PENGARUH LAMA FERMENTASI DENGAN KULTUR MIKROORGANISME CAMPURAN TERHADAP KOMPOSISI KIMIAWI LIMBAH KUBIS (The Effect of Duration of Fermentation with Mixed Microorganis Culture on Chemical Composition of Cabbage By-product) D. Rahmadi Fakultas Peternakan Universitas Diponegoro, Semarang
ABSTRAK Penelitian dilakukan untuk mengkaji pengaruh lama fermentasi dengan kultur mikroorganisme campuran (KMC) terhadap komposisi kimiawi limbah kubis (Brassica oleraceae). Penelitian dilakukan dengan rancangan acak lengkap (RAL), 4 perlakuan dengan 3 ulangan. Perlakuan yang diterapkan adalah sebagai berikut : M0 = limbah kubis + bekatul + 6% KMC, tanpa difermentasi; M1 = limbah kubis + bekatul + 6% KMC, difermentasi selama 1 minggu; M2 = limbah kubis + bekatul + 6% KMC, difermentasi selama 2 minggu; M3 = limbah kubis + bekatul + 6% KMC, difermentasi selama 3 minggu. Analisis komposisi kimiawi limbah kubis terfermentasi meliputi kadar air, abu, protein kasar (PK), lemak kasar (LK), serat kasar (SK) dan bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN). Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama fermentasi nyata (p<0,05) meningkatkan kadar air dan LK, tetapi menurunkan kadar abu (p<0,05). Lama fermentasi secara statistik tidak berpengaruh terhadap kadar PK, SK dan BETN. Kata kunci : fermentasi, mikroorganisme, komposisi kimiawi, limbah kubis ABSTRACT A research was conducted to evaluate the duration of fermentation with mixed microorganism culture (MMC) on chemical composition of cabbage (Brassica oleraceae) by-product. Research was done in completely randomized design (CRD) with 4 treatments and 3 replications. The treatments were : M0 = cabbage by-product + rice bran + 6% MMC, without fermentation; M1 = cabbage by-product + rice bran + 6% MMC with 1 week fermentation ; M2 = cabbage by-product + rice bran + 6% MMC with 2 weeks fermentation; M3 = cabbage by-product + rice bran + 6% MMC with 3 weeks fermentation. Chemical composition analysis of fermented cabbage by-product comprised water, ash, crude protein, extract ether, crude fiber and nitrogenfree extract contents. Result of the research showed that duration of fermentation significantly increased (p<0,05) water and extract ether contents, but decreased ash content (p<0,05). Duration of fermentation did not affect crude fiber, crude fat and nitrogen-free extract contents of cabbage by-product. Keywords : fermentation, microorganism, chemical composition, cabbage by-product
90
J.Indon.Trop.Anim.Agric.28(2) June 2003
PENDAHULUAN Tanaman kubis (Brassica oleraceae) merupakan salah satu tanaman sayuran yang mempunyai limbah melimpah, berupa daun segar dan batang atau bongkol tanaman. Produksi kubis yang semakin meningkat menyebabkan jumlah limbahnya juga meningkat. Menurut data Badan Pusat Statistik (2000), luas lahan di Jawa Tengah yang ditanami kubis adalah 13.339 Ha dengan produksi sebesar 15,5 ton/Ha. Kubis mengandung vitamin dan mineral yang tinggi. Kandungan nutrien kubis tiap 100 g bahan segar adalah sebagai berikut : abu 0,7 g; protein 1,7 g; karbohidrat 5,3 g; serat 0,9 g; lemak 0,2 g; kalori 25 kal; Ca 64 mg; P 26 mg; Fe 0,7 mg; Na 8 mg; niasin 0,3 mg; vitamin A 75 SI; vitamin B1 0,1 mg; vitamin C 62 mg dan air 91-93% (Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI, 1981). Bagian tanaman kubis yang tidak diambil sebagai produk tanaman (limbah kubis) mencapai 55,5% dari produksi tanaman (Aliudin et al., 2000). Produksi limbah kubis yang cukup tinggi dapat dimanfaatkan sebagai pakanalternatif bagi ruminansia. Limbah kubis memiliki kandungan nutrien yang cukup tinggi dengan kadar air yang tinggi pula. Tinggi kadar air menyebabkan limbah kubis cepat busuk. Pengolahan terhadap limbah kubis sangat diperlukan agar limbah kubis dapat digunakan dalam waktu yang lebih lama tanpa mengalami kebusukan dan penurunan nilai nutrisinya. Pengolahan limbah kubis dapat dilakukan dengan cara memfermentasikannya dengan penambahan bekatul dan kultur mikroorganisme campuran, yaitu EM4 (Effective Microorganism). Kultur mikroorganisme campuran EM4 terdiri dari campuran Lactobacillus sp (90%) dan mikroorganime lain penghasil asam laktat yang dikulturkan pada medium cair dengan pH 4,5 dan populasi sebesar 109/g dalam larutan (Higa dan Wididana, 1988). Hardianto (1996) menambahkan bahwa kultur mikroorganisme adalah adalah suatu larutan yang terdiri dari kultur campuran berbagai mikroorganisme yang bermanfaat bagi tanaman dan berfungsi sebagai bioinokulan. Sebagian besar mikroorganisme yang terkandung dalam EM4 adalah Lactobacillus sp yang merupakan mikroorganisme penghasil asam laktat, Rhizobium sp yang merupakan mikroorganisme yang mampu
menambat N dari udara, Streptomyces sp, Actinomycetes dan mikroorganisme lain yang bersifat menguntungkan (Wididana dan Wibisono, 1995). Winarno et al. (1981) menyatakan bahwa fermentasi dapat terjadi karena aktivitas mikroorganisme fermentatif yang terdapat pada substrat organik yang sesuai, sehingga menyebabkan perubahan sifat bahan akibat pemecahan kandungan bahan tersebut. Jumlah mikroorganisme dalam proses fermentasi diperbanyak dan digiatkan metabolismenya di dalam bahan tersebut dalam batas tertentu. Proses fermentasi menyebabkan terjadinya perubahan terhadap komponen kimia bahan. Pederson (1971) menyatakan bahwa kandungan asam amino, lemak, karbohidrat, vitamin dan mineral bahan mengalami perubahan akibat aktivitas dan perkembangan mikroorganisme selama fermentasi. Perubahan utama selama fermentasi berpengaruh terhadap kandungan bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN) yang merupakan karbohidrat yang mudah terfermentasi, sehingga menyebabkan kandungan BETN menurun. Asam lemak atsiri dan asam lemak non atsiri meningkat secara nyata (Oldfield, 1973). Fermentasi juga menyebabkan depolimerisasi pada substrat (Banerjee, 1978). Winarno et al. (1981) menyatakan bahwa bahan pakan yang mengalami proses fermentasi akan mempunyai nilai nutrien yang lebih baik dari bahan asalnya; hal ini disebabkan karena adanya mikroorganisme yang mempunyai sifat katabolik terhadap komponen kompleks dan mengubahnya menjadi komponen yang lebih sederhana. Penelitian bertujuan untuk mengkaji pengaruh lama fermentasi dengan penambahan kultur mikroorganisme campuran sebagai sumber mikroorganisme terhadap komposisi kimiawi limbah kubis. Hasil penelitian diharapkan dapat memberi informasi tentang pengolahan limbah kubis dan upaya pemanfaatannya sebagai alternatif pakan ruminansia. MATERI DAN METODE Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Ilmu Makanan Ternak Fakultas Peternakan Universitas Diponegoro, Semarang. Materi yang digunakan
The Effect of Fermentation on Chemical Composition of Cabbage By-product (Rahmadi)
91
dalam penelitian berupa limbah kubis, bekatul dan kultur mikroorganisme campuran (KMC) berupa EM4 (“Effective Microorganism”) produksi Indonesian Kyusei Nature Farming Societies. Limbah kubis segar tanpa dilayukan dipotong-potong ± 5 cm. Selanjutnya proses fermentasi dilakukan dengan menambahkan bekatul dan KMC. Perbandingan limbah kubis dengan bekatul adalah 69,02% : 30,98% dan aras KMC adalah 6% dari total limbah kubis dan bekatul yang digunakan. Bekatul dan KMC dicampur dengan limbah kubis secara merata. Selanjutnya dilakukan fermentasi secara anaerob di dalam stoples dengan perbedaan lama fermentasi 0, 1, 2 dan 3 minggu. Setelah waktu fermentasi terpenuhi, limbah kubis terfermentasi dikeringudarakan, kemudian dihaluskan dan dilakukan analisis terhadap komposisi kimiawinya. Analisis komposisi kimiawi limbah kubis terfermentasi meliputi kadar air, abu, protein kasar (PK), lemak kasar (LK), serat kasar (SK) dan bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN) dilakukan menurut petunjuk AOAC (1985). Penelitian dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap (RAL), 4 perlakuan dan 3 ulangan. Perlakuan berupa lama fermentasi yang berbeda dengan rincian sebagai berikut : M0 = limbah kubis + bekatul + 6% KMC, tanpa difermentasi M1 = limbah kubis + bekatul + 6% KMC, difermentasi selama 1 minggu M2 = limbah kubis + bekatul + 6% KMC, difermentasi selama 2 minggu M3 = limbah kubis + bekatul + 6% KMC, difermentasi selama 3 minggu Variabel pengamatan melipurti kadar air, abu, PK, LK, SK dan BETN. Data hasil penelitian dianalisis menurut prosedur sidik ragam pada taraf 5%, apabila terdapat perbedaan akibat perlakuan dilanjutkan dengan uji wilayah ganda Duncan.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh lama fermentasi dengan efektif mikroorganisme terhadap komposisi kimiawi limbah kubis terfermentasi terangkum dalam Tabel 1.
92
Hasil penelitian menunjukkan adanya peningkatan kadar air akibat lama fermentasi pada limbah kubis (p<0,05). Hasil uji beda nilai tengah antar perlakuan menunjukkan bahwa kadar air perlakuan tanpa fermentasi lebih rendah dibandingkan fermentasi 1, 2 dan 3 minggu (M0 vs M1, M2 dan M3). Kadar air fermentasi mengalami peningkatan sampai pada lama fermentasi 1 minggu (M1). Peningkatan tersebut disebabkan mikroorganisme mulai memanfaatkan karbohidrat yang mudah terfermentasi dalam substrat sebagai sumber energi untuk tumbuh dan berkembang. Hasil perombakan karbohidrat yang mudah terfermentasi adalah gula-gula sederhana yang kemudian diubah menjadi energi dengan hasil sampingan berupa metabolit, alkohol, asam, CO2 dan air. Hal ini sesuai dengan pendapat Suparmo (1989) yang menyatakan bahwa air merupakan salah satu hasil samping proses fermentasi yang akan mempengaruhi kadar air substrat produk fermentasi. Cullison dan Lowrey (1987) menyatakan bahwa hasil dari proses fermentasi adalah asam laktat, asam asetat, asam butirat, etanol, gas-gas fermentasi (CO2, CH4, CO, NO dan NO2), air dan panas. Kadar abu menurun (p<0,05) akibat pengaruh lama fermentasi. Penurunan kadar abu disebabkan adanya peningkatan bahan organik yang terbentuk dari hasil fermentasi BETN. Sebagaimana dijelaskan oleh Burrows (1965), hasil fermentasi BETN diubah untuk membentuk komponen organik. Peningkatan bahan organik tersebut menurunkan persentase bahan anorganik (kadar abu) limbah kubis terfermentasi. Uji sidik ragam menunjukkan bahwa lama fermentasi tidak berpengaruh terhadap kadar PK limbah kubis terfermentasi. Hal ini disebabkan karena protein pakan dalam analisi proksimat dinyatakan sebagai nitrogen (N). Protein mikroorganisme dan hasil degradasi protein selama proses fermentasi juga dinyatakan sebagai N. Cullison dan Lowrey (1987) menyatakan bahwa pengukuran PK dalam analisis proksimat didasarkan pada kenyataan bahwa sebagian besar N pakan ada dalam protein. Lama fermentasi tidak berpengaruh terhadap kadar PK disebabkan jumlah N sustrat sebelum maupun sesudah proses fermentasi cenderung tetap.
J.Indon.Trop.Anim.Agric.28(2) June 2003
Cenderung tetapnya jumlah N substrat selama proses fermentasi disebabkan tidak adanya penambahan bahan yang kaya akan N pada substrat yang difermentasi dan tidak adanya aktivitas mikroorganisme pengikat N bebas dari udara karena fermentasi bersifat anaerob. Hasil penelitian menunjukkan LK meningkat (p<0,05) akibat lama fermentasi. Peningkatan kadar LK disebabkan meningkatnya jumlah mikroorganisme sehingga menyebabkan aktivitasnya dalam mendegradasi bahan organik menjadi asam lemak atsiri dan non atsiri semakin
bahan berhenti (stabil) sepanjang kondisi anaerob terjaga. Relatif singkatnya fase pertumbuhan mikroorganisme mencapai fase pertumbuhan yang mulai terhambat menyebabkan kesempatan mikroorganisme untuk mendegradasi komponen serat kasar sangat terbatas. Uji sidik ragam menunjukkan bahwa lama fermentasi tidak berpengaruh terhadap kadar BETN limbah kubis terfermentasi. Namun demikian, cenderung terjadi penurunan kadar BETN limbah kubis terfermentasi pada lama fermentasi 1, 2 dan 3 minggu dibandingkan tanpa fermentasi (M1, M2 dan
Tabel 1. Pengaruh Lama Fermentasi terhadap Komposisi Kimiawi Limbah Kubis Komposisi Kimiawi
Perlakuan M1 M2 ---------------------------- % ---------------------------Air 54,28b 62,51a 62,38a Abu 14,58a 13,61a 11,78b PK 14,19 15,25 15,39 LK 5,59b 7,78a 8,57a SK 15,88 15,62 15,61 BETN 49,76 47,74 48,65 * Superskrip yang berbeda pada baris yang sama menunjukkan perbedaan nyata (p<0,05) M0
meningkat. Degradasi bahan organik menyebabkan peningkatan asam lemak atsiri berupa asam asetat, asam propionat dan asam butirat. Banerjee (1978) menyatakan bahwa asam lemak atsiri hasil fermentasi berfungsi sebagai pemasok energi untuk meningkatkan sintesis LK. Lama fermentasi juga diduga memberi waktu yang cukup bagi mikroorganisme untuk melakukan biosintesis asam lemak de novo yang berasal dari pemecahan karbohidrat yang mudah terfermentasi. Berdasarkan uji sidik ragam, lama fermentasi tidak berpengaruh terhadap kadar SK limbah kubis terfermentasi. Hal ini diduga karena mikroorganisme dalam KMC telah mencapai fase pertumbuhan yang mulai terhambat (fase stagnan), yang terjadi saat kondisi asam mencapai pH 3,8 – 4. Hasil penelitian menunjukkan pencapaian pH 4 mulai pada lama fermentasi 2 minggu. Hal ini sesuai dengan pendapat McDonald et al. (1987) yang menyatakan bahwa penurunan pH pada kondisi asam akan menghambat perkembangan mikroorganisme dan pada pH 3,8 4,0 aktivitas mikroorganisme serta perubahan akan
M3 61,04a 11,75b 16,26 7,67a 15,48 48,84
M3 vs M0). Hal ini sesuai dengan pendapat Oldfield (1973) yang menyatakan bahwa perubahan utama selama fermentasi akan mempengaruhi karbohidrat mudah terfermentasi (BETN), sehingga kadarnya cenderung akan menurun. Penurunan kadar BETN dipandang dari aspek nutrisi kurang menguntungkan karena semakin sedikit BETN, berarti semakin sedikit pula komponen bahan organik yang dapat dicerna sehingga semakin sedikit pula energi yang dapat dihasilkan.
KESIMPULAN Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama fermentasi meningkatkan kadar air dan LK, tetapi menurunkan kadar abu. Lama fermentasi tidak berpengaruh terhadap kadar PK, SK dan BETN. Saran yang dapat diberikan adalah perlu adanya penelitian lebih lanjut penggunaan fermentasi limbah kubis sebagai komponen dalam penyusunan ransum ternak ruminansia.
The Effect of Fermentation on Chemical Composition of Cabbage By-product (Rahmadi)
93
UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terima kasih disampaikan kepada A. C. Artanti; D. Irawati; E. Hidayati; dan S.Purwanto atas bantuan teknis yang diberikan. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Dr. Ir. A. Muktiani, MSi; Ir. M. Christiyanto, MP; Ir. Surono, MP; dan L. K. Nuswantara, SPt, MP.
DAFTAR PUSTAKA Aliudin, Sarjiman, Suharno dan Sutardi. 2000. Laporan Teknis Pengkajian Pola Tanam Sayuran. Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, Ungaran (Tidak diterbitkan). AOAC. 1985. Official Methods of Analysis of The Association Agricultural Chemist. 12th Ed. AOAC, Washington DC. Badan Pusat Statistik. 2000. Survei Pertanian. Produksi Tanaman Sayuran dan Buahbuahan. Badan Pusat Statistik, Jakarta. Banerjee, G. C. 1978. Animal Nutrition. Oxford and IBH Publ. Co., Calcutta. Burrows, W. 1965. Textbook of Microbiology. 8th Ed. WB Saunders Co., Philadelphia. Cullison, A. E. and R.S. Lowrey. 1987. Feeds and Feeding. 2nd Ed. Prentice-Hall of India Pvt. Ltd., New Delhi. Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI. 1981. Daftar Komposisi Bahan Makanan. Bhratara Karya Aksara, Jakarta.
94
Hardianto, R. 1996. Pemanfaatan efektif mikroorganisme dan bokasi untuk pemulihan kesuburan tanah dan peningkatan produktivitas usahatani di lahan kering. Buletin Teknologi dan Informasi Pertanian : 2 (1) : 61-72. Higa, T. dan G. N. Wididana. 1988. Changes in The Soil Microflora Induced by Effective Microorganism. University of Ryukus, Okinawa. McDonald, P., R.A. Edwards and J.F.D. Greenhalgh. 1981. Animal Nutrition. 3rd Ed. Longman Scientific and Technical, Essex. Oldfield, J. E. 1973. Effect of fermentation on the chemical nutritional value of feeds. In : Effect of Processing on The Nutritional Value of Feeds. Proocedings of Symposium at Gainsville Florida. National Academy of Sciences, Washington DC. p : 34 – 47. Pederson, C. 1971. Microbiology of Feed Fermentation. The AVI Publ. Co. Inc., West Port. Suparmo. 1989. Aspek Nutrisi Proses Fermentasi. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Wididana, G.N. dan Wibisono. 1995. Penerapan Teknologi Efektif Mikroorganisme dalam Bidang Pertanian di Indonesia. Buletin Kyusei Nature Farming, Jakarta. Tajuk 06. Hal : 25 – 33. Winarno, F. G., S. Fardiaz dan D. Fardiaz. 1981. Pengantar Teknologi Pangan. Cetakan Ke-2. PT Gramedia, Jakarta.
J.Indon.Trop.Anim.Agric.28(2) June 2003
