2.1 Asam Laktat
Asam laktat memiliki nama IUPAC asam 2-hidroksipropanoat (CH3-CHOH-COOH) yang dikenal juga sebagai asam susu. Asam laktat berperan penting dalam beberapa proses biokimia. Secara struktur, asam laktat merupakan asam karboksilat dengan satu gugus hidroksil yang menempel pada gugus karboksil, seperti pada Gambar 2.1 dibawah ini :
Gambar 2.1 Asam Laktat (sumber: wikipedia)
Asam laktat merupakan asam organik multifungsi yang potensial diproduksi dalam skala besar. Pertama kali diproduksi secara komersial oleh Charles E. Avery di Littleton, Massachusset, USA pada tahun 1881 (Pramuditio Derry, et al., 2013).
Asam laktat merupakan asam chiral ( asam asimetris) yang memiliki dua isomer optikal yaitu L(+)-lactic acid dan D(-)-lactic acid. Hanya asam laktat jenis L(+)-lactic acid ( sarcolactic acid, paralactic acid) ditemukan dalam tubuh manusia. L(+)-lactic acid dan D(-)-lactic acid ditemukan di hampir semua sistem biologis (Jin Bo et al., 2005). Kedua bentuk isomer asam laktat tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Dua Bentuk Isomer Asam Laktat (Sumber: Narayanan)
Asam laktat dengan tingkat kemurnian tinggi dapat membentuk kristal bening monoclinic. Asam laktat larut dalam air, alkohol, eter tapi tidak larut dalam khloroform. Asam laktat termasuk asam lemah dan memiliki sifat volatilitas yang rendah. Asam laktat dapat membentuk cyclic dimer (lactide) atau polimer linier dengan rumus kimia umum H[OCH(CH3)CO)nOH. Asam laktat dapat bereaksi seperti asam organik lain sebaik alkohol organik dan dapat terlibat pada berbagai tipe reaksi kimia (Vickroy, 1985). Sifat fisika dan kimia asam laktat terdapat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Asam Laktat Sifat Fisika dan Kimia Nilai
Berat molekul (g/mol) 90,08
Titik nyala (ºC) 112
Titik leleh (ºC) 17
Titik didih (ºC) 122
Spesific gravity 1,209
Densitas (g/ml) 1,19 - 1,25
Viskositas (mPa.s) pada suhu 25°C 5 – 60
Indeks bias 1,451
Keasaman 2 - 3,78
Entalpi pembakaran (kJ/mol) 1361 Kalor Spesifik pada 20 ºC (J/mol/ ºC) 190
Sumber : http://www.msdsonline.com.au, 2014
Asam laktat diperdagangkan dalam berbagai kualitas (grade) yang berbeda yaitu technical, food dan pharmaceutical grades. Konsentrasi asam laktat biasanya berkisar antara 50 – 88%. Kualitas asam laktat semakin tinggi jika kadar pengotor seperti gula, logam, klorida, sulfat dan abu semakin kecil. Asam laktat yang dihasilkan dari proses fermentasi berwarna kuning dan biasanya mengandung residu dari gula dan sumber nitrogen. Sifat korosif dari larutan asam laktat diatasi dengan mengkonversi asam laktat ke dalam bentuk garamnya seperti calcium lactate (Vickroy, 1985).
terkontrol menggunakan mikroba lactobacillus pada media sukrosa melalui empat tahap reaksi yaitu : fermentasi dan netralisasi, hidrolisis, esterifikasi serta destilasi. Fermentasi asam laktat terbagi menjadi dua jenis, yaitu homofermentatif (sebagian besar hasil akhir merupakan asam laktat) dan heterofermentatif (hasil akhir berupa asam laktat, asam asetat, etanol dan CO2) (Pramuditio Derry.et al. 2013).Secara garis besar, keduanya memiliki kesamaan dalam mekanisme pembentukan asam laktat, yaitu piruvat akan diubah menjadi laktat (atau asam laktat) dan diikuti dengan proses transfer elektron dari NADH menjadi NAD+. Beberapa contoh genus bakteri yang merupakan bakteri homofermentatif adalah Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Pediococcus, dan Lactobacillus; sedangkan contoh bakteri heterofermentatif adalah Leuconostoc dan
Lactobacillus.
Lactobacillus bulgaricus bersifat homofermentatif, dengan suhu optimum untuk pertumbuhannya sekitar 45°C. Kondisi optimum untuk pertumbuhannya adalah sedikit asam atau sekitar pH 3 - 5,5 (Wahyudi, 2006).
2.2 Manfaat Asam Laktat
Asam laktat memiliki banyak pemanfaatan yaitu sebagai pelarut, pemanis, pengatur pH, campuran dalam kosmetik, pembersih dan bahan baku thermoplastic (Pramuditio Derry, et al., 2013).
Garam kalsium dari asam laktat diproduksi dalam bentuk granular atau serbuk (powder). Kalsium laktat trihidrat, sebagai sumber kalsium diet dan zat pembeku darah pada kasus pendarahan dan pembedahan. Kalsium laktat digunakan sebagai bahan penolong industri antibiotik dan berfungsi sebagai buffer pada sediaan farmasi. Plastik biodegradable berbahan baku asam laktat digunakan sebagai benang bedah (sutures) yang tidak perlu diambil kembali. Selain itu sedang dikembangkan pula biodegradable implant untuk patah tulang dan luka-luka. Kalsium laktat dipergunakan pula di dalam pembuatan bakingpowder (Vickroy, 1985).
mendapatkan tekstur yang lembut. Bahan pengemulsi tersebut membutuhkan bahan baku asam laktat yang stabil terhadap panas (Narayanan, 2004). Asam laktat sebagian besar digunakan sebagai bahan tambah makanan. Asam laktat digunakan sebagai bahan perisa asam makanan, memiliki rasa asam yang sederhana, bau dan rasanya tidak tajam. Kombinasi asam laktat dengan asam propionat atau asam asetat digunakan sebagai bahan pengawet. Harga asam laktat lebih mahal dibandingkan perisa asam makanan yang lain seperti asam sitrat, asam asetat, asam fosfat, dan asam propionate, namun asam laktat dipilih karena tidak mempengaruhi rasa asli dari makanan. Asam laktat digunakan pada pengolahan bahan pangan yang diasinkan, keju, cake, saus salad, minuman ringan, salami, selai dan jelly (Vickroy, 1985).
Asam laktat dengan kualitas technical grades digunakan oleh industri pembuatan cellophane sebagai pengontrol pH pada proses pelapisan film. Asam laktat dapat direaksikan dengan alkohol dan asam sebagai plasticizers pada pembuatan polyester dan resin fenol-formaldehid. Asam laktat digunakan pada industri karet, logam dan tekstil. Pada industri penyamakan kulit asam laktat telah banyak digunakan sebagai pengganti asam sulfat dan asam formiat. Asam laktat juga dipakai pada industri pestisida, herbisida dan fungisida (Vickroy, 1985).
2.3 Umbi Dahlia
Tanaman dahlia adalah tanaman berumbi, umbi dahlia mengandung hampir 70% pati dalam bentuk inulin. Inulin murni hasil ekstraksi dari umbi dahlia dimanfaatkan di bidang kedokteran. Jika inulin difermentasi oleh enzim tertentu atau oleh jamur tanah atau dengan bakteri asam laktat (BAL), inulin akan berubah menjadi asam laktat (suatu asam yang banyak digunakan dalam pengawetan makanan dan sebagai emulsifier). Karena itu pemanfaatan inulin dari umbi bunga dahlia melalui biokonversi menjadi asam laktat.
kesehatan dan bernilai ekonomis. Sosialisasi tentang umbi bunga dahlia telah dilakukan di Gedung Tri Arga Bukit Tinggi pada tanggal 29 November 2012, yang dihadiri oleh peneliti bunga dahlia dari LIPI dan ketua Dekranasda Sumbar. Tiga lokasi penting yang dapat dijadikan pembudidayaan bunga dahlia yaitu Kota Bukit Tinggi, Kabupaten Agam dan Solok Selatan. Bukit Tinggi dan Kabupaten Agam sudah dicanangkan menjadi The City of Dahlia sehingga penanaman bunga dahlia tidak hanya untuk hiasan melainkan untuk produksi inulin. Umbi dahlia mempunyai komposisi seperti yang terdapat dalam Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Komposisi Umbi Bunga Dahlia No
.
Komposisi Kadar %/% berat kering
1 Karbohidrat 76,8-82,80
2 Inulin 69,26-75,48
3 Gula reduksi 4,4-6,6
4 Serat 3,3-5,4
5 Lemak 0,5-1,0
6 Protein 3,9-5,7
7 Abu 0,2-0,4
Sumber : Sanyono, et.al, 1998
Ampas umbi dahlia yang dihasilkan dari produksi inulin saat ini belum dimanfaatkan secara optimal. Ampas tersebut hanya dibuang begitu saja tanpa diolah kembali. Mengingat kandungan karbohidrat di dalam umbi dahlia cukup tinggi, ampas yang dihasilkan pun kemungkinan masih mengandung senyawa karbohidrat. Senyawa ini dapat dijadikan potensi untuk memproduksi asam laktat melalui proses fermentasi karbohidrat.
2.4 Proses Hidrolisis
Faktor yang berpengaruh pada hidrolisis selulosa antara lain:
1. Suhu
Dari kinetika reaksi, semakin tinggi suhu reaksi makin cepat pula jalannya reaksi. Tetapi kalau proses berlangsung pada suhu yang tinggi, konversi akan menurun. Hal ini disebabkan adanya glukosa yang pecah menjadi arang (Redley, 1954).
2. Waktu
Semakin lama waktu hidrolisis, konversi yang dicapai semakin besar dan pada batas waktu tertentu akan diperoleh konversi yang relatif baik dan apabila waktu tersebut diperpanjang, pertambahan konversi kecil sekali. 3. Konsentrasi katalisator
Penambahan katalisator bertujuan memperbesar kecepatan reaksi. Jadi semakin banyak jumlah katalisator yang dipakai makin cepat reaksi hidrolisis. Dalam waktu tertentu selulosa yang berubah menjadi glukosa juga meningkat.
4. Kadar suspensi selulosa
Perbandingan antara air dan selulosa yang tepat akan membuat reaksi hidrolisis berjalan lebih cepat. Bila air berlebihan, maka tumbukan antara selulosa dan air akan berkurang dan akan memperlambat jalannya reaksi.
Berikut adalah proses hidrolisis pati menjadi glukosa:
(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6
Proses hidrolisa pati merupakan pemutusan ikatan glikosidik pada rantai polimernya oleh suatu reaktan yang dibantu oleh air. Ikatan glikosidik pada pati cenderung stabil pada kondisi basa namun kurang stabil pada kondisi asam. Ikatan tersebut juga dapat putus oleh adanya enzim pemecah pati. Hasil pemecahan tersebut akan menghasilkan gugus aldehid yang dikenal sebagai gugus ujung reduksi. Banyaknya gugus ujung reduksi berbanding lurus dengan derajat hidrolisis pati (S.L,Hii, 2012).
Salah satu penelitian tentang hidrolisa pati sukun menggunakan α-amilase menghasilkan sirup glukosa paling baik kandungan gula reduksinya adalah produk dengan variasi waktu hidrolisis 150 menit dan konsentrasi enzim 0,03 yaitu sebesar 22,36 %.
Katalis asam atau enzim
2.5 Proses Fermentasi
Fermentasi adalah suatu aktivitas mikroorganisme baik aerob maupun anaerob untuk mendapatkan energi diikuti terjadinya perubahan kimiawi substrat organik. Proses fermentasi dapat menggunakan perlakuan penambahan inokulum dan ada yang secara alami (Afriani., 2010).
Fermentasi tidak hanya terbatas pada minuman beralkohol, bahkan segala proses dengan memakai kemampuan mikroba, baik menghasilkan alkohol maupun tidak, dinamakan fermentasi sehingga proses fermentasi terbagi menjadi dua kelompok besar, yaitu:
1. Fermentasi alkohol (menghasilkan alkohol)
2. Fermentasi non alkohol (tidak menghasilkan alkohol)
Proses fermentasi bertujuan mengaktifkan mikroba dan menggiatkan metabolismenya di dalam makanan. Jenis mikroba yang dipakai disesuaikan dengan hasil akhir yang dikehendaki.
2.5.1 Fermentasi Karbohidrat
Karbohidrat merupakan substrat utama yang dapat dipecah dalam proses fermentasi. Polisakarida terlebih dahulu akan dipecah menjadi gula sederhana sebelum difermentasi, misalnya hidrolisis pati sebelum menjadi glukosa. Glukosa kemudian akan dipecah menjadi senyawa-senyawa lain tergantung dari jenis fermentasinya.
Pada bakteri paling sedikit terdapat tujuh proses fermentasi yang berbeda terhadap glukosa. Masing-masing proses menghasilkan produk yang berbeda, dan masing-masing spesifik terjadi pada grup bakteri tertentu. Fermentasi glukosa pada prinsipnya terjadi dari dua tahap yaitu:
1. Pemecahan rantai karbon dan glukosa dan pelepasan paling sedikit dua pasang atom hidrogen, menghasilkan senyawa karbon lainnya yang lebih teroksidasi daripada glukosa.
pertama fermentasi selalu seimbang dengan jumlah yang digunakan pada tahap kedua.
Dalam tahap pertama fermentasi glukosa selalu terbentuk asam piruvat. Pada jasad renik dikenal paling sedikit empat jalur pemecahan glukosa menjadi asam piruvat, yaitu:
1. Jalur Embden-Meyerhoff-Parnas(EMP) atau glikolisis, ditemukan pada fungi dan kebanyakan bakteri, serta pada hewan dan manusia.
2. Jalur Entner-Doudoroff(ED), hanya ditemukan pada bakteri.
3. Jalur Heksosamonofosfat (HMF), ditemukan pada berbagai organisme.
4. Jalur fosfoketolas (FK) hanya ditemukan pada bakteri yang tergolong lactobasili heterofermentative.
Pada tahap kedua fermentasi, asam piruvat akan diubah menjadi produk-produk akhir yang spesifik untuk berbagai proses fermentasi, menggunakan atom hidrogen yang diproduksi pada tahap fermentasi. Produk-produk tersebut terbentuk oleh reaksi-reaksi yang dikatalis oleh enzim-enzim tertentu.
2.5.2 Fermentasi Asam Laktat
Menurut Pramuditio Derry, et al., (2013), fermentasi asam laktat telah banyak dipelajari oleh peneliti terdahulu dengan berbagai jenis mikroorganisme, sumber karbon, sumber nitrogen, dan kondisi operasi (pH, suhu, volume, dan konsentrasi inoculum).
Prinsip utama pembuatan asam laktat dengan proses fermentasi adalah pemecahan karbohidrat menjadi bentuk monosakaridanya dan dari monosakarida tersebut dengan bantuan enzim yang dihasilkan oleh Lactobacillus sp. akan diubah menjadi asam laktat. Bakteri ini secara alami banyak terdapat pada permukaan tanaman (sayur) dan produk-produk susu (Buckle et al.,1987).
Proses fermentasi asam laktat berlangsung ditandai dengan timbulnya gas dan meningkatnya jumlah asam laktat yang diikuti dengan penurunan pH. Sifat bakteri laktat tumbuh pada pH 3 – 8 serta mampu memfermentasikan monosakarida dan disakarida sehingga menghasilkan asam laktat (Stamer, 1979). Reaksi kimia dalam fermentasi asam laktat adalah sebagai berikut :
C6H12O6. Lactobacillus sp. 2 CH 3CHOHCOOH
Sumber : Agus, 2004.
Bakteri laktat memfermentasi gula melalui jalur-jalur yang berbeda sehingga dikenal sebagai homofermentatif dan heterofermentatif atau fermentasi campuran asam. Bakteri heterofermentatif memecah gula terutama menjadi asam laktat dan produk-produk lain seperti alkohol, asetat, karbondioksida. Sedangkan bakteri homofermentatif memecah gula terutama menjadi asam laktat (Buckle et al., 1987).
Menurut Buckle et al.,(1987), proses fermentasi asam laktat secara alami dapat berlangsung apabila substrat mengandung zat gula sebesar 4–20% (%b/v) dan berdasarkan hasil analisa bahan baku diperoleh kadar glukosa sebesar 4,76% (%b/v) (Lab.Instrument UPN “Veteran” JATIM). Selain itu bakteri laktat juga membutuhkan zat nutrisi seperti vitamin dan mineral untuk pertumbuhannya.
Asam laktat dihasilkan pula dari proses fermentasi dengan bahan baku gula atau amilum seperti yang terlihat pada Gambar 2.3. Amilum ini didapat dari bahan alam seperti ubi kayu, tebu, sagu, dan umbi-umbian lain seperti umbi dahlia. Jenis mikroorganisme yang menghasilkan asam laktat adalah golongan bakteri dan jamur. Secara umum karakteristik industri yang menggunakan mikroorganisme sebagai agen peubah adalah kemampuan dan kecepatan memfermentasi bahan baku yang murah dengan penambahan komponen nitrogen serendah mungkin.
Karbohidrat
Hidrolisis
Fermentasi Glukosa Asam, Enzim
Gambar 2.3 Blok Diagram Proses Produksi Asam Laktat Melalui Jalur Fermentasi Karbohidrat
Mikroorganisme yang dipilih memiliki kriteria mampu menghasilkan asam laktat dengan perolehan yang tinggi, pada kondisi pH yang rendah dan temperatur yang tinggi, menghasilkan sejumlah kecil massa dan produk samping lain (Vickroy, 1985).
Berdasarkan uraian di atas, terdapat beberapa perbedaan proses produksi asam lakat antara proses sintesa kimia dan proses fermentasi karbohidrat seperti yang terdapat dalam Tabel 2.2. Salah satu bahan komoditas pertanian yang mengandung karbohidrat dan dapat memproduksi asam laktat adalah umbi dahlia. Selain inulin, umbi dahlia juga dapat menghasilkan asam lakat melalui porses fermentasi karbohidrat.
Tabel 2.3 Perbedaan Proses Sintesa Kimia dan Proses Fermentasi Karbohidrat Dalam Memproduksi Asam Lakat
Parameters Chemical Synthetis Carbohydrates Fermentation
Raw Material
Lactronitile (a product from reaction between HCN and acetaldehhyde)
Carbohydrates from natural sources.
Process
Hydrolysis Acid involved Acid or enzym involved
Distilation Exist None
Fermentation None Microorganisms involved
Esterificatio n
Exist (lactic acid reacted by methanol with acid as a catalyst)
None
Byproduct
Ammonium salt from hydrolysy and methanol from esterification
Timotius (1994), mengatakan bahwa ada tiga macam jalur fermentasi asam laktat, yaitu, homolaktat, heterolaktat, dan bifidum. Pada fermentasi homolaktat, bakteri asam laktat menguraikan glukosa melalui jalur HDP (hexose di phosphate) kemudian dengan adanya enzim laktat dehidrogenase, asam priruvat diubah menjadi asam laktat. Pada fermentasi ini terdapat enam enzim fruktosa difosfat, tetapi tidak terdapat glukosa 6 fosfat dehidrogenase. Reaksi total dari fermentasi homolaktat sebagai berikut.
Fermentasi heterolaktat merupakan penguraian glukosa oleh bakteri asam laktat yang mempunyai jalur HMP (hexose mono phosphate), di mana asetil fosfat diubah menjadi asetil Co-A oleh pospat tranasetilase, kemudian oleh enzim asetaldehid dehidrogenase akan dihasilkan etanol. Reaksi total dari fermentasi heterolaktat sebagai berikut.
Jalur bifidum, terdapat pada bakteri Bifodobachterium bifidum. Bakteri ini mempunyai enzim frukotsa 6 fosfat fosfoketolase dan xilulosa 5 fosfat fosfoketolase. Asetil fosfat akan diubah menjadi asetat dengan bantuan asetat kinase. Reaksi totalnya sebagai berikut :
2.5.3 Bakteri Asam Laktat
kompetitor yang tangguh di semua sektor pengolahan pangan (Daulay, 1991). Pada berbagai jenis makanan fermentasi, keterlibatan BAL memberikan efek yang menguntungkan karena asam yang dihasilkan dapat mencegah pertumbuhan mikroba lain yang tidak dikehendaki selama proses fermentasi berlangsung (Rahayu et al., 2003).
Penggunaan bakteri asam laktat sebagai kultur starter dalam produksi daging fermentasi, produk-produk susu serta sayuran dan buah-buahan adalah salah satu metode pemrosesan pangan tertua yang digunakan untuk menstabilkan produk. Produk pangan tersebut hingga diperoleh cita rasa yang spesifik. Bakteri asam laktat juga disebut sebagai biopreservatif karena berkontribusi dalam menghambat pertumbuhan bakteri lain khususnya patogen dan mampu membawa dampak positif bagi kesehatan manusia (Smid dan Gorris, 2007).
Bakteri asam laktat digunakan secara alami pada makanan fermentasi sehubungan dengan timbulnya cita rasa asam (asidifikasi) akibat dari produksi asam laktat dan asetat. Efek asam tersebut diakibatkan adanya konversi karbohidrat selama fermentasi. Hal tersebut merupakan karakteristik penting guna memperpanjang masa simpan dan keamanan produk. Perlindungan makanan dari kebusukan dan mikroorganisme patogen oleh bakterim asam laktat (BAL) adalah melalui produksi asam organik, hidrogen peroksida, diasetil, komponen anti jamur seperti asam laktat atau asam fenulaktik dan bakteriosin (Vuyst dan Vandamme, 1994).
menghasilkan asam laktat dan senyawa lain yaitu CO2 , etanol, asetaldehida, diasetil, serta senyawa lainnya (Fardiaz, 1992).
Bakteri asam laktat memproduksi berbagai komponen bermassa molekul rendah termasuk asam, alkohol, karbon dioksida, diasetil, hidrogen peroksida dan metabolit lainnya. Banyak metabolit mempunyai spektrum aktivitas yang luas melawan spesies lain dan produksi tersebut dipengaruhi secara luas oleh matriks makanan itu sendiri (Helander et al., 1997). Satu atribut penting dari bakteri asam laktat adalah kemampuannya memproduksi komponen antimikroba, khususnya bakteriosin yang potensial menjadi biopreservatif menggantikan pengawet kimiawi pada bahan makanan guna memperpanjang umur simpan produk. Kemampuan bakteriosin dalam melakukan aktivitasnya sebagai biopreservatif dicapai oleh efek penghambatannya terhadap mikroorganisme patogen yang berbahaya (Savadogo et al., 2006). Beberapa keunggulan yang dimiliki BAL yaitu:
1. BAL mampu menghasilkan senyawa-senyawa yang dapat memberikan rasa dan aroma spesifik pada makanan fermentasi (Rahayu, 2003).
2. BAL mampu meningkatkan nilai cerna pada makanan fermentasi karena dapat melakukan pemotongan pada bahan makanan yang sulit dicerna sehingga dapat langsung diserap oleh tubuh, misalnya protein diubah menjadi asam-asam amino (Guerra etal., 2006)
3. BAL menghasilkan senyawa antimikroba yang mampu menghambat pertumbuhan mikroba patogen dan pembusuk pada bahan makanan sehingga dapat memperpanjang masa simpan produk tersebut.
Lactobacillus, Lactococcus dan Leuconoctoc (Sahingil et al., 2011). Selain itu,isolat BAL Lactobacillus sakei juga berhasil diisolasi dari Filzetta (makanan fermentasi tradisional dari Italia) (Cotter et al., 2005). Setiap isolat BAL tersebut memiliki karakter yang berbeda-beda. Isolat BAL dari genus Lactobacillus umumnya berpotensi sebagai agen probiotik yang bermanfaat bagi kesehatan manusia dan hewan (Rahayu, 2003).
Bakteri asam laktat mempunyai peranan esensial hampir dalam semua proses fermentasi makanan dan minuman. Peran utama bakteri ini dalam industri makanan adalah untuk pengasaman bahan mentah dengan memproduksi sebagian besar asam laktat (bakteri homofermentatif) atau asam laktat, asam asetat, etanol dan CO2 (bakteri heterofermentatif) (Desmazeaud, 1996; Nur, 2005). Hasil penelitian Misgiyarti dan Sri (2002) mengatakan bahwa BAL dikatakan memiliki kemampuan unggul, apabila BAL dapat menghasilkan asam laktat lebih tinggi selama proses fermentasi. Budiyanto (2002) menjelaskan bahwa prinsip utama pembuatan asam laktat dengan fermentasi adalah pemecahan laktosa menjadi bentuk monosakarida. Monosakarida dibantu oleh aktivitas enzim yang dihasilkan oleh Lactobacillus bulgaricus diubah menjadi asam laktat.
Fase pertumbuhan bakteri ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 2.7 Fase-fase pertumbuhan mikroorganisme (sumber: Buckle, 1987)
Menurut Buckle (1987) pada fase logaritmik sel-sel bakteri akan tumbuh dan membelah diri secaraeksponensial sampai jumlah maksimum sehingga menghasilkan asam laktat yang tinggi.
asam yaitu nutrien hasil fermentasidigunakan oleh mikroba untuk biomassa, sehingga asam-asam yang dihasilkan baik asam amino atau asam organik akan menurun. Selain itu asam-asam yang dihasilkan bila diurai lebih lanjut akan menjadi senyawa volatil seperti dihasilkannya amoniak, gas CO2 dari hasil fermentasi (Dwidjoseputro, 1985).
2.5.4 Lactobacillus Bulgaricus
Lactobacillus bulgaricus (Gambar 2.8) adalah bakteri gram positif berbentuk batang, kadang berpasangan dan tidak membentuk endospora. Dalam susu, Lactobacillus bulgaricus akan mengubah laktosa menjadi asam laktat. Bakteri ini bersifat homofermentatif, dengan suhu optimum untuk pertumbuhannya sekitar 45°C. Kondisi optimum untuk pertumbuhannya adalah sedikit asam atau sekitar pH 5,5 (Wahyudi, 2006). Genus bakteri ini membentuk sebagian besar dari kelompok bakteri asam laktat, dinamakan demikian karena kebanyakan anggotanya dapat mengubah laktosa dan gula lainnya menjadi asam laktat.
Gambar 2.8 Lactobacillus bulgaricus (Sumber: bioweb.uwlax.edu)
1. Produksi Makanan
Lactobacillus sering digunakan untuk industri pembuatan yogurt, keju,
sauerkraut, acar, bir, anggur (minuman), cuka, kimchi, cokelat, terasi dan
makanan hasil fermentasi lainnya, termasuk juga pakan hewan, seperti silase
dan juga dalam industri pengawetan makanan, minuman dan berpotensi sebagai produk probiotik. Ada pula roti adonan asam, dibuat dengan "kultur awal", yang merupakan kultur simbiotik antara ragi dengan bakteri asam laktat
yang berkembang di media pertumbuhanair dan tepung. Laktobasili, terutama L. casei dan L. brevis, adalah dua dari sekian banyak organisme yang membusukkan bir. Cara kerja spesies ini adalah dengan menurunkan pH bahan fermentasinya dengan membentuk asam laktat.
2. Peribiotik dan Bioterapi
Beberapa Lactobacillus spp. dan bakteri asam laktat lainnya mungkin memiliki potensi untuk pengobatan dan terapi, termasuk pereda rasa nyeri, anti-kanker, dan kemampuan lainnya.Studi riset telah mendemonstrasikan efek perlindungan sebagian jenis bakteri ini memiliki pengaruh anti-tumor dan anti-kanker. Pengaturan asupan makanan membantu tubuh bertahan dari risiko jenis kanker tertentu dan menekan kejadian tumor kolonik,Laporan juga menunjukkan beberapa kultur yang diberikan pada hewan menghambat tumor hati, usus besar, anus, dan kelenjar susu, menekankan potensi efek sistemis dari probiotik dengan aktivitas anti-neoplastik.
Sejauh ini telah diketahui bahwa keberadaan bakteri ini tidak bersifat patogen dan aman bagi kesehatan sehingga sering digunakan. Sifat yang menguntungkan dari bakteri Lactobacillus dalam bentuk probiotik adalah dapat digunakan untuk mendukung peningkatan kesehatan. Bakteri tersebut berperan sebagai flora normal dalam sistem pencernaan. Fungsinya adalah untuk menjaga keseimbangan asam dan basa sehingga pH dalam kolon konstan.
banyak sehingga pada makanan ternak dapat membantu menyimpan energi. Beberapa kriteria penting untuk karakter fisiologi yang merupakan seleksi kelayakan bakteri sebagai produk probiotik antara lain uji pertumbuhan atau resistensi bakteri peribiotik pada pH rendah. Jadi ada tidaknya suatu bakteri sebagai prebiotik tergantung resistensi atau ketahanan peribiotik pada pH rendah.
2.6 Metode Identifikasi
2.6.1 Identifikasi Karbohidrat 1. Metode Luff Schoorl
Metode Luff Schoorl adalah merupakan suatu metode atau cara penentuan monosakarida dengan cara kimiawi. Pada penentuan metode ini, yang ditentukan bukannya kuprooksida yang mengendap tapi dengan menentukan kuprioksida dalam larutan sebelum direaksikan dengan gula reduksi (titrasi blanko) dan sesudah direaksikan dengan sampel gula reduksi (titrasi sampel). Penentuan titrasi dengan menggu nakan Na-tiosulfat. Selisih titrasi blanko dengan titrasi sampel ekuivalen dengan kuprooksida yang terbentuk dan juga ekuivalen dengan jumlah gula reduksi yang ada dalam bahan / larutan. Reaksi yang terjadi selama penentuan karbohidrat cara ini mula-mula kuprooksida yang ada dalam reagen akan membebaskan iod dari garam K-iodida. Banyaknya iod yang dibebaskan ekuivalen dengan banyaknya kuprioksida. Banyaknya iod dapat diketahui dengan titrasi dengan menggu nakan Na-tiosulfat. Untuk mengetahui bahwa titrasi sudah cukup maka diperlukan indikator amilum. Apabila larutan berubah warnanya dari biru menjadi putih, adalah menunjukkan bahwa titrasi sudah selesai. Reaksi yang terjadi dalam penentuan gula cara Luff dapat dituliskan sebagai berikut :
R-COH + 2CuO Cu2O + R-COOH
H2SO4 + 2CuO CuSO4 + H2O
CuSO4 + 2 KI Cu2I2
Berdasarakan reaksi tersebut, dapat diketahui bahwa monosakarida akan mereduksikan CuO dalam larutan Luff menjadi Cu2O. Kelebihan CuO akan direduksikan dengan KI berlebih, sehingga dilepaskan I2. I2 yang dibebaskan tersebut dititrasi dengan larutan Na2S2O3. Pada dasarnya prinsip metode analisa yang digunakan adalah Iodometri karena kita akan menganalisa I2 yang bebas untuk dijadikan dasar penetapan kadar. Dimana proses iodometri adalah proses titrasi terhadap iodium (I2) bebas dalam larutan. Apabila terdapat zat oksidator kuat (misal H2SO4) dalam larutannya yang bersifat netral atau sedikit asam penambahan ion iodida berlebih akan membuat zat oksidator tersebut tereduksi dan membebaskan I2 yang setara jumlahnya dengan dengan banyaknya oksidator (Winarno 2007). I2 bebas ini selanjutnya akan dititrasi dengan larutan standar Na2S2O3 sehinga I2 akan membentuk kompleks iod-amilum yang tidak larut dalam air. Oleh karena itu, jika dalam suatu titrasi membutuhkan indikator amilum, maka penambahan amilum sebelum titik ekivalen.
Metode Luff Schoorl ini baik digunakan untuk menentukan kadar karbohidrat yang berukuran sedang. Dalam penelitian M. Verhaart dinyatakan bahwa metode Luff Schoorl merupakan metode tebaik untuk mengukur kadar karbohidrat dengan tingkat kesalahan sebesar 10%. Pada metode Luff Schoorl terdapat dua cara pengukuran yaitu dengan penentuan Cu tereduksi dengan I2 dan menggunakan prosedur Lae-Eynon. Metode Luff Schoorl mempunyai kelemahan yang terutama disebabkan oleh komposisi yang konstan. Hal ini diketahui dari penelitian A.M Maiden yang menjelaskan bahwa hasil pengukuran yang diperoleh dibedakan oleh pebuatan reagen yang berbeda.
2. Metode Benedict
dengan ion-ion sitrat dalam larutan karbonat. Lagi-lagi, pengompleksan ion-ion tembaga (II) dapat mencegah terbentuknya sebuah endapan (II) karbonat.
Larutan Benedict dapat dibuat dengan cara mencampurkan 173g Natrium Sitrat dan 100g Na2CO3 anhidrat kedalam 800 ml air,aduk lalu saring. Lalu kedalamnya tambahkan 17,3g tembaga sulfat yang telah dilarutkan dalam 100ml H2O. Volume total dibuat menjadi 1 L dengan penambahan air.
Pada uji Benedict pereaksi ini akan bereaksi dengan gugus aldehid, kecuali dalam gugus aromatik dan alpha hidroksi keton oleh karena itu, meskipun fruktosa bukanlah gula pereduksi, namun karena memiliki gugus alpha hidroksi keton maka fruktosa akan berubah menjadi glukosa dan maltosa dalam suasana basa memberikan hasil positif (+) dengan pereaksi Benedict.
Untuk mengetahui adanya monosakarida & disakarida pereduksi dalam makanan sample makanan dilarutkan dalam air,dan ditambahkan sedikit pereaksi Benedict. Dipanaskan dalam waterbath selama 4-10 menit, selama proses ini larutan akan beruah menjadi biru (tanpa adanya glukosa), hijau, kuning, orange, merah& merah bata / coklat ( kandungan glukosa tinggi ).
2.6.2 Identifikasi Asam Laktat 1. Titrasi Asam
alat-alat, seperti buret dan pipet volumetri. Larutan yang akan dicari kadarnya dimasukkan ke dalam labu erlemeyer, sementara larutan yang sudah diketahui kadarnya dimasukkan ke dalam buret. Sebelum memulai titrasi, larutan yang akan dititrasi ditetesi larutan indikator. Jenis indikator yang digunakan disesuaikan dengan titrasi yang dilakukan, misalnya Fenolftalein untuk titrasi asam kuat oleh basa kuat.
Secara teknis, titrasi dilakukan dengan cara mereaksikan sedikit demi sedikit larutan penitrasi melalui buret, ke dalam larutan yang akan dititrasi dalam labu erlemeyer. Penambahan dilakukan terus menerus sampai kedua larutan tepat habis bereaksi yang ditandai dengan berubahnya warna indikator.
Kondisi pada saat terjadi perubahan warna indikator disebut titik akhir titrasi. Titik akhir titrasi diharapkan mendekati titik ekuivalen titrasi, yaitu kondisi pada saat larutan asam habis bereaksi dengan larutan basa. Pendekatan antara titik akhir titrasi dan titik ekuivalen titrasi bergantung pada pH perubahan warna dari larutan indikator. Jika perubahan warna indikator terletak pada pH titik ekuivalen, maka titik akhir titrasi sama dengan titik ekuivalen. Akan tetapi, jika perubahan warna terjadi setelah penambahan larutan penitrasi yang berlebih, maka titik akhir titrasi berbeda dengan titik ekuivalen. Perbedaan antara titik akhir titrasi dengan titik ekuivalen disebut kesalahan titrasi. Besar kecilnya kesalahan titrasi ditentukan oleh pemilihan indikator. Jika indikator yang digunakan tepat, maka kesalahan titrasinya kecil.
2. Kromatografi Gas (KG)
GC (Gas Chromatography) yang biasa disebut juga Kromatografi Gas (KG) merupakan teknik instrumental yang dikenalkan pertama kali pada tahun 1950-an. GC merupakan metode yang dinamis untuk pemisahan dan deteksi senyawa-senyawa organik yang mudah menguap dan senyawa-senyawa gas anorganik dalam suatu campuran Perkembangan teknologi yang signifikan dalam bidang elektronik, komputer, dan kolom telah menghasilkan batas deteksi yang lebih rendah serta identifikasi senyawa menjadi lebih akurat melalui teknik analisis dengan resolusi yang meningkat. GC menggunakan gas sebagai gas pembawa/fase geraknya. Ada dua jenis kromatografi gas, yaitu :
1. Kromatografi gas–cair (KGC) yang fase diamnya berupa cairan yang diikatkan pada suatu pendukung sehingga solut akan terlarut dalam fase diam.
2. Kromatografi gas-padat (KGP), yang fase diamnya berupa padatan dan kadang-kadang berupa polimerik.
KG merupakan teknik pemisahan yang mana solut-solut yang mudah menguap (dan stabil terhaddap panas) bermigrasi melalui kolom yang mengandung fase diam dengan suatu kecepatan yang tergantung pada rasio distribusinya. Pemisahan pada KG didasarkan pada titik didih suatu senyawa dikurangi dengan semua interaksi yang mungkin terjadi antara solute dengan fasa diam. Selain itu juga penyebaran cuplikan diantara dua fasa. Salah satu fasa ialah fasa diam yang permukaannya nisbi luas dan fasa yang lain yaitu gas yang mengelusi fasa diam. Fasa gerak yang berupa gas akan mengelusi solute dari ujung kolom lalu menghantarkannya ke detector. Prinsip utama pemisahan dalam kromatografi gas adalah berdasarkan perbedaan laju migrasi masing-masing komponen dalam melalui kolom. Komponen-komponen yang terelusi dikenali (analisa kualitatif) dari nilai waktu retensinya (RT).
jumlah banyak. L. bulgaricus tidak mampu membentuk asam laktat dan biomassa pada pH netral karena pada pH tersebut bakteri kontaminan dapat menggangu pertumbuhan L. buglaricus.
