KINETIKA FERMENTASI DALAM PRODUKSI MINUMAN VINEGAR

LAPORAN RESMI PRAKTIKUMTEKNOLOGI FERMENTASI

Disusun oleh:

Nerissa Arviana S.

NIM: 11.70.0002

Kelompok: C1

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGANFAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATASEMARANG

2014

0

Acara I

1. HASIL PENGAMATAN

Kel Perlakuan WaktuΣmo tiap petak Rata-rata Σmo

tiap petakRata-rata Σmo

tiap ccOD pH

Total Asam(mg/ml)1 2 3 4

C1Sari apel +

Saccharomyces cereviceae

N0 24 17 25 22 22 8,8.107 -0,0912 3,34 15,36N24 118 112 76 89 98,75 39,5.107 0,0898 3,37 13,44N48 190 200 175 180 186,25 74,5.107 1,4055 3,32 12,67N72 84 113 94 91 95,5 38,2.107 0,0389 3,31 13,44N96 99 115 94 103 102,75 41,1.107 1,3588 3,44 15,36

C2Sari apel +

Saccharomyces cereviceae

N0 118 112 76 89 98,75 39,5.107 0,0813 3,32 13,44N24 112 118 128 106 131 52,4.107 0,7716 3,22 14,4N48 188 210 192 161 187,75 75,1.107 0,8534 3,37 15,17N72 172 176 183 185 179 44,75.107 0,0658 3,31 18,24N96 149 121 195 169 158,5 63,4.107 1,9265 3,45 11,52

C3Sari apel +

Saccharomyces cereviceae

N0 13 14 7 15 12,25 4,9.107 0,0315 3,34 18,82N24 27 29 48 15 29,75 1,19.107 1,1381 3,22 16,32N48 55 68 115 127 91,25 3,65.107 0,7323 3,43 14,40N72 155 141 99 102 124,25 4,97.107 -0,1771 3,31 11,52N96 131 165 140 118 138,5 5,54.107 1,9177 3,44 12,67

C4Sari apel +

Saccharomyces cereviceae

N0 55 56 70 71 63 25,2.107 0,4530 3,30 14,21N24 61 104 87 79 82,75 33,1.107 0,6877 3,24 13,44N48 176 158 166 172 168 67,2.107 0,9159 3,46 12,48N72 123 142 129 172 141,5 56,6.107 -0,1821 3,33 13,44N96 99 110 103 130 110,5 44,2.107 1,7039 3,30 12,48

1

2

Kel Perlakuan WaktuΣmo tiap petak Rata-rata Σmo

tiap petakRata-rata Σmo

tiap ccOD pH

Total Asam(mg/ml)1 2 3 4

C5Sari apel +

Saccharomyces cereviceae

N0 21 23 27 30 25,25 10,1.107 -0,0216 3,28 15,36N24 86 109 70 86 87,75 35,1.107 1,3511 3,20 10,56N48 127 128 88 95 109,5 43,8.107 1,0411 3,32 14,4N72 167 125 129 113 133,5 53,4.107 0,1530 3,33 2,69N96 221 258 284 293 264 105,6.107 2,1425 3,46 11,52

Keterangan :∑ = jumlah mo = mikroorganisme OD = optical density

Pada tabel hasil pengamatan kinetika fermentasi dalam produksi minuman vinegar di atas, dapat dilihat bahwa jumlah rata – rata

mikroorganisme tiap petak pada hari ke-0 (nol), paling rendah pada kelompok C3 yaitu 12,25; dan paling tinggi pada kelompok C2 yaitu

98,75. Pada hari kedua (N24) paling sedikit 29,75 pada kelompok C3; dan paling banyak pada kelompok C2 sebanyak 131. Hari ketiga

(N48), jumlah rata – rata mikroorganisme tiap petak yang paling sedikit ada pada kelompok C3 hanya 91,25; sedangkan paling tinggi pada

kelompok C2 mencapai 187,75. Jumlah rata – rata mikroorganisme pada pengamatan N72 paling sedikit ada pada kelompok C1, yaitu hanya

91,25; sedangkan paling banyak pada kelompok C2 yang mencapai 179. Pada pengamatan hari terakhir (N 96), jumlah rata – rata

mikroorganisme tiap petak paling sedikit ada pada kelompok C1 yaitu hanya 102,75; sedangkan paling tinggi pada kelompok C5, mencapai

264. Nilai optical density atau OD menunjukkan kenaikan hingga hari ke-3 (N48) pada kelompok C1, C2, dan C4; kemudian mengalami

penurunan lagi pada hari ke-4 (N72), dan hari terakhir (N96) mengalami sedikit kenaikan. Nilai pH yang terukur menunjukkan rata – rata

hasil fermentasi sari apel tersebut memiliki pH kisaran 3, di mana pada tiap kelompok terjadi kenaikan dan penurunan yang tidak teratur

tiap harinya.

2. PEMBAHASAN

Cider adalah produk minuman yang memiliki kadar alkohol yang rendah. Cider atau

minuman vinegar dapat dibuat dengan melakukan fermentasi pada bahan baku sari buah

atau bahan lainnya. Bahan tersebut haruslah mengandung pati, dapat ditambahkan gula

atau tidak, fermentasi ini dilakukan oleh sel khamir (Ranganna, 1978). Pada praktikum

ini digunakan yeast Saccharomyces cereviceae, dengan menggunakan sari buah apel

malang dan tanpa menggunakan gula. Saccharomyces cereviceae akan menfermentasi

glukosa yang terdapat dalam buah dan hasil pemecahan pati, kemudian menghasilkan

alkohol dan CO2. Pada proses fermentasi yang menghasilkan alkohol, terjadi perubahan-

perubahan pada bahan yang memiliki kadar pati tinggi, misalnya terjadi sakarifikasi pati

oleh enzim amilase yang diproduksi oleh kapang, kemudian dilanjutkan dengan

fermentasi alkohol oleh khamir. Perubahan warna dapat disebabkan karena adanya

aktivitas Sachharomyces cereviceae yang mengubah gula menjadi alkohol serta

beberapa hasil metabolit lain, yang dapat menyebabkan warna substrat menjadi keruh

(Rahman,1992).

Pada pembuatan cider/ minuman vinegar, dapat digunakan hampir semua jenis gula,

asalkan jumlah gulanya mencukupi. Pada praktikum ini digunakan apel malang.

Pertama – tama, apel dicuci bersih, kemudian apel dimasukkan ke dalam juicer. Pada

apel, tidak dilakukan pengupasan terlebih dahulu, karena kulit apel mengandung banyak

senyawa yang berkontribusi terhadap rasa sari apel (Realita & Debby, 2010).

Kemudian, sari buah apel tersebut dimasukkan ke dalam erlenmeyer, dan ditambah/

diinokulasi dengan kultur Saccharomyces cereviceae yang telah disiapkan, ini dilakukan

secara aseptis.

Foto Erlenmeyer yang sudah Diisi Sari Apel dan Kultur serta Siap Diinkubasi

3

4

Saccharomyces cereviceae akan melakukan proses fermentasi, akan mengubah

mengubah gula yang terdapat pada apel menjadi bentuk etil alkohol dan karbon

dioksida. Pada proses ini terdapat dua tahapan, pertama, yeast akan mengubah gula

menjadi bentuk alkohol. Kedua, bakteri asam laktat akan mengubah asam malat menjadi

karbon dioksida (Realita & Debby, 2010). Kemudian dilakukan inkubasi dalam suhu

ruang sambil di-shaker. Inkubasi ini dilakukan pada suhu ruang karena umunya suhu

optimum untuk pertumbuhan yeast pada suhu 25o – 30oC dan pada kisaran pH 4 - 4,5

(Fardiaz, 1992).

Setelah itu, dilakukan pengukuran jumlah biomassa, total asam, dan pH. Pengukuran

jumlah biomassa dilakukan dengan pengukuran absorbansi cairan menggunakan

spektrofotometer dan haemocytometer. Pengukuran absorbansi merupakan penentuan

jumlah sel secara tidak langsung, sementara haemocytometer adalah suatu cara untuk

menentukan jumlah sel secara langsung. Konsentrasi sel yang dapat diukur dengan

menggunakan haemocytometer yaitu konsentrasi sel yang rendah, dan pada praktikum

ini hanya diambil beberapa tetes dengan menggunakan pipet (Chen, 2011). Kemudian

ditutup dengan kaca preparat, lalu diamati di bawah mikroskop untuk dihitung jumlah

sel tiap kotak.

Lima Alat Haemocytometer yang digunakan untuk Menghitung Jumlah Sel

Penghitungan Jumlah Sel dilakukan dengan Bantuan Mikroskop

Untuk pengukuran total asam, larutan dari erlenmeyer tersebut diambil sebanyak 30 ml

menggunakan pipet volume steril dan secara asetis di bawah sinar UV, dimasukkan ke

5

dalam beaker glass. Selanjutnya diambil 10 ml untuk dilakukan titrasi dengan NaOH

0,1 N, sebelumnya ditambah dengan 3 tetes indikator PP. Titrasi dilakukan hingga TAT,

yaitu warnanya menjadi sedikit berwarna merah muda, pada praktikum terlihat larutan

menjadi lebih gelap warnanya. Jumlah volume NaOH yang dibutuhkan saat titrasi ini

dimasukkan ke dalam rumus untuk menghitung total asam. Berikut foto larutan setelah

dilakukan titrasi dengan menggunakan titran NaOH 0,1 N.

Hari ke-1 (N24) Hari ke-2 (N48)

Hari ke-3 (N72) Hari ke-4 (N96)

Kemudian untuk pengukuran absorbansi dengan spektrofotometer dan pH, digunakan

sisa larutan yang ada dalam beaker glass, dan dilakukan pengukuran absorbansi dengan

panjang gelombang 660 nm serta pengukuran pH dengan menggunakan pH meter.

Saccharomyces cerevisiae termasuk dalam golongan khamir murni, yaitu khamir yang

dapat berkembang biak secara seksual dengan pembentukan askospora (Volk &

6

Wheeler, 1990). Saccharomyces cerevisiae dapat menfermentasi glukosa dalam buah

dan hasil pemecahan pati, menghasilkan alkohol dan CO2. Dalam proses fermentasi

alkohol terjadi perubahan-perubahan pada bahan berkadar pati tinggi seperti sakarifikasi

pati oleh enzim amilase dalam tauge yang diproduksi oleh kapang dilanjutkan dengan

fermentasi alkohol oleh khamir. Perubahan warna tersebut dapat juga disebabkan karena

adanya aktivitas Sachharomyces cerevisiae untuk mengubah gula menjadi alkohol dan

beberapa hasil metabolit lain yang menyebabkan warna substrat bertambah keruh

(Rahman,1992).

Gambar penampang di bawah mikroskop untuk melihat jumlah sel pada sampel mulai

hari ke-1 hingga hari ke-4 pada pengamatan menggunakan haemocytometer untuk

kelompok C1 dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

Kel Hari ke-1 (N24) Hari ke-2 (N48) Hari ke-3 (N72) Hari ke-4 (N96)

C1

C3

C5

Berdasarkan gambar penampang di bawah mikroskop tersebut, pada hari ke-1 jumlah

sel yang teramati masih sedikit, kemudian pada hari ke-2 menjadi sangat banyak, dan

7

kemudian pada hari ke-3 mulai sedikit menurun jumlahnya, kemudian pada hari ke-4

kembali sedikit meningkat namun tidak banyak.

Hubungan Jumlah Mo dengan Waktu

Untuk melihat hubungan jumlah mo dengan waktu fermentasi, dapat dilihat grafik

berikut.

Berdasarkan grafik

hubungan jumlah sel

tiap cc dengan waktu di

samping, dapat dilihat

bahwa pada kelima

kelompok, jumlah sel

tiap cc dari hari ke-0

hingga hari ke-2 terjadi

kenaikan secara

bertahap. Pada kelompok C5, terjadi kenaikan jumlah sel dari hari ke-0 hingga hari ke-4

secara signifikan sementara pada keempat kelompok lain, terjadi penurunan jumlah sel

mulai hari ke-2 hingga hari ke-3, kemudian mengalami sedikit kenaikan lagi pada hari

ke-5. Grafik pertumbuhan mikroorganisme dapat digambarkan secara eksponensial.

Pertama – tama mikroorganisme akan mengalami fase lag. Setelah itu, mikroba

mengalami fase logaritmik, selnya akan membelah dengan cepat. Setelah itu akan

terjadi fase perlambatan pertumbuhan, terlihat pertumbuhan mikroba yang menurun. 

Kemudian, sel menuju fase stasioner / statis dimana pada kondisi ini jumlah sel yang

hidup kurang lebih sama dengan jumlah sel yang mati. Fase terakhir yang akan dilalui

oleh mikroorganisme adalah fase kematian, dimana mikroorganisme mengalami

penurunan jumlah secara drastis (Fardiaz, 1992).

Hubungan Jumlah Mo dengan Absorbansi

N0 N24 N48 N72 N960

20406080

100120

GRAFIK HUBUNGAN JUMLAH SEL TIAP CC DENGAN WAKTU

C1C2C3C4C5

WAKTU

JUM

LAH

SEL T

IAP

CC (X

107)

N0 N24 N48 N72 N960

20406080

100120

GRAFIK HUBUNGANJUMLAH SEL TIAP CC DENGAN WAKTU

C1

C2

C3

C4

C5

WAKTU

JUM

LAH

SEL

TIA

P CC

(X10

7)

N0 N24 N48 N72 N96-0.50

0.51

1.52

2.5

GRAFIK HUBUNGAN OPTICAL DENSITY DENGAN WAKTU

C1

C2

C3

C4

C5WAKTU

OD

8

Berdasarkan kedua grafik di atas, dapat dilihat bahwa kenaikan dan penurunan jumlah

sel atau jumlah mo sebanding dengan kenaikan dan penurunan pada nilai optical density

atau nilai absorbansi. Nilai absorbansi di sini menunjukkan jumlah sel mo yang terdapat

pada larutan vinegar apel tersebut. Pada kelompok C1, C2, C4, dan C5 terjadi kenaikan

jumlah sel dari dari ke-0 hingga ke-2, dan ini sama dengan kenaikan yang terjadi pada

nilai absorbansi, hanya saja terjadi sedikit penurunan nilai absorbansi saat hari ke-1

hingga ke-2 pada kelompok C3 dan C5. Jumlah sinar yang dihambat akan sebanding

dengan massa sel yang ada dalam sampel yang diukur, semakin banyak massa sel yang

ada dalam suspensi maka sinar yang dihamburkan akan semakin banyak. Ini

ditunjukkan dengan nilai absorbansi yang makin meningkat (Pelezar & Chan, 1986).

Hubungan Jumlah Mo dengan Total Asam

Berdasarkan grafik di atas, dapat dilihat bahwa kenaikan jumlah mo dari hari ke-0

hingga hari ke-2 berkebalikan dengan total asam, di mana dari hari ke-0 hingga ke-2,

total asam cenderung semakin menurun, kecuali pada kelompok C2 yang semakin hari

semakin meningkat total asamnya, juga pada kelompok C5 terjadi penurunan dan

kenaikan total asam dari hari ke-0, ke-1, hingga ke-2. Pada hari ke-2 hingga ke-3,

sementara jumlah sel atau mo menurun pada semua kelompok, total asam ada yang

N0 N24 N48 N72 N960

20406080

100120

GRAFIK HUBUNGANJUMLAH SEL TIAP CC DENGAN WAKTU

C1

C2

C3

C4

C5

WAKTU

JUM

LAH

SEL

TIA

P CC

(X10

7)

N0 N24 N48 N72 N960

5

10

15

20

GRAFIK HUBUNGANTOTAL ASAM DENGAN WAKTU

C1

C2

C3

C4

C5

WAKTU

TOTA

L ASA

M (m

g/m

l)

9

mengalami kenaikan seperti pada kelompok C1, C2, dan C4; serta penurunan pada

kelompok C3 dan C5. Pada hari terakhir, terjadi kenaikan jumlah mo pada kelompok

C1, C2, C3, dan C5 serta penurunan pada kelompok C4. Sementara total asam

mengalami kenaikan pada kelompok C1, C3, dan C5 serta penurunan pada kelompok

C2 dan C4.

Hubungan Absorbansi dengan Waktu

Untuk melihat hubungan absorbansi dengan waktu, dapat dilihat pada grafik berikut.

Pada grafik di samping, dapat

dilihat bahwa pada kelompok

C1, C2, dan C4 terjadi

kenaikan nilai absorbansi dari

hari ke-0 hingga hari ke-2, dan

terjadi penurunan pada hari

keempat. Sementara pada

kelompok C3 dan C5, terjadi

kenaikan nilai absorbansi pada

hari ke-2, namun pada hari ke-3 hingga ke-4 terjadi penurunan. Dan nilai absorbansi

pada kelima kelompok semuanya mengalami kenaikan pada hari ke-3 hingga ke-4.

Pada jurnal yang membahas tentang pengaruh perlakuan pengurangan biomassa

terhadap fermentasi dari cider, dipaparkan bahwa berdasarkan hasil penelitian tersebut

waktu yang terbaik dan paling tepat untuk mengurangi jumlah biomassa adalah antara

1,5 hingga 2 hari setelah proses inkubasi. Pengurangan biomassa yeast ini dapat

memberi pengaruh pada kandungan gula yang tersisa, tingkat alkohol yang rendah, dan

adanya fruity flavor pada produk akhir. Jika pengurangan jumlah biomassa, dalam hal

ini yeast Saccharomyces cereviceae, dilakukan sebelum 1,5 hari terlewati, maka yeast

pada fermentor tidak akan tumbuh dengan baik untuk mengkonsumsi semua nutrisi

dalam substrat, khususnya ketika nitrogen yang tersisa masih pada tingkatan 96,21

mg/L, padahal angka ini termasuk tinggi, dan menyebabkan produk yang dihasilkan

menjadi tidak stabil secara mikrobiologis. Dan sementara setelah lewat 2 hari sejak

inkubasi, hampir semua nutrisi termasuk gula telah dikonsumsi, sehingga hanya sedikit

N0 N24 N48 N72 N96-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

GRAFIK HUBUNGAN OPTICAL DENSITY DENGAN WAKTU

C1C2C3C4C5

WAKTU

OD

10

jumlah gula dan kadar alkohol yang tinggilah yang tersisa, sudah terlambat jika ingin

mengurangi jumlah yeast-nya (Nogueira et al., 2007).

Pada jurnal kedua, dibahas mengenai pengaruh suhu fermentasi terhadap kinetika

pertumbuhan dari spesies yeast untuk wine. (Sener et al., 2007). Dilakukan penelitian

untuk mengamati pengaruh suhu fermentasi terhadap dua yeast Saccharomyces

cereviceae komersial, yaitu Zymaflore VL1 (A) dan Uvaferm CM (B); keduanya

dilakukan pada suhu 18oC dan 25oC. Dari hasil yang didapat, dapat dikatakan bahwa

dalam pertumbuhan yeast tersebut tidak ada lag phase yang terlihat pada kedua spesies

pada kedua suhu tersebut. Hal ini dapat disebabkan karena biasanya active dry yeast

yang digunakan sebagai inokulum dalam pembuatan wine berasal dari kultur yang

ditumbuhkan secara eksponensial dalam media yang diaerasi dan waktunya singkat,

atau sebagai imbas dari fase pre-adaptasi sebelum digunakan sebagai inokulum. Dan

dalam penelitian ini, perlu diperhatikan bahwa fase lag dapat terjadi sat sebelum

sampling yang dilakukan tiap interval 12 jam. Jika melihat pada grafik yang

menunjukkan waktu, log jumlah sel, dan perlakuan suhu fermentasi, dapat dilihat bahwa

pada suhu 25oC, dihasilkan jumlah sel yang lebih tinggi dibandingkan dengan

fermentasi pada suhu 18oC (Sener et al., 2007).

Pada jurnal ketiga, dibahas mengenai pengaruh konsentrasi dari jus Riesling Icewine

terhadap performa yeast dan tingkat keasaman wine. Icewine merupakan makanan

dessert yang sangat berkontribusi dalam industri wine di Kanada. Tingkat keasaman

wine dinyatakan dalam TA (titratable acidity). Penambahan jus Icewine dengan

konsentrasi 40 sampai 46o Brix akan mengurangi pertumbuhan yeast, laju pemakaian

gula, jumlah pemakaian gula, dan jumlah etanol yang diproduksi. Semakin tinggi nilai

Brix, maka produksi etanol yang dihasilkan dari fermentasi akan semakin menurun,

seperti terlihat pada grafik 4 pada jurnal. Peningkatan produksi asam asetat selama

fermentasi akan mempengaruhi tingkat keasaman dari wine (TA) dan dapat mendorong

keseimbangan konversi gula menjadi asam pada wine (Pigeau et al., 2007).

Pada jurnal keempat, dilakukan penelitian tentang kinetika reaksi fermentasi alkohol

dari buah salak. Buah salak dapat digunakan sebagai bahan untuk pembuatan minuman

11

fermentasi, karena salak memiliki kandungan pati sebanyak 16,06% dan glukosa

sebanyak 32,96%. Dalam penelitian ini, dilakukan fermentasi untuk menghasilkan

bioetanol. Substrat yang mengandung pati dan glukosa yang merupakan senyawa

organik seperti pada salak ini dapat digunakan sebagai substrat dalam proses fermentasi

bioetanol. Suhu fermentasi yang optimal untuk Saccharomyces cereviceae yang

digunakan adalah antara 25o hingga 25oC. Seiring berjalannya waktu fermentasi, kadar

pati akan menurun secara bertahap dan perlahan, sama halnya dengan glukosa yang

mengalami penurunan. Dan ini berbanding terbalik dengan alkohol yang terukur, di

mana seiring berjalannya waktu fermentasi, kadar alkohol akan semakin meningkat.

Kadar pati yang semakin menurun artinya pati ini dipecah oleh yeast untuk diubah

menjadi komponen yang lebih sederhana agar dapat digunakan sebagai bahan untuk

fermentasi (Fatimah et al., 2013).

Pada jurnal kelima, dibahas mengenai kinetika yeast Saccharomyces cereviceae yang

diimobilisasi, dalam memfermentasi alkohol di bawah kondisi penghambatan substrat,

di mana digunakan bioreaktor dengan stirred bed. Imobilisasi sel yeast dilakukan pada

alginat. Imobilisasi dilakukan dengan memasukkan sel yeast ke dalam matriks alginat.

Hasilnya, berdasarkan pengamatan konsumsi substrat dan laju pembentukan substrat

selama fermentasi alkohol berlangsung, ada kemungkinan penggunaan biokatalis ini

untuk digunakan dalam fermentasi dari 5 hingga 9 kali siklus fermentasi. Dan karena

terdapat karakter dapat berdifusi pada partikel biokatalis ini, fenomena penghambatan

dapat dihindari, sehingga aktivitas mikroba dapat dipertahankan tanpa terjadi

penghambatan (Galaction et al., 2010).

3. KESIMPULAN

Pembuatan cider dapat dilakukan dengan menggunakan bahan yang memiliki

kadar pati dan glukosa yang mencukupi, contohnya apel dan salak.

Penghitungan jumlah sel pada suatu larutan dapat menggunakan haemocytometer.

Semakin tinggi nilai optical density (OD) larutan, itu berarti semakin banyak

jumlah koloni sel yeast yang terdapat dalam substrat.

Nilai OD berbanding lurus dengan jumlah sel mikroba dalam substrat.

Jumlah sel mikroba berbanding terbalik dengan total asam pada substrat.

Jumlah total asam semakin menurun seiring dengan berjalannya waktu.

Pertumbuhan yeast akan meningkat seiring berjalannya waktu, kemudian akan

mengalami penurunan pada suatu titik waktu tertentu.

Semarang, 19 Juni 2014

Praktikan, Asisten Dosen:

- Andriani Cintya S.

- Chrysentia A. L. M

- Katharina Nerissa A. A.

Nerissa Arviana Santoso - Meilisa Lelyana D.

11.70.0002 - Stella Mariss H.

12