PENGARUH WAKTU FERMENTASI CAMPURAN Trichoderma reesei DAN Aspergillus niger TERHADAP KANDUNGAN PROTEIN DAN SERAT KASAR AMPAS SAGU

Transkripsi

1 JKK, tahun 2012, volume 1 (1), halaman ISSN PENGARUH WAKTU FERMENTASI CAMPURAN Trichoderma reesei DAN Aspergillus niger TERHADAP KANDUNGAN PROTEIN DAN SERAT KASAR AMPAS SAGU Ria Fransistika 1 *, Nora Idiawati 1, Lia Destiarti 1 1 Program Studi Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Tanjungpura, Jl. Prof. Dr. H. Hadari Nawawi tika_kimia55@yahoo.co.id ABSTRAK Ampas sagu merupakan limbah hasil industri pertanian yang belum dimanfaatkan secara optimal sebagai pakan ternak unggas, karena memiliki kadar protein yang rendah dan kandungan serat kasar yang tinggi. Pada penelitian ini dilakukan fermentasi campuran dengan menggunakan trichoderma reesei dan Aspergillus niger untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kandungan protein dan serat kasar ampas sagu. Fermentasi dipengaruhi oleh dua variable, yaitu waktu penundaan pencampuran kedua kapang dan waktu fermentasi. Pada penelitian ini yang diujikan yaitu bilamana A.niger diinokulasikan setelah fermentasi oleh T.reesei berjalan 0 hari ( )1 hari ( ) dan 2 hari ( ), serta waktu fermentasi yang digunakan yaitu 2 hari ( ), 4 hari ( ) dan 6 hari ( ). Secara umum, kadar protein dan serat kasar meningkat dengan variasi waktu yang diberikan. Kadar protein dan serat kasar ampas sagu sebelum difermentasi yaitu 1,54% dan 11,16%. Peningkatan kadar protein tertinggi diperoleh pada kondisi yaitu sebesar 16,27%. Peningkatan protein disebabkan oleh penambahan protein yang disumbangkan oleh sel mikroba akibat pertumbuhnnya yang menghasilkan produk protein sel tunggal (PST). Kadar serat paling rendah diperoleh pada yaitu sebesar 26,76%. Hasil ini menunjukkan bahwa pemanfaatan kedua kapang dapat meningkatkan kandungan protein ampas sagu, namun tidak dapat menurunkan kadar serat yang tinggi. Kata kunci : Ampas Sagu, Protein Kasar, Serat Kasar, Trichoderma reesei, Aspergillus niger PENDAHULUAN Ampas sagu merupakan limbah padat hasil industri pertanian pengolahan pati sagu yang tersedia cukup banyak sepanjang tahun, murah dan mudah didapat. Dalam pengolahan empulur sagu diperoleh 18,5% pati sagu dan 81,5% berupa ampas sagu (Kiat, 2006). Tingginya jumlah limbah yang dihasilkan belum dimanfaatkan secara optimal dan hanya dibiarkan menumpuk di tempat pengolahan tepung sagu. Sampai saat ini pemanfaatan ampas sagu sebagai pakan ternak masih terbatas karena memiliki kandungan protein yang rendah dan kandungan serat kasar yang tinggi. Kandungan serat kasar yang terdapat dalam ampas sagu tinggi sementara unggas terbatas kemampuannya dalam mencerna serat kasar. Upaya yang telah dilakukan guna memaksimalkan penggunaan ampas sagu sebagai pakan melalui fermentasi dengan menambahkan mikroorganisme (kapang atau bakteri) ke dalam suatu bahan. Sugiyono (2008) dalam penelitiannya melaporkan bahwa fermentasi A.niger pada ampas sagu dapat meningkatkan kadar protein sebesar 1,9% dalam waktu 12 hari. Penambahan suatu kapang atau bakteri ke dalam bahan pangan atau pakan dengan tujuan meningkatkan kualitas nutrisi suatu bahan telah lama dikenal dan dilakukan, namun penggunaanya hanya sebatas kultur tunggal. Padahal penggunaan kultur campuran menurut Krastanov, et al. (2005) diperoleh hasil metabolisme yang lebih baik, seperti peningkatan kerja enzim, produksi etanol dan produksi asam asetat, hal ini dikarenakan masing-masing mikroba akan menghasilkan komponen metabolit yang dapat saling melengkapi kebutuhan lingkungan yang baik bagi pertumbuhan mikroba-mikroba tersebut. Trichoderma reesei dan Aspergillus niger secara kultur tunggal sering digunakan dalam pengolahan pakan karena kemampuannya dalam degradasi selulosa maupun pati menjadi protein. Trichoderma reesei menghasilkan enzim selulolitik yaitu endoglukanase dan eksoglukanase yang berperan untuk menghidrolisis selulosa, Sedangkan A.niger tidak hanya menghasilkan enzim selulolitik, tetapi juga enzim amilolitik seperti amylase dan glukoamilase (Ratanaphadit, et al., 2010). Aspergillus niger juga menghasilkan enzim ß-glukosidase yang kuat dimana enzim ini berperan untuk mempercepat konversi selobiosa manjadi glukosa (Juhasz, et al., 2003). Fermentasi kultur campuran T.reesei dan A.niger telah dicobakan pada substrat isi empulur batang gewang (putak) yang 35

2 menunjukkan hasil lebih baik dibandingkan kultur tunggal, dimana terjadi peningkatan kadar protein kasar menjadi 23,62% (Hilakore, 2008). Meskipun demikian, publikasi penelitian mengenai kegunaan kultur campuran pada ampas sagu belum dikemukakan. Kemampuan tumbuh A.niger lebih cepat dibandingkan T.reesei, maka pada variasi perlakuan penundaan pencampuran T.reesei diinokulasikan terlebih dahulu. Dengan demikian, dalam penelitian ini diupayakan untuk mengetahui pengaruh perlakuan penundaan pencampuran kedua kapang tersebut terhadap kandungan protein dan serat kasar dari ampas sagu METODOLOGI PENELITIAN Bahan Bahan-bahan yang digunakan adalah agaragar, akuades, ammonium sulfat ((NH 4 ) 2 SO 4 ), asam borat (H 3 BO 3 ), ampas sagu, asam klorida (HCl), asam oksalat (H 2 C 2 O 4 ), asam sulfat (H 2 SO 4 ), etanol 96%, glukosa (C 6 H 12 O 6 ), kalium sulfat (K 2 SO 4 ), tembaga (II) sulfat pentahidrat (CuSO 4 5H 2 O), kentang, indikator fenolphtalein,indikator bromokresol hijau, indikator metil merah, natrium hidroksida (NaOH), urea (CO(NH 2 ) 2 ), dan kertas saring whatman 41. Mikroorganisme yang digunakan yaitu A.niger dan T.reesei yang diperoleh dari Institut Pertanian Bogor. Peralatan Peralatan yang digunakan yaitu autoclave, alat-alat gelas yang digunakan dilaboratorium, hotplate, labu Kjedhal, rangkaian alat destilasi, rangkaian alat refluks, neraca analitik, dan kertas saring. Cara Kerja Preparasi Sampel Ampas sagu yang diperoleh dari Sungai Ambawang Kabupaten Kubu Raya, sebelum digunakan ampas sagu diperas dan dikeringkan pada suhu C selama 6 jam. Selanjutnya ampas sagu diayak. Perbanyakan Aspergillus niger dan Trichoderma reesei Pembiakan T.reesei menggunakan media PDA (Potato Dextrose Agar). Media PDA kemudian dituangkan ke dalam cawan petri steril. Kemudian ditambahkan satu ose biakan T.reesei kemudian diinkubasi pada suhu ruang selama 1 minggu, dan dilakukan hal yang sama untuk biakan A.niger. Pembuatan Larutan Nutrisi Akuades dimasukkan ke dalam gelas beker, kemudian ditambahkan dengan urea (3 g/l), (NH 4 ) 2 SO 4 (10 g/l), KH 2 PO 4 (3 g/l), MgSO 4 7H 2 O (0,5 g/l), CaCl 2 H 2 O (0,5 g/l) dan diaduk hingga larut (Singhania, et al., 2006). Larutan nutrisi dipindahkan ke dalam labu ukur 1 L dan ditepatkan hingga tanda batas dengan aquades. Fermentasi Campuran Trichoderma reesei dan Aspergillus niger pada Ampas Sagu Ampas sagu sebanyak 5 g dimasukkan ke dalam wadah fermentasi dengan menambahkan larutan nutrisi sehingga diperoleh kadar air sebesar 75%. Media disterilkan di dalam autoclave pada suhu C selama 20 menit, kemudian media didinginkan. Blok agar diambil dari cawan petri yang berisi jamur T.reesei dan A.niger berumur 7 hari digunakan sebagai inokulum. Satu blok agar T.reesei dan A.niger diinokulasi ke dalam wadah fermentasi yang mengandung substrat (Pothiraj, et al., 2006). Penundaan pencampuran yang dilakukan yaitu bilamana A.niger diinokulasikan setelah fermentasi oleh T.reesei berjalan 0 hari ( ),1 hari ( ) dan 2 hari ( ) (Hilakore, 2008). Sampel kemudian diinkubasi pada suhu ruang selama 2 hari ( ), 4 hari ( ) dan 6 hari ( ). Kadar Protein Kasar Semimikro Kjedhal (SNI ) Pengujian kandungan proein dilakukan dengan metode semimikro Kjedhal SNI dengan modifikasi katalis yang digunakan yaitu (K 2 SO 4 7 g dan CuSO 4 0,83 g ). Kadar Serat Kasar (SNI ) Pengujian kandungan serat kasar dilakukan dengan metoda SNI Pengolahan Data Percobaan menggunakan rancangan acak kelompok (RAK) dengan variasi 3 perlakuan dan 3 kelompok dengan 2 kali perulangan. Data kemudian diolah dengan menggunakan ANOVA. HASIL DAN PEMBAHASAN Proses Fermentasi oleh Trichoderma reesei dan Aspergillus niger Fermentasi ampas sagu dilakukan dengan hidrolisis selulosa secara enzimatik dengan memanfaatkan enzim selulase yang dihasilkan oleh fungi (jamur) yang berasal dari T.reesei dan A.niger. Trichoderma reesei dapat menghasilkan enzim selobiohidrolase yang 36

3 bermanfaat untuk menghidrolisis selulosa dan A.niger memiliki kemampuan untuk menghasilkan enzim selobiase yang dapat mendegradasi substrat menjadi glukosa (Juhasz, et al., 2003). Fermentasi ampas sagu pada penelitian ini dilakukan dengan variasi penundaan pencampuran dan waktu inkubasi. Variasi penundaan pencampuran yang dilakukan yaitu bilamana A.niger diinokulasikan setelah fermentasi oleh T.reesei berjalan 0 hari ( ),1 hari ( ) dan 2 hari ( ) dengan waktu inkubasi 2 hari ( ), 4 hari ( ) dan 6 hari ( ). Inkubasi dilakukan pada kadar air 75% dan suhu ruangan. Kadar air 75% pada substrat putak terlihat cukup baik dan tidak menyebabkan terhambatnya aktifitas metabolisme dari kedua kapang yaitu T.reesei dan A.niger. Kadar air berfungsi untuk hidrolisis enzimatik dan proses transport nutrien dan produk-produk metabolit melalui membran sel. Fermentasi dengan tujuan peningkatan kadar protein lebih baik dilakukan pada suhu kamar pada substrat putak (Hilakore, 2008). Pertumbuhan kapang pada medium dipengaruhi oleh nutrien yang ada di dalam substrat maupun yang diberikan ke substrat. Sumber nutrisi yang diperlukan oleh kapang terdiri dari unsur C, N dan mineral dengan perbandingan tertentu. Sumber karbon diperoleh dari substrat yang digunakan yaitu ampas sagu. Sumber karbon ini kemudian dimanfaatkan oleh A.niger setelah enzim selulase disekresikan, sehingga enzim selulase dapat menguraikan senyawa kompleks (selulosa) dari substrat menjadi senyawasenyawa yang lebih sederhana (glukosa) (Gandjar, 2006). Nitrogen mempunyai fungsi fisiologis bagi mikroorganisme yaitu merupakan bagian dari protein, asam nukleat dan koenzim. Sumber nitrogen yang paling optimal untuk menghasilkan enzim selulase adalah urea (CO(NH 2 ) 2 dan ammonium sulfat (NH 4 ) 2 SO 4 (Narasimha, et al., 2006) (Oshoma, et al., 2010). Sumber mineral utama yang diperlukan oleh kapang untuk pertumbuhannya dapat berupa fosfat, magnesium, kalium, sulfur dan kalsium. Magnesium berperan sebagai kofaktor dalam mengatur jumlah enzim yang terlibat dalam reaksi (Gandjar, 2006). Adanya senyawa kimia lain yang dapat mengganggu pertumbuhan kapang pada substrat dapat diendapkan dengan adanya magnesium dan kalsium. Substrat yang telah ditambahkan larutan nutrisi kemudian disterilisasi dengan aotoclave pada C selama 20 menit. Sterilisasi dilakukan untuk membunuh mikroba lain yang tidak diinginkan, menghilangkan lignin dan komponen inhibitor sehingga lebih mudah diinvasi oleh enzim (Kiat, 2006). Analisis Kandungan Nutrisi Ampas Sagu Fermentasi Analisis kandungan nutrisi ampas sagu meliputi kandungan protein kasar dan serat kasar. Protein Kasar Penetapan kandungan protein dilakukan menggunakan metode semimikro kjedhal berdasarkan SNI Dalam metode ini, kadar protein kasar dianalisis melalui tiga langkah yaitu destruksi, netralisasi dan titrasi. Destruksi mengubah nitrogen menjadi ammonia, larutan ammonium sulfat dibebaskan dengan penambahan NaOH, yang mengubah ammonium sulfat menjadi gas ammonia. Gas ammonia yang terbentuk diubah menjadi ion ammonium serta mengubah asam borat menjadi ion borat. Kandungan nitrogen dan ion ammonium borat yang terbentuk dititrasi dengan HCl standar untuk menetukan titik akhir titrasi. Kadar ion hidrogen (dalam mol) yang dibutuhkan untuk mencapai titik akhir titrasi setara dengan kadar nitrogen dalam sampel. Nitrogen merupakan unsur penyusun protein, sehingga nitrogen dapat menunjukkan banyaknya protein yang terkandung dalam suatu bahan pangan. Kadar nitrogen yang diperoleh dikalikan 6,25 sebagai angka konversi menjadi protein. Nilai 6,25 diperoleh dari asumsi bahwa protein mengandung 16% nitrogen. Hasil analisis kandungan protein ampas sagu hasil fermentasi dapat dilihat pada Tabel 1. Kadar protein ampas sagu setelah proses fermentasi mengalami peningkatan dibandingkan proses tanpa fermentasi. Kadar protein kasar menunjukkan peningkatan seiring dengan meningkatnya waktu inkubasi. Kadar protein kasar memiliki rentang nilai 3,34-16,27%. Pada Tabel 1 terlihat bahwa kandungan protein kasar tertinggi diperoleh pada perlakuan yaitu sebesar 16,27%. 37

4 Tabel 1 Hasil Analisi Kandungan Protein Ampas Sagu Fermentasi Perlakuan Waktu Kadar Protein (hari) Ampas Sagu - 1,54% 3,34% 3,99% 4,30% 15,07% 16,25% 16,27% 5,07% 6,30% 6,83% Keterangan : D o : A.niger dan T.reesei diinokulasi bersamaan : A.niger diinokulasikan setelah fermentasi dengan T.reesei berjalan 1 hari : A.niger diinokulasikan setelah fermentasi dengan T.reesei berjalan 2 hari. : waktu fermentasi 2 hari : waktu fermentasi 4 hari : waktu fermentasi 6 hari Enzim selobiohidrolase (endoglukanase dan eksoglukanase) merupakan selulosa utama yang diproduksi oleh T.reesei. Enzim selobiohidrolase memecah selulosa menjadi selobiosa sebagai satu-satunya produk akhir hidrolisis. Akumulasi selobiosa dalam medium akan menghambat aktifitas enzim Selobiohidrolase. Enzim selobiosa (ßglukosidase) yang dihasilkan oleh T.reesei sangat sensitif terhadap inhibisi produk akhir dibandingkan A.niger (Juhasz, et al., 2003). Semakin lama waktu inkubasi maka kandungan protein kasar semakin tinggi. Peningkatan protein diduga karena adanya penambahan protein yang disumbangkan oleh sel mikroba akibat pertumbuhannya yang menghasilkan produk protein sel tunggal (PST) atau biomassa sel yang mengandung sekitar 40-65% protein (Krisnan, et al., 2005). Disamping protein sel tunggal, selobiohidrolase juga merupakan komponen enzim yang menyumbang sekitar 60% total protein extraseluler ( Hilakore, 2008). Berdasarkan uji ANOVA yang diolah dengan Rancangan Acak Kelompok (RAK), menunjukkan bahwa ada pengaruh perlakuan terhadap kandungan protein kasar, namun tidak ada perbedaan rata-rata perlakuan dan waktu terhadap kandungan protein kasar. Serat Kasar Serat kasar merupakan bagian dari karbohidrat, sebagian besar berasal dari dinding sel tanaman dan mengandung selulosa, hemiselulosa dan lignin (Suparjo, 2010). 38 Analisis kandungan serat kasar ampas sagu dilakukan berdasarkan SNI Kadar serat kasar ampas sagu sebelum dan setelah difermantasi dapat dilihat pada Tabel 2. Semakin lama waktu inkubasi maka kandungan serat kasar semakin tinggi pula. Hal ini disebabkan oleh pertumbuhan kapang yang ikut menyumbang serat kasar yang berasal dari miselium sehingga makin banyak massa sel makin tinggi kadar seratnya (Hilakore, 2008). Selain itu berkurangnya kadar air pada substrat selama proses fermentasi menyebabkan serat kasar semakin terkonsentrasi, sehingga pada analisis terhitung sebagai serat kasar (Krisnan, 2006; Syahrir dan Abdeli, 2005). Tabel 2 Hasil Analisis Kandungan Serat Kasar Ampas Sagu Fermentasi Perlakuan Waktu Kadar Serat (hari) Ampas Sagu - 11,16% 30,05% 34,90% 36,69% 26,76% 36,25% 38,68% 33,94% 38,35% 36,36% Meningkatnya serat kasar juga dilaporkan oleh Hilakore (2008) pada substrat putak, kemudian Biyatmoko (2002) pada substrat ampas sagu yang difermentasi menggunakan A.niger. Berdasarkan uji ANOVA yang diolah dengan Rancangan Acak Kelompok (RAK), diperoleh hasil analisis namun ada pengaruh perlakuan terhadap kandungan serat kasar, sedangkan interaksi antara perlakuan dan waktu fermentasi menunjukkan ada perbedaan rata-rata perlakuan dan waktu terhadap kandungan serat kasar. SIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan bahwa fermentasi campuran T.reesei dan A.niger dapat meningkatkan kandungan protein ampas sagu. Hasil terbaik diperoleh pada perlakuan dengan waktu fermentasi 6 hari dengan kadar protein sebesar 16,27%, peningkatan protein disebabkan oleh penambahan protein yang disumbangkan oleh sel mikroba akibat pertumbuhnnya yang menghasilkan produk protein sel tunggal (PST). Sedangkan kandungan serat kasar dari ampas sagu hasil fermentasi dari setiap percobaan

5 yang diujikan cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya waktu fermentasi. DAFTAR PUSTAKA Biyatmoko, D., 2002, Penggunaan Ampas Sagu Fermentasi dalam Ransum Itik Alabio Jantan, Institut Pertanian Bogor, Bogor, (Disertasi). Gandjar, I., 2006., Mikrobiologi Dasar dan Terapan Yayasan Obor Indonesia, Jakarta. Hilakore, M.A., 2008, Peningkatan Kualitas Nutrisi Putak Melalui Fermentasi Campuran Trichoderma reesei dan Aspergillus niger sebagai Pakan Ruminansia, Institut Pertanian Bogor, Fakultas Pertanian, Bogor, (Tesis). Juhasz, T.; Kozma, K.; Zsolt, S. dan Reczey, K., 2003, Production of ß-glukosidase in Mixed Culture of A.niger BKMF 1305 and T.reesei RUT C30, Food Technol Biotechnol, 41: Kiat, L.J., 2006., Preparation and Characterization of Carboxymethyl Sago Waste and Its Hydrogel, Universitas Putra Malaysia, (Thesis). Krastanov, I.A.; Stoilova, I.S. and Gargova, S.A., 2005, Production of Enzymes by Mixed Culture from Micellial Fungi in Solid State Fermentation, Biotechnol & Biotechnol. Krisnan, R., 2005, The Effect of Aplication of Tea Waste (Cammellia Sinensis) Fermented With Aspergillus niger on Broiler, JITV, 10(1):1-5. Krisnan, R,; Ginting dan Simon, P., 2006, Pengaruh Fermentasi Menggunakan Beberapa Starin Trichoderma dan Masa Inkubasi Berbeda Terhadap Komposisi Kimiawi Bungkil Inti Sawit, Seminar Nasional Tekhnologi Peternakan dan Veteriner. Narasimha, G.; Sridevi, A.; Vismanath,B.; Subosh, C.M. and Rajasekhar, R.B., 2006, Nutrient Effects on Production of Cellulolitic Enzymes by Aspergillus niger, Afr.J.Biotechnol, 5(5): Oshoma, C.E.; Imarhagbe, E.E.; Ikenebomeh, M.J. and Eigbaredon, H.E., 2010, Nitrogen Supplements Effects on Amylase Production by Aspergillus niger Using Cassava When Medium, Afr.J.Biotechnol, 9(5): Pothiraj, C.; Balaji, P.; and Eyini, M., 2006, Enhanced Production of Cellulases by Various Fungal Cultures in Solid State Fermentation of Cassava Waste, African Journal of Biotechnology, 5:20. Pratiwi, W.; Aditra, E.; dan Melati., 2011, Fermentasi Tepung Dedak Menggunakan Ragi Tape Saccharomyces cerevisiae untuk Meningkatkan Nutrisi Pakan Ikan, PKMAI, IPB. Ratanaphadit, K.; Kaewjan, K. and Plakan, S.J., 2010, Poteintial of Glycoamylase and Cellulase Production Using Mixed Culture of Aspergillus niger TISTR 3254 and Trikoderma reesei TISTR 3081, KKU.Res.J, 15(9):2553. Singhania, R. R.; Sukumaran, R. K.; Pillai, A.; Prema, P.; Szakacs, G. and Pandey, A., 2006, Solid State Fermentation of Lignocellulosic Substrates for Cellulase Production by Trichoderma reesei NRRL 11460, Indian J Biotechnol, 5: SNI , Cara Uji Makanan dan Minuman. Sugiyono, 2008, Kadar Protein dan Serat Kasar Ampas Sagu (Metroxylon sp) Terfermentasi dengan Lama Pemeraman Berbeda, J Ilmiah Inkoma, 1. Suparjo., 2010, Analisis Bahan Pakan Secara Kimiawi; Analisis Proksimat dan Analisis Serat, Fakultas Peternakan, Universitas Jambi. Syahrir dan Abdeli, M., 2005, Analisis Kandungan Zat-Zat Makanan Kulit Buah Kakao yang difermentasi dengan Trikoderma. Sp Sebagai Pakan Ternak Ruminansia, J.Agrisains, 6(3) :