Oleh : Derry Pramuditio 2310100037 Jeffrey Ong Sien Che 2310100135 Laboratorium Biomassa dan Konversi Energi Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
PENDAHULUAN
Latar Belakang Kersen Gula Lactobacillus plantarum Asam Laktat PLA
Penelitian Terdahulu No Penulis Tahun Judul Deskripsi 1 Rahman, Masudur et al. 2 Ananda, AP et al. 3 Jung Wee, Young et al. 2010 Fruit Growth of China Cherry (Muntingia calabura) 2012 Enhancement of Antioxidant Profile of Japanese Cherry (Muntingia calabura Linn.) by Alcoholic Fermentation 2006 Biotechnological Production of Lactic Acid and Its Recent Application 4 Xiangdong, W 1997 Direct Fermentative Production of Lactic Acid on Cassava and Other Starch Substrates Penelitian mengenai morfologi dan karakteristik buah kersen Pembuatan wine dari buah kersen menggunakan bakteri E. coli, Salmonella typhi dan Strraphylococcus aureus selama 28 hari Pengkajian mengenai variasi alur sintesis asam laktat menggunakan bahan baku yang murah dan efisien Pembuatan asam laktat menggunakan bakteri Lactobacillus amylovorus dengan media pati
Penelitian Terdahulu No Penulis Tahun Judul Deskripsi 5 Papagianni, Maria 6 Buyondo, John P dan Liu, Shije 7 Kotzamanidis, Ch et al 8 Ferdaus Fani, dkk 2012 Metabolic Engineering of Lactic Acid Bacteria for The Production of Industrially Important Compounds 2011 Lactic Acid Production by Lactobacillus pentosus from Wood Extract Hydrolysates 2002 Optimization of Lactic Acid Production from Beet Molasses by Lactobacillus delbrueckii NCIMB 8130 2008 Pengaruh ph, Konsentrasi Substrat, Penambahan Kalsium Karbonat, dan Waktu Fermentasi Terhadap Perolehan Asam Laktat dari Kulit Pisang Penelitian mengenai berbagiai pemanfaatan produk-produk turunan asam laktat untuk industriindustri makanan dan farmasi Pembuatan asam laktat dari hidrolisa ekstrak hemiselulosa serpihan kayu phon maple oleh asam menggunakan membran nano filtrasi Penelitian untuk mencari kondisi optimum proses fermentasi beet molasses dengan bakteri Lactobacillus delbrueckii NCIMB 8130 Penelitian mengenai faktorfaktor yang berpengaruh dalam pembuatan asam laktat dari kulit pisang dan mencari kondisi optimumnya
Tujuan Mengetahui kurva pertumbuhan mikroba selama proses fermentasi asam laktat dengan menggunakan bantuan bakteri Lactobacillus plantarum. Mengetahui kadar optimum yeast ekstrak (sebagai nutrient) dan CaCO 3 (sebagai buffer) terhadap kadar asam laktat. Mengetahui kadar asam laktat maksimum yang dapat diperoleh dari proses fermentasi.
Manfaat Penelitian Merupakan partisipasi penulis dalam memberikan kontribusi terhadap pengembangan keilmuan, khususnya dalam bidang ilmu biokimia. Sebagai bentuk aplikasi ilmu yang telah penulis dapatkan selama belajar di bangku kuliah. Sebagai suatu permulaan bagi penulis untuk mengaitkan ilmu teknik kimia dengan kehidupan nyata yang merupakan kebutuhan manusia. Sebagai salah satu bahan referensi dalam menambah pengetahuan dalam kimia fermentasi. Sebagai informasi kepada masyarakat mengenai proses pembuatan asam laktat dari buah kersen Sebagai acuan dalam pengembangan peneltian serta pemanfaatan buah kersen di masa mendatang
TINJAUAN PUSTAKA
Muntingia calabura Mudah dijumpai di Indonesia Pemanfaatan masih sangat kurang Memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi Proximate Komposisi Water (%) 76.3 Energy (kj) 380 Proteins (%) 2.1 Lipids (fat) (%) 2.3 Carbohydrates (%) 17.9 Fibre (%) 6.0 Ash (%) 1.4 Janick and Paull, 2006
Lactobacillus plantarum Range suhu: 15-45 o C ph kerja: >3,2 Merupakan bakteri probiotik penghasil asam laktat Umumnya digunakan untuk pembuatan silase (pakan ternak)
Fermentasi Asam Laktat
Asam Laktat Pertama kali diisolasi oleh Carl Wilhem Scheele pada tahun 1780 Merupakan asam karboksilat dengan rumus molekul C 3 H 6 O 3 Sering dijumpai pada produk susu (yoghurt, keju, casein) Digunakan untuk campuran dalam produk farmasi dan kosmetik untuk mengatur keasaman Polymer asam laktat (PLA) digunakan sebagai bahan polymer biodegredable
METODOLOGI PENELITIAN
Bahan Penelitian Buah kersen Gas nitrogen Bakteri Lactobacillus plantarum Asam klorida (HCl) Yeast ekstrak Aquades Kalsium karbonat (CaCO 3 )
Alat Penelitian Autoklaf ph meter Blender Tabung reaksi Corong kaca Tabung nitrogen Gelas arloji Pipet ukur Gelas ukur Spektrofotometri Inkubator shaker Vortex Neraca analitik
Gambar Alat Gambar 1. Inkubator Shaker Gambar 2. Botol Sampel Gambar 3. Peralatan fermentasi
Parameter Penelitian Parameter dijaga tetap Bakteri yang digunakan: Lactobacillus plantarum Konsentrasi buah kersen: 200 g/l larutan ph awal larutan 5 Suhu inkubator shaker 37 o C RPM inkubator shaker 150 rev/s Parameter diubah Konsentrasi yeast ekstrak (0, 3, 5, 7 %) Komposisi CaCO 3 (0, 3, 5, 7 %) Waktu fermentasi (0, 3, 6, 9, dan 12 jam)
Diagram Alir Pembuatan Asam Laktat Tahap Persiapan Media Kultur Tahap Persiapan Media Fermentasi Analisa jumlah sel bakteri Tahap Pembuatan Asam Laktat Analisa kadar gula reduksi Analisa kadar asam Laktat
Persiapan Media Fermentasi
Pembuatan Asam Laktat
Hasil dan Pembahasan
Tahap Persiapan Media Fermentasi
Pada tahap persiapan proses pembuatan starter dilakukan perhitungan jumlah sel bakteri Berdasarkan data perhitungan jumlah sel bakteri dengan metode counting chamber didapatkan hasil sebagai berikut :
Jumlah Sel Bakteri Terhadap Waktu Dengan Adanya Pengaruh Konsentrasi Yeast Ekstrak Pada Saat Komposisi CaCO 3 5% 14000000 Jumlah sel bakteri / ml 12000000 10000000 8000000 6000000 4000000 2000000 0 Konsentrasi Yeast Ekstrak : Konsentrasi Yeast Ekstrak : 0 3 6 9 12 Waktu (jam) 0% 3% 5% 7% Fase log Lactobacillus plantarum dicapai pada waktu 3-6 jam
Jumlah Sel Bakteri Terhadap Waktu Dengan Adanya Pengaruh Komposisi CaCO 3 Saat Konsentrasi Yeast Ekstrak 5% 30000000 25000000 20000000 Jumlah sel bakteri / ml 15000000 10000000 5000000 0 Konsentrasi CaCO 3 : 0 3 6 9 12 Waktu (jam) 0% 3% 5% 7% Fase log Lactobacillus plantarum dicapai pada waktu 3 jam
Berdasarkan grafik perhitungan jumlah sel bakteri dapat diketahui waktu yang tepat untuk memasukkan media starter ke dalam media fermentasi karena bakteri masuk pada fase log pertumbuhan
Pengaruh Yeast Ekstrak Terhadap Konsentrasi Gula Reduksi Saat Konsetrasi CaCO 3 5% 160 Konsentrasi Gula Reduksi (g/l) 140 120 100 80 60 40 20 0 0 2 4 6 8 10 12 14 Waktu (jam) Konsentrasi yeast ekstrak : Penurunan jumlah gula reduksi terbanyak pada konsentrasi yeast ekstrak 5% Penurunan jumlah gula reduksi maksimum mencapai 51% 0% 3% 5% 7%
Pengaruh CaCO 3 Terhadap Konsentrasi Gula Reduksi Saat Konsentrasi Yeast Ekstrak 5% 170 Konsentrasi Gula Reduksi (g/l) 160 150 140 130 120 110 Konsentrasi CaCO 3 : 0% 3% 5% 7% 100 0 2 4 6 8 10 12 14 Waktu (jam) Penurunan jumlah gula reduksi terbanyak pada konsentrasi CaCO 3 5% Penurunan jumlah gula reduksi maksimum mencapai 33%
Tahap Pembuatan Asam Laktat
Kadar Asam Laktat pada Variabel Yeast Ekstrak Saat Konsentrasi CaCO 3 5% 0.5 Kadar Asam Laktat (%) 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Kadar Yeast Ekstrak (%) Kadar asam laktat terbesar pada saat konsentrasi yeast ekstrak 5% Diidapatkan kadar asam laktat sebesar 0.47%
Kadar Asam Laktat pada Variabel CaCO3 Saat Konsentrasi Yeast Ekstrak 5% 0.7 0.6 Kadar Asam Laktat (%) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Kadar CaCO 3 (%) Kadar asam laktat terbesar pada saat konsentrasi CaCO 3 ekstrak 5% Diidapatkan kadar asam laktat sebesar 0.63%
Kesimpulan Kenaikan jumlah sel maksimum (log phase) Lactobacillus plantarum dicapai pada 3-6 jam Penambahan yeast ekstrak dan CaCO 3 optimum pada konsentrasi 5% dan apabila melebihi batas optimum akan menyebabkan penurunan yield asam laktat yang terbentuk Didapatkan konsentrasi asam laktat tertinggi sebesar 0.63% selama 7 hari fermentasi dan kadar yang didapatkan mendekati kadar asam laktat pisang kepok dari penelitian terdahulu
Saran Dalam penelitian ini kualitas buah kersen tidak dapat dikontrol karena tanaman ini merupakan tanaman liar Mencari alternatif bahan baku lain yang mengandung gula dan lebih tahan lama apabila disimpan
Lampiran
Analisa Jumlah Sel Bakteri Pada saat analisa perhitungan jumlah sel bakteri, larutan diencerkan hingga 10000x. Lalu jumlah bakteri dihitung menggunakan metode counting chamber pada hemocytometer dengan menggunakan mikroskop Tujuan : Mendapatkan kurva pertumbuhan Lactobacillus plantarum untuk mengetahui fase log
Analisa Kadar Gula Reduksi Pada tahap analisa jumlah gula reduksi hal yang perlu dilakukan adalah sampel diencerkan hingga 10 kali. Kemudian sampel diambil 2 ml dicampur dengan larutan DNS 3 ml dan divortex selama 10-15 detik. Larutan dipanaskan dalam air mendidih selama 15 menit dan didinginkan sejenak hingga mencapai suhu ruang. Selanjutnya campuran diukur absorbansinya dengan panjang gelombang 540 nm dengan menggunakan blanko campuran 2 ml aquadest dan 3 ml larutan DNS. Tujuan : Mengetahui kadar gula reduksi yang terfermentasi oleh Lactobacillus plantarum
Analisa Kadar Asam Laktat Pada tahap analisa kadar asam laktat, pertama sampel diencerkan hingga 100 kali. Kemudian sampel diambil 250μl dan ditambahkan 1.5 ml H 2 SO 4 pekat dan divortex selama 10-15 detik. Larutan diinkubasi dalam air mendidih selama 10 menit dan didinginkan sejenak di suhu ruang. Setelah itu ditambahkan 50 μl PHP (Parahydroxyphenol) 1.5% dan 25 μl larutan CuSO 4 5% ke dalam campuran lalu di vortex selama 10-15 detik. Campuran diinkubasi selama 30 menit pada suhu ruang dan diukur absorbansinya pada panjang gelombang 570 nm. Tujuan : Mengetahui kadar asam laktat yang dihasilkan