijau DidinginkanDimasukkan dalam labu destilasiMelalui dinding labu dimasukkan perlahan-

lahan NaOH 45%DidestilasiDestilat ditampung dalam erlenmeyer yang

berisi 10 mL HCl dan beberapa tetes indikator PP

Kelebihan HCl dititrasi dengan larutan NaOH

Dihitung kadar proteinDilakukan pula untuk blanko

Kadar protein = 0,4375%

E. Hasil Pengamatan

Penentuan Kadar Protein

Dik : Volume NaOH blanko = 0,567 mL

Volume NaOH sampel (PST) = 0,467 mL

Volume NaOH sampel (ubi kayu) = 0,5 mL

M NaOH = 0,01 M

Berat sampel = 200 mg

Berat Ubi kayu = 200 mg

Peny :

Kadar pretein Ubi kayu

% protein = 0,2931%

Kadar pretein PST

% protein = 0,4375%

F. Pembahasan

Limbah kulit umbi ubi kayu dapat digunakan sebagai bahan dasar potensial

untuk proses biokonversi oleh mikroba, yaitu dengan memanfaatkannya sebagai substrat

pertumbuhan mikroba untuk memproduksi protein sel tunggal melalui proses fermentasi.

Proses fermentasi menggunakan substrat kulit umbi ubi kayu merupakan proses

fermentasi padat (Solid State Fermentation / SSF). Pertumbuhan mikroba memegang

peranan penting dalam keberhasilan proses SSF ini. Pertumbuhan mikroba dipengaruhi

oleh kandungan nutrien substrat, antara lain sumber karbon dan nitrogen, unsur makro

dan mikro, rasio C/N, serta kadar air. Mikroba yang digunakan dalam proses fermentasi

padat dapat menghasilkan enzim yang akan mendegradasi senyawa-senyawa kompleks

menjadi lebih sederhana dan mensintesis protein yang merupakan proses pengkayaan

protein bahan.

Protein Sel Tunggal adalah istilah yang digunakan untuk protein kasar atau

murni yang berasal dari mikroorganisme, seperti bakteri, khamir, kapang, ganggang dan

protozoa. Sebenarnya ada dua istilah yang digunakan untuk produk mikroba ini, yaitu

PST (Protein Sel Tunggal) dan Microbial Biomass Product (MBP) atau Produk

Biomassa Mikrobial (PBM). Bila mikroba yang digunakan tetap berada dan bercampur

dengan masa substratnya maka seluruhnya dinamakan PBM. Bila mikrobanya

dipisahkan dari substratnya maka hasil panennya merupakan PST. Di samping sebagai

sumber protein, PST juga sebagai sumber vitamin, mineral dan asam-asam amino

terutama lisin. Kandungan lisin pada PST umumnya memadai dibandingkan protein dari

tanaman, sehingga PST dapat digunakan untuk melengkapi kekurangan lisin makanan

lain.

Pada percobaan ini, proses pembuatan Protein Sel Tunggal (PST) dilakukan

dengan menggunakan mikroba khamir dari ragi roti dan sebagai substrat untuk

menumbuhkan mikroorganisme serta memproduksi protein sel tunggal digunakan kulit

umbi ubi kayu. Ragi adalah suatu inokulum atau starter untuk melakukan fermentasi

dalam pembuatan produk tertentu

Dalam pengerjaannya kulit umbi ubi kayu ini dipotong kecil-kecil kemudian

dimasukkan dalam wadah dan disterilisasi menggunakan autoklaf. Setelah proses

sterilisasi wadah didiginkan dan diinokulasikan ragi roti ke dalam wadah tersebut dan

diinkubasi selama 7 hari. Pada masa inkubasi inilah terjadi fermentasi. Fermentasi

mempunyai pengertian aplikasi metabolisme mikroba untuk mengubah bahan baku

menjadi produk yang bernilai lebih tinggi, seperti protein sel tunggal.

Hasil fermentasi dari substrat sebenarnya dikenal dengan dua istilah yang

digunakan untuk produk mikroba ini, yaitu PST (Protein Sel Tunggal) dan Microbial

Biomass Product (MBP) atau Produk Biomassa Mikrobial (PBM). Bila mikroba yang

digunakan tetap berada dan bercampur dengan masa substratnya maka seluruhnya

dinamakan PBM. Bila mikrobanya dipisahkan dari substratnya maka hasil panennya

merupakan PST. Dalam percobaan ini substrat hasil fermentasi yang akan ditentukan

kadar proteinnya termasuk dalam jenis PST karena telah dilakukannya pemisahan

mikroba dari substratnya.

Untuk menentukan kadar protein dalam PST ini digunakan metode kjeldhal.

Sebagai pembanding dibuat 3 sampel amatan yakni blanko (campuran larutan tanpa

sampel substrat), substrat sebelum fermentasi dan substrat setalah fermentasi (PST).

Sampel amatan tersebut dimasukkan dalam 3 labu yang berbeda dan ditambahkan

masing-masing campuran CuSO4 dan Na2SO4 (1:5) yang digunakan sebagai katalis.

Labu kemudian dipindahkan dalam lemari asam dan dimasukkan Larutan H2SO4 pekat

pada sampel amatan tersebut yang bertujuan untuk mendestruksi. Proses destruksi

dilakukan sampai warna campuran dalam labu berubah dari hitam menjadi hijau.

Kemudian hasil destruksi ditambahkan dengan NaOH 15% dengan tujuan untuk

menetralkan kelebihan asam sulfat dalam sampel. Kemudian didestilasi untuk

memisahkan substrat dari senyawa lain dalam hal ini dari katalis, asam sulfat dan NaOH.

Destilat yang didapatkan kemudian ditambahkan HCl untuk mengikat amonia yang

terbentuk dari proses destruksi yang mungkin tercampur dalam destilat. Hasil destilat

tersebut kemudian dititrasi dengan larutan standar NaOH 0,1 M menggunakan indikator

fenolftalein. Reaksi yang terjadi dapat dipersentasikan sebagai berikut:

Destruksi

N-Organik + 2 H2SO4 (NH4)2SO4

Destilasi

(NH4)2SO4 + 2 NaOH 2 NH4OH + Na2SO4

NH4OH + HClberlebih NH4Cl + H2O + HClsisa

Titrasi

HClsisa + NaOH NaCl + H2O

katalis

Indikator MM + MB

Dari hasil perhitungan dapat diketahui bahwa ternyata kadar protein substrat

meningkat setelah mengalami proses fermentasi. Hal ini diketahui dari kadar protein

substrat setelah fermentasi yakni sebesar 43,75% dibandingkan dengan kadar protein

substrat sebelum fermentasi yang diperoleh sebesar 29,31%.

G. Kesimpulan

Dari hasil perhitungan pada percobaan di atas dapat disimpulkan bahwa kadar

protein yang terdapat dalam protein sel tunggal hasil kulit ubi kayu adalah 0,4375%

sedangkan kadar protein pada kulit ubi kayu sebelum fermentasi sebesar 0,2931 %, hal

ini menunjukkan bahwa setelah fermentasi kandungan protein dalam kulit ubi kayu

mengalami peningkatan.

DAFTAR PUSTAKA

Busairi M.A., dan Hersoelistyorini W., 2009. “Pengkayaan Protein Kulit Umbi Ubi Kayu Melalui Proses Fermentasi: Optimasi NutrienSubstrat Menggunakan Response Surface Methodology”. Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia – SNTKI. Bandung.

Darmawan, (2006), “Pengaruh Kulit Umbi Ketela Pohon Fermentasi terhadap Tampilan Kambing Kacang Jantan”, Jurnal Ilmiah Ilmu-Ilmu Peternakan, 9 (2) : 115-122.

Muhiddin H.N., Juli N., P. I Nyoman A. 2001. “Peningkatan Kandungan Protein Kulit Umbi Ubi Kayu Melalui Proses Fermentasi”. JMS Vol. 6 No. 1, hal. 1 – 12

Judoamidjojo, A.A. Darwis, dan Endang Gumbira, 1993, Teknologi Fermentasi, Institut Pertanian Bogor (IPB), Bogor.

Puspitasari Ninis dan Sidik Mohammad. 2009. “Pengaruh Jenis Vitamin B Dan Sumber Nitrogen Dalam Peningkatan Kandungan Protein Kulit Ubi Kayu Melalui Proses Fermentasi”. Seminar Tugas Akhir S1 Teknik Kimia. Universitas Diponegoro.