BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kelapa
Kelapa merupakan salah satu jenis tumbuhan dari keluarga Palmae. Kelapa merupakan satu-satunya spesies dalam genus Cocos, dengan ketinggian mencapai 30 m. Pohon kelapa biasanya tumbuh di daerah pantai.
Kesemua bagian pohon kelapa berguna kecuali kemungkinannya bagian akar.
Pohon kelapa mampu menghasilkan hingga 75 butir kelapa dalam 1 tahun
(Effendi 2009).
Menurut (Palungkun 1992) tanaman kelapa dapat dibedakan menjadi 3
golongan, yaitu:
1. Kelapa Dalam (Tall Variety)
Kelapa jenis ini umumnya terdapat di Indonesia, mempunyai
diameter batang sampai 30 cm atau lebih dan tingginya mencapai 20
meter. Pohon mulai berproduksi sekitar umur 5–10 tahun dan masih
berproduktif sampai umur 50 tahun. Biasanya buah kelapa jenis ini
umumnya berukuran besar. Beberapa kelapa yang termasuk golongan ini
antara lain: tipe Jepara, tipe Banyumas, tipe Bali (Palungkun 1992).
2. Kelapa Genjah (Dwarf Variety)
Kelapa jenis ini jumlahnya sedikit dan lebih umum sebagai
tanaman hias. Tinggi batang antara 1–5 meter, kadang-kadang lebih.
sampai umur 25 tahun lebih dan peka terhadap hama penyakit. Batang,
daun dan buah relatif lebih kecil dibandingkan jenis kelapa dalam.
Beberapa kelapa yang termasuk golongan kelapa genjah antara lain :
Kelapa gading, Kelapa Raja, Kelapa Puyuh (Palungkun 1992).
3. Kelapa Hibrida
Kelapa jenis ini merupakan hasil persilangan antara Kelapa Dalam
dan Kelapa Genjah. Kelapa jenis ini mulai berproduksi sekitar umur 3–5
tahun, masih berproduktif sampai 15 tahun lebih dan tinggi batang 1–5
meter (Palungkun 1992).
2.2 Air Kelapa
Air kelapa kerap kali diasumsikan sebagai limbah. Padahal air kelapa
memiliki khasiat dan nilai gizi yang tinggi. Jika diteliti lagi, dalam air kelapa
juga terdapat berbagai vitamin. Sebut saja asam nikotinat, asam pantotenat,
asam folat, biotin, riboflavin, dan sebagainya. Oleh karena itu, air kelapa baik
untuk pertumbuhan bakteri (Palungkun 1992).
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Air Buah Kelapa
Sumber air kelapa (dalam 100 g) Air kelapa muda Air kelapa tua
Kalori 17,00 kkal 18,50 kkal
Protein 0,20 g 0,14 g
Lemak 1,00 g 1,50 g
Karbohidrat 3,80 g 3,60 g
Fosfor 8,00 g 6,90 g
Besi 0,20 g -
Asam askorbat 1,00 g -
Air 95,50 g 91,50 g
Bagian yang dapat dimakan 100 g -
Sumber: (Palungkun 1992)
Selain tingkat kematangan kelapa dan jenis kelapa, faktor lingkungan
yaitu iklim dan lingkungan mempengaruhi kandungan kimia kelapa. Air
kelapa yang dihasilkan dari kelapa tua akan memberikan pertumbuhan bakteri
yang lebih cepat bila dibandingkan dengan kelapa muda (Nurmiati 2010).
2.3 Acetobacter xylinum
Starter nata merupakan mikroorganisme yang diinokulasi ke dalam
medium fermentasi pada saat fase pertumbuhan eksponensial. Starter yang
baik memenuhi kriteria sebagai berikut: sehat dan aktif, dapat digunakan
dalam jumlah medium fermentasi, bebas kontaminasi, dan dapat membatasi
kemampuannya untuk memproduksi produk akhir. Starter yang digunakan
pada pembuatan nata de coco biasanya berasal dari kultur cair yang disimpan
selama tiga sampai empat hari sejak inokulum (Collado 1986; Nurmiati 2010).
Mikroba yang aktif dalam pembuatan nata adalah bakteri pembentuk asam
asetat yang tergolong dalam Genus Acetobacter yaitu Acetobacter xylinum.
Enzim ekstraseluer selulosa polimerase aktif pada pH 4 yang berfungsi untuk
membentuk benang-benang selulosa (nata). Enzim protein sintetase aktif pada
pH 3-6 yang berfungsi untuk mengubah makanan yang mengandung C, H, O,
dan N menjadi protein (Jay, Loessner et al. 2005). Dalam medium cair,
Acetobacter xylinum mampu membentuk suatu lapisan yang dapat mencapai ketebalan beberapa sentimeter. Bakteri terperangkap dalam benang-benang
yang dibuatnya. Untuk menghasilkan massa yang kokoh, kenyal, tebal, putih,
dan tembus pandang perlu diperhatikan suhu fermentasi (inkubasi), komposisi
medium dan pH medium (Iguchi, Yamanaka et al. 2000).
Pada saat awal, selulosa dibentuk hanya di permukaan yang langsung
bersentuhan dengan udara karena sifat dari bakteri ini aerob. Selama proses
fermentasi dijaga agar tidak ada goncangan, maka gel akan terus tumbuh
kedalam permukaan dimana oksigen masuk melalui gel sampai tidak dapat
menembus permukaan gel. Faktor nutrisi dan kondisi fermentasi
mempengaruhi ketebalan nata yang dihasilkan (Budhiono, Rosidi et al. 1999;
Iguchi, Yamanaka et al. 2000).
Mekanisme pembentukan gel dapat dijelaskan sebagai berikut. Pada
saat awal pertumbuhan bakteri akan meningkat dengan konsumsi oksigen
sebelum terbentuk lapisan yang ditandai dengan berkeruhnya larutan. Ketika
pertumbuhan tersebut, hanya bakteri yang berada dalam permukaan yang bisa
kontak dengan udara akan menghasilkan selulosa dengan bentuk lembaran gel.
Setelah terbentuk lapisan selulosa yang menutupi konsumsi oksigen, bakteri
fase stationary. Pada saat ini bakteri dapat dikatakan tidur sampai digunakan
untuk kultur baru (Iguchi, Yamanaka et al. 2000; Skinner and Cannon 2000).
Adapun tahap-tahap pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum dalam kondisi normal dapat dilihat pada gambar 2.1 (Rao 2005):
Gambar 2.1 Tahap-tahap pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum
dalam kondisi normal
Keterangan:
a. Fase adaptasi
Begitu dipindahkan ke media baru, bakteri Acetobacter xylinum tidak langsung tumbuh dan berkembang. Pada fase ini, bakteri akan terlebih
dahulu menyesuaikan diri dengan substrat dan kondisi lingkungan
barunya. Fase adaptasi bagi Acetobacter xylinum dicapai antara 0–24 jam atau ± 3 hari sejak inokulasi.
b. Fase pertumbuhan awal
Pada fase ini, sel mulai membelah dengan kecepatan rendah. Fase ini
menandai diawalinya fase pertumbuhan eksponensial. Fase ini dilalui
c. Fase pertumbuhan eksponensial
Fase ini disebut juga sebagai fase pertumbuhan logaritmik, yang ditandai
dengan pertumbuhan yang sangat cepat. Untuk bakteri Acetobacter xylinum, fase ini dicapai dalam waktu antara 3-10 hari tergantung pada kondisi lingkungan. Pada fase ini juga, bakteri mengeluarkan enzim
ekstraseluler polimerase sebanyak–banyaknya, untuk menyusun polimer
glukosa menjadi selulosa.
d. Fase pertumbuhan diperlambat
Pada fase ini, terjadi pertumbuhan yang diperlambat karena ketersediaan
nutrisi yang telah berkurang, terdapatnya metabolit yang bersifat toksik
yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri, dan umur sel yang telah tua.
e. Fase stasioner
Pada fase ini, jumlah sel yang tumbuh relatif sama dengan jumlah sel yang
mati. Penyebabnya adalah di dalam media terjadi kekurangan nutrisi,
pengaruh metabolit toksik lebih besar, dan umur sel semakin tua. Namun
pada fase ini, sel akan lebih tahan terhadap kondisi lingkungan yang
ekstrim jika dibandingkan dengan ketahanannya pada fase lain. Matrik
nata lebih banyak diproduksi pada fase ini.
f. Fase menuju kematian
Pada fase ini, bakteri mulai mengalami kematian karena nutrisi telah habis
g. Fase kematian
Pada fase ini, sel dengan cepat mengalami kematian, dan hampir
merupakan kebalikan dari dase logaritmik. Sel mengalami lisis dan
melepaskan komponen yang terdapat di dalamnya.
2.3.1 Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan Acetobacter xylinum
Adapun beberapa faktor yang berkaitan dengan kondisi nutrisi
adalah sebagai berikut:
a. Sumber karbon
Sumber karbon yang dapat digunakan dalam fermentasi
nata adalah senyawa karbohidrat yang tergolong monosakarida dan
disakarida. Sementara yang paling banyak digunakan berdasarkan
pertimbangan ekonomis adalah sukrosa atau gula pasir (Edria,
Wibowo et al. 2008).
b. Sumber nitrogen
Sumber nitrogen bisa digunakan dari senyawa organik
maupun anorganik. Bahan yang baik bagi pertumbuhan
Acetobacter xylinum dan pembentukan nata adalah ekstrak yeast dan kasein. Namun, ammonium sulfat dan ammonium fosfat (di
pasar dikenal ZA) merupakan bahan yang lebih cocok digunakan
dari sudut pandang ekonomi dan kualitas nata yang dihasilkan.
Banyak sumber N lain yang dapat digunakan dan murah seperti
c. Tingkat keasaman (pH)
Meskipun bisa tumbuh pada kisaran pH 3,5-7,5 bakteri
Acetobacter xylinum sangat cocok tumbuh pada suasana asam (pH 4,3). Jika kondisi lingkungan dalam suasana basa, bakteri ini
mengalami gangguan metabolisme selnya (Nurmiati 2010).
d. Temperatur
Adapun suhu ideal (optimal) bagi pertumbuhan bakteri
Acetobacter xylinum adalah 28ºC-31ºC. Kisaran suhu tersebut merupakan suhu kamar. Pada suhu dibawah 28ºC, pertumbuhan
bakteri terhambat. Demikian juga pada suhu diatas 31ºC, bibit nata
akan mengalami kerusakan dan bahkan mati, meskipun enzim
ekstraseluler yang telah dihasilkan tetap bekerja membentuk nata
(Iguchi, Yamanaka et al. 2000).
e. Udara (oksigen)
Bakteri Acetobacter xylinum merupakan mikroba aerobik. Dalam pertumbuhan, perkembangan, dan aktivitasnya, bakteri ini
sangat memerlukan oksigen. Bila kekurangan oksigen, bakteri ini
akan mengalami gangguan dalam pertumbuhannya dan bahkan
segera mengalami kematian. Oleh sebab itu, wadah yang
digunakan untuk fermentasi nata de coco tidak boleh ditutup rapat.
Untuk mencukupi kebutuhan oksigen, pada ruang fermentasi nata
harus tersedia cukup ventilasi.
2.4 Nata de Coco
Nata didefinisikan sebagai suatu zat yang menyerupai gel, tidak larut
dalam air dan terbentuk pada permukaan media fermentasi. Nata de coco
adalah jenis nata dengan media fermentasi air kelapa. Nata de coco dibuat
dengan memanfaatkan air kelapa untuk difermentasikan secara aerob dengan
bantuan mikroba (Collado 1986; Iguchi, Yamanaka et al. 2000). Nata de coco
adalah bahan padat seperti agar-agar tapi lebih kenyal, atau seperti
kolang-kaling, tetapi lembek berwarna putih transparan. Sejenis makanan penyegar
atau pencuci mulut yang umumnya dikonsumsi sebagai makanan ringan.
Produk Nata de Coco adalah nata hasil fermentasi yang dibuat dari
bahan baku air kelapa dengan bantuan bakteri Acetobacter xylinum. Nata adalah lapisan polisakarida ekstraseluler (selulosa) yang dibentuk oleh
mikroba pembentuk kapsul. Lapisan ini mempunyai tekstur kenyal, putih,
menyerupai gel dan terapung pada bagian permukaan cairan (Iguchi,
Yamanaka et al. 2000). Nata de coco memiliki kandungan selulosa ±2,5% dan
lebih dari 95% kandungan air. Nata de coco memiliki kandungan serat kasar
