PENGARUH PENAMBAHAN GULA, ASAM ASETAT DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP KUALITAS NATA DE CORN Hardi Mey Rizal, Dewi Masria Pandiangan*, Abdullah Saleh Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662 Email:
[email protected] ;
[email protected]
Abstrak Jagung merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang penting selain gandum dan padi. Pembuatan nata dari jagung adalah salah satu usaha penganekaragaman produk hasil pertanian. Nata merupakan produk fermentasi dari bakteri Acetobacter xylinum yang berupa lembaran selulosa dari pengubahan gula yang terdapat pada substrat. Kandungan utamanya ialah air dan serat sehingga baik untuk diet. Tujuan penelitian nata de corn ialah untuk mengetahui cara pembuatan nata dengan memanfaatkan jagung sebagai bahan baku, untuk mengetahui pengaruh penambahan gula dalam ketebalan nata de corn, untuk mengetahui pengaruh penambahan asam asetat terhadap ketebalan nata de corn.Untuk mengetahui pengaruh waktu terhadap ketebalan nata de corn.Tahapan awal pembuatan nata ialah mensterilkan alat yang digunakan kemudian mencampur air rebusan jagung sebanyak 200 ml dengan ammonium sulfat 1 gram dan diatur penambahan gula sesuai variabel (3,5,7,9,11, dan 13 gram), kemudian dipanaskan hingga mendidih, Setelah dingin diatur pHnya sesuai variabel (3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, dan 6) dengan menambahkan asam asetat. Kemudian diinokulasikan starter ke dalam medium fermentasi sebanyak 30 ml dan difermentasikan selama 14 hari. Dari hasil penelitian variabel yang berpengaruh pada pembuatan nata adalah jumlah gula, pH, dan waktu fermentasi. Kondisi optimum untuk pembentukan nata de corn adalah pada massa gula sebanyak 9 gram, pH 5 dan waktu fermentasi 14 hari. Kata kunci: Acetobacter xylinum, Fermentasi, Nata de Corn.
Abstract Corn is one of the essential food plants except wheat and rice. Produce nata de corn is kind of diversity the product from agriculture. Nata is product of fermentation from Acetobacter xylinum and nata has sheet of cellulose and it’s caused the changed of the sugar in subtract. The essential content of nata is water and fiber and it’s good for diet. The research of nata de corn learn how to make nata from extract corn, influence of sugar, pH, and time of fermentation and determine the optimum condition the process of production nata de corn. First step to make nata by sterilization the equipment and then we mixe 200 ml boiled water of corn with 1 gram ammonium sulfate, and we settle the pH with the variation (3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, 6) by adding acetate acid. Finally we inoculate 30 ml the starter to the medium of fermentation and we fermentation in 14 days. The result of the research showed that the mass of sugar, pH and time is the effect variable to produce nata de corn. From this research, mass of sugar 9 gram, pH 5 and the time of fermentation in 14 days representing optimum result. Keywords: Acetobacter xylinum, fermentation, Nata de Corn.
Page 34
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013
1.
PENDAHULUAN
Indonesia dikenal dengan suatu negara yang memiliki beraneka ragam sumber daya alam. Salah satu diantaranya adalah sumber daya pertanian berupa serelia dan umbiumbian. Jagung merupakan salah satu sumber daya alam yang melimpah di indonesia. Jagung di beberapa daerah tertentu merupakan bahan makanan pokok, hal ini dikarenakan kandungan karbohidrat jagung yang tinggi, harganya murah dan mudah dijangkau masyarakat. Seiring perkembangannya saat ini selain sebagai makanan pokok jagung juga telah mengalami diversifikasi. Hal ini merupakan bentuk untuk mengatasi masalah ketergantungan terhadap satu bahan pokok saja dan juga dapat meningkatkan nilai ekonomi dari jagung tersebut. Tabel 1 Kandungan gizi Jagung per 100 gram bahan Zat makanan Kadar Kalori 355 Kalori Protein 9,2 gr Lemak 3,9 gr Karbohidrat 73,7 gr Fosfor 256 mg Ferrum 2,4 mg Vitamin A 510 SI Vitamin B1 0,38 mg Air 12 gr *sumber badan penelitian dari Balai Mikrobiologi dan Puslitbang Biologi LIPI Nata adalah lapisan polisakarida ekstraseluler (selulosa) yang dibentuk oleh kumpulan sel bakteri pembentuk kapsul. Lapisan ini mempunyai tekstur kenyal, putih, menyerupai gel dan terapung pada bagian permukaan cairan (nata tidak akan tumbuh di dalam cairan). Nata dikenal sebagai salah satu produk makanan fermentasi yang berbentuk gelatin seperti agar – agar atau kolang- kaling yang dapat dipakai sebagai bahan pengisi es krim, pencampur fruit cocktail, dan yoghurt. Pembuatan nata tidak begitu sulit, dan biaya yang dibutuhkan juga tidak begitu banyak. Usaha pembuatan nata dari hasil air rebusan jagung ini merupakan alternatif usaha yang cukup menjanjikan (prospektif). Proses pembuatan nata de corn meliputi 6 tahapan, yaitu: (1) pengenceran dan penyaringan cairan, (2) perebusan, (3) inokulasi dengan starter, (4) fermentasi, (5) pemanenan dan penetralan, dan (6) pengemasan.
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013
Tabel 2. Kandungan gizi nata per 100 gr bahan Nutrisi Kadar Kalori 146 kal Lemak 0.20% karbohidrat 36.1 mg Kalsium 12 mg Phospor 2 mg Besi 0.5 mg Air 80% *sumber badan penelitian dari Balai Mikrobiologi dan Puslitbang Biologi LIPI. Proses Terbentuknya Nata Sel – sel Acetobacter xylinum menyedot glukosa dari larutan gula dan menggabungkannya dengan asam lemak, membentuk suatu ‘prekursor’ pada jaringan sel bersama enzim mempolimerisasi glukosa menjadi selulosa diluar sel Acetobacter xylinum. Aktivitas pembentukan nata hanya terjadi pada kisaran pH antara 3.5 – 7,5. Kualitas nata terbaik dan terbanyak mencapai pada pH 5,0 dan 5,5 dalam media air kelapa dan pada suhu kamar. Menurut Widia (1994) dikutip Novianti (2003) kualitas dan jumlah terbanyak dihasilkan pada media air kelapa yang mempunyai pH 4,5 dan kondisi pH optimum untuk pembentukan nata terjadi pada pH 4,0 pada media air kelapa. Terbentuknya pelikel (lapisan tipis nata) mulai dapat dilihat dipermukaan media cair setelah 24 jam inkubasi, bersamaan dengan terjadinya proses penjernihan cairan dibawahnya. Jaringan halus yang transparan yang terbentuk dipermukaan membawa sebagian bakteri yang terperangkap didalamnya. Gas karbon dioksida yang dihasilkan secara lambat oleh Acetobacter xylinum mungkin menyebabkan pengapungan nata, sehingga nata didorong kepermukaan. Polisakarida bakteri yang dibentuk oleh enzim – enzim Acetobacter xylinum berasal dari suatu prekursor yang berkaitan β (1-4) yang tersusun dari komponen gula yaitu glukosa, manosa, ribose, dan rhamnosa. Prekursor dalam pembentukan selulosa bakteri Acetobacter xylinum ialah UDPG ( Urasil Difosfo Glukosa). Mekanisme pembentukan Nata selulosa oleh Acetobacter xylinum terlihat pada gambar berikut.
Page 35
Pertumbuhan Acetobacter xylinum dipengaruhi oleh faktor – faktor antara lain pH, suhu, sumber nitrogen dan sumber karbon. Sebagai sumber karbon dapat digunakan berbagai jenis gula seperti glukosa, sukrosa, fruktosa, ataupun maltose dan sedangkan untuk mengatur pH digunakan asam asetat glasial. Tingkat konsentrasi ammonium sulfat yang ditambahkan pada media akan berpengaruh pada produksi nata adalah wadah fermentasi. Untuk efisiensi dan efektifitas hasil nata serta mempertinggi rendemen lebih baik digunakan wadah yang berbentuk segi empat dan luas permukaan yang relative besar. Hal ini disebabkan karena kondisi yang demikian ini pertukaran oksigen dapat berlangsung dengan baik (Rosario, 1982 dikutip Novianti, 2003). Untuk menghasilkan massa nata yang kokoh, tebal, kenyal putih, dan tembus pandang perlu diperhatikan suhu inkubasi ( fermentasi), komposisi dan pH atau keasaman medium, selain itu penggunaan biang (starter) juga penting. a. Suhu inkubasi 28 - 30oC b. pH medium sekitar 4- 4,5 c. Komposisi dari ammonium sulfat dan sukrosa d. Biang ( starter). Hal – hal yang diperhatikan dalam pembentukan nata de corn: 1. Sterilisasi Peralatan. Untuk mencegah terjadinya pencemaran oleh mikroba penggangu, peralatan yang akan digunakan seperti panci, baki plastik atau kaca, mangkuk plastic, gelas penakar volume cairan. Dibilas terlebih dahulu dengan air panas, kemudian dikeringkan dengan kertas tissue atu kain yang bersih 2. Penambahan bahan media
Page 36
Untuk menghasilkan nata de corn, jagung sebagai media pertumbuhan Acetobacter xylinum perlu ditambahkan gula pasir 30 gram dan juga amonuim sulfat atau urea sebanyak 2 gram. 3. Panen dan penyiapan untuk konsumsi Setelah fermentasi berlangsung selama 12 – 14 hari akan terbentuk lapisan nata dengan ketebalan 15 cm. Nata dipanen dengan cara mengangkatnya dengan garpu bersih agar media yang berfungsi sebagai cairan bibit tidak tercemar. Sebaiknya pada saat panen disediakan media yang baru untuk pembuatan berikutnya. Nata kemudian dipotong – potong dalam bentuk kubus atau sesuai selera, lalu direndam dalam air yang kerap diganti unntuk menghilangkan sifat rasa asam. Untuk penyimpanan dan konsumsi nata dimasak dalam larutan gula pasir 20 % atau 200 gr/liter air. Mikroba yang aktif dalam pembuatan nata adalah bakteri pembentuk asam asetat yaitu Acetobacter xylinum. Mikroba ini dapat merubah gula menjadi selulosa. Jalinan selulosa inilah yang dapat membuat nata terlihat putih. Pengembangan produk nata ini merupakan bentuk diversifikasi hasil produksi makanan yang diperkirakan memiliki prospek cerah dimasa mendatang. Hal ini didasarkan semakin banyaknya industri nata yang berdiri dan semakin banyaknya produk nata dipasarkan. Dalam pengembangannya, maka pembuatan nata dari jagung ini diharapkan dapat meningkatkan nilai ekonomi dari air rebusan jagung tersebut ataupun memproduksi nata yang digunakan sebagai bahan makanan tambahan.
2. METODOLOGI Tahapan awal dalam penelitian ini adalah pembuatan media fermentasi dimana jagung yang telah dipilih kemudian dipipil, lalu jagung sebanyak 100 gr direbus dengan air 300 ml selama 30 menit, dan kemudian disaring dan diambil airnya. Selajutnya pengaturan variebel, yaitu pengaturan Penambahan gula. dilakukan dengan cara air tersebut ditambahkan dengan gula pasir sesuai dengan variabel (3,5,7,9,11,13) dan ammonium sulfat, dan dipanaskan kembali selama 5 menit agar gula pasir dan ammonium sulfatnya larut. Kemudian didinginkan sampai suhu kamar. Kemudian dilakukan penambahan asam asetat untuk mengatur pH yaitu 4,5, starter sebanyak 15% lalu difermentasi selama 2 minggu dengan menganalisa ketebalan nata
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013
yang terbentuk, dan untuk pengaturan pH awal fermentasi dilakukan dengan cara air tersebut ditambahkan dengan gula pasir sebanyak 5 gr dan ammonium sulfat, dan dipanaskan kembali selama 5 menit agar gula pasir dan ammonium sulfatnya larut. Kemudian didinginkan sampai suhu kamar. Kemudian dilakukan pengaturan pH dengan menambahkan asam asetat untuk mengatur pH sesuai variabel (3,5; 4; 4,5; 5;5,5;6) , starter sebanyak 15% lau difermentasi selama 2 minggu dengan menganalisa ketebalan nata yang terbentuk, dan untuk meneliti pengaruh waktu dimana dengan cara meganalisa hubungan waktu fermentasi terhadap ketebalan nata sesuai dengan variable diatas (2,4,6,8,10,12,14 hari).
3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Pengaruh penambahan gula terhadap ketebalan nata (pH = 4,5) Nata de corn merupakan bahan pangan hasil fermentasi dari pengolahan air rebusan jagung dengan bantuan Acetobacter xylinum. Bakteri ini bisa hidup pada media rebusan jagung yang mengandung gula, gula akan digunakan sebagai sumber penyedia kebutuhan energi oleh bakteri tersebut. Media rebusan jagung yang mengandung gula digunakan untuk pembentukan felikel nata, dimana dengan adanya kandungan sukrosa didalam gula berfungsi sebagai sumber karbon yang dibutuhkan untuk pertumbuhan bakteri (Suratiningsih, 1994 dikutip Nurhayati, 2006).
terbentuk akibat dari pemecahan gula menjadi polisakarida. Selulosa yang terbentuk berupa benang – benang yang bersama – sama dengan polisakarida yang membentuk suatu jalinan yang terus menebal menjadi lapisan nata. Selain itu gula berfungsi meningkatkan viskositas larutan, tegangan permukaan, dan tekanan osmotika larutan (Gontara dan Wijandi, 1975 dikutip Novianti, 2003).Dari Gambar 4.1 terlihat pada penambahan massa gula 7 gram hingga 13 gram ketebalan nata yang dihasilkan tidak terlalu jauh berbeda, hal ini dikarenakan bahwa pada saat penambahan gula pada range 7 – 13 gram maka bakteri Acetobacter xylinum dapat bekerja optimum. Namun menurut Atih (1979) dikutip Novianti (2003) bahwa penambahan gula yang terlalu banyak kurang menguntungkan karena akan berpengaruh terhadap aktifitas bakteri, mengakibatkan penurunan pH fermentasi akibat pengubahan gula menjadi asam dan juga penambahan gula yang berlebih mengakibatkan gula menjadi terbuang. 3.2. Pengaruh penambahan gula terhadap kadar serat, protein dan karbohidrat nata
Gambar 3.2.pengaruh jumlah gula terhadap kadar serat, protein dan karbohidrat nata
Gambar 3.1.Pengaruh penambahan gula terhadap ketebalan nata Dari gambar 3.1 menunjukkan bahwa ketebalan nata akan meningkat seiring dengan meningkatnya kadar gula yang ditambahkan pada proses fermentasi, hal ini dikarenakan dengan semakin banyaknya gula maka akan semakin banyak selulosa ekstraseluler yang
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013
Dari gambar 3.2 menunjukkan bahwa kadar karbohidrat akan meningkat seiring dengan penambahan gula hal ini dikarenakan gula merupakan komponen penyusun karbohidrat sehingga mengakibatkan semakin banyaknya karbohidrat yang terkandung dalam nata. Nata merupakan hasil olahan pangan secara fermentasi dengan bantuan Acetobacter xylinum, hasil kerja dari bakteri ini menghasilkan suatu lapisan tipis yang terapung diatasnya. Lapisan tipis ini merupakan hasil perubahan suksrosa yang terdapat dalam gula menjadi selulosa secara ekstraseluler sehingga sel – sel bakteri akan terperangkap dalam fiber selulosa (Nisa,et,al,1997 dikutip Nurhayati,
Page 37
2006) dan fiber selulosa ini berbentuk partikel yang tebal. Selain itu besarnya felikel yang dihasilkan ini dipengaruhi oleh bakteri tersebut, sedangkan aktifitas bakteri dipengaruhi oleh kadar gula dan lama fermentasi. Dari hasil analisa serat yang dilakukan menunjukkan bahwa peningkatan kandungan serat akan meningkat seiring dengan penambahan gula hingga dicapai kondisi optimum dikarenakan kadar sukrosa yang tinggi merupakan merupakan sumber nutrisi berupa sumber karbon yang dibutuhkan Acetobacter xylinum dalam merubah sebagian glukosa menjadi selulosa. Dari perbandingan gambar 3.1 dan gambar 3.2 didapatkan hubungan keduanya dimana ketebalan nata merupakan banyaknya gula (sukrosa) yang dapat diubah menjadi selulosa oleh Acetobacter xylinum sehingga serat yang terbentuk juga semakin tinggi. Serat kasar yang terbentuk merupakan hasil perombakan gula pada medium fermentasi oleh aktivitas Acetobacter xylinum (Hidayat,dkk.2003). Acetobacter xylinum mengambil glukosa dari larutan gula, kemudian digabungkan dengan asam lemak membentuk prekursor pada membrane sel. Prekursor ini keluar bersama – sama enzim yang mempolimerisasikan glukosa menjadi selulosa diluar sel, jadi dengan adanya penambahan gula (sukrosa) akan meningkatkan jumlah lapisan – lapisan selulosa (serat) yang dihasilkan oleh Acetobacter xylinum. Selulosa yang terbentuk didalam media berupa benang - benang yang bersama dengan polisakarida membentuk jaringan yang terus menebal menjadi lapisan nata (suryani, 2005 dikutip Nurul, 2009). Pada penambahan gula 11 gram akan terjadi penurunan kadar serat dikarenakan gula yang ditambahkan telah mencapai batas optimum untuk kerja dari Acetobacter xylinum. Sehingga perlu diperhatikan penambahan gula dalam air rebusan jagung pada pembuatan nata de corn ini, karena gula memang sumber nutrisi utama dalam pembuatan nata de corn namun ketika jumlahnya telah mencapai diluar optimum maka dapat mempengaruhi kuantitas dan kualitas nata yang dihasilkan.
3.3. Pengaruh pH awal fermentasi terhadap ketebalan nata
Gambar 3.3.Ketebalan nata terhadap waktu berdasarkan pH awal fermentasi Kelangsungan hidup bakteri bergantung dari kondisi lingkungan diantaranya komposisi media, pH, oksigen terlarut, dan sumber karbon. Setiap mikroorganisme mempunyai batasan kemampuan untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya seperti Acetobacter xylinum mempunyai batasan pH tertentu untuk dapat beraktifitas dan melangsungkan hidupnya. Hestrin & Scram (1954) dikutip Meliawati,dkk melaporkan bahwa polimerisasi glukosa menjadi selulosa oleh Acetobacter xylinum terjadi pada pH antara 5 – 7. Dari grafik 3 terlihat bahwa ketebalan nata yang optimum didapatkan pada kondisi pH 5 – 5,5, dimana pada pH tersebut Acetobacter xylinum akan tumbuh optimum karena berkurangnya saingan Acetobacter xylinum dalam mendapatkan nutrient dari miroorganisme lain. 3.4. Pengaruh pH terhadap kadar serat, protein, dan karbohidrat nata
Gambar 3.4.Pengaruh pH terhadap kadar protein, serat dan glukosa nata
Page 38
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013
Gambar 3.4 menunjukkan bahwa kadar serat, protein, dan karbohidrat dipengaruhi oleh kondisi pH awal fermentasi, hal ini menunjukkan bahwa kinerja dalam mekanisme reaksi senyawa kimia baik untuk memecah ataupun reaksi yang terbentuk dipengaruhi oleh kondisi pH optimum (Lee, 2002). Dari grafik menunjukkan bahwa semakin meningkatnya pH maka kadar karbohidratnya akan semakin meningkat dikarenakan adanya pengaruh pH terhadap kinerja Acetobacter xylinum untuk mengubah glukosa. Pada grafik 3 terlihat pengaruh pH terhadap kinerja Acetobacter Xylinum ini namun variasi pH tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap kandungan karbohidrat, ini dikarenakan karbohidrat tersusun dari monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida sedangkan penambahan pH ini tidak memberikan penambahan jumlah monosakarida, oligosakarida dan polisakarida melainkan pengaruh pH berperan untuk mengoptimalkan pengubahan gula yang menjadi karbohidrat. Sel - sel Acetobacter xylinum menyedot glukosa dari larutan gula dan menggabungkannya dengan asam lemak, membentuk suatu ‘prekursor’ pada jaringan sel bersama Acetobacter xylinum mempolimerisasi glukosa menjadi selulosa diluar sel Acetobacter xylinum. Kadar serat yang dihasilkan meningkat pada saat peningkatan pH awal fermentasi. Hal ini menunjukkan bahwa Acetobacter Xylinum dapat merubah glukosa menjadi selulosa (nata) pada kondisi pH tersebut sesuai dengan literature yang menyatakan aktivitas pembentukan nata hanya terjadi pada kisaran pH antara 3.5 – 7,5. Kadar protein dari hasil analisa protein yang dilakukan sebesar 1,5 – 2%. Kadar protein yang rendah ini dikarenakan nata yang dihasilkan berasal dari hasil rebusan jagung. Kandungan protein nata yang dihasilkan memang tidak terlalu besar namun dapat menjadi sumber protein tambahan dalam kehidupan sehari – hari.
4.
serat, protein dan karbohidrat yang terkandung dalam nata .
DAFTAR PUSTAKA Edria, Dela;dkk.,Pengaruh Penambahan Kadar Gula dan Kadar Nitrogen Terhadap Ketebalan, Tekstur dan Warna Nata de Coco, Ilmu dan Teknologi Pangan Institut Pertanian Bogor, 2008, 1-8. Effendi; Nurul Huda, Pengaruh Penambahan Massa Pati ( Soluble Starch) pada Pembuatan Nata De Coco dalam Medium Fermentasi Bakteri Acetobacter Xylinum, MIPA Kimia Universitas Sumatera Utara,2009, 6 15. Lee,
James M.; Biochemical Washington State Pulman,2001;P.29.
Enginering, University.
Melliawati, R. dkk. Produksi Inokulum Nata de Coco. Diakses pada 08 April 2012 dari ://elib.pdii.lipi.go. id/ katalog/ index .php/ search katalog/ download DatabyId /7840/7840.pdf. Novianti ;Hendrizon; Pembuatan Nata de Soya dari Limbah Cair Pabrik Tahu, Teknik Kimia Universitas Sriwijaya,2003, hal. 9-19. Nurfiningsih, Pembuatan Nata de Corn dengan Acetobacter Xylinum, Teknik Kimia Universitas Diponegoro, 1999, 1- 12. Yulita, Dewi; Uswanti; Pemanfaatan Limbah Cair Industri Pengolahan Tempe Untuk Pengolahan Nata de Soya, Teknik Kimia Universitas Sriwijaya,2002, hal. 17-38
KESIMPULAN
Dari penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa air rebusan jagung yang semula merupakan limbah dapat dimanfaatkan sebagai media pembuatan nata. Dan nata yang optimum dihasilkan pada kondisi penambahan gula 9 gram, pH 5 – 5,5, dan waktu fermentasi 14 hari dan variasi massa gula dan pH memberikan pengaruh terhadap kandungan
Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013
Page 39
