BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Onggok Onggok adalah limbah dari pabrik tapioka (singkong) yang kering, padat dan keras, biasanya berukuran satu kepal atau pecahan lebih kecil tergantung dari hasil pemerasan saat menyadap tapioka dari singkong. Onggok mengandung serat kasar dan karbohidrat. Pengolahan umbi kayu menjadi tapioka menghasilkan limbah cair dan limbah padat dalam bentuk onggok. Limbah cair berasal dari proses pengendapan yaitu filtrate (hasil saringan) yang dipisahkan dari endapan patinya. Limbah padat dari produksi tapioka disebut ampas tapioka atau onggok yang merupakan hasil sampingan industri tapioka berbentuk padat yang berasal dari unit ekstraksi. Pada proses ekstrasi ini hasil parutan ketela pohon ditambahkan air lalu disaring dengan menggunakan kain saring, sehingga diperoleh suspensi pati sebagai filtratnya dan ampas yang tertinggal di kain saring. Komponen penting yang terdapat dalam onggok adalah kandungan zat organik berupa pati dan serat kasar. Kandungan ini berbeda untuk setiap daerah asal, jenis dan mutu umbi kayu, teknologi yang digunakan dan penanganan ampas itu sendiri (Sumanti et al, 2003). Onggok sebagai limbah padat dari pabrik tapioka apabila dibiarkan akan mengganggu masyarakat, terutama yang ada di sekitar lokasi pabrik. Onggok merupakan limbah padat dari industri tapioka yang masih mengandung kadar pati yang cukup tinggi. Menurut Ikawati, (2006), Komposisi kimia onggok dalam 100 g keadaan kering mengandung 0,01 persen asam sianida, sedangkan kandungan zat gizinya adalah 0,033 persen lemak kasar, 0,01 persen Ca dan 0,033 persen phospor. Pada Tabel 1 Terlihat kandungan pati pada onggok sekitar 12,41 persen dari berat kering. Oleh sebab itu onggok cukup potensial digunakan untuk dibuat suatu produk. Selama ini onggok dimanfaatkan untuk pakan ternak (konsentrat) (Satiawihardja et al. 1998; Supriyati, 2003; Ali, 2004; Asgnat, 4
2005), dan digunakan dalam industri tempe sebagai campuran (Ikawati, 2006), dan pemantap makanan (Hefni, 2000). B. Tape Tabel 1. Komposisi Kimia Onggok (%bk) Komponen Jumlah Air 11 Serat Kasar 1.16 Lemak 0.32 Protein 1.21 Pati 12.41 Sumber : Rahmarestia (2007) Tape adalah jenis makanan rakyat yang terbuat dari bahan-bahan yang mengandung banyak karbohidrat misalnya ketela pohon, beras (beras putih dan beras hitam) dan sorgum atau cantel. Tape yang dibuat dari beras ketan (tape ketan), dari singkong (tape singkong). Tape mengandung alkohol (etanol) sekitar 3-5 persen, ph sekitar 4 dan rasa yang bervariasi antara manis, dan agak manis (Rukmana, 2002). Rasa manis dalam tape dipengaruhi oleh kadar gula yang terkandung dalam tape tersebut dan rasa asam disebabkan jenis bakteri dan proses yang kurang teliti misalnya penambahan ragi yang berlebihan dan fermentasi yang lama. Proses pembuatan tape (singkong) yang dilakukan oleh masyarakat pada umumnya adalah sebagai berikut : singkong dikupas, dicuci dan dikukus selama ± 30 menit dan setelah dingin ditaburi dengan ragi sebanyak 1 persen perberat bahan. Kemudian dilakukan fermentasi di dalam keranjang bambu yang diberi alas daun pisang dan dilakukan pada suhu ruang selama 2-3 hari. Selain menggunakan wadah keranjang, fermentasi juga dapat dilakukan dengan menggantungkan tape pada para-para yang dikenal sebagai tape gantung atau peuyem. Lama fermentasi sangat dipengaruhi oleh kebiasaan masyarakat setempat. Di Jawa Tengah, tekstur tape yang sangat disukai adalah tape yang agak lembek, sedangkan di Jawa Barat tape yang memiliki tekstur kering dan agak keras (Suliantari dan Winiarti, 1991). Sumber karbohidrat untuk proses peragian sehingga menghasilkan etanol bisa diperoleh dari jagung, ketela, kentang, beras, biji-bijian yang kaya 5
karbohidrat, maupun buah-buahan (korma, anggur, dan lain-lain). Peragian buah-buahan, sayuran atau biji-bijian berhenti bila kadar alkohol telah mencapai 14-16 persen. Jika diinginkan kadar yang lebih tinggi, campuran itu harus disuling. (Fessenden dan Fessenden, 1991). 1. Fermentasi a. Definisi Fermentasi berasal dari bahasa latin ferfere yang artinya mendidihkan. Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik. Fermentasi aerobik adalah fermentasi yang memerlukan oksigen, sedangkan fermentasi anaerobik tidak memerlukan oksigen (Fardiaz, 1992). Fermentasi merupakan pengolahan subtrat menggunakan peranan mikroba (jasad renik) sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki (Muhiddin et al, 2001). Produk fermentasi berupa biomassa sel, enzim, metabolit primer maupun sekunder atau produk transformasi (biokonversi) (Ryandini et al, 2005). Penerapan metode fermentasi yang banyak digunakan diantaranya adalah fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat memiliki perbedaan dalam produk akhir yang dihasilkan. Produk akhir fermentasi alkohol berupa etanol dan CO 2, sedangkan produk akhir fermentasi asam laktat berupa asam laktat (Lehninger, 1994). b. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fermentasi Keberhasilan fermentasi ditentukan oleh beberapa faktor yaitu jenis bahan (subtrat), suhu, udara (oksigen), kelembaban, garam dan asam (Amien, 2006). 1. Lama Fermentasi (waktu) Lama fermentasi yang dibutuhkan dalam proses fermentasi adalah 2-3 hari (Astawan dan Mita, 1991), waktu yang sesuai akan menghasilkan tape yang rasanya khas, rasa manis dengan sedikit asam serta adanya aroma alkohol. Rasa manis karena perubahan 6
karbohidrat menjadi glukosa sebagai karbohidrat yang lebih sederhana, sedangkan rasa asam karena dalam proses fermentasi terbentuk asam (Suliantri dan Winiarti,1991). 2. Jumlah starter (ragi) Jumlah ragi atau starter yang digunakan, jika jumlah ragi yang digunakan terlalu sedikit maka proses menjadi tape akan berjalan lama, akan tetapi jika jumlah ragi yang digunakan terlalu banyak justru menghambat mikroorganisme yang berperan dalam proses fermentasi dan mikroorganisme pembusuk akan tumbuh, dan tape menjadi busuk (Astawan dan Mita, 1991) 3. Jenis bahan (substrat) Substrat sebagai sumber energi yang diperlukan oleh mikroba pemulai fermentasi (starter) untuk mengawali kelangsungan fermentasi. Energi yang dibutuhkan berasal dari karbohidrat, protein, lemak, mineral dan zat gizi lainnya yang terdapat dalam substrat. Bahan energi yang banyak digunakan oleh mikroorganisme adalah glukosa. Mikroba dalam fermentasi harus mampu tumbuh pada subtrat dan mudah beradaptasi dengan lingkungannya. (Astawan dan Mita, 1991) 4. Suhu Suhu selama proses fermentasi sangat menentukan jenis mikroorganisme dominan yang akan tumbuh (Ryandini et al, 2005). Umumnya diperlukan suhu 30 0 C untuk pertumbuhan mikroorganisme. Bila suhu kurang dari 30 0 C akan terjadi pertumbuhan mikroorganisme penghasil asam. 5. Oksigen Menurut Fardiaz. (1992), Ketersediaaan oksigen harus diatur selama proses fermentasi. Hal ini berhubungan dengan sifat mikroorganisme yang digunakan. Contoh khamir dalam pembuatan anggur dan roti biasanya membutuhkan oksigen selama proses fermentasi berlangsung, sedangkan untuk bakteri-bakteri penghasil 7
asam tidak membutuhkan oksigen selama proses fermentasi berlangsung. c. Ragi 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. (Astawan dan Mita, 1991) Dalam ragi tape terdapat 3 jenis isolat kapang dan 1 jenis isolat khamir yang terdapat dalam ragi. Isolat kapang terdiri dari jenis : Mucor racemosus, Amylomyces rouxii dan Aspergillus oryzae, sedangkan isolat khamir adalah Endomycopsis burtonii. Selama fermentasi tape ketan hanya 2 jenis isolat yang tumbuh yaitu Amylomyces rouxii dan Endomycopsis burtonii (Rialita et al, 2003). Menurut Setyowati (2004) ragi tape merupakan salah satu mikrobia yang mempunyai kecepatan dan daya tahan yang baik serta mampu menghasilkan alkohol dengan kadar yang tinggi dalam memfermentasikan tetes tebu. d. Reaksi Fermentasi Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C 6 H 12 O 6 ) yang merupakan gula paling sederhana, melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C 2 H 5 OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan. 8
Persamaan Reaksi Kimia C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 2 ATP (Energi yang dilepaskan: 118 kj per mol) C. Glukosa Glukosa merupakan salah satu senyawa gula monosakarida yang umumnya terdapat dalam bahan pangan. Glukosa mengandung enam atom karbon dan mempunyai rumus C 6 H 12 O 6. Glukosa merupakan monosakarida yang paling banyak terdapat di alam. Menurut Tranggono (1990) glukosa mempunyai kemanisan 75 persen dari gula putih. Selama fermentasi gula pereduksi akan meningkat setelah fermentasi berlangsung selama tiga hari, setelah itu gula pereduksi akan menurun. Lama fermentasi akan mempengaruhi kandungan gula pereduksi yang mana pada hari pertama sebanyak 7,9 persen akan meningkat menjadi 16 persen pada hari ketiga (Suliantri dan Winiarti, 1991). Reaksi pembentukan glukosa dan alkohol mula-mula karbohidrat bereaksi dengan enzim atau terhidrolisis sehingga menghasilkan glukosa. Glukosa akan mengalami proses fermentasi (peragian), dan menghasilkan etanol. aerob : Glukosa fosforgliseraldehid aspiruvat Anaerob Energi, CO + H O 2 2 As Laktat, Alkohol, As Asetat, Ester, Keton Gambar 1. Reaksi Pembentukan Glukosa Menjadi Senyawa Lain D. Alkohol/Etanol Etanol atau etil alkohol dikenal sebagai alkohol merupakan senyawa organik dengan rumus kimia C 2 H 5 OH. Dalam suhu kamar, etanol berwujud cairan yang tidak berwarna, mudah menguap, mudah terbakar, mudah larut 9
dalam air dan tembus cahaya. Etanol adalah senyawa organik golongan alkohol primer. Alkohol komersial pada umumnya mengandung 95 persen etanol dan 5 persen air. Etanol dalam kehidupan sehari-hari dikenal sebagai bahan yang dapat digunakan untuk pelarut, bahan anti septik, bahan baku pembuatan eter serta minuman. Sifat fisik dan kimia etanol bergantung pada gugus hidroksil. Reaksi yang dapat terjadi pada etanol antara lain dehidrasi, dehidrogenasi, oksidasi, dan esterifikasi (Rizani, 2000). Sifat fisik etanol dapat dilihat pada Tabel berikut ini. Tabel 2. Sifat Fisik Etanol Sifat Jumlah Massa molekul relatif g/mol 46,07 Titik beku C -114,1 Titik didih normal C 78,32 Dentitas pada 20 C g/ml 0,7893 Kelarutan dalam air 20 C sangat larut Viskositas pada 20 C cp 1,17 Kalor spesifik, 20 C kal/g C 0,579 Kalor pembakaran, 25 C kal/g 092,1 Kalor penguapan 78,32 C kal/g 200,6 Sumber: Rizani (2000) Etanol atau alkohol dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, antara lain: 1) Pelarut dalam industri, contoh industri farmasi, kosmetika dan plastik 2) Bahan baku industri atau senyawa kimia, contoh industri minuman beralkohol, industri asam asetat dan asetaldehid. 3) Bahan desinfektan, contoh peralatan kedokteran, rumah tangga dan peralatan di rumah sakit. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi jumlah etanol yang dihasilkan adalah mikroorganisme dan media yang digunakan, adanya komponen media yang dapat menghambat pertumbuhan serta kemampuan fermentasi mikroorganisme dan kondisi selama fermentasi (Astuty, 1991). Faktor lain 10
adalah pemilihan khamir, konsentrasi gula, keasaman, ada tidaknya oksigen dan suhu. Pemilihan sel khamir didasarkan pada jenis karbohidrat yang digunakan sebagai medium untuk memproduksi alkohol dari pati dan gula digunakan Saccharomyces cerevisiae. Suhu yang baik untuk proses fermentasi berkisar antara 25-30 C. Derajat keasaman (ph) optimum untuk proses fermentasi sama dengan ph optimum untuk proses pertumbuhan khamir yaitu ph 4,0-4,5. Etanol dihasilkan dari gula yang merupakan hasil aktivitas fermentasi sel khamir. Khamir yang digunakan untuk menghasilkan etanol adalah dari genus Saccharomyces. Agar dapat menghasilkan jumlah etanol yang banyak diperlukan suatu khamir yang mempunyai laju fermentasi dan laju pertumbuhan cepat, tahan terhadap konsentrasi etanol dan glukosa tinggi, tahan terhadap konsentrasi garam tinggi, ph optimum fermentasi rendah, temperatur optimum fermentasi sekitar 25-30 C. Menurut Fardiaz (1992), fermentasi etanol meliputi dua tahap yaitu 1) Pemecahan rantai karbon dari glukosa dan pelepasan paling sedikit dua pasang atom hidrogen melalui jalur EMP (Embden-Meyerhoff-Parnas), menghasilkan senyawa karbon lainnya yang lebih teroksidasi daripada glukosa. 2) Senyawa yang teroksidasi tersebut direduksi kembali oleh atom hidrogen yang dilepaskan dalam tahap pertama, membentuk senyawa-senyawa hasil fermentasi yaitu etanol. E. Mutu Organoleptik Mutu Organoleptik adalah pengujian secara subjektif yaitu penerimaan selera makanan yang didasarkan atas uji keragaman dan analisa perbedaan. Syarat-syarat yang diperlukan dalam pengujian organoleptik adalah lingkungan yang bersih dan tenang, peralatan yang bebas bau, panelis yang terlatih. Dengan demikian dapat diketahui mutu produk yang dihasilkan. (Soekarto, 1985). Metode yang digunakan dalam metode ini adalah metode hedonik yaitu untuk mengetahui sejauh mana tingkat kesukaan terhadap suatu produk, bentuk sekala hedonik meliputi penilaian yang sangat suka, agak suka dan sangat tidak suka terhadap rasa warna, aroma dan tekstur (Rahayu, 1998). 11
Tape merupakan makanan rakyat yang terbuat dari bahan-bahan yang mengandung banyak karbohidrat misalnya ketela pohon, beras (beras putih dan beras hitam) dan sorgum atau cantel. Tape yang dibuat dari beras ketan (tape ketan) dari singkong (tape singkong). Citarasa tape ubi kayu yang manis dan sedikit asam dibentuk melalui serangkaian proses. Mula-mula pati dalam ubi kayu dipecah oleh enzim menjadi dextrin dan gula-gula sederhana. Gulagula yang terbentuk ini selanjutnya dihidrolisis menjadi alkohol. Pada fermentasi yang lebih lanjut, alkohol dioksidasi menjadi asam-asam organik. Asam-asam organik dari alkohol membentuk ester, yang merupakan pembektuk komponen cita rasa tape ubi kayu. Tape menurut penilaian organoleptik di Jawa Tengah, tekstur tape yang sangat disukai adalah tape yang agak lembek, sedangkan di Jawa Barat tape yang memiliki tekstur kering dan agak keras (Suliantari dan Winiarti, 1990). Lama fermentasi yang dibutuhkan dalam proses fermentasi adalah 2-3 hari (Astawan dan Mita, 1991), waktu yang sesuai akan menghasilkan tape yang rasanya manis dengan sedikit asam serta adanya aroma alkohol. Rasa manis karena perubahan karbohidrat menjadi glukosa sebagai karbohidrat yang lebih sederhana, sedangkan rasa asam karena dalam proses fermentasi terbentuk asam, sehingga semakin lama pemeraman maka akan terjadi peningkatan total asam. F. Kerangka Konsep Suhu Pemeraman Jenis Ragi Jumlah ragi Jumlah Onggok Proses Pemasakan Sumber Onggok Lama fermentasi (0, 1, 2, 3, dan 4 hari) Tape Onggok Ketela Pohon Ket : Variabel yang dikendalikan Variabel pengaruh (independen) Variabel terpengaruh (dependen) * Kadar glukosa * Kadar alkohol * Citarasa Gambar 2 Kerangka Konsep 12
G. Hipotesa Ada pengaruh lama fermentasi terhadap kadar glukosa, kadar alkohol dan citarasa tape onggok pada fermentasi 3 hari. 13