Optimasi Proses Pembuatan Nata de coco dari Fermentasi Air
Kelapa Menggunakan Response Surface Methodology
Alwani Hamad*1, Noni Indriati 1
Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto, Jl Raya Dukuh Waluh PO BOX 202 Purwokerto 53182
*E-mail: [email protected]
Nata de coco adalah selulosa yang merupakan produk prebiotik berbahan dasar air kelapa yang diolah melalui proses fermentasi dengan memanfaatkan bakteri
Acetobacter xylinum. Dalam pembentukan nata membutuhkan sumber C, H, N, serta
mineral untuk nutrisi bakteri. Air kelapa sudah mengandung sebagian nutrisi yang dibutuhkan, tetapi masih perlu diperkaya dengan sumber nutrisi lain yang ditambahkan. Pengkajian optimasi dalam medium
dilakukan agar meningkatkan produktifitas hasil nata. Kajian optimasi proses yang telah dilakukan selama ini masih meggunakan cara klasik dengan mengevaluasi satu parameter dengan menetapkan variabel yang lain. Response surface
adalah metode statistik yang telah diuji dapat digunakan untuk mengoptimasi beberapa variable dalam suatu proses. Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimasi tiga variabel yang berpengaruh dalam fermentasi nata de coco menggunakan bakteri
xylinum yaitu jumlah sumber carbon (gula), pH dan lama fermentasi dengan respon
berupa yield nata yang dihasilkan. Hasil respon surfa
central composite design menunjukkan bahwa untuk mendaptkan yield yang optimum komposisi yang digunakan untuk sumber karbon sebanyak 17,5 gram gula/500 ml air kelapa dengan pH medium 5 dan lama fermentasi selama 10 hari. Hasil penelitian ini diharapkan mampu memberi masukan kepada pembuat nata de coco komposisi yang paling sesuai dalam meningk
Kata kunci: nata de coco
Acetobacter xylinum
1. Pendahuluan
Air kelapa merupakan salah satu limbah industri pertanian. Sangat disayangkan apabila limbah industri yang berlimpah ini dibuang begitu saja. Hal ini dikarenakan pada air kelapa masih terdapat nutrisi yang tersisa yaitu gula, lemak dan mineral [1]
dapat dimanfaatkan untuk pembuatan produk
Optimasi Proses Pembuatan Nata de coco dari Fermentasi Air
Kelapa Menggunakan Response Surface Methodology
Noni Indriati1, Abdul Haris Mulyadi1, Endar Puspawiningtyas
Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto, Jl Raya Dukuh Waluh PO BOX 202 Purwokerto 53182
A B S T R A K
Nata de coco adalah selulosa yang merupakan produk prebiotik berbahan dasar air kelapa yang diolah melalui proses fermentasi dengan memanfaatkan bakteri Dalam pembentukan nata membutuhkan sumber C, H, N, serta mineral untuk nutrisi bakteri. Air kelapa sudah mengandung sebagian nutrisi yang dibutuhkan, tetapi masih perlu diperkaya dengan sumber nutrisi lain yang ditambahkan. Pengkajian optimasi dalam medium dan proses parameter perlu dilakukan agar meningkatkan produktifitas hasil nata. Kajian optimasi proses yang telah dilakukan selama ini masih meggunakan cara klasik dengan mengevaluasi satu parameter dengan menetapkan variabel yang lain. Response surface methodology adalah metode statistik yang telah diuji dapat digunakan untuk mengoptimasi beberapa variable dalam suatu proses. Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimasi tiga variabel yang berpengaruh dalam fermentasi nata de coco menggunakan bakteri
yaitu jumlah sumber carbon (gula), pH dan lama fermentasi dengan respon berupa yield nata yang dihasilkan. Hasil respon surface methodology menggunakan central composite design menunjukkan bahwa untuk mendaptkan yield yang optimum yang digunakan untuk sumber karbon sebanyak 17,5 gram gula/500 ml air kelapa dengan pH medium 5 dan lama fermentasi selama 10 hari. Hasil penelitian ini diharapkan mampu memberi masukan kepada pembuat nata de coco komposisi yang paling sesuai dalam meningkatkan produksi nata de coco secara optimal.
nata de coco; respon surface method; central composite design;
Acetobacter xylinum
Air kelapa merupakan salah satu limbah industri pertanian. Sangat disayangkan apabila limbah industri yang berlimpah ini dibuang begitu saja. Hal ini dikarenakan pada air kelapa masih terdapat nutrisi yang tersisa [1]. Air kelapa dapat dimanfaatkan untuk pembuatan produk
nata de coco, sehingga meningkatkan nilai tambah dan nilai ekonomis.
Kata nata berasal dari bahasa Spanyol yang berarti krim. Nata dalam bahasa latin diterjemahkan sebagai ‘natare’ yang berarti terapung – apung [2]
dibuat dari air kelapa, santan kelapa, tetes tebu (molasses) dan sari buah. Nata yang Makalah No. XXX
Optimasi Proses Pembuatan Nata de coco dari Fermentasi Air
Kelapa Menggunakan Response Surface Methodology
Endar Puspawiningtyas1
Nata de coco adalah selulosa yang merupakan produk prebiotik berbahan dasar air kelapa yang diolah melalui proses fermentasi dengan memanfaatkan bakteri Dalam pembentukan nata membutuhkan sumber C, H, N, serta mineral untuk nutrisi bakteri. Air kelapa sudah mengandung sebagian nutrisi yang dibutuhkan, tetapi masih perlu diperkaya dengan sumber nutrisi lain yang dan proses parameter perlu dilakukan agar meningkatkan produktifitas hasil nata. Kajian optimasi proses yang telah dilakukan selama ini masih meggunakan cara klasik dengan mengevaluasi satu methodology adalah metode statistik yang telah diuji dapat digunakan untuk mengoptimasi beberapa variable dalam suatu proses. Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimasi tiga variabel yang berpengaruh dalam fermentasi nata de coco menggunakan bakteri Acetobacter
yaitu jumlah sumber carbon (gula), pH dan lama fermentasi dengan respon e methodology menggunakan central composite design menunjukkan bahwa untuk mendaptkan yield yang optimum yang digunakan untuk sumber karbon sebanyak 17,5 gram gula/500 ml air kelapa dengan pH medium 5 dan lama fermentasi selama 10 hari. Hasil penelitian ini diharapkan mampu memberi masukan kepada pembuat nata de coco komposisi yang
;
oco, sehingga meningkatkan nilai
Kata nata berasal dari bahasa ta dalam bahasa latin diterjemahkan sebagai ‘natare’ yang [2]. Nata dapat dibuat dari air kelapa, santan kelapa, tetes (molasses) dan sari buah. Nata yang
dibuat dari air kelapa dinamakan nata de coco [3]. Pertama kali nata diperkenalkan di Indonesia pada tahun 1973 dan sering disebut sebagai sari air kelapa atau sari kelapa. Namun demikian nata de coco dikenal luas sejak tahun 1981[4].
Nata de coco adalah cellulose yang merupakan hasil aktifitas bakteri
xylinum. Sebenarnya, nata adalah lapisan
polisakarida ekstraseluler (selulosa) yang dibentuk oleh mikroba pembentuk kapsul. Nata berbentuk padat, berwarna putih, transparan, bertekstur kenyal, menyerupai gel dan terapung pada bagian permukaan cairan [3]. Cellulose hanya dihasilkan oleh bakteri di permukaan atas yang kontak dengan udara sebab sifat dari Acetobacter adalah aerob. Selama proses dijaga agar tidak goyang, maka lapisan gel yang terapung akan semakin tebal dan bakteri akan mendapatkan pasokan udara melalui difusi di lapisan nata tersebut
Dalam pembuatan nata de coco, untuk mendapatkan hasil yang optimal harus ada standarisasi medium dan proses operasi. Ada beberapa sumber reference yang telah mengkaji optimasi dalam fermentasi nata de coco. Dalam 1 liter air kelapa optimal gula yang dibutuhlkan dibutuhkan 7,5 % (w/v) dan 0,25% (w/v) untuk urea [1].
optimasi lama fermentasi dengan hasil 10 hari dengan menggunakan 50 gram sukrosa dan 5 gram amonium sulfat dan beberapa sumber phosfat dalam 1 liter air kelapa. Begitu juga mengoptimasi penambahan pati untuk sumber karbon dengan hasil 0,25% (w/v) memberi hasil terbaik. Beberapa peneliti tersebut telah melakukan optimasi untuk meningkatkan produksi nata akan tetapi semua penelitian dilakukan dengan menggunakan cara klasik yaitu memvariasikan satu varibel dan membuat tetap variabel yang lain. Meskipun satu variabel yang dikaji untuk dibuat dari air kelapa dinamakan nata de coco . Pertama kali nata diperkenalkan di ndonesia pada tahun 1973 dan sering disebut sebagai sari air kelapa atau sari kelapa. Namun demikian nata de coco dikenal luas sejak
Nata de coco adalah cellulose yang aktifitas bakteri Acetobacter
Sebenarnya, nata adalah lapisan polisakarida ekstraseluler (selulosa) yang dibentuk oleh mikroba pembentuk kapsul. Nata berbentuk padat, berwarna putih, transparan, bertekstur kenyal, menyerupai gel bagian permukaan cairan . Cellulose hanya dihasilkan oleh bakteri di permukaan atas yang kontak dengan udara adalah aerob. Selama proses dijaga agar tidak goyang, maka lapisan gel yang terapung akan semakin tebal dan bakteri akan mendapatkan pasokan udara melalui difusi di lapisan nata tersebut [5].
Dalam pembuatan nata de coco, untuk mendapatkan hasil yang optimal harus ada standarisasi medium dan proses operasi. reference yang telah mengkaji optimasi dalam fermentasi nata de coco. Dalam 1 liter air kelapa optimal gula yang dibutuhlkan dibutuhkan 7,5 % (w/v) dan . [5] mengkaji optimasi lama fermentasi dengan hasil 10 hari ram sukrosa dan 5 gram amonium sulfat dan beberapa sumber phosfat dalam 1 liter air kelapa. Begitu juga [4] mengoptimasi penambahan pati untuk sumber karbon dengan hasil 0,25% (w/v) aik. Beberapa peneliti tersebut telah melakukan optimasi untuk meningkatkan produksi nata akan tetapi semua penelitian dilakukan dengan menggunakan cara klasik yaitu memvariasikan satu varibel dan membuat tetap variabel yang ng dikaji untuk
menetukan kondisi optimum bisa dilakukan, akan tetapi interaksi antar variabel yang lain menjadi terkunci dan tidak teramati sehingga akan terjadi interpretasi data yang berbeda beda. Problem ini dapat diatasi dengan metode statistik [6, 7]. Salah satu metode yang digunakan dalam optimasi proses dan mediunm dalam proses fermentasi adalah Response Surface Method (RSM)
Pada penelitian ini akan dikaji optimasi fermentasi nata de coco dari air kelapa dengan menggunakan Response Surface Method (RSM). Ada 3 variabel yang berpengaruh untuk menentukan fermentasi nata de coco yang akan dikaji yaitu j sumber karbon dan lama fermentasi
2. Metodologi Penelitian A. Fermentasi
A.1 Alat Fermentasi
Wadah fermentasi berupa baki plastic yang tahan asam dengan dimensi 30 x 20 x 5 cm.
Wadah perebus media digunakan untuk merebus media yang akan
dengan starter. wadah harus tahan asam, atau menggunakan gelas kimia
Ruang fermentasi digunakan untuk fermenaasi. ruang ini harus bersih, telah dicuci hamakan. tidak bersera
tidak mudah dimasuki debu. angin dan serangga.
Timbangan
Kompor
PH meter untuk mengatur p
A.2 Bahan Fermentasi
Gula
Urea
Asam Asetat glacial
KH2PO4
Vitamin B syrup
menetukan kondisi optimum bisa dilakukan, akan tetapi interaksi antar variabel yang lain menjadi terkunci dan tidak teramati sehingga akan terjadi interpretasi data yang berbeda beda. Problem ini dapat diatasi dengan . Salah satu metode yang digunakan dalam optimasi proses dan mediunm dalam proses fermentasi adalah Response Surface Method (RSM) [6-8]
Pada penelitian ini akan dikaji optimasi fermentasi nata de coco dari air kelapa dengan menggunakan Response Surface Method (RSM). Ada 3 variabel yang berpengaruh untuk menentukan fermentasi nata de coco yang akan dikaji yaitu jumlah sumber karbon dan lama fermentasi serta pH.
Wadah fermentasi berupa baki-baki plastic yang tahan asam dengan dimensi Wadah perebus media digunakan untuk merebus media yang akan diinokulasi dengan starter. wadah harus tahan asam, atau menggunakan gelas kimia
Ruang fermentasi digunakan untuk fermenaasi. ruang ini harus bersih, telah dicuci hamakan. tidak berserangga, dan tidak mudah dimasuki debu. angin dan
Stater
A.3 Cara Pembuatan Fermentasi nata:
a. Air kelapa disaring sampai tidak ada padatan atau impuritas yang terikut dalam fermentasi
b. Hasil saringan yang sudah didapat, kemudian dipanaskan sampai mendidih dengan api besar sambil diaduk aduk.setelah mendidih, tambahkankan variable yang akan dikaji yaitu gula, urea, asam asetat untuk mengatur pH, vitamin dan KH2PO4.
c. campuran in diaduk sampai gula larut . larutan ini disebut air asam bergula dan selanjutnya didinginkan
d. media nata ditambahkan dengan starter (sesuai dengan variabel), kemudian dipindahkan didalam wadah fermentasi dengan ketinggian media kultur (plastic baki) Wadah ditutup dengan kertas Koran yang telah disterilkan dipanaskan
e. Fermentasi selama 6 – 14 hari sesuai variable samapi terbentuk lapiasan nata yang cukup tebal
A.4 Analisa hasil
Nata yang telah terbentuk dianalis dengan ketentuan sebagai berikut : 1. Yield nata (berat nata basah tiap volume
air kelapa)
Yield nata dapat didifinisikan sebagai berat basah nata de coco yang dihasilkan dalam wadah kultur per volume air kelapa yang digunakan untuk fermentasi [3, 5].
2. Tebal nata
Tebal nata diukur dengan
jangka sorong. Tebal nata digunakan untuk mengetahui tebal lapisan pellicle yang dihasilkan oleh bakteri
xylinum [5].
3. Moisture content dan berat kering Air kelapa disaring sampai tidak ada padatan atau impuritas yang terikut Hasil saringan yang sudah didapat, kemudian dipanaskan sampai mendidih dengan api besar sambil diaduk-aduk.setelah mendidih, tambahkankan variable yang akan dikaji yaitu gula, urea, asam asetat untuk mengatur pH, vitamin ampai gula larut . larutan ini disebut air asam bergula dan a ditambahkan dengan starter sesuai dengan variabel), kemudian dipindahkan didalam wadah fermentasi dengan ketinggian media kultur (plastic Wadah ditutup dengan kertas Koran yang telah disterilkan dipanaskan
14 hari sesuai variable samapi terbentuk lapiasan nata
a yang telah terbentuk dianalisa dengan ketentuan sebagai berikut : Yield nata (berat nata basah tiap volume Yield nata dapat didifinisikan sebagai berat basah nata de coco yang dihasilkan dalam wadah kultur per volume air kelapa yang digunakan untuk fermentasi
Tebal nata diukur dengan menggunakan jangka sorong. Tebal nata digunakan untuk mengetahui tebal lapisan pellicle yang dihasilkan oleh bakteri Acetobacter
Moisture content dan berat kering
Analisa moisture content dan berat kering dilakukan dengan memotong kecil nata dengan ukuran 2 x 2 cm. Kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105 o
C sampai beratnya konstan. 4. WHC
WHC ditentukan berdasarkan pada metode Jiang et al (1985)
dipotong berbentuk kotak dengan ukuran yang sama, kemudian dibungkus dengan kertas filter dan mesin pemisah (sentrifuge) dengan putaran 5
10 menit. Selama dalam mesin pemisah, air yang dikeluarkan akan diserap oleh kertas filter. Persentase perbandingan dari kelembaban mengandung
B. Experimental Design menggunakan Method Surface Method
RSM (Response Surface Method
adalah suatu metode statistik untuk perancangan percobaan, pemodelan matematik, optimasi dan analisis statistik dalam penelitian. Dengan menggunakan RSM, sebuah persamaan polinomial
kuadratik dikembangkan untuk
memperkirakan hasil percobaan sebagai fungsi dari interaksi antara variabel bebas. Koefisien dari model empirik diestimasi dengan menggunakan teknik analisa regresi multiarah yang ada dalam RSM. Secara umum persamaan empirik yang akan digunakan adalah:
dimana Y = hasil yang diperkirakan/response , β0 = koefisien intercept, βj = koefisien linier Xj ,βjj= koefisien kuadrat Xj, βij = koefisien interaksi, Xi dan Xj = variabel bebas. Adapun rentang variabel bebas dan levelnya ditunjukan di Tabel 3, sedangkan rancangan percobaan berdasarkan metode Central Composite Design ditunjukan pada Tabel 4.
Tabel 1. Rentang dan Level Variabel Bebas Variabel
bebas
Range dan level Star Low Center
Analisa moisture content dan berat kering dilakukan dengan memotong kecil nata dengan ukuran 2 x 2 cm. Kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105
nya konstan.
WHC ditentukan berdasarkan pada (1985) [9]. Nata dipotong berbentuk kotak dengan ukuran yang sama, kemudian dibungkus dengan kertas filter dan mesin pemisah ngan putaran 5000 g tiap 10 menit. Selama dalam mesin pemisah, air yang dikeluarkan akan diserap oleh kertas filter. Persentase perbandingan dari kelembaban mengandung WHC [9]
Experimental Design menggunakan
Response Surface Method)
adalah suatu metode statistik untuk perancangan percobaan, pemodelan matematik, optimasi dan analisis statistik dalam penelitian. Dengan menggunakan RSM, sebuah persamaan polinomial
kuadratik dikembangkan untuk
asil percobaan sebagai fungsi dari interaksi antara variabel bebas. Koefisien dari model empirik diestimasi dengan menggunakan teknik analisa regresi multiarah yang ada dalam RSM. Secara umum persamaan empirik yang akan
hasil yang diperkirakan/response , β0 = koefisien intercept, βj = koefisien linier Xj ,βjj= koefisien kuadrat Xj, βij = koefisien interaksi, Xi dan Xj = variabel bebas. Adapun rentang variabel bebas dan levelnya ditunjukan di Tabel 3, sedangkan rancangan percobaan berdasarkan metode Central Composite Design ditunjukan pada Tabel 4.
. Rentang dan Level Variabel Bebas Range dan level
point (-α) level (-1) level (0) C (%v/v) 0,41% 1% 10% pH 7 6 4,5 LF 4 hari 6 hari 10 hari
Tabel 2. Tempuhan Berdasarkan Design Eksperiment Menggunakan
Composite Design
Run Variabel C Variabel pH
1 -1 -1 2 -1 -1 3 -1 +1 4 -1 +1 5 +1 -1 6 +1 -1 7 +1 +1 8 +1 +1 9 -1 0 10 +1 0 11 0 -α 12 0 +α 13 0 0 14 0 0 15 0 0 16 0 0 17 -α 0 18 +α 0
Kurva tiga dimensi (Three dimensional response surface and contour plot
untuk menguji kebenaran pengaruh variabel percobaan pada hasil yang diperoleh. Koefisien-koefisien pada model empirik diestimasi dengan menggunakan analisis regresi multiarah. Kesesuaian model empirik dengan data eksperimen dapat ditentukan dari koefisien determinasi (R2). Untuk
signifikan atau tidaknya model empirik yang dihasilkan digunakan ANOVA (
Variance) [10].
3. Hasil dan Pembahasan
A. Permodelan Empirik Yield
menggunakan Response Surface Method
Hasil optimasi dengan
Response Surface Method
level (+1) point (+α) 20% 21,5% 3 2 14 hari 16 hari
. Tempuhan Berdasarkan Design Eksperiment Menggunakan Central
Variabel pH Variabel LF -1 +1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 0 0 0 0 -α +α 0 0 0 0 Three dimensional
response surface and contour plot) digunakan
pengaruh variabel percobaan pada hasil yang diperoleh. koefisien pada model empirik diestimasi dengan menggunakan analisis regresi multiarah. Kesesuaian model empirik dengan data eksperimen dapat ditentukan ). Untuk menguji signifikan atau tidaknya model empirik yang dihasilkan digunakan ANOVA (Analysis of
Empirik Yield Nata de Coco Response Surface Method
Hasil optimasi dengan metode
Response Surface Method menggunakan
Central Composite Design ditunjukkan pada
Tabel 4. Percobaan dilakukan berdasarkan matriks rancangan seperti pada Tabel
Tabel 3. Matriks Rancangan Percobaan dan Hasil Percobaan Run Variabel bebas C pH LF 1 2,5 (-1) 6 (-1) 6 (-1) 2 2,5 (-1) 6 (-1) 14 (+1) 3 2,5 (-1) 3 (+1) 6 (-1) 4 2,5 (-1) 3 (+1) 14 (+1) 5 17,5 (+1) 6 (-1) 6 (-1) 6 17,5 (+1) 6 (-1) 14 (+1) 7 17,5 (+1) 3 (+1) 6 (-1) 8 17,5 (+1) 3 (+1) 14 (+1) 9 2,5 (-1) 4,5 (0) 10 (0) 10 17,5 (+1) 4,5 (0) 10 (0) 11 10 (0) 7 (-α) 10 (0) 12 10 (0) 2 (+α) 10 (0) 13 10 (0) 4,5 (0) 4 (-α) 14 10 (0) 4,5 (0) 16 (+α) 15 10 (0) 4,5 (0) 10 (0) 16 10 (0) 4,5 (0) 10 (0) 17 1,5 (-α) 4,5 (0) 10 (0) 18 25,6 (+α) 4,5 (0) 10 (0) Keterangan: NA = Not Available
lapisan nata de coco). Satuan konsentrasi gula (gr/500 ml air kelapa), lama fermentasi (hari), pH (volume asam cuka/500 ml). Tanda a, b, c merupakan keterangan untuk nilai rata-rata ± SD didalam satu kolom, apabila memiliki superscript yang berbeda maka dinyatakan
significant different.
Dari hasil pengolahan dengan menggunakan software Minitab 11, dapat diperoleh hasil estimasi koefisien regresi terhadap yield yang disajikan dalam Tabel 4.
Tabel 4. Estimasi Koefisien Regresi Terhadap Model
Term Coef StDev
Constant 80.30 7.615 10.545 C 7.76 5.052 pH -22.74 5.052 -LF 18.20 5.052 C*C -2.28 4.918 -pH*pH -15.58 4.918 -LF*LF -17.13 4.918 -C*pH 5.78 6.601 C*LF 4.12 6.601 pH*LF 4.60 6.601 ditunjukkan pada Percobaan dilakukan berdasarkan matriks rancangan seperti pada Tabel 1
. Matriks Rancangan Percobaan dan
Hasil Yield nata de coco (%) 31,62±3,54c 78,99±10,75a,b NA NA 74,25±22,68a,b 72,33±1,42a,b NA 82,24±1,54a,b 65,23±17,94b 85,19±2,46a 80,63±3,37a,b NA NA 71,88±2,35a,b 76,08±13,92a,b 84,05±4,27a,b 81,56±2,69a,b 74,32±2,94a,b (tidak terbentuk lapisan nata de coco). Satuan konsentrasi gula (gr/500 ml air kelapa), lama fermentasi (hari), pH (volume asam cuka/500 ml). Tanda a, b, c merupakan keterangan didalam satu kolom, apabila ng berbeda maka dinyatakan
Dari hasil pengolahan dengan Minitab 11, dapat diperoleh hasil estimasi koefisien regresi
d yang disajikan dalam Tabel 4.
Koefisien Regresi Terhadap
T P 10.545 0.000 1.537 0.155 -4.501 0.000 3.603 0.005 -0.463 0.653 -3.168 0.010 -3.482 0.006 0.876 0.401 0.624 0.547 0.697 0.502
S = 18.67 R-Sq = 85.2% R-Sq(adj) = 71.8% Dari Tabel 4 model empiris dari
Respons Surface Method untuk
perolehan yield nata de coco sesuai persamaan: Maka diperoleh: Y = 80,30 + 7,76 (X1) + 5,78 (X1) (X2) + 4,12 (X1) (X3) – 15,58 (X2)2 + 4,60 (X2) (X3) + 18,20 (X3) 17,13 (X3)2 ………. (1)
Tabel 5 Hasil ANOVA terhadap Model Source D
F
Seq SS Adj SS Adj MS Regressi on 9 20019. 8 20019. 8 2224.4 2 Linear 3 12409. 3 12409. 3 4136.4 2 Square 3 7038.1 7038.1 2346.0 3 Interacti on 3 572.5 572.5 190.82 Residual Error 10 3486.1 3486.1 348.61 Lack-of-Fit 5 3390.8 3390.8 678.17 Pure Error 5 95.3 95.3 19.06 Total 19 23505. 9
Keakuratan model ini dapat diketahui dari harga koefisien determinasi, R
mencapai 85,2%. Dari harga R
disimpulkan bahwa nilai yang diperkirakan dengan model mendekati nilai yang diperoleh dari hasil percobaan. Ini menandakan bahwa 85,2% dari total variasi pada hasil yang diperoleh terwakili dalam model. Keakuratan model ini juga diketahui dari hasil ANOVA seperti ditunjukkan pada Tabel 4.8. Dari Tabel 4.9 diketahui bahwa nilai P yang dihasilkan memberikan pengaruh
significant different karena nilai P < 0,05.
Signifikansi koefisien regresi terhadap model disajikan dalam Tabel 4.8. Pada tabel tersebut, suku yang terdiri dari satu faktor menunjukkan efek linier, sedangkan suku yang terdiri dari dua faktor menunjukkan efek interaksi antara ke
0 C 1 2 -2 0 -1 yield 50 100 0 1 2 -2 0 -1 yield 0 C 50 100 0 Sq(adj) = 71.8%
model empiris dari untuk persentase perolehan yield nata de coco sesuai
80,30 + 7,76 (X1) – 2,28 (X1)2 – 22,74 (X2) – + 4,60 (X2) (X3) + 18,20 (X3) –
………. (1)
ANOVA terhadap Model Adj MS F P 2224.4 6.38 0.00 4 4136.4 11.8 7 0.00 1 2346.0 6.73 0.00 9 190.82 0.55 0.66 1 348.61 678.17 35.5 9 0.00 1 19.06
Keakuratan model ini dapat diketahui dari harga koefisien determinasi, R2, yang mencapai 85,2%. Dari harga R2 ini dapat disimpulkan bahwa nilai yang diperkirakan dengan model mendekati nilai yang diperoleh dari hasil percobaan. Ini dari total variasi pada hasil yang diperoleh terwakili dalam model. Keakuratan model ini juga diketahui dari hasil ANOVA seperti ditunjukkan pada Tabel 4.8. Dari Tabel 4.9 diketahui bahwa nilai P yang dihasilkan memberikan pengaruh
rena nilai P < 0,05. Signifikansi koefisien regresi terhadap model disajikan dalam Tabel 4.8. Pada tabel tersebut, suku yang terdiri dari satu faktor menunjukkan efek linier, sedangkan suku yang terdiri dari dua faktor menunjukkan efek interaksi antara kedua
faktor (variabel). Suku yang berpangkat dua menunjukkan efek kuadratik terhadap hasil. Nilai p dan t digunakan untuk mengetahui signifikan atau tidaknya masing
Semakin kecil nilai p, semakin signifikan harga koefisiennya, dan semakin berpe terhadap hasil yang diperoleh [11]
B. Optimasi Yield Produk Nata de Coco Pengaruh pemberian asam cuka (jumlah asam cuka) dengan maksud untuk mengatur pH dan jumlah sumber karbon menggunakan gula (C) terhadap persentase yield yang dihasilkan ditampilkan dalam Gambar 1
Gambar 1. Surface Plot persentase
sebagai Fungsi dari pH dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari experiment central composite design.
Pengaruh penambahan jumlah
karbon, gula (C) dan lama fermentasi (LF) terhadap persentase yield yang dihasilkan ditampilkan dalam Gambar 2.
-2 -1 0 pH -1 -2
faktor (variabel). Suku yang berpangkat dua menunjukkan efek kuadratik terhadap hasil. Nilai p dan t digunakan untuk mengetahui signifikan atau tidaknya masing-masing suku. Semakin kecil nilai p, semakin signifikan harga koefisiennya, dan semakin berperan
[11]. Optimasi Yield Produk Nata de Coco Pengaruh pemberian asam cuka (jumlah asam cuka) dengan maksud untuk mengatur pH dan jumlah sumber karbon menggunakan gula (C) terhadap persentase yield yang dihasilkan ditampilkan dalam
persentase Respon Yield sumber karbon, gula
experiment central composite
Pengaruh penambahan jumlah
karbon, gula (C) dan lama fermentasi (LF) terhadap persentase yield yang dihasilkan
Gambar 2. Surface plot persentase sebagai Fungsi dari LF (lama fermentasi
jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari
experiment central composite design.
Pengaruh lama fermentasi (LF) dan jumlah asam cuka dengan maksud untuk mengatur pH terhadap persentase yield yang dihasilkan ditampilkan dalam Gambar
Dari ketiga surface plot diatas dapat disimpulkan bahwa persentase yield dari fungsi jumlah sumber karbon (gula), jumlah asam cuka (pH) dan lama fermentasi (LF) dengan menggunakan central composite
design untuk mendapat yield yang optimum
maka jumlah sumber karbon yang digunakan adalah 17,5 gr/500 ml air kelapa, kondisi Tabel 6. Hasil Model Response Surface Method
dihasilkan Run C pH 1 2,5 (-1) 5 (-1) 2 2,5 (-1) 5 (-1) 14 (+1) 3 2,5 (-1) 40 (+1) 4 2,5 (-1) 40 (+1) 14 (+1) 5 17,5 (+1) 5 (-1) 6 17,5 (+1) 5 (-1) 14 (+1) 7 17,5 (+1) 40 (+1) 8 17,5 (+1) 40 (+1) 14 (+1) 9 2,5 (-1) 20 (0) 10 17,5 (+1) 20 (0) 11 10 (0) 2,5 (-α) 12 10 (0) 60 (+α) 13 10 (0) 20 (0) 14 10 (0) 20 (0) 16 (+α) 15 10 (0) 20 (0) 16 10 (0) 20 (0) 17 1,5 (-α) 20 (0) 18 25,6 (+α) 20 (0) 4. Kesimpulan
Dari optimasi jumlah sumber karbon (gula, C), jumlah asam cuka (pH) dan lama fermentasi (LF)
persentase Respon Yield
fermentasi, hari) dan jumlah sumber karbon, gula (C) berdasarkan hasil dari
Pengaruh lama fermentasi (LF) dan jumlah asam cuka dengan maksud untuk mengatur pH terhadap persentase yield yang dihasilkan ditampilkan dalam Gambar 3.
Dari ketiga surface plot diatas dapat disimpulkan bahwa persentase yield dari bon (gula), jumlah asam cuka (pH) dan lama fermentasi (LF)
central composite
untuk mendapat yield yang optimum maka jumlah sumber karbon yang digunakan adalah 17,5 gr/500 ml air kelapa, kondisi
medium pada pH 5 dan lama fermentasi selama 10 hari. Berdasarkan model pada Persamaan 1, ketika nilai optimum dipakai maka akan diperoleh hasil persentasi yield
nata de coco sebesar 90,365%.
Gambar 3 Surface plot persentase Respon Yield sebagai Fungsi dari LF (lama fermentasi, hari) dan pH berdasarkan hasil dari experiment central composite design.
Response Surface Method dengan Respon WHC, Moisture, dan Ketebalan nata de coco yang
LF WHC (%) Moisture (%) Ketebalan (mm) 6 (-1) 57,95±6,52a,b,c,d 95,98±1,00a,b 14 (+1) 56,11±3,96b,c,d 96,40±1,08a 6 (-1) NA NA 14 (+1) NA NA 6 (-1) 64,90±7,49a 92,43±0,90c,d 14 (+1) 56,61±3,48b,c,d 94,98±0,29a,b,c 6 (-1) NA NA 14 (+1) 60,18±6,94a,b,c 93,35±0,71b,c,d 10 (0) 61,83±6,68a,b 93,48±2,62a,b,c,d 10 (0) 58,21±4,99a,b,c,d 91,88±1,94d,e 10 (0) 54,19±5,48b,c,d 94,45±0,80a,b,c,d 10 (0) NA NA 4 (-α) NA NA 16 (+α) 55,99±3,35b,c,d 95,94±0,20a,b 10 (0) 50,99±7,26d 93,42±1,21b,c,d 10 (0) 54,11±4,19b,c,d 95,19±0,54a,b,c 10 (0) 55,98±5,88b,c,d 95,48±0,30a,b 10 (0) 52,97±3,14c,d 89,42±0,95e
Dari optimasi jumlah sumber karbon (gula, C), jumlah asam cuka (pH) dan lama fermentasi (LF)
dengan menggunakan central composite design
untuk mendapat yield yang optimum maka jumlah sumber karbon, gula (C) yang digunakan adalah medium pada pH 5 dan lama fermentasi selama 10 hari. Berdasarkan model pada Persamaan 1, ketika nilai optimum dipakai maka akan diperoleh hasil persentasi yield
sebesar 90,365%.
Respon Yield sebagai , hari) dan pH
experiment central composite
nata de coco yang
Ketebalan (mm) 4,77±0,65e 8,68±1,08c NA NA 8,52±1,83c 8,27±0,58c NA 8,77±0,49b,c 8,93±1,70b,c 10,02±0,29a 9,52±0,51a,b NA NA 7,27±0,83d 9,93±1,03a 9,98±0,35a 8,43±0,49c 7,10±0,00d
central composite design
untuk mendapat yield yang optimum maka jumlah sumber karbon, gula (C) yang digunakan adalah
17,5 gr/500 ml air kelapa, kondisi medium pada pH 5 dan lama fermentasi (LF) selama 10 hari. Berdasarkan model pada persamaan, ketika nilai optimum dipakai maka akan diperoleh hasil persentasi yield nata de coco sebesar 90,365%. Ucapan Terima Kasih
Ucapan terima kasih ditujukan kepada pihak LPPM Universitas Muhammadiyah Purwokerto yang telah mendanai penelitian ini
Daftar Pustaka
1. Edria, D., M. Wibowo, and K. Elvita,
Pengaruh penambahan kadar gula dan kadar nitrogen terhadap ketebalan, tekstur dan warna nata de coco
Jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan , IPB: Bogor.
2. Collado, L.S. Processing and problem of the industry in the Philipines Traditional Food and Their Processing in Asia. 1986. Tokyo.
3. Iguchi, M., S. Yamanaka, and A. Budhiono,
Bacterial cellulose a masterpiece of
nature's arts. Journal of Material Science
2000. 35 p. 261 - 270.
4. Effendi, N.H., Pengaruh penambahan variasi massa pati (soluble starch) pada pembuatan nata de coco dalam medium fermentasi bakteri Acetobacter xylinum
2009, Departemen Kimia MIPA USU: Medan.
5. Budhiono, A., et al., Kinetic aspects of bacterial cellulose formation
coco culture system.
polymer, 1999. 40: p. 137 -
6. Haaland, P.D., Experimental Design in
Biotechnology. 1989, New York: Marcell
Dekker.
7. Lotfy, W.A., K.M. Ghanem, and E.R. Elhelow, Citric acid production by novel Aspergilus niger isolate: II Optimization of
17,5 gr/500 ml air kelapa, kondisi medium pada pH 5 dan lama fermentasi (LF) selama 10 hari. Berdasarkan model pada persamaan, ketika nilai optimum dipakai maka akan diperoleh hasil
sebesar 90,365%. Ucapan terima kasih ditujukan kepada pihak-LPPM Universitas Muhammadiyah Purwokerto
Edria, D., M. Wibowo, and K. Elvita,
Pengaruh penambahan kadar gula dan kadar nitrogen terhadap ketebalan,
tekstur dan warna nata de coco. 2008,
Jurusan Ilmu dan Teknologi Pangan , IPB:
Processing and problem of
the industry in the Philipines. in
Traditional Food and Their Processing in
Iguchi, M., S. Yamanaka, and A. Budhiono,
Bacterial cellulose a masterpiece of
Journal of Material Science
Pengaruh penambahan variasi massa pati (soluble starch) pada pembuatan nata de coco dalam medium
fermentasi bakteri Acetobacter xylinum.
2009, Departemen Kimia MIPA USU:
Kinetic aspects of bacterial cellulose formation in nata de
Carbohydrate 143.
Experimental Design in
. 1989, New York: Marcell Lotfy, W.A., K.M. Ghanem, and E.R.
Citric acid production by novel niger isolate: II Optimization of
process parameter through statistical experiment designs.
2007. 98: p. 3470 - 3477. 8. Ambati, P. and C. Ayyanna,
medium constituens and fermentation condition for citric acid production from palmira jaggery using respon surface
method. World Journal Microbiology and
Biotechnology, 2001. 9. Jagannath, A., et al.,
sucrose and ammonium sulphate
concentrations on the production of bacterial cellulose (Nata
Acetobacter xylinum.
Biotechnol 2008. 24
10. Ilham and J.A. M,
PROSES PEMBUATAN KARAGINAN DARI RUMPUT LAUT (Eucheuma Cottonii)
DENGAN RESPONSE SURFACE
METHODOLOGY.
11. Ulfah, E.M., F.A. Yasnur, an
Optimasi Pembuatan Katalis Zeolit X dari Tawas, NaOH dan Water Glass Dengan Response Surface Methodology.
of Chemical Reaction Engineering & Catalysis, 2006. 1(3)
12. Susanti, L., Perbedaan Penggunaan Jenis Kulit Pisang terhad
Fakultas Teknik. 2006, Universitas Negeri
Semarang: Semarang.
process parameter through statistical
experiment designs. Bioresouechnology,
3477.
Ambati, P. and C. Ayyanna, Optimizing medium constituens and fermentation condition for citric acid production from palmira jaggery using respon surface
World Journal Microbiology and Biotechnology, 2001. 17: p. 331- 335. Jagannath, A., et al., The effect of pH,
sucrose and ammonium sulphate
concentrations on the production of bacterial cellulose (Nata-de-coco) by
Acetobacter xylinum. World J Microbiol
24: p. 2593–2599. Ilham and J.A. M, OPTIMASI VARIABEL PROSES PEMBUATAN KARAGINAN DARI RUMPUT LAUT (Eucheuma Cottonii)
DENGAN RESPONSE SURFACE
Ulfah, E.M., F.A. Yasnur, and Istadi,
Optimasi Pembuatan Katalis Zeolit X dari Tawas, NaOH dan Water Glass Dengan
Response Surface Methodology. Bulletin
of Chemical Reaction Engineering &
1(3): p. 26-32.
Perbedaan Penggunaan Jenis
Kulit Pisang terhadap Kualitas Nata, in
. 2006, Universitas Negeri Semarang: Semarang.
