BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kelapa
Kelapa adalah satu jenis tumbuhan dari suku aren-arenan atau Arecaceae . Tumbuhan ini di manfaatkan hampir semua bagiannya oleh manusia sehingga dianggap sebagai tumbuhan serba guna. Kelapa (Cocos Nucifera L) secara alami tumbuh di pantai dan mencapai ketinggian 30 m (Palungkun,1992).
Buah kelapa adalah bagian paling bernilai ekonomi. Sabut, bagian mesokarp berupa serat-serat kasar, diperdagangkan sebagai bahan bakar, pengisi jok kursi, anyaman tali dan lain-lain. Tempurung atau batok bagian endocarp digunakan sebagai bahan bakar, wadah minuman, bahan baku kerajinan dan arang aktif. Endosperma buah kelapa yang berupa cairan serta endapannya yang melekat didinding dalam batok (daging buah kelapa) adalah sumber penyegar yang mengandung beraneka enzim dan memiliki khasiat penetral racun dan memberikan efek penyegar (Palungkun,1992).
Air kelapa mengandung air 91,5 %, protein 0,14%, lemak 1,5 %, karbohidrat 4,6%, serta abu 1,06 %. Selain itu air kelapa mengandung berbagai nutrisi seperti sukrosa, destrosa, fruktosa serta vitamin B kompleks yang terdiri dari asam nikotinat, asam pantotenat, biotin, riboflafin dan asam folat.
Tabel 1 . Komposisi Kimia Air Buah Kelapa dalam 100 ml
Sifat Kimia Nilai
pH
Nilai kalori (kalori/gram) Kadar air (%) Kadar karbohidrat (%) Kadar Abu (%) Kadar Protein (%) Kadar gula (%) Kadar garam(%) Pospor ( mg/ 100ml ) Magnesium ( mg/ 100ml) Calsium (mg / 100ml) Belerang (mg / 100ml) Besi (mg/ 100ml) Tembaga (mg/100ml) 4,27 – 6,17 17,400 92,700 0,090 6,970 0,450 0,170 1,770 105,000 37,000 29,000 24,000 0,100 0,040 Sumber : Direktorat Gizi Departemen Kesehatan RI (1988).
Air kelapa banyak terbuang sebagai limbah yang belum dimanfaatkan, menurut Atih ( 1979 ) menyatakan bahwa air kelapa yang dihasilkan di Indonesia mencapai 900 juta liter / tahun. Air kelapa tersebut dapat dimanfaatkan untuk dibuat menjadi bahan makanan tambahan yang disebut dengan nata de coco. Kandungan nutrisi yang terdapat didalam air kelapa seperti sukrosa, dekstrosa, fruktosa dan vitamin B kompleks (Onifade, 2003) mendukung pertumbuhan baktkeri Acetobacter xylinum pada saat berlangsungnya fermentasi (Rindit, 2004) untuk membentuk nata.
2.2 Alpukat ( Persea Americana Mill)
Buah Alpukat (Persea Americana Mill) merupakan buah eksotik yang paling banyak digemari konsumen dalam dan luar negeri. Buah Alpukat (Persea Americana Mill) biasanya dikonsumsi dalam bentuk segar. Buah Alpukat (Persea Americana Mill) memiliki daging buah berwarna kuning atau kuning kehijauan, tidak manis, beraroma lembut, berserat dan mempunyai cita rasa yang tinggi.
Gambar 1 Buah Alpukat (Persea Americana Mill) (Rismunandar, 1990) Buah Alpukat (Persea Americana Mill) mengandung 300 kalori dan 88 persen di kontribusi sebagai lemak. Buah Alpukat (Persea Americana Mill) mampu memberikan lubrikasi (pemberian minyak) secara alami pada tulang-tulang persendian tubuh seperti leher, siku, pergelangan tangan, pinggul, lutut dn pergelangan kaki (Surtarminingsih,2004).
Kedudukan buah Alpukat (Persea Americana Mill) dalam sistematika (taksonomi) tumbuhan diklasifikasikan sebagai berikut :
Kingdom : Plantae Sub divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Ordo : Laurales Famili : Lauraceae Genus : Persea
Zat besi dan tembaga yang berlimpah membuat buah Alpukat (Persea Americana Mill) berperan dalam pembentukan sel darah merah dan mencegah anemia. Paduan antara vitamin C, vitamin E , Kalium dan Mangan menjadikan buah Alpukat (Persea Americana Mill) baik untuk menjaga kesehatan rambut. Dan dengan adanya Asam Folat dan vitamin B, buah Alpukat (Persea Americana Mill) berperan dalam pembentukan tulang.
Buah Alpukat (Persea Americana Mill) kaya akan mineral kalium tetapi rendah kandungan mineral natriumnya. Perbandingan ini mendorong suasana basa didalam tubuh kita. Berkurangnya keasaman tubuh akan menekan munculnya penyakit akibat kondisi tubuh terlalu asam seperti alergi, pusing, panik, gangguan pernafasan dan gangguan pencernaan.
Tabel 2. Kandungan Gizi tiap 100 gr Buah Alpukat (Persea Americana Mill) segar.
NO Kandungan Gizi Jumlah
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Kalori Protein Lemak Karbohidrat Calsium Pospor Besi Vitamin A Vitamin B1 Vitamin C Air
Bagian yang dapat di makan
85,00 kal 0,90 gr 6,50 gr 7,70 gr 10,00 mgr 20,00 mgr 0,90mgr 180,00SI 0,05 mgr 13,00 mgr 84,30 mgr 61,00% Sumber : Direktorat Gizi Depkes RI ( 1988).
Buah Alpukat (Persea Americana Mill) memiliki senyawa fitokimia non gizi yang berkhasiat yaitu glutation. Glutation merupakan antioksidan kuat pengusir beragam penyakit kanker, khususnya penyakit kanker mulut dan tenggorokan serta mencegah serangan jantung (Harry, 2002).
2.3 Selulosa
Selulosa merupakan material yang secara alamiah terdapat pada kayu, kapas, rami serta tumbuhan lainnya. Selulosa pertama kali diisolasi dari kayu pada tahun 1885 oleh Charles F. Cross dan Edward Bevan di Jodrell Laboratory of Royal Botanic Gardens, Kew, London. Tetapi pada tahun 1913, Dr Jacques Branenberger yang mengembangkan film tipis selulosa transparan sebagai produk komersial di pabrik La Cellophane SA, Bezons, Prancis (Hoenich,2006).
Selulosa merupakan polimer β – glukosa dengan ikatan β – 1,4- antara unit-unit glukosa. Selulosa merupakan material penyusun jaringan tumbuhan dalam bentuk campuran polimer homolog dan biasanya terdapat bersama-sama dengan polisakarida lainnya serta lignin dalam jumlah bervariasi (Hart,1990).
Pemeriksaan selulosa dengan sinar X menunjukkan bahwa selulosa terdiri dari rantai linear unit selobiosa yang oksigen cincinnya berselang-seling dengan posisi “ kedepan” dan “ kebelakang”. Molekul linear ini mengandung rata-rata 5000 unit glukosa, beragregasi menghasilkan fibril yang terikat bersama oleh ikatan hydrogen diantara hidroksil-hidroksil pada rantai yang bersebelahan (Hart,1990).
Walaupun manusia dan hewan lain dapat mencerna pati dan glikogen, mereka tidak dapat mencerna selulosa. Satu-satunya perbedaan kimia antara pati dan selulosa adalah stereokimia tautan glikosidik, tepatnya stereokimia pada C – 1 dari setiap unit glukosa (Hart, dkk, 2003).
Sistem pencernaan manusia mengandung enzim yang dapat mengkatalisis hidrolisis ikatan α – glikosidik, tetapi tidak mengandung enzim yang diperlukan untuk menghidrolsis ikatan β – glikosidik. Namun banyak bakteri yang mengandung β – glikokinase yang dapat menghidrolisis selulosa (Hart,dkk.2003).
Adapun struktur dari selulosa adalah sebagai berikut :
Gambar 2 Selulosa
2.4 Nata de Coco
Nata de coco pertama kali berasal dari Filipina. Nata diambil dari nama tuan Nata yang berhasil menemukan nata de coco dan mulai diperkenalkan secara luas ke masyarakat. Di Indonesia nata de coco mulai dikenal tahun 1973 dan dikembangkan tahun 1975. Namun demikian nata de coco mulai kenal oleh masyarakat secara luas dipasaran pada tahun 1981 (Sutarminingsih, 2004).
Menurut penelitian dari Balai Mikrobiologi Puslitbang Biologi LIPI, didalam 100 gr nata de coco terkandung nutrisi kalori 146 kal, lemak 0,2 %, karbohidrat 36,1 mgr, kalsium 12 mgr, pospor 2 mgr, besi 0,5 mgr dan air sekitar 80 %. (Warisno, 1999).
Produk nata de coco aman dikonsumsi oleh siapa saja karena nata de coco tidak akan menyebabkan kegemukan sehingga sangat dianjurkan bagi mereka yang sedang diet rendah kalori untuk menurunkan berat badan. Keunggulan lain dari produk nata de coco karena memiliki kandungan serat yang cukup tinggi. (hhtp// inacofood, wordpress.com 2008).
Nata de coco yang diperlukan dari hasil permentasi mempunyai sifat fisik yang unggul daripada selulosa yang diperoleh secara alami seperti poli fungsional, hidrofilik dan biokompatibel (Yuniarti, 2010).
Pada proses permentasi ini bakteri Acetobacter xylinum mengubah glukosa membentuk selulosa melalui jalur pentosa posfat seperti pada gambar 4 (Lehninger, 1975).
Glukosa
Glukosa 6 pospat
Glukosa heksokinase
Glukokinase
UDP Glukosa Pirofosforilase Glukosa 1 pospat
Gambar 4 Jalur Pentosafosfat UDP
Nata de coco (Selulosa) ((S l l
UDP Glukosa
Dari jalur diagram diatas dapat dilihat bahwa glukosa dimetabolisme oleh berbagai inzim yang ada dalam struktur air kelapa membentuk polimer selulosa, UDP glukosa pirofosforilase dan prekursor sintesis selulosa. Dan polimerisasi glukosa ini terjadi dalam media ekstraseluler dari sentesis selulosa (Yuniarti, 2010).
2.5 Acetobacter Xylinum 2.5.1 Morfologi
Acetobacter xylinum merupakan bakteri berbentuk batang pendek atau kokus, bersifat gram negative, aerob, mempunyai panjang 2 mikron dengan permukaan dinding yang berlendir. (Moat, 1986 ; Forng et al 1989). Bakteri ini biasa membentuk rantai pendek dengan 6 – 8 sel. Bakteri ini membentuk endospora maupun pigmen. Pada kultur yang masih muda, individu sel sendiri-sendiri dan transparan. Koloni yang sudah tua membentuk lapisan menyerupai gelatin yang kokoh menutupi sel koloninya. Pertumbuhan koloni pada medium cair setelah 48 jam inokulasi akan membentuk lapisan nata dan dapat dikembang biakkan dengan menggunakan jarum oase (Pambayun, 2002).
2.5.2 Taksonomi
Kedudukan Acetobacter xylinum berdasarkan taksonomi adalah Kingdom : Bacteria Phylum : Proteobacteria Class : Alphaproteobacteria Order : Rhodospirilles Family : Acetobacteraceae Genus : Acetobacter Subspecies : Xylinum
Scientific name : Acetobacter xylinum (Tomoyuki,1996).
2.5.3 Fisiologi
Bakteri Acetobacter xylinum dapat membentuk asam dari Glukosa, Etil Alkohol dan Propil Alkohol serta mempunyai kemampuan mengoksidasi Asam Asetat menjadi CO2 dan H2O. Sifat yang paling menonjol karena Acetobacter xylinum memiliki kemampuan untuk mempolimerisasi Glukosa menjadi Selulosa yang berkembang membentuk matrik sehingga menjadi nata. Faktor lain yang
dominan mempengaruhi sifat fisiologi dalam pembentukan nata adalah ketersediaan nutrisi, derajat keasaman, temperatur dan ketersediaan oksigen.
Ketersediaan nutrien yang cukup berpengaruh terhadap kadar serat yang dihasilkan, hal ini disebabkan karena selama proses fermentasi, nutrien terus-menerus dipakai oleh Acetobacter xylinum untuk membentuk produk metabolisme. Nutrien yang berperan utama dalam proses fermentasi oleh Acetobacter xylinum adalah karbohidrat sebagai sumber energi dan untuk memperbanyak sel. Pada proses metabolismenya, selaput selulosa ini terbentuk oleh aktivitas Acetobacter xylinum terhadap Glukosa. Karbohidrat pada medium dipecah menjadi Glukosa yang kemudian berikatan dengan Asam Lemak (Guanosin tripospat) membentuk prekusor penciri selulosa oleh Selulosa Sintetase, kemudian dikeluarkan kelingkungan membentuk jalinan selulosa pada permukaan medium. Selama metabolisme karbohidrat oleh Acetobacter xylinum terjadi proses Glikolisis yang dimulai dengan perubahan Glukosa menjadi Glukosa 6 – Pospat yang kemudian diakhiri dengan terbentuknya Asam Piruvat. Glukosa 6 – Pospat yang terbentuknya pada proses glikolisis inilah yang digunakan oleh Acetobacter xylinum untuk menghasilkan nata de coco.
Selama fermentasi terjadi penurunan pH dari 4 menjadi 3. Derajat keasaman medium yang tinggi merupakan syarat tumbuh bagi Acetobacter xylinum. Pada medium yang asam sampai kondisi tertentu akan menyebabkan reproduksi dan metabolisme sel menjadi lebih baik, sehingga dihasilkan produk yang lebih banyak. Penurunan pH disebabkan karena terurainya gula menjadi etanol oleh Acetobacter xylinum yang kemudian berubah menjadi asam asetat.
Bakteri Acetobacter xylinum mengalami pertumbuhan sel. Pertumbuhan sel didefinisikan sebagai pertumbuhan secara teratur oleh komponen-komponen didalam sel hidup. Bakteri Acetobacter xylinum mengalami beberapa fase pertumbuhan sel yaitu fase adaptasi, fase pertumbuhan awal, fase pertumbuhan eksponensial, fase pertumbuhan lambat, fase pertumbuhan tetap, fase menuju kematian dan fase kematian.
Apabila bakteri dipindah ke media baru maka bakteri tidak langsung tumbuh melainkan beradaptasi terlebih dahulu. Pada fase awal terjadi aktivitas metabolisme dan pembesaran sel, meskipun belum mengalami pertumbuhan. Fase pertumbuhan adaptasi dicapai pada 0 – 24 jam sejak inokulasi. Fase pertumbuhan awal dimulai dengan pembelahan sel dengan kecepatan rendah. Fase ini berlangsung hanya beberapa jam saja. Fase pertumbuhan eksponensial dicapai antara 1 – 15 hari . Pada fase ini bakteri mengeluarkan enzim ekstraselulerpolimerase sebanyak-banyaknya untuk menyusun polimer glukosa menjadi selulosa. Fase ini sangat menentukan kecepatan suatu strain Acetobacter xylinum dalam membentuk nata. Fase pertumbuhan lambat terjadi karena nutrisi berkurang, dan terjadi racun yang menghambat pertumbuhan bakteri dan umur sel sudah tua. Pada fase ini pertumbuhan sel tidak stabil, tetapi jumlah sel yang tumbuh masih lebih banyak dibandingkan jumlah sel mati. Fase pertumbuhan tetap terjadi keseimbangan antara sel yang tumbuh dan yang mati. Matriks nata lebih banyak diproduksi pada fase ini. Fase menuju kematian terjadi akibat nutrient dalam media sudah hampir habis.
Setelah nutrisi habis, maka bakteri akan mengalami fase kematian. Pada fase kematian sel dengan cepat mati dan bakteri dari fase ini tidak baik digunakan untuk strain pembentuk nata.
2.5.4 Ekologi
Faktor-faktor yang mempengaruhi Acetobacter xylinum mengalami pertumbuhan adalah nutrisi, sumber karbon, sumber nitrogen, serta tingkat keasaman media temperatur dan oksigen. Senyawa yang dibutuhkan dalam fermentasi nata berasal dari monosakarida dan disakarida. Sumber karbon yang paling banyak digunakan adalah gula. Sumber nitrogen yang dapat digunakan untuk mendukung pertumbuhan aktivitas bakteri Acetobacter xylinum dapat berasal dari nitrogen organik seperti protein dan ekstrak yeast, maupun nitrogen anorganik seperti amonium posphat, urea dan amonium sulfat. Suhu ideal bagi pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum pada suhu 28 – 31 o C.
Sel-sel mengambil glukosa dari larutan gula, kemudian digabungkan dengan asam lemak membentuk prekusor pada membran sel, dan keluar bersama-sama enzim yang mempolimerisasikan glukosa menjadi selulosa diluar sel. Prekusor dari polisakarida tersebut adalah GDP –glukosa. Pembentukan prekusor dibantu oleh katalisator Ca2+, Mg2+. Prekusor ini kemudian mengalami polimerisasi dan berikatan dengan aseptor membentuk selulosa. Bakteri Acetobacter xylinum akan dapat membentuk nata jika ditumbuhkan dalam air kelapa yang sudah diperkaya dengan karbon dan nitrogen, melalui proses terkontrol. Dalam kondisi demikian, bakteri tersebut akan menghasilkan enzim ekstraseluler yang dapat menyusun zat gula menjadi ribuan rantai serat atau selulosa .
2.5.5 Spektroskopi Infra Merah
Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitans atau absorbans suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Salah satu alat spektrofotometer adalah spektroskopi infra merah.
Suatu molekul memiliki bermacam-macam tingkat energi. Ikatan dalam suatu molekul dapat terulur atau tertekuk dan sebagian lagi dapat mengalami rotasi terhadap bagian yang lain, hanya pada frekuensi tertentu. Getaran uluran dan tekukan memerlukan jumlah energi yang berbeda, sehingga ikatan antar atom-atom yang berbeda akan bergetar dengan frekuensi yang berbeda pula, sehingga spektroskopi infra merah berguna untuk menetapkan jenis ikatan yang ada pada suatu molekul. Frekuensi uluran dari suatu ikatan tertentu biasanya terletak pada selang tertentu dengan tidak dipengaruhi oleh struktur lainnya. Frekuensi uluran suatu ikatan kimia tertentu tergantung beberapa faktor antara lain pada massa atom. Ikatan yang terbentuk antara atom yang berat dan yang ringan selalu bergetar pada frekuensi yang lebih tinggi dibandingkan ikatan yang terbentuk antara dua atom yang berat massanya hampir sama.
Energi ikatan pada ikatan ganda dua bergetar pada frekuensi yang tinggi dibandigkan dengan ikatan tunggal yang terbentuk diantara atom-atom yang sama.
