BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN B. Hasil Kualitas Produk 2. Kadar Air 4. Viskositas Ostwald (Winarti, 2013) 5. Kekuatan gel (Winarti, 2013) 4. Prosedur Penelitian a) Persiapan kultur Xanthomonas campestris Kultur murni yang didapat dari Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya diperbanyak menjadi kultur stok dan disimpan pada suhu 4oC. Setiap akan digunakan maka dibuat kultur kerja dengan cara menginokulasikan 9 ose kultur stok ke dalam 200 ml Nutrient Broth kemudian diinkubasi pada suhu 30oC selama 24 jam lalu di bagi 5 % (15 ml), 7 % (21 ml), 9 % (27 ml) sesuai perlakuan. b) Persiapan Substrat Limbah padat ampas tahu kering ditimbang 2500 gr untuk sekali ulangan, kemudian dihidrolisis HCl 0,2 N sebanyak 5000 ml untuk sekali ulangan lalu diaduk. Sterilisasi dilakukan dalam autoklaf pada suhu 121oC tekanan 1 atm selama 15 menit lalu disaring. c) Pembuatan Gum Xanthan Tahap persiapan dimulai dengan penimbangan bahan–bahan antara lain: substrat (300 ml), kultur Xanthomonas campestris 5 % (15 ml), 7 % (21 ml), 9 % (27 ml) dan gula 2 % (6 gr), 3 % (9 gr), 4 % (12 gr) serta urea 1% (3 gr). Fermentasi : difermentasikan selama 4 x 24 jam dengan aerasi. Pasteurisasi : pemanasan mencapai titik didih sekitar 80oC selama 15 menit. Sentrifius : pemisahan supernatant dengan endapan selama 15 menit dengan kecepatan 1400 rpm. Pengendapan : supernatant yang diperoleh ditambahkan isoprofil alkohol sebanyak 2x volume filtrat. Kemudian didiamkan 1 x 24 jam pada suhu 30oC. Penyaringan : endapan kemudian disaring menggunakan kertas saring yang telah dikeringkan. Pengeringan : endapan yang didapat dikeringan di kabinet drayer 1x24 jam. Penggilingan : endapan yang sudah kering digiling dengan blender. Gambar 8. Persiapan kultur Xanthomonas campestris Gambar 9. Persiapan substrat Nutrient Agar Stok Kultur 200 ml menginokulasikan 9 ose kultur stok di Nutrient Broth Inkubasi pada t = 30oC, 24 jam Ampas tahu kering ditimbang 2500 gr Hidrolisis dengan 5000 ml HCL 0,2 N Sterilisasi di dalam autoklaf pada suhu 121oC tekanan 1 atm selama 15 menit Di saring menggunakan kain saring Filtrat substrat Analisa : Total Xanthomonas campestris Analisa : Fermentasi T = 30oC, 4x24 jam Sentrifius 300 rpm, 15 menit Konsentrasi kultur B1 =5% (15 ml) (v/v) B2 = 7% (21ml) (v/v) B3 = 9% (27 ml) (v/v) Gum Xanthan Analisa : Rendemen Kadar air Kadar abu Viskositas Kekuatan gel Pengeringan T = 70oC, 1 x24 jam Pengayakan 80 mesh Penggilingan (blender) Penyaringan (kertas saring) Filtrat Substrat 300 ml Urea 1% Penambahan gula A1 = 2% (6 gr) (b/v) A2 = 3% (9 gr) (b/v) A3 = 4% (12 gr) (b/v) Pasteurisasi T = 80oC, 15 menit Endapan Filtrat Pengendapan dengan isopropil alkohol 2x volume filtrat BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Analisa yang dilakukan dalam penelitian ini dimulai dari analisa bahan baku yaitu kadar glukosa dan total bakteri Xanthomonas campestris. Analisa produk gum xanthan meliputi analisa fisik yaitu rendemen, kadar air, kadar abu, viskositas dan kekuatan gel. A. Hasil Analisa Bahan Baku 1. Analisa Substrat Biokonversi limbah padat ampas tahu menjadi gum xanthan diawali dengan hidrolisis limbah padat ampas tahu untuk mendapatkan gula. Proses pembentukkan gum xanthan secara mikrobial dibutuhkan gula (glukosa) sebagai sumber karbon dalam proses fermentasi gum xanthan oleh Xanthomonas campestris. Hasil hidrolisis limbah padat ampas tahu dapat di lihat pada tabel 4. Tabel 4.Hasil analisa glukosa pada ampas tahu Sample Kadar Glukosa Ampas Tahu 1,9 % Hidrolisis limbah padat ampas tahu ini merupakan hidrolisis asam yang menggunakan HCL. Menurut kinetika hidrolisis asam pada konsentrasi tinggi tidak tergantung pada struktur kristal selulosa sehingga lebih 90% gula dapat dihasilkan (Greithlein, 1978 didalam Adi 1994). Konsentrasi gula substrat yang didapat untuk biokonversi menjadi gum xanthan masih dalam kisaran konsentrasi pertumbuhan mikroba. Menurut Palennari dan Rante (2009) konsentrasi awal substrat yang sesuai untuk produksi gum xanthan berkisar 1-5%. Pengaturan konsentrasi gula substrat sebesar 5% bertujuan agar optimalisasi proses fermentasi dapat tercapai. Diketahui bahwa konsentrasi gula substrar dibawah 1% tidak cukup untuk menunjang pertumbuhan mikroba sedangkan diatas 5% menyebabkan tingkat konversi gula menjadi gum xanthan kurang optimal. 2. Analisa Total Bakteri Xanthomonas campestris Analisa total bakteri awal dilakukan pada kultur yang akan digunakan pada fermentasi substrat gum xanthan. Analisa ini dilakukan untuk mengetahui total bakteri yang dimasukkan pada substrat. Hasil analis terhadap total bakteri Xanthomonas campestris dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5. Hasil analisa total bakteri Xanthomonas campestris Kultur Ulangan Total Bakteri (log CFU/ml) (CFU/ml) Xanthomonas campestris 1 9,09 1,24 x109 2 9,06 1,17 x109 3 9,03 1,09 x109 Rata-Rata 9,06 1,17 x109 Hasil analisis total bakteri Xanthomonas campestris awal sebesar 9,06 log CFU/ml atau 1,17x109 CFU/ml. Pada penelitian Rottava et al (2009), menggunakan inokulum Xanthomonas dengan konsentrasai 1011 CFU/ml untuk menghasilkan gum xanthan dari beberapa strain Xanthomonasyang berbeda. 3. Hasil Kualitas Produk Analisis terhadap kualitas produk meliputi rendemen, kadar air, kadar abu, viskositas, dan kekuatan gel. 1. Rendemen Berdasarkan hasil analisis ragam rendemen (Lampiran 2) menunjukkan bahwa perlakuan perbedaan konsentrasi kultur dan penambahan gula menunjukkan adanya interaksi yang nyata (p ≤ 0,05). Nilai rata-rata rendemen gum xanthan di peroleh sekitar 5,241 %-7,506%. Nilai rata-rata rendemen gum xanthan dari perbedaan konsentrasi kultur dan penambahan gula selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 6. Tabel 6.Nilai rata-rata rendemen gum xanthan perlakuan konsentrasi kultur dan penambahan gula. Perlakuan Nilai rata-rata rendemen (%) Penambahan gula Konsentrasi kultur 2% 5 % 6,013 + 0,092c 7 % 5,666 + 0,140d 9 % 5,520 + 0,069de 3% 5 % 7,506 + 0,333a 7 % 6,906 + 0,161b 9 % 6,213 + 0,140c 4% 5 % 5,493 + 0,128def 7 % 5,360 + 0,040ef 9 % 5,241 + 0,042f Keterangan : angka yang didampingi oleh huruf yang berbeda menunjukkan perbedaan yang nyata (p≤0.05). Pada Tabel 6 menunjukkan bahwa nilai rata-rata rendemen gum xanthan dengan penambahan gula 3% : konsentrasi kultur 5% menunjukkan rendemen tertinggi yaitu 7,506 % sedangkan nilai rata-rata rendemen gum xanthan dengan penambahan gula 4% : konsentrasi kultur 9% menunjukkan rendemen terendah yaitu 5,24 %. Hubungan antara perlakuan konsentrasi kultur dan penambahan gula pada rendemen gum xanthan ditunjukkan pada Gambar 11. Gambar 11. Hubungan antara konsenterasi gula dan konsentrasi kultur terhadap rendemen gum xanthan. Dari Gambar 11 dapat dilihat bahwa peningkatan konsentrasi kultur dan penambahan gula cenderung menurunkan rendemen gum xanthan. Hal ini disebabkan larutan substrat yang semakin pekat seiring dengan penambahan gula yang menyebabkan terjadinya osmosis sehingga metabolisme kultur terganggu dalam mensintesa substart menjadi gum xanthan. Hal ini diperkuat oleh Souw dan Demain (1979) bahwa konsentrasi sumber karbon mempengaruhi hasil gum xanthan jika konsentrasi substrat yang tinggi akan menghambat pertumbuhan, konsentrasi sumber karbon yang disukai Xanthomonas campestris+ 2%-4%. Glukosa merupakan bahan baku dalam fermentasi gum xanthan oleh bakteri Xanthomonas campestris. Kadar glukosa dan konsentrasi kultur bakteri Xanthomonas campestris merupakan 2 faktor yang berpengaruh terhadap gum xanthan yang dihasilkan. Untuk memfermentasi bahan baku tersebut agar menghasilkan gum xanthan maka diperlukan bakteri Xanthomonas campestris(Souw dan Demain, 1979). Menurut Souw dan Demain (1979), volume inokulum untuk fermentor produksi adalah antara 5-10 % dari volume kaldu total dalam bejana. Jumlah tahapan untuk menekan sementara sintetis xanthan dengan membangun sel dan meningkatkan volume biorektor produksi. Pada konsentrasi kultur yang tinggi sintesa substart menjadi gum xanthan semakin menurun disebabkan metabolisme sel yang terganggu adanya penambahan gula. Hal tersebut juga diperkuat oleh Mabrouk (2013), proses produksi xanthan terkait dengan pertumbuhan bakteri. Inokulum build-up bertujuan untuk meningkatkan konsentrasi sel tetapi meminimalkan produksi xanthan karena disekitar sel menghambat transportasi massa nutrisi dan memperpanjang fase lag pertumbuhan. Selain glukosa dan kultur, oksigen merupakan syarat mutlak untuk pertumbuhan mikroba aerob. Suplai oksigen saat fermentasi kemungkinan kurang mencukupi untuk pertumbuhan bakteri, sehingga kekurangan oksigen menyebabkan berkurangnya produksi energi pertumbuhan sekaligus mengalihkan alokasi penggunaan substrat untuk pemeliharaan sel, sehingga mengurangi produksi gum xanthan. Keadaan ini sejalan dengan hasil analisa viskositas gum xanthan (Palennari dan Rante, 2009). 2. Kadar air Berdasarkan hasil analisis ragam kadar air (Lampiran 3) menunjukkan bahwa perlakuan perbedaan konsentrasi kultur dan penambahan gula menunjukkan tidak adanya interaksi yang nyata (p > 0,05) tetapi masing-masing perlakuan berbeda nyata (p < 0,05). Nilai rata-rata kadar air gum xanthan dari perlakuan perbedaan konsentrasi kultur dan penambahan gula selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 7 dan Tabel 8. Tabel 7. Nilai rata-rata kadar air gum xanthan perlakuan penambahan gula. Penambahan Gula Nilai rata-rata kadar air (%) 2% 10,489 + 0,151a 3% 10,436 + 0,121ab 4% 10,347 + 0,100b Keterangan : angka yang didampingi oleh huruf yang berbeda menunjukkan perbedaan yang nyata (p≤0.05). Pada Tabel 7 menunjukkan bahwa nilai rata-rata kadar air gum xanthan antara 10,347%-10,489%. Perbedaan penambahan gula berpengaruh terhadap kadar air gum xanthan karena gula sebagai “dehydrating agent”. Gugus hidroksil dari molekul gula dapat membentuk ikatan hidrogen intramolekul dengan molekul air membentuk hidrat yang stabil dan air terperangkap dalam gel (Gardjito dan Sari, 2005). Kadar air gum xantan tertinggi di dapat pada penambahan gula 2% dan kadar air gum xanthan terendah didapat pada penambahan gula 4%. Hal ini terjadi karena semakin tinggi konsentrasi gula semakin tinggi pula kelarutan gula dalam substrat sehingga mikroba tidak dapat mensintesis substrat menjadi gum xanthan. Dengan demikian substrat yang terbentuk lebih rendah sehingga air yang diikat juga semakin rendah. Hal tersebut diperkuat oleh Buckle et al (1987) gula mempunyai sifat daya larut yang tinggi, kemampuan mengurangi kelembaban relatif dan kemampuan mengikat air yang ada sehingga tidak tersedia untuk pertumbuhan mikroorganisme. Tabel 8. Nilai rata-rata kadar air gum xanthan perlakuan konsentrasi kultur. Konsentrasi Kultur Nilai rata-rata kadar air (%) 5% 10,544 + 0,095a 7% 10,444 + 0,840b 9% 10,282 + 0,061c Keterangan : angka yang didampingi oleh huruf yang berbeda menunjukkan perbedaan yang nyata (p≤0.05). Pada Tabel 8 menunjukkan bahwa nilai rata-rata kadar air gum xanthan antara 10,282%-10,544%. Perbedaan konsentrasi kultur berpengaruh terhadap kadar air gum xanthan karena kultur mempengaruhi terikatnya air dalam bahan. Kadar air gum xantan tertinggi di dapat pada konsentrasi kultur 5% dan kadar air gum xanthan terendah didapat pada konsentrasi kultur 9%. Hal ini terjadi disebabkan adanya kompetisi Xanthomonas campestris dalam metabolisme sehingga semakin sedikit substrat yang tersintesa dan menyebabkan air yang terikat lebih kecil. Menurut Fardiaz (1989), gum xanthan merupakan hidrokoloid alami hasil fermentasi bakteri. Jika hidrokoloid ini membentuk gel, maka sebagaian air bebas dalam bahan pangan akan terikat sehingga nilai AW akan turun dan jumlah air bebas yang dapat dipakai oleh mikroba untuk hidup akan berkurang juga (Widyaningtyas, 2014). Penurunan kadar air juga dapat disebabkan karena adanya udara yang terperangkap dalam larutan gum xanthan dapat menurunkan tegangan permukaan (interface) antar molekul dalam larutan tersebut sehingga mempermudah penguapan air pada proses pengeringan. Semakin banyak kadar air yang dapat diuapkan maka kadar air dalam bahan kering semakin kecil. Standar mutu kadar air gum xanthan menurut Food and Drug Administrationberkisar < 15%. Kadar air dari gum xanthan penelitian ini masih memunuhi standar mutu yaitu 10,28 %-10,48 %. Keadaan ini sejalan dengan hasil analisa kekuatan gel gum xanthan. Dalam dokumen STUDI PEMBUATAN GUM XANTHAN DARI AMPAS TAHU MENGGUNAKAN Xanthomonas campestris (KAJIAN KONSENTRASI KULTUR DAN PENAMBAHAN GULA). (Halaman 44-54)
