TUGAS FERMENTASIPENGARUH VARIASI pH DAN KONSENTRASI INOKULUM PADA PRODUKSI MINYAK KELAPA SECARA FERMENTASI

disusun oleh:

M. SATRIA HARUDA1007113696Jurusan Teknik Kimia S-1

Fakultas Teknik Universitas Riau

Pekanbaru

2014KATA PENGANTAR

Fermentasi merupakan mata kuliah wajib Semester 3 pada program studi S1 Teknik Kimia dengan beban 2 SKS. Setelah mengikuti perkuliahan ini, mahasiswa diharapkan dapat menjelaskan proses set up dan analisis produk bioreaktor.Makalah Fermentasi ini disusun untuk memenuhi nilai tugas pada semester III mata kuliah Fermentasi. Makalah Fermentasi ini disusun berdasarkan hasil studi pustaka.Penulis menyadari sepenuhnya bahwa makalah Fermentasi ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu penulis mengharapkan saran-saran yang sifatnya membangun sebagai bahan pertimbangan untuk penulisan makalah di masa yang akan datang. Semoga makalah ini dapat memberikan sumbangan bagi perkembangan pendidikan dan bermanfaat bagi kita semua terutama bagi mahasiswa Teknik Kimia, Universitas Riau.

Pekanbaru, November 2014

Penyusun

DAFTAR ISIKata Pengantar ........ i

Daftar Isi .... ii

Abstrak ... 1

Bab I: Pendahuluan .... 2Bab II: Konsep Teori .............................................................................................. 4Bab III: Bahan dan Metode .... 7Bab IV: Hasil dan Pembahasan ...... 9Bab V: Kesimpulan ...... 12Daftar Pustaka... 13

Pengaruh Variasi pH Dan Konsentrasi Inokulum Pada Produksi Minyak Kelapa Secara FermentasiYurnalizaDepartemen Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara Jl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU, Medan, Telp 061-8223564, E-mail: Yurnaliza@yahoo.com

AbstractThe purpose of the research was to obtain the optimum pH and inoculums concentration on coconut milk fermentation by Citrobacter sp. isolate of mud-crab. The variation of pH was 5, 6, 7, and 8 with inoculum concentration of 5, 10, 15, 20, and 25% (v/v). This experiment was designed as factorial completely randomized design (CRD).

The results of variance analysis show the combinations pH and inoculums concentration was no-significant variation. However, the highest volume average of coconut oil production of 31,05 ml from 100 ml coconut milk or oil content 31.05% got from P3S3 combination (pH 7 and inoculums concentration 15%).

Keywords: Citrobacter sp., coconut milk

BAB I

PENDAHULUANMinyak kelapa merupakan salah satu dari minyak goreng yang banyak dipakai masyarakat sebagai kebutuhan sehari-hari. Minyak ini berasal dari tumbuhan (nabati) sebagaimana halnya dengan minyak sawit, minyak jagung, minyak kedelai, minyak zaitun, minyak biji kapas, dan minyak kacang tanah. Selain berfungsi sebagai penghantar panas, minyak ini juga dimanfaatkan dalam industri sebagai bahan dalam pembuatan sabun, mentega, dan kosmetik.

Minyak nabati memiliki banyak keunggulan jika dibandingkan dengan minyak yang berasal dari hewan. Minyak nabati tidak mengandung kolesterol karena mengandung lebih banyak asam lemak tidak jenuh, sehingga relatif stabil jika dipanaskan (Ketaren, 1986).

Pembuatan minyak kelapa dilakukan dengan cara kering dan basah. Cara kering dilakukan dengan pengepresan kopra. Cara ini dilakukan di pabrik pengolahan minyak kelapa karena butuh biaya dan peralatan yang rumit. Cara basah dilakukan dengan cara membuat santan dari daging kelapa dan dipanaskan untuk memisahkan minyak dari bagian yang mengemulsinya. Cara lain untuk mendapatkan minyak kelapa secara basah adalah secara fermentasi (Hasbullah, 2001).

Fermentasi dilakukan dengan menggunakan mikroorganisme sebagai inokulum seperti bakteri dan khamir. Pembuatan minyak kelapa secara fermentasi ini dapat dilakukan dalam skala besar maupun rumah tangga. Cara fermentasi memiliki beberapa keuntungan pokok yaitu efektivitas dalam tenaga, waktu relatif singkat dan biaya tidak terlalu tinggi serta tidak butuh peralatan yang rumit. Minyak kelapa yang dihasilkan lebih banyak dan warnanya lebih jernih (Sukmadi & Nugroho, 2002).

Menurut Sukmadi (1987) dalam Sukmadi dan Nugroho (2002) beberapa faktor mempengaruhi produksi minyak kelapa secara fermentasi di antaranya pH, konsentrasi inokulum, suhu, bahan baku kelapa, dan lamanya fermentasi. Sehingga perlu dilakukan pengkajian untuk mendapatkan kondisi optimal proses sehingga dihasilkan jumlah dan kualitas minyak kelapa yang lebih optimal.

Penelitian sebelumnya yang dilakukan di laboratorium mikrobiologi FMIPA USU, didapatkan satu isolat yang berasal dari kepiting batu yang produktif dalam menghasilkan minyak kelapa secara fermentasi (Suryanto et al., 2005). Isolat tersebut dikarakterisasi dalam genus Citrobacter. Isolat ini terseleksi sebagai isolat dengan kemampuan menghasilkan minyak tertinggi dari isolat lainnya. Untuk mendapatkan kondisi optimal pertumbuhannya maka pada pH dan konsentrasi inokulum dijadikan faktor yang pertama kali diuji pengaruhnya.

BAB II

KONSEP TEORIKelapa adalah jenis tumbuhan dari keluarga Arecaceae. Kelapa banyak mengandung nutrisi yang berguna bagi proses fermentasi. Menurut penelitian dari Balittro (Balai Penelitian Tanaman Obat dan Aromatik) diketahui kandungan nutrisi dari kelapa banyak mengandung gizi esensial. Daging buah kelapa muda misalnya, kaya akan kalori terutama dari karbohidrat. Dalam kelapa juga terdapat protein. Protein kelapa apabila dibandingkan dengan protein kacang-kacangan akan lebih baik dalam hal asam amino isoleusin, leusin, lisin, threonin dan valin.Adapun analisa nilai nutrisi daging buah kelapa umur 8 bulan adalah kadar air 90,59%, kalori 437 kkal/100 g, minyak 26,67%, protein 10,67%, serat kasar 3,98%, total karbohidrat 38,45%, pati 13,53% dan gula sebagai glukosa 24,92%. Air kelapa muda (7-8 bulan) mengandung protein 0,13 g, minyak 0,12 g, karbohidrat 4,11 g, mineral Ca 20 mg, Fe 0,5 mg, vitamin asam askorbat 2,2-3,7 mg dan air 95,01/100 g.Sementara komposisi asam amino daging buah kelapa adalah isoleusin 2,5 g/16 g N, leusin 4,9 g/16 g N, lisin 2,7 g/16 g N, metionin 1,5 g/16 g N, threosin 2,3 g/16 g N, tripthopan 0,6 g/16 g N dan valin 3,8 g/16 g. Mineral utama yang terdapat dalam daging buah kelapa adalah besi (17 ppm), sulfur (4,4 ppm), tembaga (3,2) dan fosfor (2.4 ppm). Kandungan vitamin pada buah meliputi vitamin C (10 ppm), vitamin B (15 IU) dan vitamin E (2 ppm).Minyak kelapa sangat mudah dicerna dan diabsorbsi tubuh karena mengandung trigliserida yang tersusun dari lemak rantai sedang (C6-C12). Komposisi asam lemak dalam minyak kelapa adalah C8 5%, C10 6-10% dan C12 44-45% (total 55-65% asam lemak rantai sedang). Trigliserida asam lemak rantai sedang dapat digunakan untuk mengatasi hiper lipidemia dan kegemukan serta dapat digunakan dalam ransum untuk pasien pasca bedah dan bayi prematur.Daging buah kelapa juga mengandung 0,2 mg vitamin E (sebagai tokoferol), namun proses produksi minyak secara konvensional yang biasanya mengaplikasikan panas dan tekanan mengurangi kandungan tokoferol dalam hasil akhir. Kandungan vitamin E optimum dapat diperoleh melalui perbaikan proses, yaitu dengan proses fermentasi santan dan produk yang dihasilkan dikenal dengan nama virgin oil. Virgin oil mempunyai aroma kelapa segar. Saat ini Virgin oil yang lebih dikenal dengan VCO (Virgin Coconut Oil) diyakini manfaatnya untuk mengatasi penyakit kanker bahkan dianggap lebih ampuh dibandingkan dengan buah merah (Pandanus conoideus). Beberapa kegunaan dari minyak kelapa adalah:

Mematikan berbagai bakteri penyebab pneumonia, sakit telinga, infeksi tenggorokan, gigi berlubang, keracunan makanan, infeksi saluran kencing, meningitis, gonorrhea, luka gangren dan masih sangat banyak lainnya

Memperbaiki pencernaan dan penyerapan vitamin-vitamin dan asam amino yang larut dalam lemak.

Membantu meredakan gejala-gejala dan mengurangi resiko kesehatan yang dihubungkan dengan diabetes.

Mengurangi peradangan kronis.

Mendukung penyembuhan dan perbaikan jaringan tubuh.

Mendukung dan membantu fungsi kekebalan tubuh.

Membantu melindungi diri terhadap serangan penyakit osteoporosis. Terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi proses fermentasi minyak kelapa, diantaranya adalah:1. Konsentrasi InokulumKonsentrasi inokulum harus disesuaikan dengan jumlah mikroba. Apabila konsentrasi inokulum lebih kecil dari pada jumlah mikroba maka pertumbuhan akan terhambat. Sebaliknya apabila konsentrasi inokulum terlalu banyak maka inokulum tadi akan terbuang sia-sia. Sebaiknya digunakan konsentrasi inokulum yang sesuai dengan jumlah mikroba.2. Waktu Fermentasi

Semakin lama waktu fermentasi semakin banyak minyak yang dihasilkan, tetapi ada batas waktu tertentu sesuai dengan grafik pertumbuhan mikroba, dimana semakin lama akan terjadi death phase dan mikroba tidak produktif lagi. Waktu dimana mikroba mengalami pertumbuhan yang optimal disebut fase log (eksponensial). Fermentasi dapat dilakukan mulai 12 jam sampai 5 hari.

3. Suhu

Apabila suhu terlalu tinggi maka mikroba yang digunakan dapat mati, sebaliknya apabila suhu terlalu rendah maka pertumbuhan mikroba akan terhambat. Fermentasi minyak baik dilakukan pada suhu kamar (26-280oC). Pengendalian suhu pada saat fermentasi dapat dilakukan secara otomatis. Prinsip dasar pengaturannya berdasarkan selisih suhu di dalam fermentor dengan suhu lingkungan. Cara ini dapat dilakukan dengan pemasangan jaket pada fermentor. Jaket ini berfungsi untuk menjaga suhu fermentasi agar tetap konstan.4. pHFermentasi adalah proses yang berdasarkan aktivitas enzim. Aktivitas suatu enzim dipengaruhi oleh komposisi enzim tersebut. Sebagaimana diketahui bahwa komposisi enzim terdiri dari protein katalitik. Protein katalitik sangat terpengaruh oleh pH. Apabila pH terlalu rendah atau tinggi maka protein akan terdenaturasi sehingga menghambat pertumbuhan mikroba. Kondisi pH optimum untuk pertumbuhan mikroba tergantung dari jenis mikroba yang digunakan. Sebagian besar mikroba tumbuh pada pH 3 hingga 4. Bakteri umumnya tumbuh pada rentang pH 4 hingga 8. Apabila pada saat fermentasi pH turun dari normal maka suatu basa seperti NaOH (natrium hidroksida) dapat ditambahkan. Sebaliknya apabila pH fermentasi naik maka asam dapat ditambahkan pada fermentor, biasanya digunakan HCl (asam klorida).BAB III

BAHAN DAN METODE

Pembuatan Santan. Sebanyak 12 butir kelapa tua diparut daging buahnya. Parutan kelapa ditimbang jumlahnya dan ditambah air matang hangat dengan perbandingan 1 : 1,5 (b/v). Parutan tersebut diperas sehingga dihasilkan santan. Santan kelapa dibiarkan selama 30 menit untuk memisahkan bagian air (skim) dan kepala santan (krim santan). Skim berada di bagian bawah dan berwarna lebih terang sedangkan krim berada di bagian atas. Skim dipisahkan dari krim dengan tabung pemisah. Skim dijadikan sebagai medium untuk pembuatan starter. Pembuatan Starter. Skim disterilkan dengan autoklaf pada 1210C selama 15 menit. Sebanyak 108 sel bakteri diinokulasikan ke dalam medium skim dan dibiarkan selama 24 jam. Starter ditambahkam ke dalam krim santan sesuai dengan perlakuan dan dihomogenkan dengan mengocoknya. Pembuatan Minyak Kelapa. Penelitian dilakukan dengan rancangan RAL faktorial dengan dua faktor yaitu pH dan konsentrasi inokulum. Faktor pH yang diujikan adalah 5, 6, 7, 8, dilambangkan dengan huruf (P) berturut-turut P1, P2, P3, dan P4. pH medium diatur dengan menambahkan NaOH dan HCl. Konsentrasi inokulum (starter) yang digunakan adalah 5, 10, 15, 20, dan 25 % (V/V), dilambangkan dengan huruf (S) yang berturut-turut S1, S2, S3, S4, dan S5. Masing-masing kombinasi perlakuan diulangi sebanyak 2 kali.

Sebagai penyangga pH medium fermentasi, ke dalam setiap botol perlakuan ditambahkan 0,7 g/l K2HPO4 dan 0,3 g/l KH2PO4. Fermentasi dilakukan selama 24 jam pada suhu ruang. Pengamatan dilakukan terhadap volume minyak yang dihasilkan di akhir fermentasi. Hasil yang diperoleh dianalisis dengan analisis sidik ragam.Pemisahan Minyak. Pemisahan minyak dilakukan menurut Sukmadi & Nugroho (2002) yaitu dengan memisahkan tiga lapisan berupa air, minyak dan protein dengan labu pemisah di mana air terdapat pada bagian bawah. Bagian minyak dan protein dipisahkan dengan memanaskan campuran pada suhu 801000C, selama 5-10 menit. Protein akan menggumpal dan selanjutnya disentrifus pada 5000 rpm selama 15 menit untuk memisahkan bagian minyak dan gumpalan protein. Minyak yang diperoleh diukur volumenya.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASANPada pembuatan santan, kelapa yang digunakan sebanyak 12 butir, dengan berat parutan daging buah 5,76 kg. Penambahan air hangat dengan perbandingan air dan santan sebanyak 1 : 1,5 (b/v) menghasilkan krim santan sebanyak 4,1 liter. Krim santan yang diperoleh berwarna putih susu dengan pH sekitar netral yaitu 6,5. Menurut Food and Drug Administration US (FDA, 2003) pH santan berkisar antara 6,1 7,0.

Santan kelapa merupakan sistem emulsi dalam air yang berwarna putih susu. Emulsi tersebut distabilkan oleh stabilizer yang berupa campuran protein dan karbohidrat dalam bentuk lapisan kuat. Menurut Winarno (1984) sistem emulsi dapat mengalami pemecahan sehingga membentuk dua lapisan yang tidak bercampur.

Hasil fermentasi santan kelapa dengan penambahan inokulum Citrobacter sp. sebagai starter pada variasi pH dan konsentrasi inokulum menghasilkan volume minyak yang bervariasi. Volume minyak yang dihasilkan dari semua kombinasi perlakuan berkisar antara 2631 ml dari 100 ml krim santan. Jumlah ini agak lebih sedikit dibandingkan dengan volume minyak yang diperoleh oleh Sukmadi & Nugroho (2002) yang menggunakan Saccharomyces cereviceae yang hanya menvariasikan inokulum yaitu 1 : 3, 1 : 5, dan 1 : 7. Mereka mendapatkan volume minyak berkisar antara 720796 ml per 2100 ml santan atau 34,3-37,9% minyak per 100 ml santan. Hal ini mungkin disebabkan oleh perbedaan jenis inokulum dan kelapa yang digunakan. Pada penelitian ini dari 12 butir kelapa hanya diperoleh parutan sebanyak 5,76 kg, sementara Sukmadi & Nugroho (2002) mendapatkan 4 kg parutan dari 8 butir kelapa.

Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa kombinasi perlakuan pH dan konsentrasi inokulum menunjukkan tidak ada perbedaan yang berarti, tapi dari rata-rata volume minyak yang dihasilkan kombinasi P3S3 (pH 7, inokulum 15%) menghasilkan volume minyak tertinggi, yaitu 31,05 ml (Gambar 1). Volume minyak paling sedikit diperoleh dari kombinasi perlakuan P4S5 (pH 8, inokulum 25%) yaitu 26,35 ml. Rendemen tertinggi yang dihasilkan mendekati nilai rendemen kandungan rata-rata minyak pada kelapa tua yaitu 34,7% (Hasbullah, 2001).

Variasi pH yang digunakan juga tidak menunjukkan perbedaan nyata secara statistik. Nilai pH ini akan berubah selama fermentasi karena terjadi proses pemecahan emulsi santan. Sel-sel bakteri selanjutnya akan memecah gula menjadi asam-asam organik yang akhirnya menyebabkan turunnya nilai pH berkisar antara 4 4,5 (Sukmadi & Nugroho, 2002).

Variasi konsentrasi inokulum yang digunakan menunjukkan perbedaan nyata pada taraf 5% dan volume minyak yang dihasilkan digambarkan pada Gambar 2. Pada penggunaan inokulum 5-20% menghasilkan volume minyak yang tidak berbeda nyata, sementara pada inokulum 25% terlihat adanya perbedaan pada taraf 5%. Jika dibandingkan kombinasi perlakuan P3S3 dan P3S1, dengan volume minyak terbanyak satu dan kedua, dapat dipilih kombinasi perlakuan yang efektif adalah pada kombinasi perlakuan P3S1. Hal ini disebabkan oleh sedikitnya inokulum yang digunakan yaitu 5%. Volume minyak yang dihasilkan masing-masing sebanyak 31,05 ml dan 30,40 ml.

BAB V

KESIMPULANPada fermentasi minyak kelapa dengan menggunakan inokulum Citrobacter sp. dihasilkan volume minyak terbesar adalah pada pH 7 dan inokulum 15%, yakni 31,05 ml minyak. Perlakuan pH sebagai variabel bebas tidak begitu mempengaruhi hasil fermentasi. Akan tetapi perlakuan inokulum pada taraf 5% memperlihatkan perubahan yang nyata pada minyak yang dihasilkan. Pada fermentasi yang menggunakan Citrobacter sp. dihasilkan volume minyak yang lebih kecil dibandingkan dengan fermentasi yang menggunakan Saccharomyces cereviceae, hal ini mungkin disebabkan perbedaan jenis inokulum dan kelapa yang digunakan.DAFTAR PUSTAKAAhmad, Adrianto. 1993. Teknologi Fermentasi. Pekanbaru: Fakultas Teknik URAnonim. 2010. Kelapa. http://id.wikipedia.org/wiki/Kelapa diakses pada 25 November 2010.

Anonim. 2009. Manfaat dan Kandungan Buah Kelapa. http://www.kudusterkini.com/Kesehatan-Umum/manfaat-dan-kandungan-buah-kelapa.html diakses pada 25 November 2010.

Anonim. 2010. Minyak Kelapa. http://id.wikipedia.org/wiki/Minyak_kelapa diakses pada 25 November 2010.

Anonim. 2010. Pembuatan Minyak Kelapa. http://lordbroken.wordpress.com/2010/10/31/pembuatan-minyak-kelapa/ diakses pada 25 November 2010.

Arif, Al. 2010. Manfaat Minyak Kelapa Murni (VCO, Virgin Coconut Oil). http://www.minyak-kelapa.com/artikel/manfaat.php diakses pada 25 November 2010.

FDA. 2003. Approximate pH of Foods and Food Products. U.S. Food and Drug Administration. Center for Food Safety and Applied Nutrition. (http://vm.cfsan.fda.gov/~comm/lacf-phs.html) diakses pada 22 Oktober 2004.Hasbullah. 2001. Teknologi Tepat Guna Agroindustri Kecil Sumatera Barat, E. Sawedi, (Ed) Dewan Ilmu Pengetahuan, Teknologi dan Industri Sumatera Barat.http://www.iptek.net.id/Ind/Warintek/Pengolahan_Pangan_Idx.Php?Doc=6a8 diakses pada 22 Oktober 2004. Joel. 2009. Fermentasi Minyak Kelapa. http://makjoel.wordpress.com/2009/04/11/fermentasi-minyak-kelapa/ diakses pada 25 November 2010.

Ketaren, S. 1986. Minyak dan Lemak Pangan. Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press), Jakarta.Sukmadi, B. dan Nugroho NB. 2002. Kajian Penggunaan Inokulum pada Produksi Minyak Kelapa Secara Fermentasi. Jurnal Biosains dan Bioteknologi Indonesia, Vol.2. No.1. 12-17.

Suryanto, D., Nasution S.K. dan Yurnaliza, 2005. Potensi Isolat Bakteri dari Kepiting Batu untuk Menghasilkan Minyak Kelapa secara Fermentasi. Jurnal Mikrobiologi Indonesia. Vol. 10 No.1: 14 16.Tri. 2010. Teknik Membuat Minyak Kelapa Fermentasi & Acid. http://lampung.litbang.deptan.go.id/ind/index.php?option=com_content&view=article&id=120:teknik-membuat-minyak-kelapa-fermentasi&catid=14:alsin diakses pada 25 November 2010.Winarno, F.G. 1984. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Jakarta.

16