## PENINGKATAN NILAI TAMBAH ONGGOK SINGKONG DAN DEDAK PADI SEBAGAI SUBSTRAT PADA PRODUKSI ASAM SITRAT

## Added Value Improvement by Cassava Dregs and Rice Bran as Substrates for Citric Acid Production
Kirana Sanggrami Sasmitaloka * , Maritsya Dita Kurnia Putri Balai Besar Pengujian Standar Instrumen Pascapanen Pertanian Jalan Tentara Pelajar Nomor 12, Bogor, 16122, Indonesia e-mail: ks.sasmitaloka@gmail.com
DOI: 10.33830/fsj.v3i2.5106.2023 Diterima: 12 April 2023, Diperbaiki: 11 September 2023, Disetujui: 26 Oktober 2023

## ABSTRACT
Worldwide demand for citric acid is increasing faster than production, so a more economical process is needed. Aspergillus niger is capable of producing citric acid from agroindustrial by-products. Utilization  of  cassava  dregs  and  rice  bran  as  substrates  in  citric  acid fermentation can increase the added value of these agroindustrial by-products. This research aims to study the utilization of cassava dregs and rice bran as citric acid production substrates by Aspergillus niger on solid state fermentation and the characteristics of the citric acid they produce.  The  study  was  designed  using  a  completely  randomized  design  with  treatment combinations between the percentage of inoculum volume w/v (x 1 : 2.5%; x 2 : 5%; and x 3 : 7.5%) and incubation time (y 1 : 1 day; y 2 : 2 days; y 3 : 3 days; y 4 : 4 days; y 5 : 5 days; y 6 : 6 days; and y 7 : 7 days), repeated four times. The addition of Aspergillus niger inoculum volume as much as  5%  w/v  with  an  incubation  time  of  five  days  can  produce  optimal  citric  acid.  In  this combination  of treatments,  a  pH  value  of  2.65,  a  total  acid  of  13.91  g/L,  and  a  citric  acid content of 9.74 g/L were produced.
Keywords : Aspergillus niger, cassava dregs, citric acid, rice bran, solid state fermentation.

## FOOD SCIENTIA

## Journal of Food Science and Technology
Laman  Resmi: http://jurnal.ut.ac.id/index.php/foodscientia

## ABSTRAK
Permintaan  asam  sitrat  di  seluruh  dunia  meningkat  lebih  cepat  daripada  produksinya sehingga  diperlukan  proses  yang  lebih  ekonomis.  Aspergillus  niger  mampu  memproduksi asam  sitrat dari  hasil  samping agroindustri. Pemanfaatan  onggok  dan  dedak  padi  sebagai substrat  pada  fermentasi  asam  sitrat  dapat  meningkatkan  nilai  tambah  hasil  samping agroindustri tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pemanfaatan onggok dan dedak padi sebagai substrat produksi asam sitrat oleh Aspergillus niger pada kultivasi media padat beserta karakteristik asam sitrat yang dihasilkannya. Kajian dirancang menggunakan rancangan acak lengkap dengan perlakuan kombinasi antara persentase volume inokulum b/v (x 1 : 2,5%; x 2 : 5%; dan x 3 : 7,5%) dan waktu inkubasi (y 1 : 1 hari; y 2 : 2 hari; y 3 : 3 hari; y 4 : 4 hari; y 5 : 5 hari; y 6 : 6 hari; dan y 7 : 7 hari), diulang empat kali. Penambahan volume inokulum Aspergillus  niger  sebanyak  5%  (b/v)  dengan  waktu  inkubasi  selama  lima  hari  dapat menghasilkan asam sitrat yang optimal. Pada kombinasi perlakuan tersebut, dihasilkan nilai pH 2,65, total asam 13,91 g/L, dan kandungan asam sitrat 9,74 g/L .
Kata Kunci : Aspergillus niger, dedak padi, asam sitrat, kultivasi padat, onggok .

## PENDAHULUAN
Asam sitrat merupakan salah satu jenis asam organik lemah yang secara alami banyak  terdapat  pada  buah  dan  sayuran,  terutama  jeruk.  Asam  sitrat  juga  dikenal sebagai  asam  trikarboksilat  2-hidroksil-1,  2,  3-propana.  Senyawa  ini  diproduksi melalui proses fermentasi dengan tingkat produksi berkisar antara 1,4-1,7 juta ton per tahun  (Adeoye et  al .,  2015)  dan  tingkat  permintaan  berkisar  3,5-5,0%  per  tahun (Roukas & Kotzekidou, 2020). Pada umumnya, asam sitrat digunakan dalam industri makanan dan minuman, farmasi/kimia, tekstil, kosmetik, serta deterjen (Show et al ., 2015; Chergui et al ., 2021). Menurut Vandenberghe et al . (2017), sebanyak 70% dari total  produksi  asam  sitrat  digunakan  industri  makanan,  12%  digunakan  industri farmasi, dan 18%  diaplikasikan pada industri lainnya,. Asam sitrat dapat diproduksi secara  mekanik  (pengepresan),  kimia,  dan  fermentasi.  Metode  produksi  secara mekanik  dan  kimia  tidak  ekonomis  untuk  diterapkan  saat  ini  (Abbas et  al .,  2016). Sintesis  secara  kimia  belum  bisa  sepenuhnya  diterima  konsumen  karena  terkendala pada faktor keamanan pangan produk. Produksi asam sitrat melalui proses fermentasi dinilai sebagai proses yang ekonomis sehingga berpotensi untuk diterapkan di industri. Pada umumnya, lebih dari 90% asam sitrat yang digunakan di seluruh dunia saat ini dihasilkan dari fermentasi (Show et al ., 2015).
Aspergillus  niger merupakan  kapang  yang  paling  banyak  digunakan  untuk menghasilkan asam sitrat karena rendemennya yang relatif tinggi, kemudahan dalam pertumbuhan dan pemanenan produk, serta kemampuan menggunakan berbagai bahan
baku. Aspergillus niger menghasilkan lebih banyak asam sitrat per satuan waktu dan kemampuannya untuk memproduksi asam sitrat dari bahan yang murah (Abbas et al .,
2016;  Sasmitaloka,  2017).  Produksi  asam  sitrat  menggunakan Aspergillus  niger menghasilkan rendemen lebih dari 70% (Adeoye et al ., 2015).
Umumnya, asam sitrat dapat diproduksi dengan kultivasi media cair dan media padat.  Kultivasi  media  padat  memiliki  beberapa  keunggulan,  yaitu  medium  yang digunakan relatif sederhana, ruang yang diperlukan untuk peralatan fermentasi relatif kecil karena air yang digunakan sedikit, inokulum dapat disiapkan secara sederhana, kondisi medium tempat pertumbuhan fungi mendekati kondisi habitat alaminya, aerasi dihasilkan dengan mudah karena ada ruang udara diantara tiap partikel substrat, dan produk  yang  dihasilkan  dapat  dipanen  dengan  cara  sederhana  (Show et  al .,  2015; Sasmitaloka et al ., 2016; Roukas & Kotzekidou, 2020; Sasmitaloka et al ., 2022).
Pada proses fermentasi tersebut, diperlukan sumber karbon dan nitrogen yang digunakan  untuk  pertumbuhan  mikroorganisme.  Karbon  digunakan  sebagai  bahan utama penyedia energi, sedangkan nitrogen digunakan untuk pembentukan biomassa dan  pertumbuhan  spora  (Sasmitaloka et  al .,  2016).  Hasil  samping  agroindustri mengandung  karbon  dan  nitrogen  yang  diperlukan  untuk  pertumbuhan mikroorganisme.  Beberapa  penelitian  menunjukkan  bahwa  asam  sitrat  dapat diproduksi menggunakan substrat hasil samping agroindustri seperti campuran onggok singkong dan 0,4% dedak padi dengan yield asam sitrat terbaik sebesar 36,58 g/100 g ampas  tapioka  (Syamsuriputra et  al .,  2006),  kulit  singkong  dengan  penambahan inokulum 6% menghasilkan yield asam sitrat terbaik sebesar  88,73 g/l (Adeoye et al ., 2015) serta kulit pisang dengan penambahan inokulum 5% menghasilkan yield asam sitrat terbaik sebesar 28,5 g/l (Abbas et al ., 2016; Kareem & Rahman, 2011). Lebih lanjut, pemanfaatan hasil samping agroindustri sebagai substrat pada proses fermentasi tidak  hanya  bermanfaat  secara  ekonomi,  tetapi  juga  dapat  mengurangi  masalah lingkungan  yang  ditimbulkan  dari  penanganan  yang  tidak  tepat.  Selain  itu, pemanfaatan  hasil  samping  agroindustri  pada  produksi  asam  sitrat  juga  dapat meningkatkan nilai tambahnya (Roukas & Kotzekidou, 2020).
Onggok merupakan hasil samping dari industri tapioka, yang dihasilkan dari penyaringan  singkong  dengan  cara  pengepresan.  Onggok  singkong  dimanfaatkan menjadi  bahan  pakan  ternak  namun  sering  terkendala  dengan  tingginya  senyawa
sianida  yang  berbahaya  karena  dapat  menyebabkan  keracunan  pada  hewan  ternak (Kiramang, 2011). Pada proses produksi tapioka, dihasilkan onggok sekitar 75 % dari bahan  mentahnya  (Sari et  al .,  2013).  Menurut  Fibriyani et  al .,  (2017),  onggok berpotensi  menjadi  polutan  karena  dapat  menimbulkan  bau  asam  dan  busuk,  serta mempunyai  nilai  ekonomi  yang  rendah.  Mengingat  tingginya  hasil  samping  dari produksi  tapioka,  maka  sangat  menguntungkan  jika  onggok  tersebut  dapat dimanfaatkan menjadi produk yang lebih berdayaguna. Onggok masih mengandung bahan organik sebagai sumber karbon bagi pertumbuhan Aspergillus niger (Ummi & Aviantara,  2019).  Oleh  karena  itu,  untuk  meningkatkan  nilai  tambah  dari  onggok singkong maka dimanfaatkan sebagai substrat dan sumber karbon pada produksi asam sitrat.
Selain  onggok,  hasil  samping  agroindustri  yang  dapat  dimanfaatkan  sebagai substrat  pada  produksi  asam  sitrat  adalah  dedak  padi.  Dedak  padi  dihasilkan  dalam tahapan proses pengupasan kulit gabah dan penyosohan beras pecah kulit dan selama ini pemanfaatannya hanya sebatas digunakan sebagai pakan ternak (Suryani & Luthfi, 2022). Gabah jika digiling akan menghasilkan beras sebanyak 50-60%, sisanya menir 1-17%, sekam 20-25%, dedak 10-15% dan bekatul 3% (Marbun et al ., 2018). Dedak padi berfungsi sebagai sumber vitamin, asam amino, dan mineral bagi pertumbuhan jamur  yang  akan  mempengaruhi  produksi  asam  sitrat.  Pada  umumnya,  vitamin berperan dalam pembentukan koenzim. Vitamin B dan asam amino tertentu diperlukan sebagai  faktor  pertumbuhan  mikroorganisme;  sedangkan  mineral  berfungsi  sebagai makronutrien dan mikronutrien.
Kajian ini bertujuan untuk mempelajari pemanfaatan onggok dan dedak padi sebagai substrat produksi asam sitrat oleh Aspergillus niger pada kultivasi media padat beserta karakteristik asam sitrat yang dihasilkannya .

## METODE Bahan dan Alat
Isolat yang digunakan adalah Aspergillus niger yang berasal dari IPB Culture Center .  Substrat  dalam  penelitian  ini  adalah  onggok  yang  berasal  dari  Ciampea, Kabupaten  Bogor,  Jawa  Barat  dan  dedak  padi  yang  didapat  dari  Pasar  Anyar,  Kota Bogor, Jawa Barat. Media pertumbuhan yang digunakan adalah nutrient agar, potato dextrose  agar dan nutrient  broth .  Mineral  yang  digunakan  adalah  MgSO 4 .7H 2 O,
(NH 4 ) 2 SO 4 dan KH 2 PO 4 . Semua bahan kimia yang digunakan berjenis pro analysis . Alat  yang  digunakan  adalah  serta,  tabung  reaksi,  autoklaf  (Hirayama),  labu erlenmeyer,  neraca  analitik  (Ohaus),  inkubator  goyang  (N-Biotek),  inkubator (Memmert), kertas saring, spektrofotometer (Agilent), pH meter (Hanna), buret, dan gelas kimia..

## Karakterisasi Substrat Onggok dan Dedak Padi
Karakterisasi  substrak  onggok  dan  dedak  padi  meliputi  parameter  kadar  air, abu, protein, dan lemak dengan SNI Cara Uji Makanan dan Minuman nomor 01-2891- 1992 sebagai acuan.

## Isolat Aspergillus niger Penyegaran Isolat Aspergillus niger
Isolat Aspergillus  niger disegarkan  dengan  cara  diinokulasikan  pada  media agar miring potato dextrose agar (PDA) dalam tabung reaksi secara aseptis. Biakan selanjutnya diinkubasi pada suhu 28-30 o C selama 5 hari pada inkubator (Sugiwati et al ., 2018).

## Karakterisasi Isolat Aspergillus niger
Isolat Aspergillus  niger dikarakterisasi  jumlah  sel  hidup  yang  tumbuh. Sebanyak 1 g kultur diencerkan dengan 9 mL larutan garam fisiologis.  Kultur yang sudah diencerkan selanjutnya diambil 1 mL dan dilakukan pengenceran  dengan 9  mL larutan  garam  fisiologis.  Setiap pengenceran diambil 1 mL dan ditumbuhkan pada medium agar dalam cawan petri dan diinkubasi pada suhu 28-30 o C selama 24 jam pada inkubator. Jumlah koloni yang tumbuh kemudian dihitung (Sasmitaloka et al ., 2016).

## Penyiapan Inokulum
Satu lup biakan Aspergillus niger diinokulasikan dalam 50 mL medium nutrient broth (NB) dan diinkubasikan dalam inkubator goyang pada kecepatan 150 rpm, suhu 28-30 o C selama 2-3 hari.

## Fermentasi Asam Sitrat oleh Aspergillus niger
Onggok  sebanyak  25  g  ditambahkan  dengan  5  g  dedak  padi  halus  (5:1) dan dimasukkan  ke  dalam  erlenmeyer  250  mL.  Campuran  tersebut  kemudian  ditambah dengan akuades sampai terendam. Erlenmeyer ditutup dengan kapas dan alumunium
foil kemudian disterilkan dalam autoklaf pada suhu 121 o C selama 15 menit. Setelah dingin,  diinokulasikan  dengan  suspensi Aspergillus  niger sesuai  dengan  perlakuan (v/b) dan diinkubasi pada suhu kamar.

## Penyiapan Inokulum
Satu lup biakan Aspergillus niger diinokulasikan dalam 50 mL medium nutrient broth (NB) dan diinkubasikan dalam inkubator goyang pada kecepatan 150 rpm, suhu 28-30 o C selama 2-3 hari.

## Fermentasi Asam Sitrat oleh Aspergillus niger
Onggok  sebanyak  25  g  ditambahkan  dengan  5  g  dedak  padi  halus  (5:1) dan dimasukkan  ke  dalam  erlenmeyer  250  mL.  Campuran  tersebut  kemudian  ditambah dengan akuades sampai terendam. Erlenmeyer ditutup dengan kapas dan alumunium foil kemudian disterilkan dalam autoklaf pada suhu 121 o C selama 15 menit. Setelah dingin,  diinokulasikan  dengan  suspensi Aspergillus  niger sesuai  dengan  perlakuan (v/b) dan diinkubasi pada suhu kamar.

## Karakterisasi Asam Sitrat Hasil Fermentasi
pH
Pengukuran derajat keasaman (pH) dilakukan dengan pH meter. Alat pH meter yang telah dinyalakan dan distabilkan kemudian distandarisasi dengan larutan buffer pada pH 4 dan pH 7. Elektroda dibilas dan dikeringkan dengan kertas tisu kemudian dicelupkan  ke  dalam  sampel.  Nilai  pH  meter  dibiarkan  hingga  menunjukkan  suatu angka yang stabil, angka ini dicatat sebagai nilai pH terukur.

## Total asam (SNI, 1992)
Sampel yang digunakan sebanyak 1 g diencerkan dengan akuades dan diambil filtratnya sebanyak 25 mL. Sampel dititrasi menggunakan larutan NaOH 0,1 N dengan indikator phenolphthalein 1%. Titik akhir titrasi ditandai dengan terbentuknya warna merah muda yang stabil.
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑠𝑎𝑚 (%) = mL NaOH x N NaOH x fp x 100% berat sampel (gram)
Produksi Asam sitrat (Abbas et al ., 2016)
Sebanyak 10 g sampel dimasukkan dalam labu ukur 100 mL dan ditambahkan akuades  sampai tanda batas lalu dihomogenkan dan disaring.  Filtrat  diambil 50 mL dimasukkan  dalam  Erlenmeyer  dan  ditambahkan  indikator phenolphthalein 1% sebanyak  3  tetes,  kemudian  dititrasi  dengan  larutan  NaOH  0,1  N  sampai  terbentuk warna merah muda. Kadar asam sitrat yang dihasilkan diperoleh dengan rumus:
𝐴𝑠𝑎𝑚 𝑠𝑖𝑡𝑟𝑎𝑡 (%) = V x N x BM asam sitrat x fp x 100%
W x 1000
Keterangan:
V = volume NaOH (mL) N = Normalisasi NaOH fp = Faktor pengenceran W = berat sampel (gram)

## Analisis Statistik
Kajian  dirancang  menggunakan  rancangan  acak  lengkap  dengan  variabel terikatnya adalah komposisi substrat dan jenis inokulum serta variabel bebasnya terdiri dari  persentase  volume  inokulum  b/v  dan  waktu  inkubasi.  Setiap  perlakuan  diulang empat  kali.  Analisis  substrat  onggok  dan  dedak  padi  dilakukan  sebanyak  empat ulangan. Data yang diperoleh diolah menggunakan  uji  sidik ragam  (ANOVA) yang dilanjutkan dengan uji Duncan pada taraf nyata 5% (α = 0,05) menggunakan paket SPSS  21.0 Statistic  Software untuk  mengetahui  pengaruh  perlakuan  penambahan inokulum dan waktu inkubasi terhadap produksi asam sitrat.

## HASIL PEMBAHASAN Karakterisasi Substrat Onggok dan Dedak Padi
Hasil  samping  agroindustri  dapat  digunakan  sebagai  substrat  untuk pertumbuhan  pada  kultivasi Aspergillus  niger .  Onggok  digunakan  sebagai  sumber karbon  selama  proses  kultivasi,  sedangkan  dedak  padi  digunakan  sebagai  sumber nitrogen  dan  mineral.  Sebelum  digunakan  sebagai  substrat  onngok  dan  dedak  padi dikeringkan terlebih dahulu pada suhu 50 ℃ selama 6 jam dengan menggunakan oven blower.  Proses  pengeringan  ini  bertujuan  agar  proses  pembentukan  asam  sitrat berlangsung dengan baik.
Onggok  adalah  limbah  yang  dihasilkan  pada  pengolahan  ubi  kayu  menjadi tapioka, berupa limbah padat utama setelah pengepresan. Onggok masih mengandung karbohidrat yang cukup tinggi, namun protein kasar dan lemaknya rendah (Apriyani &  Sedyadi,  2015).  Komposisi  onggok  dipengaruhi  oleh  jenis  singkong,  daerah  asal serta  cara  yang  dipergunakan  dalam  pembuatan  tepung  tapioka.  Komposisi  kimia onggok disajikan pada Tabel 1.
Secara  morfologi,  dedak  adalah  campuran perikarp ,  yaitu  lapisan  pelindung butir padi bagian luar yang merupakan susunan lapisan sel yang berbeda, dan tegmen , yaitu  lapisan  bagian  dalam  yang  merupakan susunan  dua  lapisan  yang  berbeda. Kualitas dedak padi dipengaruhi oleh jenis padi yang digunakan sebagai bahan baku. Komposisi kimia dedak padi disajikan pada Tabel 1. Akan tetapi, dalam dedak padi juga terkandung mineral fosfor (P) dan nitrogen (N) yang merupakan faktor pembatas ( limiting factor ) bagi Aspergillus niger dalam merangsang pembentukan asam sitrat, sehingga pada penambahan dedak padi yang berlebih diperoleh penurunan perolehan asam sitrat (Syamsuriputra et al ., 2006).
Kadar air pada substrat dapat mempengaruhi pertumbuhan kapang. Pada kadar air yang tinggi, proses hidrolisis enzimatik sitrat sintase dalam membentuk asam sitrat berlangsung  dengan  baik.  Sebaliknya,  kadar  air  yang  rendah  dapat  menyebabkan aktivitas  metabolik  kapang terganggu dan pertumbuhannya menjadi  tidak optimum. Kadar  air  substrat  pada  percobaan  ini  lebih  kecil  daripada  kadar  air  optimum  pada percobaan yang dilakukan oleh Syamsuriputra et al . (2006) yakni sebesar 60% dengan ampas tapioka sebagai substrat. Hal ini disebabkan oleh perbedaan komposisi substrat sehingga mempengaruhi kandungan serat.  Kadar  serat  yang tinggi  dipengaruhi oleh kadar air (Soedirga et al ., 2018).
Kadar abu yang tinggi pada substrat dapat menghambat pertumbuhan kapang. Kadar abu substrat pada percobaan ini tergolong rendah seperti yang dapat dilihat pada Tabel 1. Hal ini mempengaruhi keefektifan proses fermentasi karena berkaitan dengan peningkatan  bahan  organik  akibat  proses  degradasi  substrat  oleh Aspergillus  niger (Styawati, 2014).
Lemak  yang  terhidrolisis  tidak  dapat  membentuk  gula,  tetapi  akan  berubah menjadi  asam  lemak  dan  gliserol,  sehingga  kandungan  lemak  yang  tinggi  akan mempengaruhi  kadar  gula  yang  diperoleh  menjadi  lebih  sedikit.  Kandungan  lemak
pada  substrat  onggok  dan  dedak  padi  akan  digunakan  sebagai  sumber  energi  untuk pertumbuhan Aspergillus niger. Hal ini sesuai dengan hasil percobaan yang dilakukan oleh Komari (1996), menyebutkan bahwa penggunaan lemak sebagai sumber energi untuk  pertumbuhan  kapang Rhizopus  sp. yang  cukup  tinggi  sehingga  menggunakan cadangan lemak yang ada dalam ampas tahu.
Protein yang terhidrolisis akan melepas asam-asam amino penyusunnya. Asam amino  yang  sesuai  bagi  enzim  dapat  berfungsi  sebagai  energi  enzim  untuk  bekerja, diantaranya enzim amilase yang bekerja merombak pati menjadi gula. Meskipun hasil hidrolisis protein bukan berupa gula, namun dengan protein yang banyak terhidrolisis maka energi bagi enzim bekerja juga semakin banyak, sehingga enzim dapat bekerja maksimal  sesuai  tugasnya  (Musita,  2018).  Kadar  protein  substrat  dedak  padi  pada percobaan ini lebih tinggi jika dibandingkan dengan substrat kulit durian pada proses fermentasi oleh Aspergillus niger yakni sebesar 0,3931% (Ariyani et al , 2014). Dengan demikian  tingginya  jumlah  protein  ini,  khususnya  pada  substrak  dedak  padi  dapat dimanfaatkan sebagai sumber nitrogen sehingga fase eksponesial pada percobaan ini lebih cepat dibandingkan substrat kulit durian yang terjadi di waktu inkubasi 120 jam.
Tabel 1. Komposisi Kimia Onggok dan Dedak Padi
Komponen (%) Hasil Samping Agroindustri Onggok Dedak padi Air 13,13±0,43 10,60±0,57 Abu 1,02±0,05 8,50±0,49 Lemak 1,42±0,27 13,82±1,10 Protein 2,09±0,09 11,51±0,55 Karbohidrat by difference 82,35±0,76 55,58±1,75

## Karakterisasi Isolat Aspergillus niger
Aspergillus  niger merupakan  kapang  yang  memiliki  pertumbuhan  cepat, menghasilkan  protein tinggi  dan memproduksi enzim selulase  yang  cukup  efisien  sehingga mampu  memanfaatkan  selulosa  untuk  pertumbuhannya  serta  dapat  menghidrolisis  selulosa kristal  (Auta et  al .,  2014). Enzim  yang  dihasilkan  oleh Aspergillus  niger seperti α- amilase , β-amilase , dan selulase berperan sebagai penggerak pembentukan asam sitrat. Enzim  ini  termasuk  jenis  enzim  invertase  yaitu  enzim  yang  terikat  membran  dan mampu menghidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa untuk diangkut ke dalam sel  sebagai  jalur  reaksi  dari  sukrosa  menjadi  asam  sitrat  dimulai  ekstraseluler
(Vandenberghe et  al .,  2017).  Oleh  karena  itu Aspergillus  niger dapat  digunakan sebagai biokatalis dalam produksi asam sitrat secara fermentasi.
Pertumbuhan kapang berkorelasi dengan perkembangbiakan yang berpengaruh terhadap  peningkatan  jumlah  sel.  Jumlah  sel  hidup  dipengaruhi  oleh  ketersediaan sumber  karbon  dan  sumber  nitrogen.  Ketika  nutrisi  dan  kondisi  lingkungan mendukung  untuk  pertumbuhan  isolat,  spora  tumbuh  menjadi  sel  vegetatif  dan berkembang biak dengan cara membelah diri  (Sasmitaloka et al ., 2016). Jumlah sel hidup menunjukkan total sel vegetatif, spora yang sedang tumbuh dan jumlah spora. Kurva  pertumbuhan Aspergillis  niger pada  media nutrient  broth disajikan  pada Gambar  1.  Kurva  pertumbuhan  digunakan  untuk  menentukan  waktu  optimal Aspergillis niger dalam memproduksi senyawa metabolit primer, seperti asam sitrat. Agar asam sitrat dapat terakumulasi dalam jumlah yang cukup untuk dikomersialkan, maka di dalam proses tidak boleh terjadi tahap sporulasi ataupun pertumbuhan yang maksimal (Behera, 2020).
Fase  lag  (adaptasi)  merupakan  fase  penyesuaian  isolat  dengan  media  dan kondisi lingkungan baru. Berdasarkan data pada Gambar 1, dapat diketahui bahwa fase lag terjadi pada waktu inkubasi 0-4 jam.  Lama waktu fase lag dipengaruhi oleh media pertumbuhan,  lingkungan,  dan  jenis  inokulum.  Jika  medium  dan  lingkungan pertumbuhan tidak berbeda jauh dengan medium dan lingkungan sebelumnya, maka tidak diperlukan waktu adaptasi yang lama. Menurut Sasmitaloka (2017), Aspergillus niger merupakan  jenis  kapang  yang  memiliki  kemampuan  cepat  dalam pertumbuhannya. Oleh karena itu, waktu penyesuaian yang dibutuhkan untuk tumbuh di media baru menjadi lebih singkat. Pada saat fase lag, selain bertambah biomassa, ukuran  dari  sel  kapang  juga  mengalami  peningkatan  serta  terjadi  pula  perubahan komposisi  kimia  dari  kapang  tersebut.  Jika  sudah  menyesuaikan  diri,  selanjutnya kapang  mulai  membelah  diri  dengan  kecepatan  yang  rendah  (fase  akselerasi). Aspergillus  niger mulai  memasuki  fase  akselerasi  pada  waktu  inkubasi  4-8  jam (Gambar 1).
Fase eksponensial terjadi pada waktu inkubasi 8-32 jam (Gambar 1). Pada fase ini  kapang  membelah  dengan  cepat  dan  konstan  mengikuti  kurva  logaritmik. Pertumbuhan kapang sangat dipengaruhi oleh medium pertumbuhannya dan kondisi lingkungannya, seperti pH, kandungan nutrien, suhu dan kelembaban udara. Pada fase
ini,  kebutuhan  energi  semakin  meningkat  dibandingkan  pada  fase  lag.  Pada  fase logaritmik hingga awal fase stasioner umumnya dihasilkan senyawa metabolit primer yang diproduksi.
Aspergillus niger mulai memasuki fase deselerasi pada waktu inkubasi 32-40 jam dan mulai stationer pada waktu inkubasi 40-64 jam. Pada fase ini, gula sederhana yang terdapat pada substrat mulai berkurang dan mulai habis, sehingga akan terjadi penguraian sumber karbon dan nitrogen yang lebih kompleks seperti pati dan protein menjadi gula-gula sederhana dan asam  amino  (Sasmitaloka et al ., 2016). Selain itu, ukuran sel menjadi lebih kecil meskipun nutrisi sudah berkurang. Pada fase stationer, akan dihasilkan metabolit sekunder.
Gambar 1. Kurva Pertumbuhan Isolat Aspergillus niger
Selanjutnya, Aspergillus niger memasuki fase kematian pada waktu inkubasi 64-72 jam. Sebagian besar populasi kapang mulai mengalami kematian karena nutrien di  dalam  medium  sudah  habis,  adanya  zat  racun  dan  habisnya  energi  cadangan  di dalam sel. Kecepatan kematian tergantung dari kondisi nutrien, lingkungan dan jenis mikroba.
Media nutrient broth memberikan laju tumbuh spesifik Aspergillus niger yang lebih  tinggi  jika  dibandingkan  dengan  media  bekatul.  Pada  media  bekatul,  fase  lag terjadi pada waktu inkubasi 24 jam, fase akselerasi terjadi pada waktu inkubasi 48 jam,
0 2 4 6 8 10 12 14 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 Ju m lah Sel H id u p ( L o g C FU/m L ) Waktu Inkubasi (jam)
fase eksponensial terjadi pada waku inkubasi 72 jam dan fase deselarasi terjadi pada waktu inkubasi 96 jam (Naim, 2016)..

## Produksi Asam Sitrat
Kandungan asam sitrat yang diproduksi oleh Aspergillus niger pada kultivasi media  padat  disajikan  pada  Gambar  4.  Hasil  analisis  statistik  menunjukkan  bahwa kombinasi  perlakuan  antara  persentase  volume  inokulum  dan  waktu  inkubasi menghasilkan kandungan asam sitrat yang berbeda nyata (p < 0,05).
Selama proses fermentasi, kapang akan tumbuh dan berkembang terus menerus sampai  fase  kematian.  Hal  ini  disebabkan  oleh Aspergillus  niger selama  waktu fermentasi terus menghasilkan asam dengan cara membelah diri sehingga jumlahnya meningkat  dan  cepat.  Kandungan  asam  sitrat  akan  terus  meningkat  sampai  nutrisi substrat habis. Jika nutrisi habis maka kapang akan mengalami fase kematian. Menurut Sasmitaloka  (2017)  nutrisi  dalam  media  fermentasi  yang  berjumlah  sedikit  dapat menurunkan rendemen asam sitrat.
Nilai  kadar  asam  sitrat  berkorelasi  dengan  nilai  pH.  Nilai  kadar  asam  sitrat yang tinggi menunjukkan pH yang rendah. Semakin rendah nilai pH, maka semakin tinggi asam sitrat yang dihasilkan. Selain nilai pH, kadar asam sitrat pun berkorelasi dengan total asam. Kadar asam sitrat meningkat seiring meningkatnya total asam. Hal ini disebabkan bahwa asam sitrat merupakan golongan asam lemah yang dihasilkan dari proses fermentasi oleh Aspergillus niger.
Gambar 2. Asam Sitrat yang Diproduksi oleh Aspergillus niger pada Kultivasi Media Padat
Dalam  penelitian  ini,  kadar  asam  sitrat  tertinggi  pada  waktu  fermentasi berlangsung  selama  5  hari  atau  120  jam.  Hal  ini  berbeda  dengan  hasil  penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Carolina et al . (2015) dan Ul-Haq et al . (2002) yang menemukan  bahwa  produksi  asam  sitrat  tertinggi  pada  waktu  144  jam  dengan menggunakan  substrat  molases.  Dengan  demikian,  substrat  campuran  onggok  dan dedak padi memiliki tingkat efisiensi waktu yang lebih tinggi dalam proses produksi asam sitrat.

## Karakterisasi Asam Sitrat Hasil Fermentasi
pH
pH  pada  media  fermentasi Aspergillus  niger pada  kultivasi  media  padat disajikan  pada  Gambar  2.  Berdasarkan  informasi  dari  Gambar  2,  pada  hari  ke-1 fermentasi, pH pada media fermentasi berkisar antara 5,38-5,55. Penurunan nilai pH terjadi hingga waktu inkubasi selama 5 hari. Selanjutnya, nilai pH cenderung konstan. Hal  ini  disebabkan  bahwa  terbentuknya  asam-asam  lemah  sebagai  produk  samping dari proses  fermentasi  asam  sitrat,  yaitu asam  oksalat. Keberadaan  asam  oksalat ini akan membentuk garam ketika proses pengendapan, garam tersebut bersifat bufer yang bersifat  mempertahankan  pH  (Carolina et  al .,  2015).  Hasil  analisis  statistik menunjukkan  bahwa  kombinasi  perlakuan  antara  persentase  volume  inokulum  dan waktu inkubasi menghasilkan nilai pH yang berbeda nyata (p < 0,05).
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A sam Sit rat (g /L ) Waktu Inkubasi (Hari) Inokulum 2,5%
Inokulum 5%
Inokulum 7,5%
Persentase volume inokulum mempengaruhi penurunan pH, dimana semakin banyak volume inokulum yang ditambahkan cenderung dapat mempercepat terjadinya penurunan pH. Namun penambahan starter pada persentase yang tinggi tidak efektif dalam mempercepat penurunan pH karena kapang dalam persentase yang tinggi (7,5% (b/v)) tidak mampu tumbuh dan bekerja secara optimal. Penurunan pH yang optimal terdapat pada perlakuan dengan penambahan inokulum 5% (b/v). Selama fermentasi berlanjut  penurunan  pH  masih  terus  berlangsung  dan  penurunan  tersebut  seiring dengan  meningkatnya  keasaman  produk.  Penurunan  pH  juga  berkorelasi  dengan penurunan  jumlah  kapang.  Penurunan  jumlah  kapang  mengakibatkan  berkurangnya pelepasan amonia yang diikuti dengan penggunaan asam amino oleh mikroorganisme perangsang fermentasi.
Penurunan pH menunjukkan proses kultivasi berlangsung dengan baik dan pati didegradasi menjadi gula sederhana oleh Aspergillus niger untuk memproduksi asam sitrat. pH rendah dibutuhkan dalam proses pembentukan asam sitrat, tingginya nilai pH dapat  memicu  akumulasi  produk  lain,  yaitu  asam  oksaloasetat  (Prihastuti et  al .,
2021).  Vandenberghe et  al .,  (2017)  menyebutkan  bahwa Aspergillus  niger aktif menghasilkan  asam  sitrat  pada  rentang  pH  2-4.  Pada  pH  di  bawah  2,  dapat menyebabkan  inhibisi  enzim  yang  membantu  dalam  pembentukan  asam  sitrat, sedangkan pada pH > 4 akan terbentuk asam lain yaitu asam oksaloasetat atau asam glukonat. pH awal media fermentasi pada kajian ini melebihi rentang pH optimal untuk produksi  asam  sitrat.  Penerapan  pH  awal  media  yang  rendah  hanya  efektif  jika fermentasi dilakukan dalam dua tahapan proses. Hal ini karena pH rendah cenderung menghambat perkecambahan spora dan pertumbuhan kapang. Nilai pH yang rendah menandakan  terbentuknya  asam  sitrat  selama  fermentasi.  Beberapa  enzim  yang berperan dalam siklus TCA ( Tricarboxylic Acid ) sensitif terhadap pH.
Gambar 3. pH pada Media Fermentasi Aspergillus niger pada Kultivasi Media Padat

## Total Asam
Total  asam  pada  asam  sitrat  yang  diproduksi  oleh Aspergillus  niger pada kultivasi media padat disajikan pada Gambar 3. Hasil analisis statistik menunjukkan bahwa kombinasi perlakuan antara persentase volume inokulum dan waktu inkubasi menghasilkan total asam yang berbeda nyata (p < 0,05).
Keasaman pada asam  sitrat  terjadi karena adanya aktivitas Aspergillus  niger yang  mengubah  karbohidrat  menjadi  senyawa  metabolit  primer,  berupa  asam  sitrat. Selama proses fermentasi, total asam meningkat pada hari pertama hingga hari kelima lalu mengalami penurunan dari hari keenam hingga hari kesembilan. Fluktuatif nilai total asam ini disebabkan oleh populasi Aspergillus niger (Kusmarwati et al ., 2011). Fermentasi dengan menggunakan Aspergillus niger akan menghasilkan asam- asam  organik.  Asam-asam  organik  merupakan  hasil  dari  pemecahan  glukosa  dan fruktosa dan akan berlangsung terus menerus hingga sumber nutrisi habis.
0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3
4 5 6 7 8 9 pH Waktu Inkubasi (Hari)
Inokulum 2,5%
Inokulum 5%
Inokulum 7,5%
Gambar 4. Total Asam pada Asam Sitrat yang Diproduksi oleh Aspergillus niger pada Kultivasi Media Padat

## KESIMPULAN
Pemanfaatan onggok dan dedak padi sebagai substrat pada produksi asam sitrat oleh Aspergillus  niger pada kultivasi media padat  dapat  meningkatkan nilai  tambah karena  efisiensi  waktu  yang  tinggi.  Hal  ini  disebabkan  oleh  tingginya  nutrisi  yang terkandung  pada  onggok  dan  dedak  padi,  khususnya  kandungan  lemak,  protein  dan karbohidrat.  Penambahan  volume  inokulum Aspergillus  niger sebanyak  5%  (b/v) dengan waktu inkubasi selama lima hari dapat menghasilkan asam sitrat yang optimal. Pada kombinasi perlakuan tersebut, dihasilkan nilai pH 2,65, total asam 13,91 g/L, dan kandungan asam sitrat 9,74 g/L.

## DAFTAR PUSTAKA
Abbas, N., Safdar, W., Ali, S., Choudhry, S., & Ilahi, S. (2016). Citric Acid Production from Aspergillus niger using Banana Peel. International Journal of Scientific & Engineering Research , 7 (1), 1580–1583.
Adeoye, A. ., Lateef, A., & Gueguim-Kana, E. . (2015). Optimization of Citric Acid Production  Using  A  Mutant  Strain  of  Aspergillus  niger  On  Cassava  Peel Substrate. Biocatalysis  and  Agricultural  Biotechnology , 4 (4),  568–574. https://doi.org/10.1097/JU.0000000000002945
Apriyani, M., & Sedyadi, E. (2015). Sintesis dan Karakterisasi Plastik Biodegradable dari  Pati  Onggok  Singkong  dan  Ekstrak  Lidah  Buaya  (Aloe  vera)  dengan Plasticizer Gliserol. Jurnal Sains Dasar , 4 (2), 145–152.
Ariyani,  S.B.,  Asmawit,  Utomo,  P.P.  Optimasi  Waktu  Inkubasi  Produksi  Enzim Selulase oleh
Aspergillus niger Menggunakan Fermentasi
0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3
4 5 6 7 8 9 T o tal A sam ( g /L ) Waktu Inkubasi (Hari)
Inokulum 2,5%
Inokulum 5%
Inokulum 7,5%
Substrat Padat. Biopropal Industri, 5(2) 61-67. http://202.47.80.55/biopropal/article/view/825/736
Auta,  H.  S.,  Abidoye,  K.  T.,  Tahir,  H.,  Ibrahim,  A.  D.,  &  Aransiola,  S.  A.  (2014).
Citric Acid Production by Aspergillus niger Cultivated on Parkia biglobosa Fruit  Pulp. International  Scholarly  Research  Notices , 2014 ,  1–8. https://doi.org/10.1155/2014/762021
Behera, B. C. (2020). Citric acid from Aspergillus niger: a comprehensive overview.
Critical Reviews in Microbiology , 46 (6), 727–749.
https://doi.org/10.1080/1040841X.2020.1828815
Carolina, A., Sidik, A., Maksum, I. P., Rachman, S. D., Safari, A., & Ishmayana, S. (2015).  Fermentasi  Biak  Rendam  Molases  dengan  Aspergillus  niger  untuk Produksi Asam Sitrat. In Chimica et Natura Acta (Vol. 3, Issue 1, pp. 25–29). https://doi.org/10.24198/cna.v3.n1.9171
Chergui, D., Akretche-kelfat, S., Lamoudi, L., Al-Rshaidat, M., Boudjelal, F., & Ait- amar, H. (2021). Optimization of Citric Acid Production by Aspergillus niger Using Two Downgraded Algerian Date Varieties. Saudi Journal of Biological
Sciences , 28 (12), 7134–7141. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2021.08.013
Fibriyani,  D.,  Arinta,  F.,  &  Kusumaningtyas,  R.  D.  (2017).  Pengolahan  Onggok Singkong  Sebagai  Plastik Biodegradable Menggunakan Plasticizer  Gliserin Dari  Minyak  Jelantah. Jurnal  Aplikasi  Teknologi  Pangan , 6 (2),  74–77. https://doi.org/10.17728/jatp.195
Kareem,  S.  .,  &  Rahman,  R.  .  (2011).  Utilization  of  Banana  Peels  for  Citric  Acid Production by Aspergillus niger. Agriculture and Biology Journal of North America , 4 (4), 384–387. https://doi.org/10.5251/abjna.2013.4.4.384.387 Kiramang, K. (2011). Berat Badan Akhir, Konversi Ransum dan Income Over Feed and Chick Cost Ayam Broiler dengan Pemberian Ransum Komersil. Jurnal
Teknosains. 5 (1), 15-25. http;//journal.uin-
alaudin.ac.id/index.php/teknosains/article/view/163
Komari,  Rozzana,  R.,  Mahmud,  M.K.,  1996.  Akumulasi  Lemak  pada Rhizopus  SP melalui Proses  Fermentasi  Padat.  Center for Research and Development  of Nutrition and Food, NIHRD.
Kusmarwati,  A.,  Heruwati,  E.  S.,  Utami,  T.,  &  Rahayu,  E.  S.  (2011).  Pengaruh Penambahan Pediococcus Acidilactici F-11 sebagai Kultur Starter terhadap Kualitas Rusip Teri (Stolephorus Sp.). Jurnal Pascapanen Dan Bioteknologi Kelautan Dan Perikanan , 6(1), 13–26.
https://doi.org/10.15578/jpbkp.v6i1.84
Marbun,  F.  G.  I.,  Wiradimadja,  R.,  &  Hernaman,  I.  (2018).  Pengaruh  Lama Penyimpanan  Terhadap  Sifat  Fisik  Dedak  padi. Jurnal  Ilmiah  Peternakan Terpadu , 6 (November), 163–166.
Musita,  N.  (2018).  Kajian  Sifat  Fisikokimia  Tepung  Onggok  Industri  Besar  Dan Industri  Kecil. Majalah  Teknologi  Agro  Industri , 10 (1),  19–24. https://doi.org/10.46559/tegi.v10i1.3990
Naim,  Nurlia.  Pemanfaatan  Bekatul  Sebagai  Media  Alternatif  untuk  Pertumbuhan
Aspergillus Sp. Media
Analisis Kesehatan, 7(2), 1-6.
https://anakes.poltekkes-mks.ac.id/wp-content/uploads/2018/09/1-Hj-
Nurlia-Naim-Jurnal-Nov-2016.pdf
Prihastuti, P., Aji, B. P., Fitriani, D. S., Maharani, F., & Hartati, I. (2021). Optimasi Asam  Sitrat  Limbah  Batang  Pisang  (Musa  Paradisiaca  L.)  dengan  Metode Kultivasi  Cair. Prosiding  Seminar  Nasional  Sains  Dan  Teknologi  Ke-11 , 1 (1), 67–71.
Roukas, T., & Kotzekidou, P. (2020). Pomegranate Peel Waste: A New Substrate for Citric  Acid  Production  by  Aspergillus  niger  in  Solid-State  Fermentation Under  Non-Aseptic  Conditions. Environmental  Science  and  Pollution Research , 27 (12), 13105–13113. https://doi.org/10.1007/s11356-020-07928- 9
Sari, M., Warji, Novita, D. D., & Tamrin. (2013). Mempelajari Karakteristik Tepung Onggok  Pada  Tiga  Metode  Pengeringan  Yang  Berbeda. Jurnal  Teknik Pertanian Lampung , 2 (1), 43–48.
Sasmitaloka, K. S. (2017). Produksi Asam Sitrat oleh Aspergillus niger pada Kultivasi Media Cair. Jurnal Integrasi Proses , 6 (3), 116–122.
Sasmitaloka,  K.  S.,  Rahayuningsih,  M.,  &  Sunarti,  T.  C.  (2022).  Utilization  of Agroindustrial by Product for Bioinsecticide Production. Proceedings of the International Conference on Radioscience, Equatorial Atmospheric Science and Environment and Humanosphere Science , 275 , 507–515. https://doi.org/10.1007/978-3-642-03503-6
Sasmitaloka,  K.  sanggrami,  Sunarti,  T.  C.,  &  Rahayuningsih,  M.  (2016).  Produksi Bioinsektisida  Oleh  Bacillus  thuringiensis  subs.  aizawai  Pada  Kultivasi Media  padat  Menggunakan  Limbah  Agroindustri. Jurnal  Penelitian Pascapanen Pertanian , 13 (1), 1–10.
Show, P. L., Oladele, K. O., Siew, Q. Y., Zakry, F. A. A., Wei Lan, J. C., & Ling, T. C.  (2015).  Overview  of  Citric  Acid  Production  from  Aspergillus  niger.
Frontiers in Life Science , 8 (3), 271–283.
https://doi.org/10.1080/21553769.2015.1033653
SNI.  (1992). Cara  Uji  Makanan  dan  Minuman (SNI  01-289).  Badan  Standarisasi Nasional.
Soedirga, L. C., Cornelia, M., & Vania. (2018). Analisis Kadar Air, Kadar Serat Dan Rendemen  Tepung  Singkong  dengan  Menggunakan  Berbagai  Metode Pengeringan. Sains dan Teknologi. FaST Jurnal  Sains dan Teknologi. 2(2), 8–18. https://ojs.uph.edu/index.php/FaSTJST/article/download/1322/pdf Styawati, Nur, E., Muhtarudin, Liman. (2014). Pengaruh Lama Fermentasi Trametes Sp. Terhadap Kadar Bahan Kering, Kadar Abu, dan Kadar Serat Kasar Daun Nenas Varietas Smooth Cayene. Jurnal Ilmiah Peternakan Terpadu . 2(1), 19- 24. http://dx.doi.org/10.23960/jipt.v2i1.p%25p
Sugiwati,  S.,  Suhartono,  M.  T.,  Hanafi,  M.,  &  Lioe,  H.  N.  (2018).  Produksi  β- Glukosidase  Aspergillus  niger  Bio  2173  dengan  Fermentasi  Padat menggunakan Substrat Dedak. Jurnal Selulosa , 8 (1), 33–42. Suryani, H. F., N. Luthfi. 2022. Evaluasi Kualitas Nutrisi Dedak Padi Dari Pemasok Bahan Pakan Di Kabupaten Semarang. Journal of Animal Center (JAC) ., 4(1) 26- 32. DOI: https://doi.org/10.36378/jac.v4i1.2189
Syamsuriputra, A. A., Setiadi, T., Kushandayani, R., & Yunus, R. F. (2006). Pengaruh Kadar Air Substrat dan Konsentrasi Dedak Padi pada Produksi Asam Sitrat dari Ampas Tapioka Menggunakan Aspergillus niger ITBCCL74. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia , 1–8.
Ul-Haq, I., Ali, S., Qadeer, M. A., & Iqbal, J. (2002). Citric acid fermentation by mutant strain  of  Aspergillus  niger  GCMC-7  using  molasses  based  medium. Electronic Journal  of  Biotechnology , 5 (2),  125–132. https://doi.org/10.2225/vol5-issue2- fulltext-5
Ummi,  N.,  &  Aviantara,  D.  B.  (2019).  Waste  Exchange  Limbah  Onggok  Tapioka dengan  Proses  Biologik  untuk  Periptaan  Polyunsaturated  Fatty  Acid. Jurnal Rekayasa Lingkungan , 12 (2), 136–154. Vandenberghe, L. P. ., Rodrigues, C., de Carvalho, J. ., Medeiros, A. B. ., & Soccol, C. .  (2017).  Production  and  Application  of  Citric  Acid. Current  Development  in Biotechnology and Bioengineering , 557–575.