BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.4. Manipulasi Substrat Karbon
Fermentasi mikrobial merupakan proses pembentukan energi, dimana energi diperoleh dari senyawa-senyawa organik yang berfungsi sebagai donor dan aseptor elektron. Kultivasi yang memanfaatkan mikroorganisme biasanya memiliki enzim-enzim yang akan mengubah hasil oksidase substrat tersebut. Beberapa enzim selalu akan terbentuk tanpa tergantung pada komposisi medium dimana mikroorganisme dapat tumbuh. Tetapi ada beberapa enzim lainnya sebagai enzim induksi yang akan terbentuk apabila tersedia substrat atau senyawa yang strukturnya sama dengan substrat dalam medium (substrat induser) pertumbuhannya.
Manipulasi metabolik dengan cara memberikan keragaman media kultivasi seperti kombinasi antara amonium sulfat dan urea juga berimplikasi pada biosintesa produk. Melalui manipulasi metabolik diharapkan pula adanya perubahan mekanisme pembentukan energi, perubahan permeabilitas sel terhadap substrat dan produk serta dapat menyebabkan hanya enzim-enzim tertentu yang berfungsi selama kultivasi. Hal ini tidak seperti pada cara mutasi genetik karena perubahan yang terjadi melalui teknik manipulasi metabolik merupakan perubahan fenotipik. Manipulasi metabolik merupakan salah satu cara dalam teknik kultivasi untuk memperoleh hasil yang optimum. Manipulasi metabolik seringkali dilakukan dengan pemberian substrat media yang bervariasi. Pada lintasan primer metabolik dapat ditemui beberapa senyawa antara yang membentuk lintasan samping. Dalam hal ini modifikasi metabolisme mikroorganisme dengan menggunakan peubah variasi substrat medium diharapkan terjadi pembelokan lintasan metabolisme tersebut kearah pembentukan senyawa atau produk melalui lintasan samping. Melalui teknik manipulasi lingkungan dapat pula dihasilkan produk-produk kultivasi yang karakteristik kimianya berbeda, tetapi proses pembentukannya tetap melalui lintasan metabolisme normal.
Rachman (1992) menyatakan bahwa medium kultur yang digunakan merupakan faktor yang penting untuk memperoleh inokulum dan hasil kultivasi yang baik. Untuk itu desain medium tidak hanya ditunjukkan untuk memenuhi kebutuhan nutrisi bagi mikroorganisme tetapi juga untuk memenuhi kebutuhan bagi pembentukan produk kultivasi yang maksimum. Pembentukan produk dalam persiapan inokulum bukan tujuan utama sehingga komposisi medium kultur dimungkinkan akan berbeda.
Komposisi medium kultivasi yang digunakan dapat berupa medium sederhana atau medium komplek karena keduanya dapat diperoleh secara sintetis atau medium kasar. Medium sintetis sangat menguntungkan dimana untuk setiap komponen dapat dikurangi dihilangkan atau ditambahkan dan pada umumnya tidak membentuk busa karena tidak mengandung protein dan peptida. Kendalanya medium sintetis kurang begitu optimum untuk skala industri. Pada kultivasi skala besar sumber-sumber nutrien harus mampu membentuk produk atau biomassa dengan hasil maksimum untuk setiap gram substrat yang digunakan. Manipulasi metabolik juga diharapkan dapat memacu pembentukan produk kultivasi dengan laju yang maksimum dan dapat menghambat pembentukan produk yang tidak diinginkan. Aspek lain adalah medium kultivasi harus memiliki mutu yang konsisten, murah dan cukup tersedia sepanjang tahun serta tidak menimbulkan masalah aerasi, agitasi, dan pemurnian hasilnya (Rachman, 1992).
2.4.1. Jagung (Zea mays L)
Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting, selain gandum dan padi. Jagung merupakan salah satu tanaman yang mudah tumbuh hampir di seluruh wilayah Indonesia dan cara pembudidayaannya yang tidak terlalu sulit sangat memungkinkan Indonesia menjadi salah satu produsen jagung dunia.Tanaman jagung dapat dilihat dari Gambar 4.
Gambar 4. Tanaman jagung dan buah jagung
Jagung merupakan tanaman semusim. Satu siklus hidupnya diselesaikan dalam 80- 150 hari. Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi, meskipun tanaman jagung umumnya berketinggian antara 1-3 meter dan ada varietas yang dapat mencapai tinggi 6 m. Biji jagung kaya akan karbohidrat, sebagian besar berada pada endospermium. Kandungan karbohidrat dapat mencapai 80% dari seluruh bahan kering biji. Karbohidrat dalam bentuk pati umumnya berupa campuran amilosa dan amilopektin. Pada jagung sebagian besar atau seluruh patinya merupakan amilopektin. Perbedaan ini tidak banyak berpengaruh pada kandungan gizi, tetapi lebih berarti dalam pengolahan sebagai bahan pangan. Jagung manis tidak mampu memproduksi pati sehingga bijinya terasa lebih manis ketika masih muda. Komponen penyusun jagung: trigliserida, glikolipid, fosfolipid, vitamin berupa tiamin, niasin, riboflavin, piridoksim. Kandungan vitamin jagung dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kandungan Vitamin Jagung
Kandungan Jumlah (mg/pound)
Vitamin A 1990 Tiamin 2,06 Riboflavin 0,6 Niasin 6,4 Asam Pentotenat 3,36 Viamin E 11,21 Sumber: Sulantri (1990)
Jagung mengandung lemak dan protein, jagung muda memiliki lemak dan protein lebih kecil dari pada jagung tua. Selain karbohidrat, jagung mengandung serat kasar, gula berupa sukrosa, pentosa; lemak yang terdiri atas lemak jenuh berupa palmitat dan stearat serta asam lemak tak jenuh berupa oleat dan linoleat seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi Kimia Jagung
Kandungan Jumlah (persen)
Air 13,5 Protein 10 Minyak/lemak 4 Karbohidrat - Zat tepung 61 - Gula 1,4 - Pentosa 6 - Serat kasar 2,3 Abu 1,4 Zat lain-lain 0,4 Sumber: Sulantri (1990)
2.4.2. Sari Buah Mengkudu
Buah mengkudu pada awalnya berwarna hijau kemudian menjadi kuning, setelah matang warnanya menjadi putih dan transparan serta lunak. Dagingnya banyak mengandung air, mengeluarkan bau yang tidak sedap. Bau ini timbul karena terjadi percampuran antara bau asam kaproat dan bau asam kaprat yang agak tajam. Jenis produk olahan yang berbahan dasar buah mengkudu sangat banyak. Salah satunya adalah produk yang berbentuk cair yang berfungsi sebagai minuman kesehatan. Kandungan bahan dalam 100 gram serbuk buah mengkudu adalah karbohidrat 52,42 %, serat 33,38 %, air 7,12 % dan protein 0,75 %. Kandungan nutrisi dalam 1.200 mg sari buah mengkudu adalah vitamin A 2,75 IU, vitamin C 2,10 mg, kalsium 3,90 mg, besi 0,1 mg, natrium 4,02 mg, kalium 13,38 mg, protein 9 mg, lemak 18 mg, kalori 2,00 mg dan karbohidrat 620 mg serta beberapa mineral penting lainnya (Solomon, 1998 di dalam Waha, 2000). Mengkudu juga mengandung karbohidrat dari buah mengkudu adalah glukosa, oligosakarida, polisakarida, glukosid dan juga heteropolisakarida (gum arab).
Dharmawan et al., (1999) menyatakan bahwa jenis buah yang berpotensi sebagai makanan fungsional adalah buah pace (Morinda citrifolia) yang diyakini dapat memperlancar pencernaan. Menurut Djauhariya dan Tirtoboma (2001), senyawa antraquinon yang terkandung dalam buah mengkudu efektif membasmi bakteri E. coli penyebab diare, Salmonella sp. dan Shigella sp. penyebab disentri dan keracunan serta golongan bakteri penyebab infeksi seperti Pseudomonan aeruginosa, Proteus morginii dan Bacillus subtilis. Sari buah mengkudu juga mampu mengatur keseimbangan pH tubuh, sehingga meningkatkan kemampuan tubuh menyerap vitamin, mineral dan protein.
Dharmawan et al., (1999) juga melaporkan bahwa ekstrak buah pace dengan pelarut air pada konsentrasi 16 % efektif menghambat pertumbuhan E. coli sebesar 64,3 % dan S. aureus sebesar 29, 5 %.