PPPRRROOOBBBLLLEEEMMM SSSOOOLLLVVVIIINNNGGG DDDAAALLLAAAMMM PPPEEENNNGGGOOOLLLAAAHHHAAANNN PPPAAANNNGGGAAANNN MMMooohhh... SSSuuu'''iii Badan Penerbitan Universitas Widyagama Malang i
PROBLEM SOLVING DALAM PENGOLAHAN PANGAN Penyusun Penerbit Tahun Terbit : Moh. Su'i : Badan Penerbitan Universitas Widyagama Malang Jl. Borobudur No. 35 Malang : 2017 ii
KATA PENGANTAR Puji syukur saya panjatkan ke hadirat Alloh SWT. yang telah melimpahkan rahmatNya sehingga penyusunan buku ini bisa selesai. Sholawat dan salam saya haturkan kepada Nabi Muhammad SAW. Buku ini memaparkan tentang masalah-masalah yang sering dihadapi dalam pengolahan produk pangan serta cara mengatasinya. Setiap produk dijelaskan mulai dari tahap proses pengolahan produk, peranan setiap bahan yang digunakan dalam pembuatan produk serta tujuan setiap tahap pengolahan. Selanjutnya diuraikan permasalahan yang sering ditemui dalam pembuatan produk tersebut serta cara mengatasi setiap masalah tersebut. Buku ini merupakan referensi atau bahan acuan untuk mata kuliah Problematika Produksi dan Pengambangan Produk, Teknologi Pengolahan Pangan. Penulis menyadari bahwa buku ini masih memerlukan penyempurnaan. Oleh karena itu, apabila ada saran, kritik dan masukan dari pembaca penulis sangat menghargainya demi perbaikan buku ini. Terima kasih disampaikan kepada kedua orang tua yaitu H. Ach. Masduki dan Hj. Supiya, serta seluruh guru mulai SD hingga perguruan tinggi. Terima kasih juga saya ucapkan kepada istri tercinta Nurhayati, ananda Muhammad Ilham Akbar, Muhammad Wahyu Fikri dan Hafiza Zahra Khairunnisa' serta kolega di Universitas Widyagama Malang serta semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan penulisan buku ini. Demikian pengantar dari penulis semoga paparan dalam buku ini bisa diambil manfaatnya. Malang, Agustus 2017 Penulis iii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ... i DAFTAR ISI ... ii I. PENDAHULUAN ... ... 1 II. SARI KEDELAI ... 4 2.1. Proses Pengolahan Susu Kedelai ... ... 7 2.2. Masalah yang sering terjadi dalam Pembuatan susu kedelai dan cara mengatasinya ..... .... ... 11 III. JAHE INSTAN ... 18 3.1. Proses Pengolahan Jahe Instan ... 21 3.2. Masalah yang sering terjadi pada pengolahan jahe instan dan cara mengatasinya ... 26 IV. KERUPUK ... 32 4.1. Proses pembuatan kerupuk ... . 33 4.2. Masalah yang sering terjadi pada pembuatan Kerupuk dan cara mengatasinya ... 40 V. KECAP ... 49 5.1. Proses Pengolahan Kecap ... .. 51 5.2. Permasalahan yang sering terjadi pada proses pengolahan kecap dan cara mengatasinya ... 61 VI. ROTI ... 72 6.1. Proses pembuatan roti ... ... 81 6.2. Masalah yang sering terjadi pada pengolahan roti dan cara mengatasinya ... . 89 VII. SARI BUAH ... 96 7.1. Proses Pengolahan Sari Buah... .. 97 iv
7.2. Masalah yang dihadapi dalam pengolahan sari buah dan cara mengatasinya ... ...104 DAFTAR PUSTAKA ... . 109 v
I. PENDAHULUAN (makanan dan minuman) memegang peranan penting dalam menentukan kualitas produk yang dihasilkan. Proses pengolahan yang benar akan menghasilkan produk yang berkualitas baik. Sebaliknya, produk akan berkualitas rendah jika tidak diolah dengan benar. Pengolahan produk pangan Selama proses pengolahan, baik dalam industri kecil, menengah maupun besar, sering ditemui masalah-masalah dalam pengolahan sehingga kualitas produk menjadi rendah. Kualitas yang dimaksud diantaranya nilai gizi, rasa, penampilan (warna, bentuk), atau produk mengandung senyawa yang berbahaya. Pengetahuan tentang masalah-masalah yang sering dihadapi dalam proses pengolahan pangan sangat penting bagi produsen. Dengan bekal tersebut, maka akan terhindar dari kesalahan selama proses sehingga bisa menghemat biaya dan waktu proses produksi. Untuk bisa mengatasi permasalahan dalam pengolahan pangan, ada beberapa hal yang harus dikuasai. (1) Mengetahui tahapan proses pengolahan bahan pangan, (2) Memahami fungsi setiap bahan yang digunakan dan hubungannya dengan kualitas produk, (3) Memahami peranan 1
2 setiap tahap dalam proses pengolahan dan pengaruhnya terhadap kualitas produk akhir. Setelah memahami tiga hal tersebut, maka akan mempunyai kemampuan untuk menentukan titik kritis dalam proses pengolahan pangan. Apabila ada masalah dalam pengolahan, langkah pertama adalah membuat suatu dugaan (hipotesa) penyebab dari masalah tersebut. Dugaan tersebut berdasarkan pada pemahaman (pengetahuan) terhadap fungsi setiap bahan dan peranan setiap tahap dari proses pengolahan. Dari hipotesa tersebut akan ditemukan beberapa kemungkinan penyebab masalah tersebut. Untuk memastikan penyebab terjadinya masalah tersebut, perlu dilakukan peninjauan ke lapang (pabrik) untuk melihat secara langsung proses pengolahan itu dilakukan. Dengan melihat proses secara langsung, dapat dilihat kualitas bahan yang digunakan dalam proses pengolahan dan tahap demi tahap proses pengolahan dilakukan oleh karyawan. beberapa permasalahan yang sering terjadi pada pengolahan produk pangan. Produk pangan yang akan dibahas di sini adalah produk pangan yang banyak dikonsumsi oleh sebagian besar masyarakat Indonesia yaitu susu kedelai, jahe instan, kerupuk, kecap, roti dan sari buah. Pemilihan produk ini karena produk- produk tersebut banyak diproduksi di masyarakat Indonesia baik industri kecil maupun besar. Harapannya, buku ini bisa menjadi bagian dari referensi bagi industri pengolahan pangan khususnya industri kecil. Disamping itu, buku ini bias digunakan sebagai referensi oleh mahasiswa bidang ilmu Teknologi Pangan atau Teknologi Hasil Pertanian khususnya yang menempuh atau kuliah Teknologi Pengolahan Pangan, Problematika Produksi dan Pengembangan Produk atau mahasiswa yang sedang menempuh Praktek Kerja Lapang (PKL) dan Skripsi. Dalam buku ini akan dibahas
Dalam buku ini, setiap produk diuraikan dalam setiap bab. Satu produk dijelaskan mulai dari pengertian produk tersebut, tahap proses pengolahan produk, peranan setiap bahan yang digunakan dalam pembuatan produk serta tujuan setiap tahap pengolahan hubungannya dengan mutu produk akhir yang dihasilkan. Pada uraian tersebut, pembaca akan diberi pemahaman secara jelas bagaimana produk tersebut bisa terbentuk. Apa yang akan terjadi pada produk jika salah satu bahan tidak ada atau sebaliknya, jika salah satu bahan kebanyakan. Setelah pembaca memahami fungsi setiap bahan yang digunakan, pembaca diberi pemahaman bagaimana cara mencari bahan pengganti jika bahan yang diperlukan tidak didapatkan. Setelah memahami fungsi dari setiap bahan yang digunakan dalam pengolahan produk, akan dilanjutkan dengan menjelaskan tujuan dari setiap tahap proses. Mengapa proses tersebut dilakukan, apa yang terjadi jika proses tersebut tidak dilakukan. Uraian berikutnya adalah permasalahan yang sering ditemui dalam pembuatan produk tersebut. Setiap produk akan diuraikan masalah-masalah yang sering muncul saat pembuatan produk. Setelah semua masalah dijelaskan, selanjutnya akan dijelaskan faktor-faktor yang menyebabkan terjadinya masalah tersebut. Terakhir, akan diuraikan cara mengatasi setiap masalah tersebut. 3
4 BAB II SUSU KEDELAI Susu kedelai merupakan produk minuman yang diperoleh dari kedelai yang dihancurkan dengan ditambahkan air. Selanjutnya disaring (dipres) sehingga dipeloreh sari kedelai. Dengan penambahan gula secukupnya, akan dihasilkan susu kedelai. Susu kedelai merupakan minuman yang bergizi karena kandungan proteinnya tinggi. Selain itu susu kedelai juga mengandung lemak, karbohidrat, kalsium, phosphor, zat besi, provitamin A, Vitamin B kompleks (kecuali B12), dan air. tidak (Radiyati, 1992). Kelebihan susu kedelai adalah mengandung laktosa sehingga susu ini cocok dikonsumsi penderita tidak mempunyai enzim laktase dalam tubuhnya (Cahyadi, 2007). Kedelai mengandung antioksidan yang dapat memperbaiki tekanan darah dan meningkatkan kesehatan pembuluh darah (Ferlina, 2009). intoleransi laktosa, yaitu seseorang yang Susu kedelai merupakan minuman alternative pengganti susu bagi orang yang tidak menyukai susu sapi mapupun yang alergi terhadap susu sapi. Susu kedelai banyak disukai konsumen karena merupakan susu yang berasal dari bahan nabati (tumbuhan). Hal ini karena bahan pangan nabati secara umum lebih aman dari pada bahan pangan hewani. Tetapi pendapat ini tidak seluruhnya benar, karena manusia
memerlukan zat gizi makanan yang bersumber dari nabati dan hewani untuk keseimbangan. Beberapa kandungan gizi seperti asam amino tidak ada dalam bahan nabati, tetapi dimiliki oleh bahan hewani. Dari kandungan lemaknya, bahan hewani lebih banyak mengandung asam jenuh rantai panjang dibandingkan bahan yang berasal dari nabati. Asam lemak jenuh rantai panjang tersebut pada umumnya berbentuk padat di dalam suhu ruangan. Jika terlalu banyak mengkonsumsi asam sangat berpotensi menyebabkan peningkatan resiko penyakit jantung koroner karena dapat darah menaikkan (hiperkolesterolemia). Kadar kolesterol yang tinggi dalam darah timbulnya aterosklerosesis atau penyempitan pembuluh darah (Nuradi, 2003). lemak jenuh, lemak kolesterol kadar dalam diketahui dapat menyebabkan Dari segi kandungan kolesterol, susu kedelai tidak mengandung kolesterol. Sedangkan susu sapi mengandung kolesterol yang cukup tinggi 250 mg/100 gram. Jumlah ini lebih tinggi dari kolesterol dalam udang yang memiliki jumlah kolesterol 160 mg/100 gram (Anonimous, 2009). Bagi yang tidak disarankan untuk kolesterol darahnya mengkonsumsi susu sapi, sehingga susu kedelai merupakan alternative penggantinya. Susu kedelai kandungan gizinya hampir sama dengan susu sapi (Tabel 1). tinggi, Bahkan susu kedelai dapat menurunkan kolesterol darah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian sari kedelai (kuning atau hitam) dapat menurunkan kolesterol darah tikus putih. Pada tikus putih yang tidak diberi sari kedelai rasio LDL/HDL sebesar 0,64 dl/ml. Setelah diberi sari kedelai, rasio LDL/HDL menjadi 0.37 dl/ml (Hapsari, dkk., 2009). Sebetulnya, dalam jumlah tertentu kolesterol sangat diperlukan oleh tubuh untuk membentuk hormon. Hormon ini sangat diperlukan untuk membantu proses metabolisme dalam tubuh (Lehninger, 1997). Seperti hormone insulin, untuk 5
6 mengangkut glukosa dalam darah untuk dibawa ke dalam sel. Tetapi jika berlebihan, kolesterol berbahaya bagi tubuh khususnya akan mengganggu aliran darah dalam tubuh, hipertensi hingga penyumbatan pembuluh darah. Tabel 1. Kandungan gizi dalam 100 g susu kedelai dan susu sapi Kandungan Gizi Susu kedelai Susu sapi Energi (kal.) 44 59 Air (g) 90,8 88,5 Protein (g) 3,6 3,2 Lemak (g) 2,0 3,5 Karbohidrat (g) 2,9 4,5 Ca (mg) 15 100 P (mg) 49 90 Fe (g) 1,2 0,1 Vit. B1 (mg) 0,03 0,04 Vit. B2 (mg) 0,02 0,15 Niacin (mg) 0,5 0,2 Sumber : Intisari online (1998) Lemak jenuh rantai panjang dan kolesterol memang bahan yang sangat dihindari oleh setiap orang terutama yang sudah berusia lanjut. Padahal orang yang sudah berusia lanjut memerlukan asupan gizi yang baik seperti susu. Oleh karena itu, orang berusia lanjut disarankan untuk memilih susu kedelai karena tidak mengandung kolesterol dan kadar asam lemak jenuhnya rendah. Disamping itu, susu kedelai mengandung isoflavon. Kedelai mentah mengandung 2 - 4 mg isoflavon pada kedelai dalam kondisi kering (Wisnu, 2003). Dari hasil penelitian dikatakan bahwa isoflavon dapat menghambat pengeroposan
tulang Kandungan kalsiumnya kepadatan tulang serta menguatkannya. sehingga dapat membantu kepadatan tulang. juga membantu meningkatkan juga mampu menurunkan sympaton manupause (rasa lelah karena manupause). Bagi wanita yang akan memasuki masa menopause (berakhirnya masa kesuburan), disarankan mengkonsumsi isoflavon secara baik sympaton dan menopause. Efek berikutnya adalah hilangnya sympaton fatigue (rasa lelah). Isoflavon teratur sehingga mampu menurunkan Isoflavon yang ada dalam kandungan sari kedelai mampu meningkatkan transporter molekul, sehingga beberapa estrogen bebas yang berikatan dengan jaringan bisa menurun. Banyaknya juga bermanfaat untuk mempengaruhi tingkat kestabilan asam urat dalam darah. senyawa dalam kedelai diantaranya Menurut Wisnu (2003), isoflavon mempunyai multi fungsi, salah satu diantaranya adalah memacu pertumbuhan tulang. Hal ini karena isoflavon bersifat menstimulasi aktivitas osteblastik dan meningkatkan produksi hormon pertumbuhan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian sari kedelai basah dengan volume 4 ml pada tikus putih usia muda dapat memacu pertumbuhan panjang tulang hingga 14% , sedangkan untuk parameter berat tulang dapat meningkat hingga 29% (Wahyuni, 2008). 2.1. Proses Pengolahan Susu Kedelai Proses pembuatan susu kedelai meliputi perendaman dan penghancuran kedelai untuk mendapatkan sari kedelai. Setelah disaring dilakukan penambahan gula dan perebusan sehingga dihasilkan susu kedelai. Adapun tahapan pengolahan susu kedelai adalah sebagai berikut 7
8 1. Sortasi Sortasi merupakan proses pemisahan kotoran dari bahan yang akan diproses. Kotoran yang dipisahkan biasanya berupa kerikil, sisa kulit, daun, ranting atau kedelai yang rusak. Proses sortasi dilakukan agar susu kedelai yang dihasilkan berkualitas baik. Kedelai yang rusak jika terikut dalam susu kedelai akan mempengaruhi rasa susu kedelai. 2. Perendaman Perendaman dilakukan dalam air bersih selama 15 menit. Tujuannya adalah untuk memudahkan proses Dengan perendaman dalam air, penghancuran kedelai. kedelai akan menyerap air sehingga biji kedelai menjadi lebih lunak. Dengan demikian, biji kedelai lebih mudah dihancurkan untuk memperoleh sari kedelai. juga berfungsi untuk memisahkan sebagian kotoran yang masih belum bisa dipisahkan pada proses sortasi. Kotoran berupa debu atau tanah akan larut bersama air perendaman. Kotoran berupa sisa kulit, daun dan ranting serta kedelai yang rusak biasanya akan mengambang diatas air perendaman sehingga mudah dipisahkan. Pada saat perendaman 3. Perebusan Tahap pemanasan dengan air mendidih ditujukan agar enzim-enzim yang merugikan bisa dinonaktifkan. Enzim lipoksigenase merupakan enzim yang dapat mengoksidasi asam lemak dalam kedelai. Hasil oksidasi asam lemak tersebut menimbulkan bau langu tidak disukai pada susu kedelai. Enzim lipoksigenase akan non aktif pada suhu di atas 90 oC. Enzim ini termasuk enzim yang tahan panas dibanding enzim lainnya dalam bahan makanan. Dengan pemanasan pada air mendidih (perebusan) selama 20 menit diharapkan enzim tidak lipoksigenase menjadi non aktif. Sehingga menimbulkan reaksi oksidasi dalam lemak kedelai. Dengan
demikian, susu kedelai yang dihasilkan terbebas dari bau langu. Disamping untuk menonaktifkan enzim, pemanasan tersebut berfungsi untuk membunuh mikroba yang di dalam kedelai. Kedelai yang diperoleh dari petani dan mengalami penyimpanan selama proses distribusi tidak mungkin terbebas dari mikroba. Sedangkan syarat mutu susu kedelai salah satunya harus mengandung total ikroba seminimal mungkin dan harus bebas dari bakteri coli. Dengan demikian, tahap pemanasan ini akan membantu mengurangi jumlah mikroba dalam kedelai. Proses pemanasan ini tidak boleh terlalu lama karena bisa terjadi proses gelatinisasi pada pati dan denaturasi pada protein. Pati yang tergelatinisasi dan protein yang telah mengalami denaturasi mengalami kesulitan dalam proses ekstraksi. Pati dan protein akan sulit untuk terekstrak sehingga banyak tertinggal dalam ampas. Dengan demikian, kualitas gizi susu kedelai yang dihasilkan akan rendah. 4. Penghancuran Penghancuran dilakukan dengan mesin giling atau menggunakan blender. Penghancuran bertujuan untuk mengecilkan ukuran sehingga memudahkan proses ekstraksi sari kedelai. Semakin kecil ukuran (makin halus), semakin banyak sari yang dihasilkan saat ekstraksi. air secukupnya untuk memudahkan proses penggilingan atau blending. Penambahan air berkisar antara 4 - 5 kali berat kedelai awal sebelum direndam (kedelai kering). Pada saat penghancuran ditambahkan 5. Penyaringan Proses penyaringan dilakukan dengan menggunakan kain saring. Kain saring yang digunakan tidak boleh terlalu kasar agar ampas tidak ikut tersaring. Akan tetapi juga tidak boleh terlalu halus karena proses penyaringan akan terlalu lama. 9
10 Pada saat penyaringan perlu ditambahkan air antara 4 - 5 kali berat kedelai kering. Jika ditotal dengan penambahan air pada jumlah air yang saat penggilingan maka ditambahkann antara 9 - 10 kali berat kedelai kering. yaitu ditambahkan pada ampas hasil penyaringan pertama. Penambahan air ini bertujuan agar sari kedelai yang diperoleh tidak dilakukan penambahan air, bisa maksimal. kemungkinan besar zat gizi kedelai masih banyak terikut dalam ampas. Selain itu, penambahan air bertujuan agar proses penyaringan bisa dilakukan lebih mudah. Penambahan air dilakukan bertahap Jika 6. Perebusan sari kedelai Sebelum direbus, sari kedelai ditambah gula pasir antara 5 - 7% dari jumlah sari kedelai. Penambahan gula untuk memberikan cita rasa. Setelah itu, sari kedelai direbus hingga mendidih. Setelah mendidih, api dikecilkan dan dibiarkan tetap mendidih selama 20 menit. Perebusan ini bertujuan untuk membunuh mikroba yang masih ada dalam sari kedelai. Diharapkan setelah direbus, sari kedelai lebih tahan lama dalam penyimpanan. Selain itu, perebusan juga bisa menguapkan senyawa dalam sari kedelai yang menyebabkan bau yang tidak disukai. Seperti telah diketahui bahwa, semua zat yang menimbulkan bau (baik bau enak maupun tidak enak) bersifat mudah ini diharapkan menguap). Sehingga dengan perebusan sebagian senyawa tersebut akan menguap. 7. Penambahan flavor flavor susu kedelai bisa ditambahkan coklat, moka, pandan, sari nanas atau strawberi. Pemberian bahan tersebut selain menambah flavor susu kedelai juga bisa menekan bau langu pada susu kedelai. Untuk memperbaiki Penambahan bahan tersebut harus dilakukan setelah susu kedelai agak dingin. Jika diberikan dalam kondisi masih
panas, maka akan menguap sehingga aromanya banyak berkurang atau bahkan hilang sama sekali. Syarat mutu bagi susu kedelai yang penting adalah kadar protein minimal 3%, lemak 3%, total padatan terlarut minimal 10%, total bakteri maksimum 300 koloni/gram dan tidak mengandung bakteri coli. Diagram alir proses pengolahan susu kedelai dapat dilihat pada Gambar 1. Contoh produk susu kedelai seperti terlihat pada Gambar 2. 2.2. Masalah yang sering terjadi dalam Pembuatan susu kedelai dan Cara Mengatasinya jarang dijumpai beberapa kendala atau permasalahan. Permasalahan yang sering dihadapi dalam proses pengolahan susu kedelai diataranya : Dalam pembuatan susu kedelai, tidak 1. Susu kedelai berbau tidak enak (langu/lengur) 2. Terbentuk endapan di bagian bawah setelah disimpan beberapa lama 3. Cepat rusak (basi) selama penyimpanan 1. Bau langu pada susu kedelai Bau langu yang terjadi pada susu kedelai karena langu. terbentuknya suatu senyawa Senyawa tersebut merupakan hasil oksidasi asam lemak yang terkandung dalam kedelai. (zat) yang berbau Reaksi oksidasi terjadi ketika proses penghancuran kedelai menjadi bubur kedelai. Pada saat penghancuran, asam lemak tidak jenuh dalam kedelai akan bereaksi dengan oksigen (O2). Hasil dari reaksi tersebut adalah senyawa malonaldehid yang berbau tidak enak (langu). 11
12 KEDELAI Pemisahan kotoran Disangrai/direbus Direndam air Ditambah air Digiling Disaring SARI KEDELAI Ditambah gula Direbus Dikemas SUSU KEDELAI Gambar 1. Proses pengolahan susu kedelai
Gambar 2. Produk susu kedelai (Sumber : Reaksi oksidasi lemak pada kedelai akan dipacu (dipercepat) oleh enzim lipoksigenase yang terdapat dalam biji kedelai. Ketika kedelai belum dihancurkan, enzim tersebut tidak bisa bekerja karena berada terpisah dengan asam lemak dalam kedelai. Setelah proses penghancuran, asam lemak akan keluar, enzim lipoksigenase juga keluar dan bertemu dengan oksigen dari udara. Pertemuan ketiga senyawa tersebut akan mengakibatkan terjadinya oksidasi lemak. Untuk menghindari terjadinya oksidasi lemak dalam kedelai, dapat dilakukan dengan menghilangkan salah satu dari ketiga senyawa tersebut di atas yaitu enzim lipoksigenase. Melalui proses pemanasan sebelum penghancuran (penggilingan), enzim tersebut akan rusak sehingga tidak dapat bekerja memacu oksidasi lemak. terhadap kedelai jika dipanaskan. jenis enzim akan rusak Tetapi enzim lipoksigenase lebih tahan panas dari pada enzim lainnya. Enzim pada umumnya sudah rusak pada pemanasan lipoksigenase baru suhu 50-60 mengalami kerusakan diatas suhu 90 oC. Namun, apabila pemanasan pada suhu 40-50 oC, enzim ini justru semakin aktif. Semua oC. Sedangkan enzim 13
14 Dengan demikian, untuk menghindari bau langu pada susu kedelai, perlu dilakukan tahap pemanasan terlebih dahulu sebelum proses penggilingan atau penghancuran. Proses pemanasan bisa dilakukan dengan cara perebusan (air mendidih) atau dengan cara disangrai (digoreng tanpa minyak). Metode penyangraian lebih efektif dari pada perebusan. Ini karena kedelai yang disangrai suhunya lebih tinggi sehingga enzim lipoksigenase cepat rusak. 2. Adanya endapan selama penyimpanan terbentuk dalam susu kedelai disebabkan oleh adanya karbohidrat seperti pati atau adanya protein. Pati dan protein dalam sari kedelai jika didiamkan dalam waktu tertentu akan mengendap (terpisah dari airnya). Hal ini karena pati bersifat tidak larut dalam air. Sedangkan protein ada yang bersifat larut dan ada yang tidak. Endapan yang Ada dua cara untuk mencegah terjadinya pengendapan dalam susu kedelai. a) Sebelum susu kedelai dikemas, sebaiknya didiamkan terlebih dahulu. Susu kedelai yang telah direbus disarankan untuk dibiarkan selama 5-6 jam. Selama didiamkan, susu kedelai harus ditutup agar tidak dihinggapi mikroba yang dapat menyebabkan susu kedelai cepat rusak. Selama susu kedelai didiamkan, molekul pati dan protein akan turun secara perlahan sehingga akan mengendap. Setelah semua pati dan protein mengendap, maka susu kedelai siap dikemas. Metode seperti ini memang membutuhkan waktu relative lama. Proses pengendapan pati dan protein akan lebih cepat apabila didiamkan pada suhu rendah (dingin). Pada suhu rendah, energi yang ada dalam setiap molekul sangat rendah. Molekul atau senyawa cenderung diam sehingga mudah jatuh dengan gaya gravitasi.
Sedangkan pada suhu yang lebih tinggi, senyawa memiliki energi yang lebih besar sehingga selalu bergerak ke segala arah (gerak brown). Gerak brow ini akan menghambat laju jatuhnya pati dan protein oleh gaya gravitasi (pengendapan). Proses pengendapan akan lebih cepat lagi jika susu kedelai disentrifuse. Dengan perlakuan sentrifuse, pati dan protein akan mengandap hanya dalam waktu 30-45 menit. Namun metode ini memerlukan alat sentrifuse sehingga perlu biaya lebih besar. b) Ditambahkan stabiliser Stabiliser merupakan bahan tambahan makanan atau minuman yang berfungsi mencegah terjadinya pemisahan antara bahan padatan dengan cairan. Stabiliser bekerja dengan cara berikatan dengan air sehingga air (cairan) akan tersebar merata ke seluruh bagian (atas, bawah atau bagian tengah). Dengan menyebarnya air ke seluruh bagian maka kesempatan bahan padatan untuk menyatu dan mengendap menjadi lebih kecil. Pengendapan bisa terjadi karena bahan padatan bergabung dengan bahan padat yang lain sedangkan air bergabung dengan air. Dengan demikian, padatan akan terpisah dari cairan sehingga terjadi pengendapan. Pada susu kedelai, penambahan stabilizer akan menghambat pengendapan bahan padat berupa pati dan protein. Stabiliser akan berikatan dengan air dan menyebar merata ke seluruh bagian sari kedelai sehingga air tidak mengumpul menjadi satu di bagian atas. Apabila air sudah berikatan dengan stabilizer maka pati dan proitein akan terhambat pergerakannya sehingga pengendapan bisa dicegah. Stabiliser yang bisa digunakan ada beberapa macam diantaranya, Natrium Carboxy Metyl Celulosa (Na-CMC), pektin, gum arab, gum xantan, dll. Penggunaan bahan penstabil (stabilizer) tersebut berkisar antara 0,1-1 %dari total bahan (susu kedelai). Penambahan yang lebih tinggi dari itu 15
16 akan menyebabkan viskositas susu kedelai meningkat (susu menjadi kental) sehingga menjadi tidak disukai dan tidak menarik. Penstabil berupa Na-CMC akan berfungsi dengan baik pada pH 5. Jika pH terlalu rendah atau terlalu asam (pH < 3), Na-CMC akan mengendap sehingga tidak bisa berfungsi. Jika stabilizer yang digunakan adalah pektin, maka pH yang baik adalah antara 3,2 - 3,5. c) Kedelai dibuat kecambah terlebih dahulu sebelum digiling. Proses perkecambahan biji-bijian akan menguraikan senyawa kompleks atau makro molekul (berukuran besar) menjadi senyawa yang lebih kecil (senyawa sederhana). Biji kedelai yang dikecambahkan akan mengalami penguraian pati menjadi glukosa, maltosa dan malto dekstrin. Sedangkan protein akan diurai menjadi asam amino dan peptida. Pati dan protein bersifat mudah mengendap karena senyawa tersebut berukuran besar atau memiliki berat molekul yang besar. Sedangkan glukosa, maltosa, malto dektrin, asam amino dan peptide merupakan senyawa sederhana (berukuran kecil) yang bersifat larut dalam air. Dengan demikian, penguraian pati dan protein akan mengurangi kemungkinan terjadinya pengendapan senyawa tersebut. Keuntungan lain dari proses perkecambahan kedelai adalah senyawa hasil penguraian pati dan protein tersebut lebih mudah dicerna dan diserap oleh tubuh. Dengan demikian, susu kedelai yang diproses melalui perkecambahan selain tidak mudah mengendap ia memiliki nilai cerna yang lebih baik. Protein dalam sel-sel penyimpanan akan dirombak oleh sekumpulan enzim proteolitik untuk menghasilkan suatu asam amino bebas yang lebih mudah diserap dan digunakan tubuh (Astawan, 2004). Selain itu sari kecambah lebih mudah dicerna dan diserap oleh saluran pencernaan (Winarno, 2007).
Lama perkecambahan yang baik untuk pembuatan susu kedelai antara 2-3 hari. Apabila perkecambahan terlalu lama, maka kandungan zat gizi dalam kedelai akan berkurang. Hal ini karena senyawa sederhana hasil penguraian pati dan protein tersebut jika perkecambahan diteruskan akan diproses lebih lanjut menjadi selulosa yang digunakan untuk pembentukan akar, batang dan daun. 17
18 BAB III. JAHE INSTAN Produk olahan makanan atau minuman instan makin diminati oleh masyarakat karena mudah dalam penyajiannya dan dapat disimpan lebih lama. Minuman instan yang banyak dijumpai di pasaran antara lain jehe instan, kunyit instan, temulawak instan, dll. Selain jehe instan, juga kita kenal produk yang hampir sama yaitu bubuk jahe. Bubuk jahe berbeda dengan jahe instan. Jahe instan tidak mengandung serat kasar sehingga tidak meninggalkan ampas setelah diseduh. Sedangkan bubuk jahe, minuman ini akan terdapat ampas yang mengendap di bagian bawah setelah diseduh dengan air. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan pada proses pengolahan kedua produk tersebut. Bubuk jahe diproses dari jahe yang diris tipis kemudian dikeringkan. Setelah irisan tersebut cukup kering, selanjutnya digiling hingga halus dan diayak sehingga menghasilkan bubuk jahe. Dengan demikian, dalam bubuk jahe terkandung seluruh komponen yang terdapat dalam jahe termasuk serat kasar, pati seluruh jenis protein baik yang larut air atau yang tidak larut.
jahe yang dihancukan dengan penambahan air. Selanjutnya diperas sehingga diperoleh sari jahe. Bagian yang mengendap dipisahkan, dan bagian atas (sari jernih) diproses menjadi jehe instan. Sari jahe yang jernih tersebut ditambah gula pasir (sukrosa) kemudian dipanaskan sambil diaduk. Pemanasan dilakukan hingga seluluh air dalam sari jahe menguap dan akhirnya membentuk kristal yang disebut jahe instan. Karena yang proses menjadi jahe instan adalah sari jahe yang jernih (bebas dari endapan), maka jahe instan tidak mengandung serat, pati dan protein atau bahan lain yang mudah mengendap. Oleh karena itu, jahe instan setelah diseduh tidak meninggalkan endapan. Sedangkan jahe instan diproses dari Jahe instan diolah dari bagian akar (rimpang) dari jahe. Selain dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan jahe instan, rimpang jahe juga banyak digunakan sebagai bumbu masakan, obat-obatan atau minyak jahe. Disamping itu, rimpang jahe juga bisa diolah menjadi manisan jahe atau permen jahe. tujuan penggunaannya. Rimpang jahe yang akan digunakan untuk manisan, jahe dipanen pada umur 4 - 6 bulan. Pada umur tersebut, serat dari rimpang masih belum banyak sehingga teksturnya tidak keras. Manisan jahe diharapkan tekstur yang tidak keras sehingga mudah dikunyah dan dimakan. Rimpang jahe dipanen tergantung Sedangkan rimpang yang akan diolah menjadi jahe instan, minyak jahe, obat-obatan atau permen jahe, pemanenan dilakukan setelah tanaman jahe berumur 9 - 10 bulan. Jahe yang umurnya kurang dari itu, minyak jahe belum terbentuk secara maksimal sehingga aroma dan rasanya tidak kuat. Tetapi jika panen terlambat, maka rimpang jahe banyak mengandung serat sehingga kualiasnya rendah. Rimpang jahe mengandung senyawa spesifik yang merupakan senyawa pembawa aroma dan senyawa yang menyebabkan rasa pedas pada jehe. Kandungan senyawa pembawa aroma jahe berupa minyak atsiri sebesar 0,25 - 3,3 %. 19
20 Sedangkan rasa pedas ditentukan oleh komponen yang berupa oleoresin. Oleoresin merupakan komponen yang menentukan rasa khas dari jahe. Komponen oleoresin terdiri atas gingerol, shagaol dan zingeron. Gingerol merupakan komponen utama yang memberi rasa pedas. Sedangkan shagaol dan zingeron memiliki rasa kurang pedas dan jumlahnya sedikit. Menurut Anonimous (2006), gingerol dalam jahe bersifat sebagai anti koagulan sehingga bisa mencegah penggumpalan darah. Dengan demikian bisa terhindar dari penyumbatan pembuluh darah yang menyebabkan terjadinya stroke dan penyakit jantung. Disamping itu, gingerol dapat menurunkan kolesterol dalam darah. juga mengandung enzim protease yang berfungsi mengurai protein dan enzim lipase yang berperan mengurai lemak. Dengan demikian, jahe dapat membantu meningkatkan sistem pencernaan. Jahe jahe dapat meningkatkan hormon adrenalin yang mampu memperlebar pembuluh darah. Akibatnya, darah mengalir dengan cepat dan lancar sehingga tubuh menjadi hangat, kerja jantung menjadi ringan dan tekanan darah akan turun. Konsumsi Jahe juga bisa digunakan untuk mencegah mual atau mabuk dalam perjalanan. Komponen dalam jahe mampu memblokir serotonin. Senyawa ini merupakan pembawa pesan yang menyebabkan otot perut berkontraksi sehingga timbul rasa mual. Minyak atsiri dalam jahe bermanfaat sebagai anti inflamasi, anti nyeri dan anti bakteri. jahe tersebut dapat diperoleh dengan cara diekstrak dari rimpang jahe segar, jahe kering ataupun tepung (bubuk) jahe. Dalam proses pengolahan, jahe bisa mengalami perubahan menjadi gingerol dalam shagaol atau zingeron. Kerusakan (perubahan) tersebut akan terjadi pada ekstraksi dengan suhu 90 0C atau lebih. Komponen dalam
terlalu muda, pembentukan minyak atsiri dan oleoresin masih belum maksimal. Begitu pula pembentukan seratnya masih rendah. Dengan demikian, jahe yang masih muda sesuai untuk diolah menjadi manisan. Rimpang jahe yang masih Jika akan diolah menjadi jahe instan atau minyak atsiri (minyak jahe), maka jahe harus dipanen saat tua. Pada kondisi tersebut, pembentukan minyajk atsiri dan oleoresin sudah mencapai jumlah maksimal. Tetapi jika terlalu tua, maka proses biokimia akan mengarah pada perubahan komponen minyak atsiri dan oleoresin menjadi (selulosa, hemiselulosa) sehingga jumlahnya akan berkurang. serat Jahe ada 2 macam yaitu jahe gajah dan jahe emprit. Jahe gajah bentuknya besar tetapi rasanya kurang pedas. Jahe jenis ini sangat sesuai untuk diolah menjadi manisan jahe. Sedangkan jahe emprit bentuknya kecil tetapi rasanya pedas. Untuk diproses menjadi bubuk jahe, minyak jahe, jahe instan biasanya menggunakan jehe jenis ini. 3.1. Proses Pengolahan Jahe Instan instan dilakukan dengan cara mengekstrak jahe dengan penambahan air. (dipres) sehingga Kemudian dihancurkan dan disaring diperoleh sari jahe. Sari jahe selanjutnya ditambah gula pasir kemudian dimasak (dipanaskan) sambil diaduk. Pemasakan dilakukan hingga semua airnya menguap dan membentuk kristal. Tahap-tahap pengolahan jahe instan selengkapnya adalah sebagai berikut : Pengolahan jehe rimpang 1. Menyiapkan bahan baku rimpang jahe. Rimpang dipilih yang baik (jahe yang tua, tidak rusak atau busuk) yang memiliki kandungan minyak atsiri dan oleoresin tinggi. Jahe yang digunakan untuk pembuatan jahe instan biasanya jehe emprit yang sudah tua karena kandungan minyak atsiri dan oleoresinnya tinggi. Sehingga jahe instan yang dihasilkan memilki rasa dan aroma yang kuat. Jahe yang rusak atau busuk apabila diikutkan dalam proses pengolahan, 21
22 akan menurunkan mutu jahe instan karena rasa dan baunya menyimpang (tidak enak). 2. Pencucian. Proses pencucian bertujuan membersihkan rimpang jahe dari kotoran seperti tanah, mikroorganisme atau kotoran lain yang terbawa dari lahan atau selama penyimpanan. 3. Pemarutan/penggilingan Rimpang jahe yang sudah bersih kemudian ditambah air secukupnya (setengan dari berat jahe) dan diparut/digiling. Pemarutan ditujukan untuk menghancurkan jaringan beserta jaringan dan sel, sel-sel rimpang komponen jahe (minyak atsiri dan oleoresin) akan mudah terekstrak keluar dari rimpang jahe masuk ke dalam air. Makin kecil ukuran hasil pemarutan atau penggilingan, sari jahe yang dihasilkan makin baik (aroma dan rasa makin kuat). jahe. Dengan merusak Penambahan air dilakukan untuk memudahkan keluarnya komponen-komponen yang terdapat dalam jahe. Air yang ditambahkan tidak boleh terlalu banyak atau terlalu sedikit. Jika air terlalu banyak, sari jahe yang dihasilkan terlalu encer. Konsekuensinya, saat pemasakan memerlukan waktu yang sangat lama untuk menguapkan seluruh air dalam sari jahe. Hal ini karena dalam pembuatan jahe instan, kristal akan terbentuk jika semua air sudah menguap. jika penambahan air terlalu sedikit maka komponen yang berada di dalam rimpang jahe tidak bisa terekstrak dengan maksimal. Komponen masih banyak yang terikut ke dalam ampas. Penambahan air biasanya antara ½ hingga 1 kali jumlah jahe yang digunakan. Tetapi, 4. Penyaringan/pengepresan Jahe yang telah dihancurkan selanjutnya disaring atau dipres sehingga diperoleh sari jahe. Tujuan penyaringan adalah untuk memisahkan ampas dari sari jahe. Pengepresan yang benar akan dihasilkan sari jahe yang maksimal dengan aroma dan rasa yang kuat.
jahe yang maksimal, penyaringan sebaiknya jangan hanya dilakukan satu kali tetapi disaring beberapa kali (3-4 kali). Setiap kali penyaring harus ditambahkan air sehingga komponen jahe mudah keluar. Agar jumlah air yang ditambahkan tidak terlalu banyak, maka jumlah air yang ditambahkan harus dibagi ke dalam 4 bagian. Apabila semua air ditambahkan pada saat penggilingan kemudian disaring satu kali saja, maka dalam ampas masih banyak komponen penyusun jahe yang belum terekstrak. Untuk mendapatkan sari 5. Sari jahe didiamkan Sari jahe hasil penyaringan didiamkan selama 30-60 menit. Tahapan ini bertujuan untuk mengendapkan bahan padatan yang terdapat dalam sari jahe. Jika tahapan ini tidak dilakukan, maka ketika sari jahe diseduh beberapa saat kemudian akan terdapat endapan di bagian bawah. Kondisi seperti ini tidak dikehendaki oleh konsumen. Dalam sari jehe masih terdapat senyawa dengan berat molekul yang besar seperti pati, protein dan serat kasar. Senyawa-senyawa tersebut akan mengendap jika dibiarkan agak lama. jika didiamkan dalan ruang yang dingin. Bisa juga pengendapan dilakukan menggunakan alat sentrifuse untuk mempercepat proses pengendapan. Pengendapan akan berlangsung lebih cepat Setelah semua senyawa tersebut mengendap, cairan bagian atas yang jernih diambil dengan cara dituang perlahan sehingga endapan terikut. Cairan hasil pemisahan ini siap diproses lebih lanjut. jangan sampai 6. Pemasakan. jernih ditambah gula dengan perbandingan 1:1 (dalam 1 kg rimpang jahe ditambah 1 kg gula). Gula yang ditambahkan harus dibersihkan dari terlebih dahulu dari kotoran, sehingga akan diperoleh jahe instan yang baik. Kotoran gula jika tidak Sebelum dimasak, sari jahe yang telah 23
24 jahe instan setelah dibersihlkan akan mengendap dalam diseduh. Penambahan gula bertujuan untuk pembentukan kristal atau instan. Disamping itu, gula berfungsi sebagai pengawet dan memberi rasa manis. Setelah gula ditambahkan kemudian dimasak dengan api sedang sambil diaduk agar semua gula larut. Saat pemasakan, harus berhati-hati karena ini sangat menentukan berhasil atau tidaknya pembentukan kristal. Pada prinsipnya, suhu pemasakan tidak boleh melebihi 170 oC. Hal ini karena pada suhu tersebut, gula akan mengalami karamelisasi. tahap Gula yang mengalami karamelisasi akan membentuk fruktosa dan glukosa. Fruktosa daya larutnya lebih besar dari pada sukrosa sehingga sulit mengkristal. Dengan terjadinya karamelisasi, proses kristalisasi akan sulit terjadi sehingga instan akan gagal. Meskipun pemanasan pembentukan diteruskan hingga semua air menguap, sari jahe akan membentuk kristal, tetapi keras seperti gula batu. Sebetulnya, pada tahap awal pemasakan boleh dengan api agak besar asalkan tidak melebihi 170 oC. Setelah cairan agak kental, api harus dikurangi. Hal ini karena cairan yang kental, suhu lebih cepat meningkat. terbentuknya kristal, karamelisasi akan menyebabkan warna menjadi kehitaman dan rasanya agak pahit. Hal ini karena pada saat karemelisasi, gula akan kehilangan molekul air dan membentuk senyawa melanoidin yang berwarna coklat kehitaman dan rasanya agak pahit. Selain mengakibatkan sulit Pemilihan gula yang akan digunakan harus tepat. Gula yang banyak mengandung fruktosa akan mengakibatkan sulitnya pembentukan kristal (instan). Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa, fruktosa daya larutnya tinggi sehingga sulit terbentuk kristal. Gula pasir (sukrosa) merupakan gula yang biasa digunakan dalam pembuatan jahe instan. Sukrosa
kelarutannya lebih rendah sehingga lebih mudah membentuk kristal. Pemakaian gula merah (gula tebu dan gula aren hasil industri rumah tangga) tidak disarankan untuk digunakan dalam pembuatan jahe instan dan sejenisnya. Gula merah masih banyak mengandung fruktosa karena dalam proses pengolahannya tidak ada pemisahan (penghilangan) fruktosa. Pemisahan fruktosa hanya dilakukan oleh pabrik gula yang besar. Hasil pemisahan fruktosa dan senyawa lain yang sulit mengkristal akan diperoleh tetes. Pemisahan tetes pada proses pengolahan gula pasir ditujukan untuk mendapatkan kristal gula yang banyak dan berkualitas. asam dalam senyawa yang bersifat pengolahan jahe instan juga mengganggu proses pembentukan kristal. Asam akan memacu terjadinya proses hidrolisis sukrosa menjadi fruktosa dan glukosa. Dengan pemanasan, proses hidrolisis oleh asam ini akan berlangsung lebih cepat. Adanya Jika hal ini terjadi dan diketahui sebelum proses pamasakan maka bisa dilakukan proses netralisasi. Netralisasi dilakukan dengan menambahkan basa ke dalam sari jahe sehingga asamnya hilang. Tetapi penambahan basa tidak boleh berlebihan karena jika terdapat kelebihan basa akan menyebabkan rasa pahit. Jumlah basa yang ditambahkan hanya cukup untuk menetralkan asam. Proses pemasakan dianggap cukup jika cairan sudah kental. Sari jahe kemudian diangkat atau api dimatikan dan terus dilakukan pengadukan. Pengadukan ini harus terus dilakukan bahkan lebih cepat dari sebelumnya agar kristal yang terbentuk tidak berupa bongkahan besar tetapi berbentuk butiran halus. Untuk menentukan kapan pemasakan dianggap selesai, harus hati-hati. Bisa jadi setelah api dimatikan dan didinginkan, sari jahe belum membentuk kristal atau masih berupa cairan yang sangat kental. Ini menunjukkan bahwa di 25
26 dalamnya masih menguap. terdapat kandungan air yang belum Untuk memastikan bahwa proses pemasakan telah cukup maka perlu dilakukan pengujian pada cairan sari jahe. Sari jahe yang telah kental tersebut diambil dengan sendok (seujung sendok) kemudian dimasukkan ke dalam air di dalam gelas. Air tidak boleh air panas tetapi air biasa (suhu ruang). Jika cairan tersebut turun ke dasar gelas dan berbentuk padat, berarti pemasakan sudah selesai. Itu artinya, jika sari jahe tersebut dingin, akan berbentuk padat (kristal). Tahapan pengolahan jahe instan dapat dilihat pada Gambar 3. Contoh produk jahe instan dapat dilihat pada Gambar 4. 3.2. Masalah yang sering terjadi pada pengolahan jahe instan dan Cara Mengatasinya Dalam proses pembuatan jahe instan sering dijumpai beberapa kendala atau permasalahan. Beberapa masalah yang sering ditemui dalam pembuatan jahe instan diantaranya : 1. Rasa dan aroma jahe instan kurang kuat (kurang terasa) atau bahkan rasanya terlalu pedas. 2. Terdapat endapan pada jehe instan setelah diseduh. 3. Ada rasa pahit pada jahe instan saat diminum. 4. Kristal sulit terbentuk. 1. Rasa dan aroma jahe kurang seimbang Rasa dan aroma jahe instan sangat dipengaruhi oleh perbandingan antara jahe, gula dan air seduhan. Apabila kita menemui hal ini, hal pertama yang bisa dilakukan adalah mengatur jumlah air seduhan yang ditambahkan. Jika rasa jahe instan kurang kuat, cobalah mengurangi air seduhan. Sebaliknya, bila rasanya terlalu pedas, perlu ditambah air seduhan. Jika dengan cara tersebut sudah diperoleh rasa yang tepat, berarti masalahnya hanya pada penambahan air seduhan.
RIMPANG JAHE (1 KG) Dicuci dengan air Diparut/digiling Ditambah air Diperas/dipres AMPAS SARI JAHE Didiamkan (30 ') ENDAPAN Sari Jahe Jernih Ditambah gula 1:1 Dimasak (api sedang) HINGGA KENTAL Diangkat Terus Diaduk JAHE INSTAN Gambar 3. Proses pengolahan jahe instan 27
28 Gambar 4. Produk jahe instan alam- segar.htm#_ga=1.15732086.1108373600.1434936829) Tetapi, jika dengan mengatur jumlah air seduhan masih belum mendapatkan rasa yang tepat, maka perlu dikaji lebih lanjut. Apabila rasa dan aroma jahe sudah tepat, tetapi masih terlalu manis maka penambahan gula saat pembuatan jahe instan terlalu banyak atau jumlah jahenya kurang. Untuk itu, perlu dicoba lagi perbandingan yang tepat antara jahe dengan gula yang ditambahkan. Yang paling menentukan rasa dan aroma jahe instan adalah perbandingan antara jumlah rimpang jahe dan gula. Jika sudah diketahui perbandingan yang tepat antara jahe dengan gula, maka tinggal mengatur air seduhan sesuai dengan selera saat penyajian. Penggunaan jenis jahe yang berbeda akan mengubah perbandingan antara jika menggunakan jenis gula yang berbeda. Apabila menggunakan jenis jahe yang baru atau gula yang baru sebaiknya dilakukan uji coba lagi untuk mengentahui perbandingan yang sesuai antara jahe dengan gula. jehe dengan gula. Begitu pula 2. Ada endapan pada jehe instan setelah diseduh Endapan yang terdapat pada jahe instan disebabkan oleh adanya senyawa pati dan protein. Kedua senyawa
tersebut merupakan senyawa dengan berat molekul besar yang bersifat tidak larut dalam air. Apabila dimasukkan dalam air, dalam beberapa saat keduanya akan mengendap. Untuk mencegah terjadinya pengendapan pada jahe instan, maka senyawa pati dan protein harus dipisahnya dari sari jahe sebelum dilalukan proses pemasakan. Setelah jahe dihancurkan dan disaring, sari jahe yang diperoleh sebaiknya didiamkan beberapa lama. Hal ini bertujuan untuk memberi kesempatan bagi pati dan protein untuk mengendap. Semakin lama didiamkan, semakin banyak endapan yang terpisah. Jika sudah tidak terjadi pembentukan endapan, bagian atas yang jernih diambil untuk dimasak bersama gula. Endapan pada jahe instan juga bisa terjadi karena gula yang kotor. Kadang-kadang gula masih banyak mengandung kotoran berupa pasir, tanah atau sisa-sisa daun maupun kotoran lainnya. Jika gula seperti ini digunakan dalam pembutan jahe instan, maka kotoran tersebut akan mengendap setelah jahe instan diseduh dengan air. itu, gula yang digunakan untuk pembuatan jahe instan sebaiknya gula yang bersih dari kotoran seperti itu. Jika terpaksa mengunakan gula seperti itu karena tidak ada lagi yang lain, maka perlu dilakukan pemisahan kotoran dari gula. Pemisahan kotoran dilakukan dengan cara mencampurkan gula ke dalam sari jehe kemudian diaduk hingga larut semuanya. Sari jahe yang sudah ditambah gula ini langsung dimasak melainkan didiamkan terlebih jangan dahulu untuk mengendapkan kotoran yang terdapat dalam gula. Setelah semua kotoran mengendap, maka bagian atas yang jernih dimasak hingga dihasilkan jahe instan. Oleh karena 3. Kristal sulit terbentuk Tidak jarang, pembuatan jehe instan gagal terbentuk. Meskipun telah dimasak begitu lama, kristal jahe instan tidak bisa terbentuk. Keadaan seperti ini ada dua kemungkinan yaitu (1) warna sari jahe masih normal (tidak coklat tua / 29
30 kehitaman), (2) Sari jahe berubah warna menjadi coklat tua / kehitaman. Pada kondisi pertama yaitu warna sari jahe masih normal. Kristal sulit terbentuk karena terjadi perubahan kimia Gula (sukrosa) mengalami pada gula yang digunakan. hidrolisis menjadi Fruktosa glukosa kelarutannya tinggi dari sukrosa sehingga sulit lebih membentuk kristal. Semakin banyak fruktosa yang terbentuk dari hidrolisa, proses kristalisasi makin sulit. dan fruktosa. Proses hidrolisa gula (sukrosa) bisa terjadi dengan adanya asam. Hidrolisa makin cepat jika disertai pemanasan. Asam ini bisa karena sengaja ditambahkan dari luar maupun tidak sengaja ada dalam sari jahe. Asam yang sengaja ditambahkan terjadi pada pembuatan kunyit asam instan. Asam yang ditambahkan ini jika tidak sesuai takarannya akan mengakibatkan sulitnya pembentukan kristal. Adanya asam yang tidak disengaja biasanya terjadi Jika pada sari jahe tidak benar, maka akan terjadi penyimpanan sari fermentasi oleh mikroorganisme selama penyimpanan. Fermentasi sari jahe akan menghasilkan asam-asam organik seperti asam asetat. Jika terpaksa harus menyimpan sari jahe sebelum dimasak, maka harus disimpan di tempat yang dingin dan tertutup rapat. Bisa juga disimpan setelah dimasak terlebih dahulu hingga mendidih dan disimpan dalam wadah yang tertutup rapat (aseptis). jahe yang disimpan sebelum diproses. Disamping itu, penggunaan gula yang tidak tepat bisa berakibat sulitnya pembentukan kristal. Gula yang diolah dengan cara tradisional biasanya masih banyak mengandung fruktosa. Gula seperti ini banyak dijumpai di pasaran dalam bentuk gula merah (coklat) baik yang berasal dari gula tebu ataupun gula aren. Untuk mengatasi hal tersebut, sebaiknya menggunakan pasir yang berkualitas baik dengan kandungan sukrosa yang tinggi.
Hindari adanya asam dalam pembuatan jahe instan baik penambahan asam yang sengaja ditambahkan dari luar ataupun asam yang terbentuk selama proses. Untuk menghindari terbentuknya asam selama proses, sebaiknya sari jahe yang telah diperoleh jangan disimpan terlalu lama. Setelah proses pemisahan endapan, sari jahe harus segera dimasak bersama gula. Pada kondisi kedua yaitu sari jahe berubah warna menjadi coklat tua. Keadaan seperti ini terjadi karena gula mengalami karamelisasi. Karamelisasi akan mengubah gula (sukrosa) menjadi senyawa melanoidin yang berwarna coklat tua dan rasa menjadi agak pahit (rasa gosong). Dengan berubahnya sukrosa menjadi senyawa lain, maka jumlah sukrosa semakin berkurang. Akibatnya, proses kristalisasi pada pembuatan jahe instan akan terhambat. Karamelisasi gula terjadi pada pemanasan yang melebihi titih leleh sukrosa yaitu suhu di atas 170 oC. Sukrosa yang dipanaskan di atas suhu tersebut akan berubah menjadi glukosan dan fruktosan. Glukosan adalah glukosa yang kehilangan molekul air karena pemanasan yang tinggi. Fruktosan yaitu fruktosa yng kehilangan molekul air. Glukosan dan fruktosan ini akan terdekomposisi menjadi senyawa melaniodin. Senyawa ini mempunyai warna coklat. Untuk menghindari terjadi karamelisasi, maka proses pemasakan jahe insatan harus hati-hati. Suhu pemasakan dijaga jangan sampai melebihi 170 oC. Sebaiknya pemanasan menngunakan api kecil hingga lama pemasakan, cairan akan semakin kental. Pada cairan yang kental, kenaikan suhu makin cepat. Dengan demikian, makin lama pemasakan, api harus makin kecil untuk menghindari kenaikan suhu yang terlalu tinggi. sedang. Makin 31
32 BAB IV KERUPUK Kerupuk merupakan jenis makanan ringan yang sangat digemari seluruh lapisan masyarakat. Selain dimakan langsung, kerupuk juga sering digunakan sebagai makan pendamping. Kerupuk memiliki sifat spesifik yaitu daya kembangnya yang tinggi dan renyah saat dimakan. Kerupuk umumnya diolah dari tepung tapioka. Kadang-kadang ada yang ditambahkan udang atau ikan sehingga dikenal dengan kerupuk udang atau kerupuk ikan. Selanjutnya berkembang dengan penambahan bahan bahan lain seperti kentang, wortel, nanas atau buah-buahan lainnya. Kadang-kadang dikombinasikan dengan tepung sagu, tepung terigu dalam rangka memperbaiki tekstur dan daya kembang kerupuk. Tepung merupakan komponen utama dalam pembuatan kerupuk. Hal tepung memiliki ini karena kandungan pati yang tinggi. Dari beberapa jenis tepung yang ada, tapioka merupakan jenis tepung yang mengandung pati hampir 100%. Oleh karena itu, tepung tapioka paling sering digunakan sebagai bahan baku pembuatan kerupuk. Pati tersusun atas dua fraksi yaitu amilosa dan amilopektin. Amilopektin inilah yang sangat menentukan daya
kembang kerupuk. Makin tinggi kadar amilopektin dalam pati, makin besar pula daya kembang kerupuk. Setiap jenis tepung memiliki kandungan amilopektin yang bervariasi. Tepung beras dan tepung jagung memiliki amilopektin rendah. Sedangkan tepung ketan, tepung tapioka dan tepung sagu mengandung amilopektin tinggi. Karena jumlah amilopektin dalam tepung tapioka sangat tinggi maka sangat sesuai sebagai bahan baku pembuatan kerupuk. tepung yang mengandung amilopektin tinggi dapat dilihat dari sifat fisiknya setelah terbentuk gel (bubur). Tepung yang memiliki amilopektin tinggi, tektusr gelnya lengket sekalipun setelah didiamkan hingga dingin. Sedangkan gel yang terbentuk dari tepung dengan amilopektin rendah seperti tepung beras, tekturnya tidak lengket. Adapun ciri-ciri 4.1. Proses pembuatan kerupuk Proses pengolahan kerupuk pada prinsipnya adalah membuat adonan dari tepung tapioka kemudian dikukus hingga (terbentuk gel). Setelah gel terbentuk, kandungan airnya dihilangkan dengan cara dijemur hingga kering. Kerupuk mentah yang telah kering kemudian digoreng hingga matang. terjadi gelatinisasi Tahapan proses pembuatan kerupuk selengkapnya adalah sebagai berikut : 1. Pembuatan adonan Tepung tapioka (boleh dicampuir dengan tepung lain) ditambah air dengan perbandingan 1 : 2 (50 ml air dengan 100 g tepung). Setelah ditambah air, campuran diaduk sehingga air tercampur merata dengan tepung. Jumlah air yang ditambahkan tidak mutlak, yang penting semua tepung sudah mendapatkan air dengan merata. Ini sangat penting karena jika ada bagian tepung yang tidak mendapatkan air, maka saat pengukusan terjadi gelatinisasi. Dengan kata lain, ada bagian yang belum matang tidak 33
34 setelah dikukus. Pengukusan yang benar adalah, adonan setelah dikukus seluruh bagiannya matang merata mulai dari bagian luar (pinggir) hingga bagian dalam (tengah). Jika adonan diiris, maka semua bagian adonan warnanya sama. Cara penambahan air ada dua metode yaitu bisa ditambahkan air panas atau juga bisa air dingin (suhu ruang). Bedanya, jika ditambahkan air panas maka proses gelatinisasi akan lebih cepat terjadi sehingga pengukusan lebih singkat. Apabila penambahan air terlalu banyak, tidak akan mengganggu proses gelatinisasi. Tetapi masalahnya adalah pada saat pencetakan akan sulit karena adonan terlalu lembek sehingga sulit dibentuk. Disamping itu, penambahan air yang terlalu banyak akan butuh waktu lama saat penjemuran. Ini karena penjemuran dilakukan hingga semua air dalam adonan kerupuk menguap seluruhnya. 2. Pencetakan. terbentuk dan homogen, selanjutnya dilakukan pencetakan. Bentuk cetakan sesuai dengan selera yang diinginkan. Pada umumnya bentuk cetakan yang ada adalah : Adonan yang sudah a. Adonan dicetak berbentuk silinder dengan diameter 4 - 5cm dan panjang 12 - 15 cm. Selanjutya adonan dikukus hingga matang kemudian diiris tipis dengan tebal 2 - 3 mm.
Gambar 5. Cetakan kerupuk berbentuk lingkaran b. Adonan dicetak dengan alat pencetak berbentuk anyaman berupa lingkaran dengan diameter 5 cm atau persegi panjang ( 4 x 4 cm). Adonan yang telah dicetak selanjutnya dikukus hingga matang. Gambar 6. Cetakan kerupuk berbentuk anyaman 35
36 3. Pengukusan Setelah adonan dicetak, kemudian dikukus hingga matang. Pengukusan bertujuan agar terjadi gelatinisasi pada pati yang ada dalam adonan. Gelatinisasi ini sangat terhadap daya kembang kerupuk setelah menentukan digoreng. Jika adonan tidak tergelatinisasi dengan sempurna, maka ketika kerupuk digoreng tidak bisa mengembang dengan baik dan kerupuk tidak bisa matang. Peristiwa gelatinasasi terjadi karena granula pati menyerap air. Dengan demikian, keberadaan air dalam tepung suhu selama proses gelatinisasi meningkat, pati akan terus menyerap air yang ada di sekitarnya sehingga pati akan membengkak (ukuran granula pati membesar). Jika suhu terus meningkat, maka pati akan lagi terus menyerap air sehingga pati menampung air yang diserapnya dan akibatnya granula pati akan pecah. Peristiwa pecahnya granula pati karena menyerap air ini disebut dengan proses gelatinisasi. Setiap jenis pati akan mengalami gelatinisasi pada suhu yang bervariasi. Tetapi secara umum, pati akan tergelatinisasi pada suhu 70 - 80 oC pada kondisi air yang cukup. sangat penting. Jika tidak mampu terjadi perubahan terjadi gelatinisasi, viscositas pada laruran pati atau adonan. Viscositas menjadi lebih tinggi sehingga larutan pati yang semula encer menjadi kental (menjadi bubur) atau adonan menjadi kenyal. Pada saat terjadi Akibat dari gelatinisasi pada adonan, perubahan struktur dalam adonan pati. Granula-granula pati yang pecah tersebut akan membentuk struktur tiga dimensi (matrik) mirip sarang lebah yang tertutup rapat pada seluruh sisi luarnya. Air terjebak di dalam rongga matrik tersebut sehingga tidak lagi bebas bergerak akibatnya cairan pati menjadi kental atau adonan kerupuk menjadi kenyal. Apabila gelatinisasi terjadi secara sempurna, maka struktur sarang lebah tersebut terbentuk dengan baik. Struktur yang diharapkan adalah dinding-dinding terbentuk dengan
baik dan kuat. Sebaliknya jika gelatinisasi tidak terjadi dengan baik, maka dinding-dinding matrik belum terbentuk dengan baik. Proses pembentukan struktur tiga dimensi dari granula pati pada proses gelatinisasi dapat dilihat pada Gambar 7. Gambat 7. Proses pembentukan struktur tiga dimensi pati dalam kerupuk yang mengalami proses (a) pati belum getatinisasi. Keterangan mengalami gelatinisasi; (b) granula pati pecah karena proses gelatinisasi ; (c) granula pati membentuk matrik tiga dimensi : 37
38 ini sangat tidaknya struktur sarang Baik terhadap daya kembang kerupuk setelah berpengaruh digoreng. Pengembangan kerupuk terjadi karena terjadi pemuaian udara di dalam rongga-rongga matrik saat kerupuk digoreng. Pemuaian udara dalam rongga tersebut akan mendorong dinding-dinding rongga ke segala arah. Jika dinding rongganya kuat, maka rongga akan menggelembung sehingga kerupuk akan mengembang. Sebaliknya jika dinding rongga tidak kuat, maka udara akan menembus dinding rongga sehingga rongga bocor. Akibatnya kerupuk tidak bisa mengembang. lebah 4. Pengeringan Adonan kerupuk yang telah dicetak dan dikukus, selanjutnya dikeringkan. Pengeringan bisa dilakukan dengan penjemuran menggunakan sinar matahari atau menggunakan alat pengering. Pengeringan dilakukan hingga semua air yang terdapat dalam adonan kerupuk menguap semuanya. Ketika pengeringan selesai dilakukan, kadar air kerupuk mentah berkisar antara 5 - 6%. Itu artinya dalam kerupuk mentah masih terdapat sisa air yang sudah tidak bisa menguap lagi pada suhu pengeringan 60 - 70 oC. Pada kadar air tersebut merupakan kondisi yang tepat bagi kerupuk untuk digoreng. Jika sisa air masih terlalu banyak maka kerupuk tidak mengembang setelah digoreng. Begitu pula sebaliknya, jika kadar air terlalu rendah, kerupuk juga tidak bisa mengembang. Pada kadar air yang terlalu tinggi, struktur matrik pada kerupuk tidak kuat karena lembek. Akibatnya ketika digoreng struktur tersebut tidak mampu menahan pemuaian udara yang terjadi saat penggorengan. Begitu juga sebaliknya, jika kadar air terlalu rendah, maka struktur matrik menjadi rapuh karena kekurangan air. Struktur yang rapuh tersebut juga tidak mampu menahan dorongan uap/udara yang terdapat dinding rongga sehingga kerupuk juga tidak bisa mengembang.
39 5. Penggorengan Penggorengan kerupuk dilakukan pada suhu yang tinggi yaitu antara 180 - 200 oC. Untuk mencapai suhu tersebut, bisa menggunakan minyak goreng, pasir hitam ataupun menggunakan oven. Penggorengan yang benar adalah kerupuk baru dimasukkan ketika suhu benar-benar panas atau mencapai suhu 180 - 200 oC. Jika suhu masih belum cukup panas, maka kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik. Tahap penggorengan merupakan proses yang renyah. menyebabkan kerupuk bisa mengembang dan Pengembangan kerupuk trerjadi karena panas dari media penggoreng menyebabkan terjadinya pemuaian udara dalam rongga matrik sarang lebah. Udara yang memuai secara mendadak dan sangat besar tersebut akan mendorong dinding rongga ke segala arah. Akibatnya, volume rongga akan lebih besar dari ukuran semula sehingg kerupuk akan mengembang. Pada saat penggorengan, selain terjadi pengembangan kerupuk juga terjadi proses pematangan kerupuk. Dengan panas yang diberikan, maka pati dalam kerupuk akan mengalami dan pematangan kerupuk harus berlangsung secara serentak saat proses penggorengan. Tahap pengembangan kerupuk saat penggorengan dapat dilihat pada Gambar 8. pematangan. Proses pengembangan Digoreng Kerupuk mentah Kerupuk matang Gambar 8. Proses pengembangan kerupuk saat penggorengan.
40 Apabila suhu terlalu tinggi, maka proses pematangan akan berlangsung lebih cepat dari pada pengembangan kerupuk. Pada saat kerupuk mencapai pengembangan optimal, ternyata kerupuk sudah kelewat matang atau gosong. Begitu juga sebalikmya, jika suhu terlalu rendah, pemuaian udara tidak terjadi dengan maksimal sehingga tidak mampu mendorong rongga-rongga dalam matrik. Akibatnya kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik meskipun kerupuk sudah matang. Krupuk yang sudah digoreng dapat dilihat pada Gambar 9. Tahap pembuatan kerupuk seperti terlihat pada Gambar 10. Gambar 9. Contoh kerupuk yang sudah digoreng (Sumber: 4.2. Masalah yang sering terjadi dalam pengolahan kerupuk dan Cara Mengatasinya Dalam proses pengolahan kerupuk, ada beberapa masalah yang sering dihadapi yaitu: Kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik. Kerupuk yang tidak mengembang setelah digoreng bisa disebabkan oleh beberapa hal yaitu :
a. Air tidak merata saat mencampur pada pembuatan adonan b. Proses pengukusan kurang maksimal c. Kadar air terlalu tinggi ataupun terlalu rendah ketika akan digoreng (setelah penjemuran). d. Cara penggorengan yang tidak tepat. e. Penambahan bahan lain selain tepung (pati) terlalu besar seperti ikan, udang atau tempe. Tepung Tapioka :air 2 : 1 Garam, bumbu Pengadukan Adonan Dicetak Dikukus Dijemur Digoreng KERUPUK Gambar 10. Proses pembuatan kerupuk 41
42 a. Pencampuran air tidak merata dalam adonan. Air yang tidak merata ke seluruh bagian tepung saat mencampur adonan mengakibatkan adonan tidak matang setelah dikukus. Meskipun pengukusan dilakukan dalam waktu yang lama, adonan tetap tidak bisa matang karena air untuk proses gelatinisasi tidak cukup. Agar proses gelatinisasi terjadi secara sempurna (adonan bisa matang) ada dua hal yang harus diperhatikan. Pertama, pati (tepung) harus mengandung air yang cukup dan tercampur merata ke seluruh bagian tepung. Kedua, harus ada panas yang cukup agar pati mampu menyerap air dalam jumlah banyak (berlebih) sehingga granula pati bisa pecah. Untuk mengatasi kekurangan air dalam adonan, maka saat mencampur harus ditambah air yang cukup. Tetapi itu saja tidak cukup, melainkan harus dilakukan pengadukan dengan baik sehingga tidak ada bagian tepung yang tidak basah (belum mendapatkan air). Dalam menambahkan air sebaiknya dilakukan secara bertahap. Air ditambahkan sedikit demi sedikit sambil diaduk. Jangan menambahkan air sekaligus ke dalam tepung yang dapat mengakibatkan air hanya terkumpul pada bagian tertentu saja dari adonan. Jika air terkumpul di bagian tertentu saja, maka memerlukan waktu yang lama agar air meresap ke bagian lain dari adonan. Untuk membantu agar air tersebar merata ke seluruh bagian adonan, maka setelah selesai pengadukan adonan jangan langsung dicetak. Sebaiknya didiamkan terlebih dahulu beberapa saat untuk memberi kesempatan kepada air untuk meresap ke seluruh bagian adonan. Untuk mengurangi resiko kekurangan air dalam adonan, maka penambahan air harus diperhatikan. Dalam menambahkan air lebih baik kelebihan dari pada kurang. Jika air yang ditambahkan kelebihan, dampaknya tidak sebesar jika kekurangan air. Kelebihan air hanya berdampak pada tekstur adonan yang lembek dan memerlukan waktu pengeringan
yang lebih lama. Tetapi adonan tetap bisa matang dan setelah dijemur hingga kering dan kerupuk masih bisa mengembang. b. Pengukusan kurang maksimal Pengukusan berfungsi untuk memberi panas kepada granula pati dalam adonan sehingga mampu menyerap air sebanyak-banyaknya. Lama dan suhu pengukusan sangat menentukan ini. Dari segi suhu pengukusan, umumnya hal ini sudah terpenuhi karena gelatinisasi terjadi pada suhu 70 - 80 oC. Sedangkan adonan kerupuk dimasukkan ke dalam alat pengukusan ketika air sudah mendidih. Pada kondisi tersebut suhu sudah mencapai 100 oC atau lebih. tahapan Yang sering terjadi adalah waktu pengukusan yang kurang lama sehingga adonan belum cukup matang atau belum mengalami gelatinisasi dengan sempurna. Sebagaimana uraian sebelumnya bahwa jika adonan tidak tergelatinisasi secara sempurna maka kerupuk tidak bisa mengembang setelah digoreng. Untuk mengatasi masalah seperti ini maka, perlu dicoba terlebih dahulu berapa lama pengukusan yang cukup agar adonan bisa matang. Adonan dikukus dengan lama pengukusan yang berbeda misalnya 30, 60, 90 dan 120 menit. Kemudian dilihat lama pengukusan berapa menit adonan tersebut matang dengan baik. Untuk mengetahui apakah adonan sudah matang atau belum maka dilakukan pengamatan terhadap adonan mulai dari bagian luar hingga bagian dalam. Adonan diiris melintang sehingga kelihatan nampak mulai bagian luar hingga bagian dalamnya (tengah) dari adonan. Apabila warna adonan merata (sama) pada seluruh bagian dan halus berarti adonan sudah matang.Tetapi bila warna bagian tengahnya mampak putih keruh dibanding bagian permukaannya, maka adonan belum matang. Perbandingan adonan yang matang dan tidak matang dapat dilihat pada Gambar 11. 43
44 Belum matang Sudah matang m Gambar 11. Adonan yang belum matang dan sudah matang Lama pengukusan sangat dipengaruhi oleh jumlah adonan yang dikukus serta bentuk cetakan adonan. Makin yang dikukus, memerlukan waktu adonan banyak pengukusan yang lebih lama. Demikan pula dengan bentuk adonan. Makin tebal bentuk cetakan adonan, memerlukan waklu pengukusan lebih lama. Adonan yang dicetak berbentuk silinder perlu pengukusan lebih lama dibandingkan cetakan berbentuk anyaman tipis berupa lingkaran atau persegi. Hal ini karena panas mula-mula merambat dari bagian luar adonan menuju ke bagian paling dalam (tengah). Makin tebal atau besar bentuk adonan, waktu perambatan panas untuk sampai ke bagian tengah adonan makin lama. Kasus yang sering terjadi adalah ketika seorang membuat bentuk cetakan yang baru, lama pengukusan tidak disesuaikan lamanya. Dia masih mengukus kerupuk cetakan yang baru lama pengukusan sebelumnya. Kadang-kadang jumlah adonan yang dikukus lebih banyak dari biasanya waktunya sama dengan mengukus adonan yang sedikit. Akibatnya, panas yang dihasilkan dari ketel pengukusan belum cukup untuk memanasi seluruh adonan dan pengukusan sudah dihentikan. tersebut sama dengan c. Jumlah bahan selain tepung terlalu banyak. Kasus seperti ini sering terjadi pada pembuatan kerupuk udang, ikan, tempe, atau menambahkan bahan selain
tepung ke dalam adonan. Jika bahan lain tersebut tidak mengandung pati yang cukup, maka bisa berakibat adonan tidak bisa matang setelah dikukus. Oleh karena itu, untuk menambahkan bahan lain ke dalam adonan kerupuk maka komposisi tepung campuran yang tepat harus dipelajari terlebih dahulu melalui percobaan. Pada umumnya, bahan tambahan lain seperti udang, ikan dan tempe memiliki kandungan protein yang tinggi tetapi patinya rendah. Padahal yang dibutuhkan untuk pembuatan kerupuk agar mengambang adalah jumlah pati yang cukup. Sifat protein berbeda dengan pati yaitu protein tidak bisa mengalami gelitinisasi meskipun dikukus dalam waktu yang lama. Dengan demikian, adonan kerupuk yang kandungan proteinnya terlalu tinggi akan gagal mengalami gelatinisasi sehingga kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik. Sebetulnya tidak hanya bahan dengan kadar protein yang tinggi yang dapat menimbulkan masalah seperti ini. Bahan dengan kadar serat yang tinggi juga bisa mengakibatkan kerupuk kurang mengembang. Penambahan sayuran dari daun, wartel, atau buah berserat seperti nanas, mangga dalam pembuatan kerupuk harus hati-hati perbandingannya. Pada prinsipnya, penambahan bahan lain dengan kandungan pati yang rendah berpotensi mengganngu pengembangan kerupuk. Bukan hanya penambahan bahan dengan kandungan patinya rendah yang menimbulkan masalah pengembangan kerupuk. Jenis pati yang terkadung di dalam tepung juga mempengaruhi tingkat pengembangan kerupuk. Jenis pati ada dua yaitu pati dengan kandungan amolopektin tinggi dan pati yang amilopektin yang mengandung mengandung amilopektin rendah seperti tepung beras, tepung terigu, tepung jika digunakan dalam pembuatan kerupuk kurang mimiliki tingkat pengembangan yang baik. Hanya pati dengan amilopektin tinggi seperti tepung tapioka, tepung sagu, tepung ketan yang memiliki daya kembang tinggi terhadap kerupuk . rendah. Pati jagung 45
46 Untuk mengatasi masalah seperti ini, maka apabila akan menambahan bahan lain ke dalam adonan kerupuk harus dilakukan uji coba terlebih dahulu. Harus diketahui perbandingan yang tepat agar kerupuk yang dihasilkan tetap Cobalah membuat memiliki pengembangan yang baik. adonan kerupuk dengan beberapa macam perbandingan mulai tanpa penambahan bahan selain tepung hingga penambahan maksimal yang kita inginkan. Dari setiap perbandingan tepung yang kita coba, diamati tingkat pengembangan kerupuk yang dihasilkan setelah digoreng. Dengan demikianakan diketahui perbandingan mana yang masih menghasilkan kerupuk dengan tingkat pengembangan yang baik. d. Pengeringan (penjemuran) tidak tepat sehingga kerupuk kurang kering atau terlalu kering Pengeringan kerupuk bertujuan untuk mengurangi jumlah air yang terdapat dalam adonan setelah dikukus. Setelah adonan selesai dikukus dan tergelatinisasi dengan baik, maka air berada dalam rongga-rongga struktur matrik sarang lebah (gel). Air di dalam gel tersebut akan dikurangi jumlahnya hingga mencapai antara 5 - 6% dalam kerupuk mentah melalui penjemuran atau pengeringan. Sisa air dalam kerupuk mentah setelah dikeringkan tidak boleh terlalu rendah ataupun terlalu tinggi. Jika sisa air terlalu rendah, maka kerupuk tidak bisa mengembang setelah digoreng. Hal tersebut ini karena air yang menyebabkan dinding-dinding dalam struktur matrik menjadi tidak kuat atau rapuh. Dinding yang rapuh tersebut tidak mampu menahan desakan udara yang memuai saat pengggorengan. Seperti diuraikan sebelumnya bahwa pengembangan kerupuk terjadi karena udara dalam kerupuk akan memuai saat digoreng dan mendesak dinding-dinding dalam struktur matrik. Desakan tersebut mengakibatkan dinding matrik mengembang ke segala arah. rendah
Sebaliknya jika sisa air dalam kerupuk mentah terlalu tinggi akan menyebakan struktur dinding pada matrik gel menjadi lunak (lembek). Dinding yang lunak tersebut juga tidak mampu menahan pemuaian udara di dalam gel ketika kerupuk digoreng. Untuk mengatasi kadar air kerupuk terlalu tinggi (kurang kering) ini bisa dilakukan menjemur kembali kerupuk tersebut hingga mencapai kadar air yang tepat yaitu antara 5 - 6%. Untuk mengetahui kadar air kerupuk sudah cukup atau belum, biasanya dari pengalaman. Dengan cara mematahkan kerupuk bisa diketahui apakah pengeringan sudah cukup atau belum. Apabila kerupuk terlalu kering, maka diatasi dengan cara membiarkan kerupuk di udara terbuka beberapa jam. Dengan begitu, kerupuk akan menyerap air dari udara sekelilingnya sehingga kadar air meningkat. Jika kadar air sudah cukup, kerupuk segera digoreng atau disimpan dalam kemasan yang kedap seperti (tidak pembungkus plastik yang tebal. Hal ini karena kerupuk yang sudah kering bersifat higroskopis yaitu mampu menyerap air dari udara sekitarnya. Apabila kerupuk yang sudah kering tidak disimpan dalam tempat yang tertutup rapat, maka lama- kelamaan kerupuk akan meningkat kadar airnya. Dengan demikian, kerupuk mentah yang disimpan agak lama perlu dijemur kembali jika akan digoreng. tembus) udara Metode pengeringan yang tidak tepat juga dapat mengakibatkan kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik. Ini bisa terjadi pada pengeringan dengan alat pengering akan (oven). menyebabkan terjadinya case hardening yaitu kerupuk hanya kering di bagian permukaannya saja. Sedangkan di bagian dalamnya kerupuk masih belum kering. Hal ini terjadi karena dengan suhu yang terlalu tinggi, permukaan kerupuk cepat sekali kering dan permukaannya menjadi keras. Jika bagian permukaan mengeras, maka air di bagian dalam tidak bisa menguap lagi meskipun pengeringan dilanjutkan. Jika suhu pengeringan terlalu tinggi 47
48 Pengeringan yang baik adalah kecepatan penguapan air di bagian permukaan kerupuk seimbang dengan perpindahan air dari bagian dalam menuju permukaan kerupuk. Apabila pengeringan menggunakan alat pengering, maka suhu pengeringan harus diatur agar tidak terlalu tinggi yaitu antara 60-70 oC. Jika cetakan (irisan) kerupuk lebih tebal, maka suhu pengeringan harus lebih rendah pada awal pengeringan. Setelah kerupuk mulai agak kering, suhu pengeringan bisa ditingkatkan secara bertahap. e. Cara penggorengan yang tidak benar. Kesalahan yang sering terjadi saat menggoreng kerupuk adalah memasukkan kerupuk ke dalam minyak yang belum panas. Panas yang kurang tinggi tidak mampu memuaikan udara yang ada di dalam kerupuk mentah. Jika udara di dalam rongga kerupuk tidak memuai dengan baik maka tidak mampu mendorong dinding roingga sehingga kerupuk tidak bisa mengembang. Selain kesalahan karena minyak kurang panas, kerupuk juga tidak bisa mengembang dengan baik jika suhu minyak terlalu panas. Ini banyak terjadi pada kerupuk yang ditambahkan ikan atau udang. Kerupuk ikan atau udang jika digoreng dalam minyak yang terlalu panas, maka kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik. Permukaan kerupuk mendapatkan panas yang tinggi dan menjadi keras. Permukaan kerupuk yang keras akan menghambat proses mengembangnya kerupuk. Untuk mengatasi hal ini, sebaiknya kerupuk udang dan ikan digoreng secara bertahap. Pertama digoreng dalam minyak yang tidak terlalu panas, agar bagian dalam kerupuk bisa mengembang. Setelah itu, kerupuk dipindah pada minyak yang panas sehingga seluruh bagian kerupuk mengembang.
BAB V KECAP Kecap merupakan produk olahan makanan yang banyak digunakan masyarakat sebagai bumbu masakan. Hampir semua lapisan masyarakat mulai tingkat bawah hingga lapisan atas gemar mengkonsumsi kecap. Bahkan hampir semua masakan baik makanan atau sayuran, tidak terlepas dari penggunaan kecap seperti sate, soto, nasi goreng, ikan bakar, tumis, semur daging, rendang dan sebagainya. Kecap asal mulanya berasal dari Cina. Saat ini kecap sudah dikenal luas di Indonesia dan bahkan di dunia Internasional. Kecap manis dari Indonesia telah diekspor ke beberapa negara diantaranya Australia, Uni Emirat Arab, Fiji, Suriname, Singapur, Hongkong, Kuwait, Brunai Darussalam, Taiwan, Jepang, Selandia Baru dan Belanda (Wibowo dalam Kurniawan, 2008). Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI), kecap adalah cairan kental yang mengandung protein dan diperoleh dari perebusan kedelai yang telah diragikan, ditambah gula, garam dan rempah-rempah. Berdasarkan kadar proteinnya, kecap digolongkan menjadi dua yaitu (1) kecap mutu satu 49
50 yaitu yang mempunyai kadar protein minimal 6 % dan (2) kecap mutu dua dengan kadar protein minimal 2 %. Penilaian kualitas kecap didasarkan pada kadar protein dan jumlah nitrogen (N) terlarut. Makin tinggi kadar protein dan N terlarutnya, makin baik kualitas kecap. Oleh karena itu, jumlah N terlarut merupakan hal yang sangat penting bagi pengusaha kecap. Kecap yang berkualitas baik dapat diperoleh dari bahan baku yang baik serta pengolahan yang benar. Bahan baku yang umum digunakan untuk membuat kecap adalah kedelai karena bahan tersebut mengandung protein yang tinggi. Jumlah protein yang tinggi dalam bahan baku tersebut diharapkan banyak menghasilkan N terlarut dalam kecap. Kedelai yang digunakan dalam pembuatan kecap bisa kedelai kuning atau kedelai hitam. Tetapi umumnya kedelai hitam lebih banyak digunakan karena kecap yang dihasilkan warnanya lebih gelap sesuai dengan warna khas dari kecap. Selain dibuat dari kedelai murni, kecap juga bisa dibuat dengan mencampur dengan bahan lain. Bahan yang bisa digunakan antara lain bahan yang banyak mengandung pati seperti tepung terigu karena akan menghasilkan kecap dengan aroma yang lebih harum. Pencampuran gandum dalam pembuatan kecap juga memberikan keuntungan karena akan meningkatkan aktivitas enzim proteolitik pada saat fermentasi. Kecap yang dikenal di Indonesia ada dua macam yaitu kecap manis dan kecap asin. Kecap asin dibuat dari ekstrak kedelai (air rendaman kendelai dalam larutan garam dapur) tanpa penambahan gula atau hanya ditambah gula sedikit saja. Sedangkan kecap manis diproses dari air rendaman kedelai seperti di atas kemudian ditambahkan gula yang banyak sehingga rasanya menjadi manis.
5.1. Proses Pengolahan Kecap Pada prinsipnya, kecap diproses dengan dua cara yaitu cara fermentasi dan cara hidrolisa. Cara fermentasi dilakukan dengan cara kedelai difermentasi menggunakan ragi (jamur) seperti membuat tempe. Kemudian kedelai yang telah diragikan tersebut difermentasi lagi dalam laruran garam atau direndam dalam larutan garam selama 1 hingga 12 bulan. Air rendaman inilah yang diolah menjadi kecap. Kecap yang diproses dengan cara hidrolisa dilakukan dengan menghancurkan kedelai sehingga diperoleh bubur. Selanjutnya bubur kedelai ditambah asam sehingga terjadi proses hidrolisa protein dalam kedelai menjadi asam amino (N terlarut). Bubur yang telah dihidrolisa ini kemudian diambil sarinya untuk diproses menjadi kecap. Proses pembuatan kecap dengan cara fermentasi lebih umum dilakukan. Hal ini karena kecap yang dihasilkan dengan cara fermentasi mutunya lebih baik sehingga lebih disukai. Pembuatan kecap secara fermentasi akan dihasilkan senyawa yang membuat aromanya lebih enak. Sedangkan pada pengolahan dengan hidrolisa, senyawa tersebut tidak bisa diperoleh. Tetapi cara fermentasi memerlukan waktu yang lebih lama, karena minimal harus difermentasi (direndam) selama 1 bulan. Sedangkan cara hidrolisa cukup 3-4 jam sudah selesai. Proses pengolahan kecap secara fermentasi adalah sebagai berikut : 1. Perendaman terlebih dahulu kemudian direndam dalam air bersih selama 12 jam. Pencucian betujuan menghilangkan kotoran dari kedelai seperti tanah, atau kotoran lainnya seperti mikroorganisme. Selanjutnya kedelai direndam agar terjadi proses penyerapan air oleh biji Kedelai dicuci hingga bersih 51
52 kedelai. Penyerapan air selanjutnya yaitu pengupasan kulit dan perebusan. ini akan memudahkan proses 2. Pengupasan kulit. Proses ini dilakukan dengan metode manual ataupun menggunakan mesin pengupas kulit. Metode manual dilakukan dengan cara memasukkan kedelai hasil perendaman ke dalam karung goni kemudian diikat ujungnya. Diupayakan agar mengisi karung jangan terlalu penuh agar biji kedelai dalam karung masih longgar. Selanjutnya kedelai dalam karung diijak-injak agar terjadi pengelupasan kulit. Jika menggunakan mesin pengupas biji, kedelai dimasukkan ke dalam mesin penggiling. Dengan gesekan antar biji dalam mesin penggiling akan terjadi pengelupasan kulit. Disinilah fungsi perendaman kedelai. Kedelai yang telah direndam 12 jam akan menyerap air dengan cukup sehingga ruang antara kulit dengan daging biji akan terisi air. Akibatnya, kulit tidak menempel dengan kuat pada biji sehingga akan mudah mengelupas jika ada gesekan antar biji kedelai. Untuk memisahkan kulit yang sudah terkelupas dari biji, kedelai dimasukkan ke dalam air kemudian diaduk. Dengan demikian, kulit akan mengambang di permukaan air sehingga mudah dipisahkan dengan tangan ataupung dengan cara dituang. Proses pengadukan dan pemisahan harus dilakukan dengan baik agar tidak ada biji kedelai yang ikut terbuang tetapi semua kulit sudah terbuang. Pemisahan kulit kulit kedelai ini bertujuan agar proses fermentasi terjadi dengan baik. Jika kedelai masih ada kulitnya, maka jamur (ragi kecap) tidak bisa masuk ke dalam biji kedelai. Akibatnya nutrisi (protein, karbohidrat dan lemak) ada di dalam biji kedelai tidak bisa difermentasi oleh jamur.
3. Perebusan Kedelai yang sudah bersih dari kulitnya selanjutnya direbus dalam air mendidih selama 40 - 60 menit. Perebusan dilakukan untuk membunuh semua mikroorganisme dalam terganggu oleh fermentasi kedelai agar proses mikroorganisme lain selain ragi kecap. tidak Perebusan yang kurang baik dapat menyebabkan terjadinya pembusukan pada kedelai selama proses fermentasi. Hal ini karena masih ada mikroorganisme lain yang bekerja pada saat fermentasi yang menyebabkan kebusukan pada fermentasi hanya ada kedelai. Seharusnya pada saat Aspergillus dan Rhizopus yang berasal dari ragi kecap. Selain untuk membunuh mikroorganisme penyebab pembusukan, perebusan bertujuan agar biji kedelai menjadi lebih lunak. Biji kedelai yang lunak akan memudahkan jamur dalam melakukan proses fermentasi. Sebaliknya, biji yang masih keras menyulitkan jamur masuk ke dalam biji kedelai. Setelah kedelai direbus, kemudian ditiriskan hingga semua sisa air hilang. Air bekas penirisan ditampung untuk digunakan dalam pembuatan larutan garam. Larutan garam diperlukan untuk proses fermentasi tahap kedua. Proses penirisan harus dilakukan dengan baik sehingga kedelai memiliki kelembaban yang cukup. Oleh karena itu, setelah kedelai ditiriskan kemudian dikering anginkan dengan cara kedelai dibiarkan di udara terbuka. Apabila kedelai masih agak basah, atau masih ada sisa air yang menempel di biji kedelai maka dapat menyebabkan terjadinya pembusukan selama proses fermentasi. 4. Peragian Proses peragian atau pemberian ragi harus dilakukan dengan benar. Ragi ditambahkan ke dalam kedelai ketika kedelai sudah betul-betul dingin (sudah tidak panas). Apabila pemberian ragi dilakukan ketika kedelai masih panas, maka ragi akan mati sehingga tidak bisa berfungsi. Disamping itu, 53
54 kedelai juga harus betul-betul kesat atau sudah tidak ada air yang menempel dipermukaan biji kedelai. Sebelum peragian, ragi harus dihancurkan terlebih dahulu sehingga cukup halus. Hal ini ditujukan agar ragi bisa merata ke seluruh bagian kedelai yang akan difermentasi. Jumlah ragi yang diberikan pada umumnya 1 gram ragi untuk 1 kg kedelai. Ketika peragian, ragi dicampurkan sambil diaduk-aduk hingga tercampur merata ke seluruh bagian kedelai. Ketika memberikan ragi harus dihindri kemungkinan masukknya mikroorganisme lain (kontaminasi) pada kedelai. Menggunakan masker saat peragian sangat dianjurkan agar mikroorganisme tidak hidung mengkontaminasi kedelai. Tangan serta alat-alat proses yang bersentuhan dengan kedelai harus bersih. Tempat fermentasi seperti wadah dan alat yang digunakan juga harus dijaga kebersihannya. Jika memungkinkan, tempat fermentasi harus dijauhkan dari tempat yang berpotensi sebagai sumber kontaminasi seperti kandang ternak, selokan air atau kamar mandi. sumber mikroorganisme. dari dan mulut Tempat-tempat tersebut merupakan 5. Proses Fermentasi Tahap I (Fermentasi oleh jamur) Setelah kedelai diberi ragi dan tercampur merata, selanjutnya kedelai dihamparkan di atas tampah (tempat fermentasi). Tebal hamparan kedelai berkisar antara 2 - 3 cm dan ditutup dengan daun pisang. Penutupan bertujuan agar kelembahan kedelai selama proses fermentasi dapat terjaga dengan baik. Kelembaban yang diharapkan selama fermentasi antara 70% - 80%. Kelembaban tersebut merupakan kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan jamur. Proses fermentasi oleh jamur berlangsung selama 3 - 5 hari. Fermentasi dilakukan hingga seluruh biji kedelai ditumbuhi jamur. Selama fermentasi harus dihindakan dari sinar matahari langsung sehingga jamur bisa tumbuh dengan langsung akan menurunkan optimal. Sinar matahari
55 kelembaban dalam kedelai sehingga pertumbuhan terhambat. jamur Jamur yang tumbuh pada saat fermentasi adalah jamur seperti Aspergillus, Mucor atau Penicilium. Dari 32 jenis kecap yang diuji di pulau jawa ternyata terdapat 325 jenis jamur. Dari sejumlah jamur tersebut terdiri dari Aspergillus sp. sebanyak 210 jenis, Rhizopus sp. 27 jenis dan 88 jenis terdiri atas beberapa jenis jamur. terjadi proses biokimia dalam kedelai. Komponen dalam kedelai akan diuraikan oleh jamur menjadi senyawa-senyawa sederhana. Protein dihidrolisa menjadi asam amino, peptida dan pepton. Lemak dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol. Sedangkan senyawa pati dalam kedelai akan dihidrolisa menghasilkan dekstrin, maltosa dan glukosa. Senyawa hasil jamur tersebut merupakan senyawa yang hidrolisa oleh bersifat larut daripada senyawa sebelum dihidrolisa. Selama proses fermentasi akan lebih mudah Selain melakukan proses hidrolisis pada komponen dalam kedelai, jamur juga akan melakukan proses biosintesa sehingga menghasilkan senyawa antibiotik. Senyawa antibiotik tersebut akan menghambat pertumbuhan beberapa bakteri khususnya yang bersifat gram negatif seperti bacillus substilis, Clostridium perfringen, C. Sporogenus dan Streptococus cremoris. Sedangkan jamur Rhizopus oligosporus akan memproduksi beberapa vitamin B diantaranya riboflavin, niacin, vitamin B-6 dan vitamin B-12. Proses fermentasi akan berlangsung secara optimal apabila dilakukan pada kondisi yang optimal pula. Sekurang- kurangnya ada 3 faktor yang mempengaruhi proses fermentasi. Faktor-faktor tersebut antara lain jumlah oksigen, suhu dan kadar air atau yang lebih tepat kelembaban. Oleh karena itu, selama fermentasi pembuatan kecap, ketiga faktor tersebut harus benar-benar diperhatikan.
56 6. Penjemuran Biji kedelai yang sudah ditumbuhi jamur selanjutnya dijemur di bawah sinar matahari. Atau bisa juga menggunakan alat pengering. Penjemuran bertujuan untuk melepaskan atau jamur yang menempel pada biji kedelai. menghilangkan Selama penjemuran, jamur akan menjadi kering dan terlepas dari biji kedelai. Untuk memisahkan jamur dari kedelai, tempeh atau selanjutnya kedelai diayak menggunakan nampan sehingga jamur terpisah dari biji kedelai. Jamur dipisahkan dari biji kedelai agar jamur tidak terikut pada proses fermentasi tahap kedua yaitu fermentasi dalam larutan garam. 7. Fermentasi tahap II (Fermentasi dalam larutan garam) jamur Biji kedelai yang telah dibersihkan dari selanjutnya direndam dalam larutan garam (garam dapur). Larutan garam yang digunakan berkisar antara 18 - 22%. Perbandingan antara kedelai dengan larutan garam adalah 1 : 4 hingga 1 : 6 (kedelai : larutan garam). larutan garam pada proses pembuatan kecap dapat ditinjau dari dua sudut. Pertama dilihat dari aspek fisiko kimia yang ditimbulkan oleh larutan garam. Kedua dari aspek pengaruhnya terhadap pertumbuhan mikroorganisme. Fungsi perendaman dalam Dari aspek fisiko kimia, larutan garam berfungsi menarik atau melarutkan molekul-molekul protein yang terdapat dalam biji kedelai. Protein yang telah dihidrolisa oleh jamur pada fermentasi tahap I akan larut ke dalam larutan garam. Larutnya protein ke dalam larutan garam terjadi karena perbedaan tekanan osmosis antara larutan garam dengan biji kedelai. Tekanan osmosis yang tinggi pada larutan garam menyebabkan senyawa dalam biji kedelai seperti asam amino tertarik keluar menuju larutan garam. Fungsi kedua dari larutan garam adalah berfungsi sebagai bakteriostatis. Larutan garam akan membunuh bakteri
yang tidak dikehendaki pertumbuhannya pada fermentasi larutan garam. Tekanan osmosis yang tinggi dari larutan garam akan menyebabkan terjadinya lisis pada sel bakteri sehinga bakteri mati. Konsentrasi larutan garam sebesar 18 - 22% akan membunuh jamur yang tersisa dari fermentasi tahap pertama serta membunuh bakteri yang tidak diharapkan tumbuh pada fermentasi tahap kedua (dalam larutan garam). Pada saat yang bersamaan, bakteri yang tahan garam akan tumbuh dan berkembang dengan baik. Bakteri tersebut akan menguraikan senyawa-senyawa terlarut yang ada dalam larutan garam. seperti laktobacillus memang dikehendaki pada fermentasi tahap ke II. Mikroorganisme tersebut diperlukan untuk pembentukan flavour yang diharapkan pada kecap. Pertumbuhan bakteri tahan garam Disamping itu, bakteri yang tumbuh pada fermentasi tahap kedua larutan garam. Penurunan pH terjadi karena bakteri tersebut menghasilkan senyawa asam selama proses fermentasi. Dengan terjadinya penurunan pH menyebabkan terjadinya pertumbuhan khamir dalam larutan garam. Khamir yang tumbuh tersebut akan menghasilkan alkohol dan ester sehingga akan diperoleh kecap dengan rasa dan aroma yang diharapkan. ini akan menurunkan pH Konsentrasi larutan garam tidak boleh kurang dari 16%. Jika kurang dari 16%, maka akan terjadi pertumbuhan bakteri pembusuk. Akibatnya proses pembuatan kecap akan gagal karena terjadi pembususkan kedelai. Pertumbuhan bakteri pembusuk ini akan menghasilkan gas amonia (NH3) dalam jumlah besar sehingga menimbulkan bau menyengat. Disamping itu, pembusukan akan menghasilkan gas H2S (asam disulfida) yang berbau busuk (telor busuk). jika konsentrasi larutan garam lebih tinggi dari 25% maka fermentasi juga gagal. Pada konsentrasi tersebut semua mikroorganisme termasuk bakteri dan khamir yang diharapkan akan mati karena tidak tahan terhadap Sebaliknya 57
58 larutan garam yang terlalu tinggi. Akibatnya, pembentukan flavor dan rasa kecap yang diharapkan tidak bisa terjadi. Disamping itu, konsentrasi larutan garam yang terlalu tinggi dapat menyebabkan denaturasi protein. Protein yang mengalami denaturasi akan kehilangan kemampuan melarutnya sehingga proses pelarutan protein ke dalam larutan garam tidak bisa terjadi dengan baik. Fermentasi dalam larutan garam dengan kondisi yang terkontrol (suhu 30 - 40oC) memerlukan waktu antara 3 - 4 bulan. Tetapi jika kondisinya tidak terkontrol, proses fermentasi membutuhkan waktu sekitar 12 bulan untuk mendapatkan aroma dan flavor kecap yang diinginkan. Apabila dilihat dari segi pelarutan protein dari kedelai, perendaman dalam larutan garam cukup dilakukan selama 1 bulan. Dengan lama perendaman tersebut, protein dalam kedelai sudah cukup terlarut dengan baik ke dalam cairan kecap (larutan garam). Selama perendaman dalam larutan garam, kedelai tidak boleh mengapung di bagian atas dari larutan garam. Semua kedelai harus terendam dalam larutan garam. Jika ada kedelai yang tidak terendam, maka kedelai yang terapung tersebut akan ditumbuhi oleh bakteri pembusuk. Bakteri tersebut bisa tumbuh karena kedelai yang terapung tidak mengandung garam yang cukup tinggi. Oleh karena itu, selama perendaman dalam larutan garam harus dilakukan pengadukan agar semua kedelai terendam dalam larutan garam. Disamping itu, pengadukan selama perendaman dalam larutan garam juga berfungsi agar proses pelarutan protein ke dalam larutan garam terjadi dengan baik. Selain itu, pengadukan akan menghindari pertumbuhan bakteri pembusuk dalam larutan garam. Larutan garam yang tidak proses pernah pengembunan di permukaaan larutan garam. Embun yang berada di permukaaan larutan garam akan menurunkan dilakukan pengadukan bisa terjadi
konsentrasi permukaan larutan garam bisa ditumbuhi bakteri pembusuk. larutan di bagian permukaaan. Akibatnya 8. Penyaringan larutan garam selesai dilakukan, selanjutnya dilakukan proses penyaringan untuk memisahkan cairan larutan perendam dengan kedelai. Proses penyaringan dilakukan dengan menggunakan dua lapis kain saring. Selama proses penyarinan diupayakan agar bahan padatan (cairan hasil penyaringan). Oleh karena itu, pada saat penyaringan tidak perlu dilakukan pengepresan ataupun diperas. Jika dilakukan pengepresan maka bahan padatan seperti kedelai yang telah hancur bisa terikut ke dalam cairan. Setelah fermentasi dalam tidak terikut ke dalam filtrat cairan kecap hasil penyaringan tidak boleh mengandung bahan padatan yang tidak larut seperti pati atau protein yang tidak bisa larut. Jika mengandung bahan padatan yang tidak larut maka akan terbentuk endapan pada kecap setelah didiamkan beberapa lama. Kondisi seperti ini tidak diharapkan pada kecap karena kenampakan kecap menjadi tidak menarik. Pada prinsipnya, dalam ini kemudian ditambah air. Untuk setiap liter filtrat perlu ditambahkan air sebanyak 1,5 liter. Bisa juga penambahan air dilakukan pada ampas hasil penyaringan. Setelah air diaduk dengan ampas kedelai, kemudian dilakukan penyaringan lagi sehingga masih bisa melarutkan bahan terlarut yang masih terdapat dalam ampas. Filtrat hasil penyaringan ini digabung dengan filtrat hasil penyaringan sebelumnya. Filtrat atau cairan kecap hasil penyaringan 9. Pemberian bumbu Bumbu yang digunakan dalam pembuatan kecap antara lain jahe, lengkuas, kayu manis dan gula merah. Jahe dikupas, dicuci kemudian dihancurkan. Untuk setiap liter filtrat kecap jahe 40 gram. Lengkuas dicuci kemudian dgiling hingga halus. Lengkuas yang diperlukan adalah sebesar 40 gram untuk 1 liter cairn kecap. Sedangkan kayu manis 59
60 dipotong kecil-kecil setelah dicuci bersih. Untuk setiap liter cairan kecap dibutuhkan 20 gram kayu manis. diperlukan penambahan gula merah selain bumbu-bumbu diatas. Sebanyak 500 gram gula merah ditambahkan ke dalam 1 liter cairan kecap. Gula merah diiris kecil-kecil kemudian digiling hingga halus. Sedangkan untuk kecap asin, tidak perlu jahe, penambahan gula merah melainkan hanya bumbu lengkuas dan kayu manis. Untuk membuat kecap manis, Proses pemberian bumbu pada kecap dilakukan dengan cara merebus cairan kecap hingga mendidih. Setelah cairan mendidih, api dikecilkan hanya sekedar untuk menjaga agar cairan tetap mendidih. Bumbu dan gula merah yang telah dihaluskan kemudian dibungkus kain saring 2 lapis. Kemudian kain diikat agar bumbu tidak keluar. Bumbu dibungkus kain agar ampasnya tidak terikut ke dalam kecap sehingga yang keluar hanya sarinya bumbu saja. Bumbu yang telah dibungkus kain kemudian diberi tali secukupnya di bagian ujungnya sebagai pegangan saat merebus. Bumbu dimasukkan ke dalam rebusan kecap sambil digoyang-goyang agar bumbu merata ke seluruh bagian kecap. Selama perebusan, cairan harus diaduk. Perebusan dilakukan selama 2 - 3 jam hingga volume cairan kecap menjadi setengahnya dari volume awal. Setelah perebusan selesai, bumbu dibiarkan tetap dalam cairan kecap hingga semua bumbu keluar dan masuk ke dalam cairan kecap. 10. Pengemasan Cairan kecap yang selesai dimasak kemudian disaring menggunakan 2 lapis kain saring. Hal ini bertujuan agar bahan padatan yang tidak terlarut seperti kotoran dari gula tidak ikut ke dalam kecap. Penyaringan kecap dilakukan ketika cairan masih dalam keadaan panas atau paling tidak masih hangat. Penyaringan dalam kondisi masih panas akan lebih mudah dilakukan karena cairan lebih encer. Ketika sudah dingin, kecap menjadi kental sehingga penyaringan lebih lama.
61 Dalam keadaan masih panas, kecap dimasukkan ke dalam botol kemasan yang sudah disterilkan terlebih dahulu. Pada saat pengisian, botol tidak boleh diisi terlalu penuh dengan kecap. Harus disisakan sedikit ruang kosong untuk udara dibagian atas botol (head space). Hal ini ditujukan agar masih ada ruangan bagi uap air jika terjadi penguapan. Jika tidak ada ruang kosong, botol bisa pecah karena desakan uap air saat terjadi penguapan pada suhu ruangan meningkat. Diagram alir proses pengolahan kecap dapat dilihat pada Gambar 12. Produk kecap dapat dilihat pada Gambar 13. 5.2. Permasalahan yang sering terjadi pada proses pengolahan kecap dan Cara Mengatasinya 1. Kedelai membusuk pada saat fermentasi tahap I. Pembusukan kedelai pada saat fermentasi tahap I terjadi karena pertumbuhan bakteri pembusuk.Tumbuhnya bakteri pembususk bisa disebabkan oleh kelembaban dalam kedelai terlalu tinggi. Bakteri pembusuk akan tumbuh dengan baik pada kelembaban 80% atau lebih. Sedangkan jamur tumbuh pada kelembaban 70%. Oleh karena itu, pada fermentasi tahap I diupayakan kelembaban tidak melebih 80%. saat kelembaban fermentasi bisa disebabkan oleh dua hal. Pertama karena pada saat pemberian ragi (proses peragian), kedelai masih terlalu basah. Setelah kedelai direbus seharusnya dilakukan penirisan dan dikeringanginkan dengan baik sehingga semua air yang ada di permukaan kedelai menguap. Peningkatan kedelai pada Kedelai yang dikeringanginkan dianggap cukup jika telah mencapai aw (aktivitas air) 0,70 - 0,75 atau kelembaban 70 - 75%. Untuk menentukan aw atau kelembaban bisa menggunakan alat pengukur aw yaitu aw-meter atau higrometer untuk mengukur kelembaban. Jika tidak ada alat ukur, diperkirakan dengan menggunakan tangan. Apabila kedelai dipegang dengan tangan dan tidak ada sisa air yang menempel di tangan berarti aw sudah cukup.
62 KEDELAI Direndam (12 Jam) Direbus Fermentasi Tahap I (3-5 hari) Koji Dijemur Jamur dipisahkan dari Koji Direndam dalam larutan garam (20 -25%) Disaring Filtrat Dimasak KECAP Gambar 12. Proses pembuatan Kecap Ragi Kecap Jamur Ampas Gula merah, bumbu
. Gambar 13. Produk kecap (Sumber : tingginya kelembaban kedelai pada saat fermentasi adalah terjadi peningkatan kelembaban udara di fermentasi. Peningkatan lokasi kelembaban udara bisa terjadi karena kelembaban udara secara umum di daerah tersebut memang tinggi misalnya karena itu, sedang turun hujan atau sedang mendung. Selain peningkatan kelembaban bisa terjadi karena tempat fermentasi berada di dekat kamar mandi atau tempat lain yang banyak mengandung air. Penyebab kedua adalah Peningkatan kelembaban udara di sekitar lokasi fermentasi juga akan meningkatkan kelembaban kedelai yang sedang difermentasi. Hal ini karena kedelai akan menyerap uap air di udara sekitarnya sehingga mencapai kelembaban yang seimbang dengan udara. Pada prinsipnya, jika ada perbedaan kelembaban antara udara dengan bahan di daerah tersebut, maka akan terjadi pertukaran air sehingga terjadi kesimbangan. Apabila bahan memiliki kelembaban lebih rendah daripada udara di sekelilingnya, maka bahan tersebut akan menyerap uap air dari udara. Begitu juga sebaliknya, jika tingi dari udara bahan sekitarnya, maka uap air dari bahan akan menguap ke udara sehinga mencapai kelembaban yang seimbang. tersebut kelembabannya lebih 63
64 Selain karena peningkatan kelembaban pada kedelai, pembusukan juga bisa disebabkan oleh kerusakan pada ragi yang digunakan. Ragi yang telah rusak atau ragi yang mati, tidak bisa tumbuh pada kedelai. Karena tidak ada jamur yang tumbuh pada kedelai saat difermentasi maka mikroba lain yang akan tumbuh. Khamir dan bakteri yang berasal dari udara sekitarnya bisa tumbuh pada kedelai yang difermentasi. Pertumbuhan mikroba yang menyebabkan pembusukan pada kedelai. tersebut Suhu udara yang dingin juga menjadi penyebab terjadinya pembusukan. Pada udara yang dingin, jamur pada ragi kecap tidak bisa tumbuh dengan baik. Dengan berjalannya waktu fermentasi, mikroba yang tidak diharapkan justru yang tumbuh pada kedelai sehingga kedelai menjadi busuk. Untuk mengatasi terjadinya pembusukan pasa saat fermentasi tahap I, maka perlu ditemukan penyebanya. Penyebab pembusukan kedelai dapat diketahui melalui pengujian pada beberapa hal diantaranya : a. Apakah pada saat peragian, kedelai terlalu basah (kelembaban terlalu tinggi). Jika kedelai terlalu basah, maka untuk proses berikutnya, kedelai harus harus diangin-anginkan dengan waktu yang cukup sehingga kedelai memiliki kelembaban yang cukup. Kelembaban dianggap cukup jika tidak ada sisa air yang menempel pada kedelai. Tetapi jika kedelai tidak terlalu basah, maka perlu dicari kemungkinan lain. b. Apakah kelembaban ruangan udara di lokasi fermentasi relative tinggi. Apabila kelembaban udara tinggi maka perlu diamati lebih lanjut penyebab kelembaban tersebut. Kita harus melihat apakah tingginya kelembaban tersebut karena tingginya kelembaban udara secara unum di wilayah tersebut atau karena hanya di ruangan itu saja yang kelembabannya tinggi.
Apabila kelembaban yang tinggi hanya di ruangan fermentasi saja, maka perlu upaya perbaikan sirkulasi udara yang baik. Perlu perbaikan ventilasi pada ruangan tersebut sehingga udara mengalami sirkulasi yang baik. Bila perlu, tempat fermentasi di pindah ke tempat lain yang sirkulasi udaranya bagus. Tetapi jika tingginya kelembaban disebabkan karena tingginya kelembaban udara secara umum di wilayah tersebut, maka kita harus menunda proses fermentasi. Fermentasi kita mulai lagi setelah kelembaban udara memungkinkan (sekitar 70 - 75%). c. Kemungkinan lain penyebab pembusukan adalah suhu udara yang rendah. Jika memang suhu udara di tempat fermentasi rendah maka perlu upaya meningkatkan suhu di tempat fermentasi. Ruangan fermentasi perlu diberi pemanas berupa bola lampu sehingga suhu bisa naik. terlebih dahulu. Perlu diuji berapa jumlah bola lampu yang diperlukan untuk mencapai suhu yang diinginkan. Berapa lama lampu harus dinyalakan hingga suhu yang diharapkan tercapai. Yang lebih penting adalah perlu alat termostat untuk mengatur suhu secara otomatis. Jika suhu turun, bola lampu menyala secara otomatis dan ketika suhu sudah tercapai, bola lampu akan mati. Upaya ini perlu dilakukan percobaan d. Ragi tidak aktif (sudah mati). Jika kelembaban dan suhu sudah sesuai, tetapi masih terjadi pembusukan, maka kemungkinannya adalah raginya sudah rusak. Untuk memastikan bahwa ragi sudah rusak, perlu dilakukan pengujian. Untuk menguji apakah ragi sudah rusak atau belum, ragi ditumbuhkan pada kedelai yang sudah direbus. Kedelai yang sudah siap dibuat menjadi kecap, diambil sedikit saja kemudian diberi ragi secukupnya. Selanjutnya disimpan di 65
66 tempat yang mempunyai kelembaban yang sesuai. Jika muncul jamur pada kedelai, berarti ragi masih bisa digunakan. Jika tidak nampak jamur tumbuh berarti jamur sudah rusak. Jika demikian maka untuk selanjutnya harus menggunakan jamur baru yang masih bagus. 2. Terjadi pembusukan ketikan perendaman dalam larutan garam (Fermentasi Tahap II). Pembusukan yang terjadi ketika perendaman dalam larutan garam disebabkan oleh konsentrasi larutan garam yang terlalu rendah. Pembuatan larutan garam yang kurang tepat merupakan penyebab terjadi pembusukan. Perbandingan antara garam dengan dengan air yang kurang tepat bisa menimbulkan masalah ini. Atau pengadukan yang kurang larut secara homogen sempurna. juga mengakibatkan garam tidak Apabila perbandingan antara garam dengan air sudah benar dan telah diaduk dengan baik, tetapi masih terjadi pembusukan maka ada penyebab lainnya. Hal yang sering terjadi adalah kedelai saat direndam tenggelam seluruhnya dalam larutan garam atau dengan kata lain masih ada kedelai yang terapung di permukaan larutan garam. Jika ada kedelai yang terapung maka kedelai-kedelai tersebut akan ditumbuhi oleh mikroba pembusuk. Mikroba tersebut bisa tidak tumbuh karena kedelai yang mengandung garam yang cukup atau kadar garamnya rendah. tidak terapung tersebut Untuk mengatasi masalah seperti ini maka perlu dilakukan pengadukan selama perendaman dalam larutan garam. Dengan pengadukan maka semua kedelai bisa terendam ke dalam larutan garam. Apabila dengan pengadukan, kedelai juga masih ada yang terapung maka perlu perlakuan untuk membuat kedelai bisa tenggelam. Salah satunya dengan membungkus kedelai dengan kain, kemudian bungkusan tersebut diberi pemberat yang tidak bereaksi dengan cairan perendaman. Pemberat bisa menggunakan batu
yang sudah dibersihkan. Selain dengan membungkus kedelai, bisa juga dilakukan pengadukan tiap hari sehingga tidak ada kedelai yang terapung dalam waktu yang cukup lama. terjadinya pembusukan adalah terjadinya pengembunan pada larutan garam. Perbedaan suhu antara siang hari dengan malam, sangat memungkinkan terjadinya pengembunan pada permukaan larutan garam. Pada siang hari, air menguap dari larutan garam dan menempel di bagian tutup wadah larutan perendam. Malam hari, uap air yang terbentuk akan menjadi embun dan jatuh di permukaan larutan garam. Air hasil pengembunan yang ini menyebabkan berada di permukaan konsentrasi larutan garam di permukaan lebih rendah dari lapisan di bawahnya. Jika hal ini dibiarkan lebih lama dan tidak dilakukan pengadukan, maka akan tumbuh mikroba pembusuk di permukaaan larutan garam. Penyebab lain larutan garam ini, perlu dilakukan pengadukan secara periodik dalam beberapa hari sekali. Ini dilakukan agar konsentrasi larutan garam homogen di seluruh bagian. Bagian atas yang kadar garamnya lebih rendah karena embun akan bercampur lagi dengan bagian lainnya sehingga konsentrasinya homogen. Untuk mengatasi hal 3. Adanya endapan di bagian bawah kecap. Terbentuknya endapan pada kecap setelah disimpan beberapa lama bisa disebabkan oleh beberapa hal. Pertama disebabkan adanya kotoran yang berasal dari gula merah yang ditambahkan bersama bumbu. Kedua, endapan berasal dari bahan padatan tidak terlarut yang berasal dari kedelai. Bahan padatan ini terbawa saat penyaringan setelah perendaman dalam larutan garam. Kotoran yang berasal dari gula merah biasanya berupa sisa-sisa ampas tebu, daun atau kotoran lain berupa tanah atau kerikil. Hal ini karena gula merah biasanya diproduksi pada skala rumah tangga sehingga kebersihan dan 67
68 higienitasnya sangat beragam. Bahkan binatang seperti semut dan kecoa kadang-kadang bisa masuk ke dalam gula merah. Untuk mengatasi masalah seperti ini sebaiknya gula merah yang akan ditambahkan ke dalam kecap harus dibersihkan terlebh dahulu. Gula merah jangan ditambahkan dalam bentuk padatan ke dalam kecap melainkan harus dicairkan terlebih dahulu. Gula merah diiris kecil-kecil kemudian ditambah air dan selanjutnya dipanaskan sehingga mencair. Setelah diaduk dan mencair semuanya, selanjutnya didiamkan beberapa saat untuk mengendapkan bahan padatan yang bisa mengendap. Kemudian gula merah disaring pelan-pelan agar endapan tidak ikut tersaring. Hal ini juga untuk memisahkan kotoran dari gula merah seperti semut, sisa daun tebu. Gula cair yang telah bersih dari kotoran selanjutnya ditambahkan ke dalam cairan kecap untuk dimasak. Endapan pada kecap yang disebabkan oleh bahan padatan dari kedelai bisanya berupa senyawa makromolekul (senyawa dengan berat molekul besar) seperti protein dan pati serta serat kasar. Bahan tersebut terikut pada kecap pada saat proses penyaringan. Penyaringan yang disertai dengan pengepresan atau diperas biasanya bahan padatan tersebut terikut ke dalam cairan kecap. Bahan padatan yang terikut tersebut memiliki berat molekul besar sehingga tidak dapat larut (cenderung mudah mengendap). Dalam cairan kecap memang tidak diharapkan adanya bahan padatan yang tidak terlarut seperti pati, serat kasar atau protein yang tidak terlarut. Kecap diharapkan hanya mengandung bahan padatan terlarut khususnya golongan protein yang telah dihidrolisis oleh ragi pada ferementasi tahap I seperti asam amino, pepton dan peptida. Karbohidrat dan lemak hasil hidrolisis berupa glukosa, maltosa dan asam lemak bebas biasanya juga ikut ke dalam cairan kecap. Semua senyawa
hasil hidrolisis tersebut bersifat larut dalam cairan kecap sehingga tidak mengendap. Untuk mengatasi masalah endapan kecap yang disebabkan oleh bahan padatan seperti pati, protein dan serat kasar maka proses penyaringan setelah perendaman dalam larutan garam harus dilakukan dengan hati-hati. Kain saring dipilih yang agak halus dan dibuat 2 lapis. Penyaringan dilakukan dengan cara menuang cairan yang jernih di bagian atas dengan hati-hati. Bagian padatan di bagian bawah diusahan tidak ikut tersaring. Bagian bawah tersebut banyak terdapat pati dan protein yang tidak larut. Jika bagian ini ikut tersaring maka akan tembus kain saring seringg terikat dalam cairan kecap. 4. Warna kecap kurang hitam Warna kecap sangat dipengaruhi oleh jenis kedelai dan gula yang digunakan. Kecap yang dibuat dari kedelai hitam bisanya warna kecap yang dihasilkan sudah cukup hitam. Tetapi jika yang digunakan adalah kedelai putih warna kecap kadang-kadang kurang hitam. Gula merah akan menghasilkan kecap dengan warna yang lebih hitam (gelap). Jenis gula merah di pasaran juga ada beberapa macam. Ada gula merah yang warnanya coklat cerah dan ada coklat kehitaman. Gula merah yang berwarna lebih cocok untuk digunakan dalam coklat kehitaman pembuatan kecap karena menghasilkan kecap dengan warna yang lebih gelap. Selain jenis kedelai dan jenis gula yang digunakan, warna kecap juga dipengaruhi oleh peristiwa karamelisasi selama Proses perebusan/pemasakan karamelisasi terjadi pada gula yang dipanaskan diatas suhu 170 oC. Gula yang dipanaskan di atas suhu 170 oC akan mengalami kehilangan molekul air sehinga membentuk senyawa baru yang berwarna coklat kehitaman. proses kecap. 69
70 Untuk memberikan warna hitam yang lebih kuat pada kecap, maka gula yang ditambahkan sebaiknya gula yang telah dikaramelisasi. Gula merah langsung direbus bersama cairan kecap, tetapi gula harus dipanaskan terlebih dahulu sehingga mencair. Untuk mencairkan gula sebaiknya tidak terlalu banyak menambahkan air. Jika ditambahkan air terlalu banyak maka ketika pemanasan sulit mencapai suhu di atas 170 oC sehingga gula tidak mengalami karamelisasi. jangan Setelah gula mencair, pemanasan dilanjutkan dengan api sedang atau agak besar sehingga suhu bisa mencapai 170 oC lebih untuk terjadinya proses karamelisasi. Semakin lama pemanasan dan makin tinggi suhu, maka karamelisasi makin tinggi. Selama proses pemanasan harus dilakukan pengadukan sehingga gula tidak gosong. Setelah dipanaskan beberapa lama, gula akan mengalami karamelisasi sehingga warna menjadi coklat kehitaman. Perlu diketahui bahwa gula yang mengalami karamelisasi selain berwarna coklat juga rasa agak pahit. Oleh karena itu, proses karamelisai jangan terlalu berlebihan. Gula yang telah mengalami karamelisasi selanjutnya di tambahkan ke dalam cairan kecap bersama bumbu untuk dimasak. 5. Kecap kurang kental dipengaruhi (viscositas) perbandingan antara padatan dengan cairan serta adanya bahan pengental. Bahan padatan yang paling menentukan kekentalan kecap adalah gula. Jumlah gula yang ditambahkan merupakan salah satu faktor yang menentukan kekentalan kecap. Semakin banyak gula yang ditambahkan, kekentalan akan makin meningkat. Kekentalan kecap juga mempengaruhi kekentalan kecap. Selama pemasakan kecap akan terjadi penguapan air dari cairan kecap sehingga Selain jumlah gula, lama pemasakan
prosentase padatan terhadap cairan makin meningkat. Makin lama pamasakan maka kekentalan kecap makin tinggi. Tetapi prosentase padatan yang terlalu tinggi bisa menyebabkan kecap terlalu kental atau bahkan kecap bisa mengkristal. Untuk mengatasi masalah kecap yang kurang kental, maka perlu dipastikan penyebabnya. Jika disebabkan jumlah gula kurang, maka perlu penambahan gula yang lebih banyak. Jika gula sudah cukup, maka lama pemasakan perlu ditambah sehinga kekentalan bisa meningkat. 71
72 VI. ROTI Roti merupakan bahan makanan yang diolah dari adonan tepung terigu yang mengembang dan dipanggang. Dari segi rasa, roti dibangi menjadi 2 jenis yaitu roti tawar dan roti manis. Roti tawar tidak ada penambahan gula atau hanya sedikit gula dalam proses pengolahannya. Sedangkan roti manis memerlukan penambhana gula yang cukup banyak. Menurut U.S. Wheat Assiciates (1985), berdasarkan formula roti, adonan roti dapat dibedakan menjadi tiga golongan yaitu (1) adonan roti manis, (2) adonan roti tawar dan (3) adonan roti soft rolls. Adonan roti manis dibuat dari formula yang banyak mengandung gula, lemak dan telur. Adonan roti tawar dibuat dari dari bahan yang sedikit atau tanpa penambahan gula, susu skim dan lemak. Sedangkan adonan roti soft rolls dibuat dengan menggunakan gula dan lemak relative lebih banyak dari pada roti tawar (Hubeis, 1996). Kualitas roti ditentukan oleh rasa dan teksturnya. Rasa sangat bervariasi untuk setiap orang sehingga tidak ada kriteria yang pasti mengenai rasa. Sedangkan tekstur roti yang baik adalah tidak keras dan terasa lembut saat dimakan.
Tekstur lembut pada roti dipengaruhi oleh tingkat pengembangan roti dan elastisitasnya. Roti yang kurang mengembang akan terasa keras saat dimakan dan ini tidak disukai. Tetapi jika terlalu mengembang (pengembangan berlebihan) maka roti terkesan kosong dan tidak berisi. Elastisitas dapat dirasakan ketika roti digigit. Roti yang elastisitasnya terlalu tinggi akan sulit putus ketika digigit. Kondisi semacam ini disebut juga roti terlalu ulet atau liat sehingga tidak disukai konsumen. Dalam proses pengolahan roti, ada bahan yang mutlak harus ada dan ada bahan yang sifatnya hanya tambahan. Bahan yang harus ada dalam pembuatan roti disebut juga essintial ingredient. Sedangkan bahan tambahan disebut optional ingredient. ingredient) sifatnya wajib ada dalam pembuatan roti (bahan utama). Jika salah satu atau lebih dari bahan tersebut tidak ada, maka roti tidak bisa terbentuk. Sedangkan kelompok kedua (optional ingredient), bahan tersebut hanya akan memperbaiki kualitas roti yang dihasilkan yang disebut bahan tambahan. Meskipun tidak ditambahkan bahan tersebut, roti masih bisa terbentuk tetapi rasa, warna atau tekstur tidak bisa maksimal. Bahan kelompok pertama (essintial Menurut Pomeranz dan Shellenberger (1971) dalam Hubeis dkk (1996), bahan utama pembuatan roti adalah tepung, air, ragi dan garam. Bahan tambahan antara lain gula, susu skim, shortening, telur dan bread improver. Bahan Utama Bahan yang harus ada antara lain tepung terigu, ragi (yeast), garam dan air. Peranan dari masing-masing bahan tersebut dalam pembutana roti akan dijelaskan dalam uraian berikut. a. Tepung Terigu Tepung terigu merupakan bahan utama dalam pengolahan roti. Tepung terigu mengandung protein glutenin 73
74 dan gliadin yang menentukan terhadap pengembangan roti. Dengan adanya air dan pengadukan yang optimal, protein glutenin dan gliadin akan membentuk gluten. Gluten ini akan membentuk kerangka roti sehingga mampu menahan desakan gas CO2 yang dihasilkan oleh ragi roti. Kemampuan gluten menahan desakan gas CO2 ini menyebabkan roti mengembang tekstur yang elastis dan porous sehingga menghasilkan (berongga). Protein glutenin dan gliadin tidak terdapat pada tepung selain terigu. Oleh karena itu untuk membuat roti agar mengembang dengan baik harus menggunakan tepung terigu. Substitusi sebagian tepung terigu dengan tepung lain bisa dilakukan sampai jumlah tertentu. Biasanya substitusi tersebut disertai dengan penambahan bahan lain seperti Na-CMC (Natrium Carboksi Metil Celulosa) untuk memperbaiki tersebut akan membantu pengembangan membentuk struktur roti agar mampun menahan gas CO2 yang dihasikan oleh ragi. Dengan demikian, pengembangan roti masih bisa dipertahankan. roti. Bahan Tepung terigu memiliki kadar protein berbeda-beda. Berdasarkan jumlah proteinnya, tepung terigu dibagi menjadi 3 kelompok yaitu hard wheat, medium wheat dan soft wheat. Hard wheat mempunyai kadar protein yang tinggi yaitu 12 - 14%, medium wheat kadar protein sedang yaitu 10 - 11,93% dan soft wheat dengan kadar protein rendah yaitu 7 - 9%. Semakin tinggi kadar protein dalam tepung terigu, maka jumlah gliadin dan glutenin makin banyak. Dalam pembuatan roti sebaiknya mengunakan tepung terigu dengan kadar protein tinggi yaitu jenis hard wheat. Tepung terigu jenis ini akan menghasilkan gluten yang cukup banyak sehingga struktur roti cukup kuat untuk menahan gas CO2. Dengan demikian akan dihasilkan roti dengan tingkat pengembangan yang baik.
b. Air Adanya air mutlak diperlukan dalam pembuatan roti. Tanpa adanya air, protein gliadin dan glutenin tidak bisa membentuk gluten sehingga roti tidak bisa mengembang. Air juga berfungsi membasahi pati dan protein untuk membentuk struktur roti yang baik (kokoh). Dengan jumlah air yang cukup akan menghasilkan adonan roti dengan konsistensi yang baik sehingga menghasilkan tekstur yang diharapkan. Air yang kurang akan dihasilkan roti dengan tekstur yang keras. Disamping itu, air berperan melarutkan komponen- komponen dalam bahan yang digunakan dalam pembuatan roti. Glukosa dalam tepung terigu bisa larut dengan adanya air sehingga dapat digunakan oleh yeast dalam proses fermentasi. Jumlah air yang ditambahkan harus cukup untuk membentuk struktur adonan roti yang kokoh. Air yang ditambahkan dalam pross pembuatan roti kurang lebih 40% dari berat tepung terigu yang digunakan. Jika air terlalu banyak makan adonan menjadi lembek dan lengket sehingga sulit dalam pencetakan. Sebaliknya, air yang kurang menyebabkan pembentukan gluten tidak optimal sehingga roti tidak mengembang dengan baik. Disamping itu, air yang kurang menyebabkan tekstur roti menjadi keras. Gluten akan terbentuk dengan baik jika ada air yang cukup, ada protein glutenin dan gliadin. Tetapi hal itu saja belum cukup jika tidak dilakukan pengadukan dengan baik. Gluten akan terbentuk setelah gliadin dan glutenin bertemu dengan air dan diaduk dengan kuat (ditekan dan ditarik berulang-ulang). c. Ragi (Yeast) Dalam proses pembuatan roti, ragi berperan untuk menghasilkan gar CO2. Gas yang dihasilkan tersebut akan mendorong kerangka adonan roti yang terbentuk dari gluten dan pati. Apabila kerangkan tersebut mampu menahan gas yang dihasilkan oleh ragi tanpa mengalami kebocoran, maka 75
76 adona roti akan mengembang. Semakin banyak gas CO2 yang dihasilkan oleh ragi, pengembangan roti semakin besar. Adanya gas CO2 yang banyak jika tidak didukung oleh struktur adonan roti yang baik, maka pengembangan roti tidak akan terjadi dengan baik. Sebagai contoh pada proses pembuatan apem. Adonan apem terbuat dari tepung beras yang dicampur air dan ragi. Karena tepung beras tidak memiliki protein gliadin dan glutenin, maka tidak bisa membentuk gluten sehingga tidak bisa membentuk kerangka yang kokoh dan elastis. Akibatnya, gas CO2 yang dihasilkan oleh ragi tidak bisa ditahan oleh adonan apem sehingga gas lolos keluar dari adonan. Lolosnya gas dari adonan apem ditunjukkan dengan adanya lubang-lubang kecil yang ada dalam adonan apem. Dengan demikian, apem tidak bisa mengembang meskipun banyak dihasilkan CO2. Dengan demikian, proses pengembangan roti terjadi karena adanya gas CO2 yang ada dalam adonan roti. Makin lama gas tersebut makin banyak sehingga mendorong kerangka adonan roti yang elastis. Dosakan gas terhadap kerangkan yang elastis ini mirip dengan balon yang ditiup sehingga balon bisa mengembang. Pembentukan gas CO2 oleh ragi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu (1) kondisi ragi, (2) substrat bagi ragi, (3) kondisi lingkungan (suhu, kelembaban, adanya senyawa yang bisa menghambat aktivitas ragi). Ragi yang baik adalah ragi yang masih sehat atau masih aktiv. Ragi bisa rusak (mati) karena penyimpanan yang lama atau kondisi penyimpanan yang tidak sesuai seperti suhu terlalu tinggi atau kelembaban terlalu rendah atau terlalu tinggi. terlalu Untuk mengetahui apakah ragi masih aktiv atau sudah rusak bisa diuji dengan menggunakan larutan gula. Larutan gula dibuat dengan konsentrasi rendah (5 - 10%). Kira-kira 1 sendok gula dimasukkan ke dalam 1 gelas air kemdian diaduk hinggga larut. Ragi dimasukkan ke dalam larutan gula kemudian ditutup dan didiamkan sekitar 15 menit. Jika banyak terbentuk gelembung udara dalam larutan
gula berarti ragi masih dalam kondisi baik. Tetapi apabila gelembung sedikit atau bahkan tidak terbentuk gelembung berarti ragi sudah rusak dan tidak layak untuk digunakan. sangat berpengaruh terhadap produksi gas CO2. Substrat yang diperlukan oleh ragi adalah berupa gula sederhana yaitu glukosa. Glukosa sudah ada dalam tepung terigu tetapi dalam jumlah yang terbatas. Agar substrat bagi ragi tersedia dengan cukup, maka perlu ditambahkan gula pasir atau gula sederhana lainnya secukupnya ke dalam adonan roti. Sebetulnya, tanpa penambahan gula dari luar, roti sudah bisa mengembang tetapi memerlukan fermentasi yang lebih lama. Tersedianya substrat yang cukup Substrat yang berupa glukosa akan diproses oleh enzim dalam ragi menjadi etanol dan gas CO2. Jika masih berupa gula pasir (sukrosa) maka gula tersebut akan dihidrolis terlebih dahulu menjadi glukosa dan fruktosa. Selanjutnya glukosa akan diubah menjadi CO2 dan etanol. Adapun proses perubahan tersebut mengikuti reaksi sebagai berikut : C6H12O6 (glukosa) 2 C2H5OH (etanol) + CO2 Selama proses fermentasi, selain dihasilkan gas CO2, juga dihasilkan etanol selama proses tersebut. Karena etanol merupakan senyawa yang mudah menguap, maka etanol akan menguap selama proses pembakaran (pengovenan) roti. sangat berpengaruh terhadap produksi gas CO2. Kondisi lingkungan yang diharapkan oleh ragi adalah suasana yang lembab yaitu kelembaban sekitar 80% dan suhu antara 30 - 40 oC. Jika suhu fermentasi terlalu rendah, maka aktivitas ragi juga rendah. Akibatnya produksi gas CO2 juga rendah. Sebaliknya jika suhu terlalu tinggi (diatas 50 oC), maka ragi akan mati. Kondisi lingkungan selama fermentasi Kelembaban yang rendah juga akan menghambat aktivitas ragi. Begitu juga sebaliknya, kelembaban yang terlalu tinggi akan mengundang pertumbuhan bakteri dalam adonan yang menyebabkan produksi asam. Untuk mencapai kelembaban yang diharapkan, fermentasi adonan dilakukan 77
78 dengan cara menempatkan adonan dalam wadah yang ditutup dengan plastik atau kain yang sedikit dibasahi dengan air. d. Garam Penambahan garam dalam proses pembuatan roti bertujuan untuk memberi cita rasa pada roti. Dengan memberi garam kurang lebih 1 % dari berat tepung akan memberi rasa sedap pada roti yang dihasilkan. Jika tidak ditambah garam sama sekali, maka roti terasa hambar. Disamping itu, garam merupakan senyawa yang bersifat menghambat aktivitas mikrooganisme termasuk ragi. Bahkan jika garam terlalu banyak dapat mematikan ragi yang ditambahkan dalam adonan. Disamping garam, adanya asam dan basa (soda) juga menghambat aktivitas ragi. Sehingga dalam proses pembuatan roti, tidak boleh ada senyawa asam maupun soda (termasuk soda kue) apabila kita menggunakan ragi. Jika menggunakan soda kue, tidak perlu menggunakan ragi roti. Adanya garam dalam adonan akan mengendalikan proses fermentasi. Penambahan garam dalam jumlah sedikit akan mengontrol proses fermentasi agar tidak berlangsung terlalu cepat. Fermentasi akan berlangsung dengan kecepatan yang sedang sehingga pengembangan adonan berjalan optimal. Jika fermentasi terlalu cepat, maka akan terjadi pengembangan adonan yang berlebihan sehingga adonan roti mempunyai rongga yang besar. Akibatnya struktur roti tidak mampu menahan beban adonan sehingga roti akan kempes setelah dioven. Bahan Tambahan Dalam pembuatan roti, selain bahan utama, juga ada tambahan yang diperlukan untuk meningkatkan bahan kualitas roti. Bahan tambahan tersebut antara lain gula, lemak, telor dan susu. Peranan dari masing-masing bahan tambahan tersebut adalah sebagai berikut:
a. Gula Fungsi utama penambahan gula adalah memberi rasa manis pada roti. Penambahan gula sebesar 20% dari tepung dilakukan apabila akan membuat roti manis. Sedangkan untuk roti tawar, tidak perlu penambahan gula sebanyak itu. Gula ditambahkan hanya untuk menghindari rasa hambar pada roti. Disamping berfungsi memberi cita rasa pada roti, gula akan memperbaiki warna roti. Dengan adanya gula, roti akan berwarna coklat setelah dipanggang sehingga roti tidak pucat dan mempunyai penampilan yang menarik. Ketika roti dipanggang, gula akan mengalami karamelisasi sehingga menghasilkan warna coklat. Fungsi lain dari gula dalam adonan roti adalah sebagai substrat bagi ragi untuk menghasilkan gas CO2. Gula yang ditambahkan dalam adonan akan diproses oleh ragi menjadi gas CO2 yang berperan dalam pengembangan roti. Sehingga dalam pembuatan roti tawar yang tidak memerlukan rasa manis, masih perlu penambahan gula agar roti mengembang dengan baik. b. Lemak (Shortening) Lemak dalam pembuatan roti berfungsi untuk memperbaiki tekstur. Dengan penambahan lemak, roti yang dihasilkan akan mempunyai tekstur yang empuk atau tidak liat (terlalu elastis) sehingga mudah putus ketika digigit. Jika tidak ditambah lemak, maka roti menjadi ulet karena adonan yang terbentuk sangat kompak (terlalu kuat). Lemak yang ditambahkan ke dalam adonan roti umumnya berupa mentega atau margarin yaitu sebanyak 10% dari tepung. Tekstur lembut (empuk) yang diperoleh pada roti karena sifat lemak yang bersifat tidak larut dalam adonan roti. Semua bahan dalam adonan roti seperti tepung, gula, garam, telor, susu bersifat larut dalam air (bersifat polar). Sedangkan lemak merupakan senyawa non polar yang tidak larut dalam air. Dengan sifat seperti itu, keberadaan lemak dalam adonan tidak menyatu dengan bahan lainnya. Lemak akan mengisi 79
80 ruang-ruang dalam adonan roti sehingga adonan tidak terlalu kompak. Adanya lemak dalam adonan roti akan mencegah terbentuknya serabut-serabut gluten yang padat dan keras. Sehingga serabut-serabut gluten menjadi lebih pendek yang menyebabkan roti menjadi lebih empuk. Sebagai analogi, media tanam yang hanya terdiri dari tanah liat dan air akan menghasilkan media yang sangat kompak. Media yang kompak tersebut sangat sulit (liat) ketika dicangkul atau akan digemburkan. Ketika media dicampur dengan sekam atau kompos, maka media tanam menjadi mudah dicangkul. Dengan demikian, penambahan sekam atau kompos akan memudahkan media saat digemburkan dengan cangkul. Sekam atau kompos ibaratnya adalah lemak dalam adonan roti, karena sekam tidak bisa menyatu dengan tanah. c. Telur Telur khususnya putih telur banyak mengandung protein yaitu albumin. Adanya proten dalam telur akan membantu ketahanan gluten dalam menahan desakan gas CO2. Dengan demikian, penambahan telur dapat memperbesar volume roti dan memperbaiki tekstur. Selain itu, telur juga mengandung lemak yang tinggi khususnya dalam kuning telur. Lemak dari kuning telur akan menambah jumlah lemak dalam adonan roti. Semakin banyak lemak dalam adonan, maka tekstur roti semakin empuk. Sebetulnya fungsi penambahan telur terletak pada kuningnya. Di dalam kuning telur terdapat lesitin yang dapat berfungsi sebagai emulsifier. Dengan adanya lesitin dalam adonan roti, maka lemak dalam adonan bisa tercampur merata ke seluruh bagian adonan. Lemak menjadi tersebar merata sehingga tidak berkumpul di bagian tertentu saja dari adonan. lemak yang tidak ada emulsifier, maka ditambahkan dalam adonan hanya terkumpul di bagian tertentu saja. Lemak tidak bisa tersebar merata ke semua bagian adanan roti. Akibatnya, tekstur roti tidak bisa empuk. Jika
Dengan demikian, penambahan kuning telur harus dilakukan ketika dalam adonan ditambahkan lemak. Emulsifier memiliki dua gugus yang polaritasnya berbeda. Satu gugus bersifat polar sehingga bisa bercampur dengan air, tepung, gula, protein dan senyawa polar lainnya. Sementara gugus lainnya (gugus kedua) bersifat non polar sehingga bisa melarutkan lemak atau minyak yang tidak larut dalam air. Dengan demikian, adanya emulsifier dapat mencampurkan antara lemak dengan bahan bukan lemak seperti tepung dan lain-lain. Jumlah telur yang ditambahan dalam adonan roti umumnya sebanyak 8% dari berat tepung. d. Susu Susu merupakan bahan yang banyak mengandung protein, lemak, vitamin dan mineral seperti calsium. Susu ditambakan dalam pembuatan roti untuk meningkatkan cita rasa sehingga lebih enak serta memperbaiki kandungan gizi roti. susu bertujuan memperbaiki tekstur roti sehingga menjadi lebih empuk. Dengan kandungan protein dan lemak dalam roti, akan menghasilkan tekstur roti yang lebih empuk. Disamping itu, penambahan 6.1. Proses pembuatan roti Untuk mendapat roti dengan kualitas yang baik, maka proses pengolahan harus benar. Adapun tahapan pembuatan roti adalah sebagai berikut. 1. Pembuatan adonan roti Adonan roti dibuat dengan mencampur bahan-bahan antara lain tepung terigu, air, yeast (ragi), garam, gula, lemak (mentega atau margarin), telur dan susu. Menurut Subarna (1992) dalam Hubeis dkk (1996), metode pembuatan adonan roti ada tiga cara yaitu (1) metode babon, (2) metode adanan langsung dan (3) metode adonan cepat. 81
82 Metode babon dilakukan dengan cara membagi tepung terigu dibagi menjadi dua bagian. Bagian pertama dimasukkan dalam wadah kemudian ditambah garam, ragi (yeast) dan sebagian air. Selanjutnya diaduk dengan tangan atau mixer pelan. Pengadukan dilakukan sampai kalis kemudian di fermentasi awal agar adonan mengembang. Adonan ini disebut dengan babon. Selanjutnya sisa tepung dan air ditambah telur yang sudah dikocok, susu skim, shortening dan bread improver. Adonan kedua ini selanjutnya dicampur dengan adonan babon hingga homogen dan kalis. Adonan yang terbentuk difermentasi lagi setelah dilakukan pencetakan terlebih dahulu. langsung dibuat dengan cara mencampurkan semua bahan utama dan bahan tambahan. Semua bahan dicampur dengan benar sampai homogen dan menjadi adonan yang kalis. Selanjutnya adonan difermentasi awal kemudian dilanjutkan dengan tahap proofing. Setelah dilakukan pencetakan dan proofing, adonan difermentasi lagi. Metode adonan Pembuatan adonan dengan metode adonan cepat adalah hampir sama dengan metode adonan langsung. Perbedaaanya adalah, pada metode adonan cepat, fermentasi hanya dilakukan satu kali saja. Setelah adonan terbentuk dangan baik, kemudian langsung dicetak dan diprofing. Selanjutnya adonan difermentasi dan langsung dioven. Dalam proses pengadukan adonan, semua bahan harus bercampur secara homogen. Untuk menghasilkan roti yang baik, dalam mengaduk adonan ditekan-tekan kemudian ditarik-tarik sehingga terbentuk gluten dengan baik. Tahap ini terhadap merupakan pengembangan roti. Jika gluten terbentuk dengan baik, maka adanya gas CO2 dari ragi akan mengembang roti dengan baik. Pengadukan terus dilakukan hingga terbentuk adonan yang kalis yaitu adonan tidak lengket di tangan dan elastis (jika ditarik tidak mudah putus). Setelah adonan bersifat kalis, selanjutnya dilakukan proses fermentasi. tahapan yang sangat bepengaruh
2. Fermentasi juga merupakan tahap yang sangat penting dalam pembuatan roti. Pada tahap fermentasi akan terjadi produksi gas CO2 oleh ragi yang akan mengisi rongga dalam adonan sehingga roti bisa mengembang. Proses fermentasi dilakukan dengan cara menyimpan adonan di tempat yang lembab pada suhu ruangan (25 - 30 oC). Adonan ditempatkan dalam wadah kemudian ditutup dengan plastik atau kain yang agak basah untuk memberikan kelembaban yang diharapkan. Fermentasi dilakukan hingga adonan mengembang dengan baik. Lama fermentasi berkitas antara 1,5 jam hingga 2 jam pada suhu ruangan. Fermentasi Proses fermentasi dilakukan oleh mikroorganisme jenis khamir Sacharomyces cerevisae. Khamir akan yaitu mengubah gula yang ada dalam adonan menjadi etanol dan gas CO2. Dalam melakukan fermentasi, aktivitas khamir dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: a. Gula Gula berfungsi sebagi substrat bagi ragi yang akan diproses menjadi gas CO2 dan etanol. Jika gula tidak cukup, maka proses fermentasi tidak bisa berlangsung dengan baik. Akibatnya produksi gas CO2 juga sedikit sehingga roti tidak mengembang dengan optimal. Tetapi jika gula terlalu banyak, maka aktivitas ragi akan terhambat atau bahkan bisa mati. Konsentrasi gula lebih dari 40% bersifat menghambat aktivitas mikrooranisme termasuk ragi roti. Konsentrasi gula yang tinggi menyebabkan tekanan osmosis yang tinggi pada bahan sehingga cairan dalam sel mikroorganisme akan ditarik oleh gula. Akibatnya terjadi lisis pada sel karena sel kekurangan cairan sehingga sel mati. b. Garam fermentasi. Adanya garam, akativitas ragi akan berkurang sehingga proses Garam berperan mengontrol proses 83
84 fermentasi tidak terlalu cepat. Jika tidak ada garam, maka proses sehingga pengembangan roti terlalu berlebihan. Akibatnya rongga- rongga dalam roti terlalu besar dan bentuk roti tidak stabil. fermentasi berlangsung terlalu cepat c. Suhu Suhu mempengaruhi aktivitas ragi. Peningkatan suhu hingga titik tertentu akan meningkatkan aktivitas ragi sehingga fermentasi berlangsung cepat. Tetapi jika suhu terlalu tinggi (lebih dari 60 oC) enzim dalam ragi akan mengalami kerusakan sehingga ragi akan mati. Sebaliknya jika suhu terlalu rendah, maka aktivitas ragi juga rendah. Akibatnya fermentasi akan terhambat sehingga gas CO2 yang dihasilkan sedikit. Suhu yang baik untuk proses fermentasi adalah antara 25 - 30 oC. d. Kelembaban Kelembaban sangat menentukan aktivitas ragi roti. Ragi umumnya hidup optimal pada kelembaban 80%. Jika kelembaban kurang dari 80%, maka ragi tidak bisa beraktivitas dengan optimal. Bahkan jika kelembaban terlalu rendah ragi akan mati. Hal ini karena pada pada kelembaban terlalu rendah, enzim dalam ragi akan rusak. Sebaliknya pada kelembaban tertalu tinggi (lebih besar dari 90%), maka yang hidup justru bakteri. Fermentasi oleh bakteri akan menghasilkan senyawa lain seperti asam sehingga bisa terjadi kerusakan pada roti. e. Ragi atau yeast Ragi merupakan faktor terpenting dalam proses ini karena ragi yang akan melakukan fermentasi. Hal fermentasi menghasilkan CO2. Jika ragi dalam kondisi baik, maka fermentasi akan berlangsung baik pula. Sebaiknya jika ragi rusak maka fermentasi tidak bisa berlangsung sehingga roti tidak bisa mengembang. Kerusakan ragi bisa terjadi karena penyimpanan yang terlalu lama. Kondisi penyimpanan yang tidak tepat juga
bisa menjadi penyebab kerusakan ragi. Suhu penyimpanan yang terlalu tinggi dan kelembaban yang terlalu tinggi atau terlalu rendah juga menyebabkan kerusakan ragi. Panas yang tinggi akan menyebabkan denaturasi enzim dalam ragi. Kelembaban yang terlalu rendah menyebabkan terjadinya lisis (cairan sel keluar) sehingga sel ragi akan mati. Sedangkan kelembaban yang terlalu tinggi menyebabkan tumbuhnya bakteri sehingga ragi dirusak oleh bakteri. 3. Pencetakan Pencetakan dilakukan untuk mendapat roti sesuai dengan bentuk yang diinginkan. Proses pencetakan mula-mula dilakukan dengan memotong adonan roti dengan ukuran yang diinginkan kemudian dibentuk sesuai dengan yang diharapkan misalnya berbentuk bulat, lonjong, persegi panjang atau bentuk lainnya. Selanjutnya, adonan yang sudah dibentuk diletakkan dalam loyang. 4. Proofing Setelah adonan dipotong, volume adonan akan mengalami penyusutan. Hal ini karena saat adonan dipotong, gas CO2 akan telepas (keluar) dari adonan. Oleh karena itu, adonan yang telah dipotong kemudian didiamkan selama kurang lebih 10 menit. Hal ini bertujuan untuk memberi kesempatan kepada adonan tersebut untuk mengembang kembali seperti semula. Tahap ini disebut dengan intermediet proofing. Tahap berikutnya adalah final proofing. Adonan dibentuk atau dicetak sesuai bentuk yang diinginkan. Pada ini, adonan yang sudah mengembang kembali, tahap diletakkan dalam cetakan atau dibentuk bulat-bulat seperti donat maupun dibuat bentuk memanjang seperti hot dog. Begitu pula jika roti akan diisi dengan selai, coklat atau pisang maka pada saat ini proses tersebut dilakukan. Setelah adonan roti diisi sesuai yang diiiginkan, kemudian dibentuk sesuai selera. 85
86 Setelah adonan dicetak, selanjutnya didiamkan selama 1 jam. Tujuannya agar adonan roti bisa mengembang sesuai volume yang diharapkan. Hal ini dilakukan karena selama proses pencetakan roti, adonan mengalami penurunan volume. Ketika adonan roti didiamkan agar volumenya mengembang, harus diletakkan di tempat yang memiliki kelembaban seperti pada tahap fermentasi. 5. Pegovenan (Pemanggangan) Pemanggangan roti dilakukan pada suhu 150 oC sampai 180 oC selama 20 - 30 menit. Selama pengovenan roti terjadi beberapa perubahan fisik maupun kimiawi. Volume roti mengalami peningkatan selama pengovenan. Pengembangan volume terjadi karena terjadi pemuaian gas dari dalam adonan roti ketika dioven. Gas yang memuai akan tertahan oleh struktur roti (gluten) sehingga roti mengembang. Pada awal pengovenan, suhu dalam roti meningkat menjadi 77 oC. Pada suhu tersebut, pati dalam adonan roti akan mengalami proses gelatinisasi. Proses gelatinisasi terjadi karena pati dalam tepung terigu akan menyerap air yang ada dalam adonan dengan adanya pemanasan saat dioven. Penyerapan air terus terjadi hingga granula pati membengkak hingga akhirnya pecah. Pecahnya granula pati tersebut dikenal dengan peristiwa gelatinisasi. proses pengovenan juga menyebabkan terjadinya denaturasi protein dalam roti. Pada suhu di atas 60 oC, protein akan mengalami perubahan struktur skunder, tersier dan kuartener. Panas akan melepaskan ikatan kimia yang membentuk struktur protein tersebut sehingga struktur protein berubah dari bentuk aslinya. Peristiwa ini dikenal dengan denaturasi protein. Selain terjadi peristiwa gelatinisasi, Peristiwa gelatinisasi dan denaturasi protein berdampak positif terhadap kualitas gizi roti. Pati yang telah tergelatinisasi serta protein yang mengalami denaturasi menyebabkan strukturnya menjadi terbuka atau terurai. Hal ini karena sebagian ikatan sudah terlepas. Dengan demikian,
pati dan protein tersebut akan lebih mudah diproses dalam saluran pencernaan. Enzim dalam saluran pencern aan lebih mudah menghidrolisis (mengurai) pati dan protein yang strukturnya telah terbuka. Selama proses pengovenan juga terjadi perubahan warna pada roti. Permukaan roti akan berwarna coklat keemasan. Perubahan warna ini terjadi karena adanya reaksi mailard. Reaksi mailard merupakan reaksi antara gula reduksi (glukosa, fruktosa, maltosa) dengan asam amino primer sehingga menghasilkan senyawa yang berwarna coklat. Reaksi tersebut mulai terjadi pada suhu ruang, tetapi dengan kecepatan yang sangat rendah. Makin tinggi suhu, reaksi mailard makin tinggi. Selain mengalami reaksi mailard, proses pengovenan roti juga terjadi reaksi karamelisasi. Karamelisasi terjadi pada gula yang dipanaskan pada suhu di atas 170 oC. Reaksi karamelisasi menghasilkan warna lebih coklat dibandingkan dengan reaksi mailard. Warna coklat yang dihasilkan oleh karamelisasi lebih gelap dibandingkan dengan warna yang dihasilkan oleh reaksi mailard. Selain menimbulkan warna coklat, reaksi karamelisasi juga menghasilkan aroma khas yang disukai pada roti. Tetapi perlu diketahui, jika karamelisasi berlebihan dapat menimbulkan rasa agak pahit (rasa gosong). Perubahan tekstur juga terjadi pada roti setelah dioven. Tekstur roti menjadi lebih kokoh setelah dioven. Perubahan tekstur ini terjadi karena terbentuknya senyawa hasil reaksi karamelisasi yang membentuk lapisan tipis di permukaan roti. Selain itu, peristiwa gelatinisasi pati dan denaturasi protein juga memberi kontribusi pada pembentukan struktur lebih kokoh. Pati yang mengalami gelatinisasi yang menghasilkan tekstur yang elastis pada struktur roti. Sedangkan denaturasi protein menyebabkan struktur gluten menjadi lebih kuat. Diagram alir proses pembuatan roti dapat dilihat pada Gambar 14. Contoh produk roti dapat dilihat pada Gambar 15. 87
88 BAHAN (Tepung terigu, air, ragi, garam) Diaduk ADONAN Fermentasi Dicetak Proofing Dioven ROTI Gambar 14. Proses Pembuatan Roti
Gambar 15. Produk roti (Sumber : 6.2. Masalah yang sering terjadi pada pengolahan roti dan Cara Mengatasinya Selama proses pengolahan roti sering dijumpai beberapa permasalahan yaitu : 1. Roti tidak (kurang) mengembang 2. Roti kurang empuk 3. Warna roti kurang menarik Untuk mengetahui penyebab masalah tersebut serta bagaimana mengatasinya, maka akan dijelaskan dalam uraian sebagai berikut. 1. Roti tidak mengembang Roti yang tidak mengembang bisa diketahui pada saat fermentasi. Jika adonan tidak bisa mengembang ketika fermentasi, sudah bisa dipastikan roti tetap tidak bisa mengembang setelah dioven. Bahkan jika dipaksakan untuk dioven, roti akan menjadi keras dan padat sehingga tidak bisa dimakan. Ada beberapa hal menyebabkan roti tidak bisa mengembang. 89
90 a. Ragi telah rusak bisa melakukan proses fermentasi sehingga tidak bisa menghasilkan gas CO2. Karena tidak ada gas CO2 dalam adonan roti maka adonan tidak bisa mengembang. Pengembangan adonan roti terjadi karena adanya gas CO2 dalam adonan roti yang dihasilkan oleh ragi. Gas tersebut akan mengisi ruangan dalam adonan. Makin banyak gas yang dihasilkan, gas akan berusaha mendorong adonan roti sehingga adonan mengembang. Ragi yang rusak tidak Kerusakan ragi dapat disebabkan oleh beberapa hal seperti telah dijelaskan pada uraian sebelumnya yaitu : (1) ragi disimpan terlalu lama, (2) ragi disimpan di tempat yang tidak sesuai seperti suhu yang terlalu tinggi misalnya dekat kompor atau benda panas lainnya. Atau disimpan di tempat yang lembab misalnya dekat dengan kamar mandi atau tempat cuci piring. Untuk memastikan apakah ragi sudah rusak atau tidak, maka perlu dilakukan pengujian. Ragi dimasukkan dalam air gula kemudian didiamkan beberapa saat (15 - 20 menit). Diamati apakah terjadi pembentukan gelembung udara di dalam air gula atau tidak. Jika hanya ada sedikit atau tidak ada gelembung gas (gas CO2) sama sekali, berarti ragi sudah rusak sehingga perlu menggunakan ragi yang baru dan masih baik. Tetapi jika banyak dihasilkan gelembung udara, berarti ragi masih dalam kondisi baik. Apabila ragi masih baik tetapi roti tidak mengembang maka kemungkinan lainnya adalah pengadukan adonan kurang maksimal. b. Pencampuran dan pengadukan adonan kurang maksimal. Pencampuran adonan merupakan tahapan yang sangat berpengaruh terhadap pengembangan roti. Adonan harus dicampur dan diaduk dengan benar dan penambahan air harus cukup dan merata ke seluruh bagian tepung. Tepung dan bahan lain yang sudah tercampur merata dengan air, serta ditarik berulang-ulang. selanjutnya ditekan-tekan
Adonan yang diaduk dengan baik dapat membentuk gluten dengan baik pula. Gluten yang sudah terbentuk dengan baik akan mampu menahan gas CO2 yang dihasilkan oleh ragi ketika fermentasi. Jika gas yang dihasilkan cukup banyak maka roti akan mengembang dengan baik. Sebaliknya jika gluten tidak terbentuk secara baik karena pengadukan yang tidak benar, maka roti tidak bisa mengembang meskipun gas CO2 yang dihasilkan cukup banyak. Gas akan lolos keluar dari adonan sehingga roti tetap tidak mengembang. Untuk mengetahui apakah pengadukan sudah dilakukan dengan baik sehingga membentuk gluten yang cukup maka adonan perlu diuji. Apabila adonan ditarik dan tidak mudah putus dan tidak lengket di tangan dan wadah tempat mengaduk berarti gluten sudah terbentuk dengan baik dan pengadukan sudah cukup. Apabila adonan sudah dicampur dan diaduk dengan benar dalam waktu yang cukup lama dan ternyata adonan tetap tidak bisa kalis dan elastis maka kemungkinan ada kesalahan dalam penggunaan tepung terigu. c. Tepung terigu yang digunakan tidak sesuai Kualitas tepung terigu sangat berpengaruh terhadap tingkat pengembangan roti. Komponen dalam tepung terigu yang sangat menentukan adalah protein glutenin dan gliadin. Jika jumlah protein tersebut jumlahnya sedikit dalam tepung terigu maka roti yang dihasilkan kurang bisa mengembang dengan baik karena gluten yang terbentuk hanya sedikit. Untuk membuat roti agar mengembang dengan baik maka harus dipilih jenis tepung terigu dengan kadar protein yang tinggi. Di pasaran, sudah tersedia beberapa macam tepung terigu berdasarkan kadar proteinnya. Produsen tepung terigu sudah memberi merek untuk masing-masing jenis tepung terigu dengan kadar protein tinggi, sedang dan rendah. 91
92 Disamping jenis tepung terigu yang tidak tepat, penyimpanan juga bisa menyebabkan roti tidak mengembang. Tepung terigu yang sudah terlalu lama disimpan bisa menyebabkan perubahan atau kerusakan pada komponen dalam tepung terigu. Kondisi penyimpanan yang tidak baik juga dapat menyebabkan kerusakan komponen dalam tepung terigu. Kerusakan pada pati dan protein merupakan penyebab tidak mengembangnya roti. Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa protein dan pati dalam tepung terigu akan membentuk struktur pada adonan roti. tepung yang terlalu lama Apabila pengadukan sudah baik, tepung terigu yang digunakan sudah sesuai serta ragi dalam kondisi baik tetapi roti tetap tidak bisa mengembang maka kemungkinan yang lain adalah kondisi fermentasi yang tidak tepat. d. Kondisi fermentasi yang tidak sesuai Selain faktor ragi, fermentasi roti dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu, kelembaban, kecukupan substrat (gula), ada bahan yang bisa menghambat aktivitas ragi seperti garam terlalu banyak, gula terlalu tinggi, adanya senyawa asam, basa (soda) atau rempah-rempah seperti jahe, kunyit dan lain-lain. Kecukupan gula, suhu dan kelembaban sudah dibahas pada uraian sebelumnya. Sekedar mengingat kembali bahwa suhu yang terlalu tinggi (lebih dari 60 oC) dan kelembaban tinggi, dapat menghambat proses fermentasi yang berakibat pada kurang mengembangnya fermentasi Ini bisa berdekatan dengan tempat yang panas seperti di dekat kompor atau ketika fermentasi adonan tidak ditutup sehingga kelembabannya terlalu rendah. terlalu rendah atau terlalu roti. terjadi jika Keberadaan bahan yang dapat menghambat aktivitas ragi umumnya jarang terjadi dalam pengolahan roti. Tetapi pada kondisi tertentu misalnya melakukan inovasi dalam pembuatan roti untuk menghasilkan roti variasi baru. Untuk
membuat roti dengan rasa baru kadang-kadang ditambahkan rempah-rempah seperti jahe. Di dalam jahe terdapat senyawa yang dapat menghambat aktivitas mikroorganisme termasuk ragi. Atau membuat varian roti dengan rasa yang khas seperti penambahan nanas atau buah yang rasa asamnya kuat. Senyawa asam juga dapat menghambat aktivitas ragi. Oleh karena itu, penambahan bahan baru ke dalam adonan roti harus dipertimbangkan dampaknya terhadap aktivitas ragi. 2. Roti kurang empuk Roti yang teksturnya terlalu kaku atau kurang empuk bisa disebabkan oleh kurangnya lemak di dalam adonan roti. Kurangnya lemak dalam adonan menyebabkan struktur gluten terlalu kompak sehingga ketika digigit roti sulit putus. Dengan adanya lemak yang cukup dalam adonan maka struktur gluten yang terlalu elastis (ulet) bisa dihindari. Hal ini karena lemak akan mengisi ruang diantara struktur gluten. lemak di dalam adonan roti bisa diibaratkan penambahan sekam atau humus ke dalam media tanam dalam pot. Jika pot hanya diisi dengan tanah maka akan diperoleh media tanam yang padat dan keras. Media tersebut sulit sekali untuk digemburkan. Hal ini karena tanah dalam media membentuk struktur yang sangat kompak. Tanah akan menyatu satu dengan lainnya tanpa adanya bahan lain yang mengisi diantaranya. Keberadaan tanam ditambahkan sekam atau kompos. Sekam atau kompos akan mengisi ruang diantara tanah sehingga mencegah menyatunya semua tanah menjadi satu kesatuan. Akibatnya, struktur yang dihasilkan tidak terlalu kompak sehingga media mudah digemburkan. Kondisinya akan berbeda jika media Apabila lemak yang ditambahkan ke dalam adonan tetap kurang empuk maka sudah cukup kemungkinannya adalah lemak tidak tersebar merata ke seluruh adonan. Mungkin lemak hanya berada pada bagian tetapi roti 93
94 tertentu saja dari adonan. Jika demikian, maka roti tetap tidak bisa empuk. Untuk membuat agar lemak bisa tercampur merata ke seluruh bagian adonan maka perlu ditambahkan senyawa pengemulsi. Memang sifat dasar lemak tidak bisa bercampur dengan bukan lemak. Senyawa pengemulsi mampu mencampurkan lemak dengan senyawa bukan lemak seperti tepung, air dan bahan lainnya. Zat pengemulsi yang biasa digunakan dalam proses pembuatan roti adalah kuning telur. Di dalam kuning telur terdapat lesitin yang berfungsi sebagai pengemulsi. Dengan demikian, penambahan lemak yang banyak harus disertai kuning telur yang banyak pula agar lemak bisa tersebar merata ke seluruh bagian adonan sehingga diperoleh roti yang empuk. 3. Warna roti kurang menarik terjadinya reaksi mailard dan karamelisasi yang mnyebabkan terbentuknya warna coklat. Karamelisasi terjadi jika gula dipananskan pada suhu di atas 170 oC. Sedangkan reaksi mailard merupakan reaksi antara gula reduksi (glukusa, fruktosa dan gula sederhana lainnya) dengan asam amino primer. Asam amino merupakan hasil penguraian protein. Reaksi karamelisai yang kurang baik menyebabkan warna roti kurang coklat (pucat). Hal ini terjadi jika jumlah gula dalam adonan roti kurang khususnya gula yang ada di permukaan roti saat dioven. Warna roti dipengaruhi oleh Oleh karena itu, pastikan bahwa jumlah gula dalam adonan sudah cukup. Jika tidak mau roti terlalu manis, cukup mengolesi permukaan roti yang akan dioven dengan cairan gula atau kuning telur agar proses pencoklatan bisa terjadi dengan baik. Selain karena gula yang kurang, warna pucat juga disebabkan karena suhu oven yang kurang tinggi atau pengovenan yang kurang lama.
Untuk mengatasi masalah ini, perlu diukur suhu dalam oven apakah sudah cukup atau belum. Sebelum roti di masukkan, suhu dalam oven tidak boleh kurang dari 170 oC. Setelah suhu oven sudah sesuai, lama pengovenan juga harus cukup agar reaksi pencoklatan bisa terjadi dengan baik. Selain karena proses karamelisasi yang kurang optimal, warna pucat pada roti juga disebabkan reaksi mailard yang rendah. Hal ini terjadi apabila di dalam adonan roti tidak memiliki gula reduksi dan asam amino yang cukup. Gula reduksi bisa diperoleh dari gula pasir (sukrosa) dan asam amino dihasilkan protein yang mengalami hidrolisis dengan Kedua senyawa tersebut dapat adanya panas dan air. diperoleh dari telur sehingga mengolesi permukaan roti dengan kuning telur merupakan salah satu solusi untuk membuat roti dengan warna coklat yang menarik. Selain warna roti yang terlalu pucat, roti juga bisa mengalami warna terlalu gelap (gosong). Hal ini bisa terjadi karena gula terlalu tinggi, atau pengovenan terlalu lama serta suhu oven terlalu tinggi. 95
96 BAB VII SARI BUAH Sari buah merupakan produk olahan dari buah yang diperoleh dengan mengekstrak sari dari buah kemudian ditambah gula dan dimasak. Sari buah biasanya langsung diminum tanpa penambahan air. Hampir semua buah dapat diolah menjadi sari buah. Tetapi secara umum, untuk membuat sari buah dipilih buah yang banyak mengandung air sehingga dihasilkan sari buah yang banyak. Disamping itu, sebaiknya menggunakan buah yang memiliki rasa dan aroma (bau) yang kuat. Buah yang banyak mengandung karbohidrat berupa pati (zat tepung), tidak cocok untuk diolah menjadi sari buah. Pada prinsipnya, produk olahan berupa sari buah harus memiliki rasa, aroma, dan warna yang mencerminkan buah aslinya. Sari buah anggur harus memiliki warna seperti anggur serta rasa dan aroma anggur asli. Sehingga sari buah asli sebaiknya tidak ditambahkan bahan tambahan penguat rasa dan aroma maupun pewarna.
Khusus untuk penampilan, sebagian besar sari buah dikehendaki tampak keruh seperti sari buah jeruk, tomat, mangga. Sebagian justru diinginkan tampak jernih misalnya sari buah anggur dan apel. Proses pembuatan sari buah ada perbedaan untuk masing-masing buah yang berbeda. Tetapi secara prinsip memiliki kesamaan yaitu buah diekstrak sarinya kemudian ditambah gula dan dimasak sehingga diperoleh sari buah yang terletak pada metode siap diminum. Perbedaannya ekstraksinya yaitu ada yang dihancurkan lebih dahulu kemudian diperas. Ada juga yang langsung diperas seperti buah jeruk. Tetapi ada juga yang ditambah air panas kemudian langsung diperas. Hal ini bertujuan untuk memudahkan dalam mendapatkan sari buahnya. Perbedaan yang lain adalah penambahan gula, asam dan bahan tambahan lainnya. Penambahan gula disesuaikan dengan keadaan buah. Buah yang manis, biasanya ditambahan sedikit gula. Tapi bagi buah yang kurang manis, perlu penambahan gula yang lebih banyak. Bagi buah yang tidak ada rasa asamnya, maka perlu ditambahkan asam secukupnya. 7.1. Proses Pengolahan Sari Buah Proses pembuatan sari buah secara lengkap adalah sebagai berikut : 1. Pemilihan bahan baku (sortasi) Buah yang digunakan adalah buah yang baik. Buah yang busuk tidak boleh digunakan karena akan menurunkan mutu sari buah. Buah yang busuk akan menimbulkan rasa dan bau yang tidak enak sehingga rasa sari buah tidak disukai. Disamping itu, buah busuk akan menyebakan sari buah mengandung mikroorganime seperti baktreri dan jamur sehingga produk sari buah tidak sehat. 97
98 Selain buah busuk, buah yang kurang matang juga harus dipisahkan. Hal ini karena buah tersebut masih banyak mengandung pati, sedangkan kadar gula dan kadar air masih rendah dan rasa buah belum kuat. Jika buah seperti ini diolah menjadi sari buah, maka akan dihasilkan sari buah yang bermutu rendah. 2. Dicuci dan dikupas. Pencucian bertujuan uantuk menghilangkan kotoran yang menempel pada buah. Kotoran berupa debu, getah, atau mikroorganisme yang menempel di kulit buah. Setelah buah dicuci dengan air, kemudian buah dikupas. Pengupasan dilakukan untuk menghilangkan kulit buah. Kulit buah tidak mengandung komponen untuk sari buah. Bahkan ada kalanya kulit buah mengandung komponen yang menurunkan mutu sari buah. Misalnya rasa agak sepat, pahit atau gatal atau mengandung getah. Bisa juga kulit buah mempengaruhi warna sari buah karena warnanya berbeda dengan sari buah. Buah nanas selain dikupas juga dibuang mata yang ada di kulit. Karena mata tersebut menyebabkan rasa agak gatal jika dimakan. Setelah dikupas, buah dibuang bagian yang tidak dapat dimakan seperti biji atau bagian tengah. Selanjutnya buah dipotong kecil-kecil untuk memudahkan penghancuran. 3. Blanching Blanching dilakukan dengan cara merebus atau mengukus buah menggunakan air panas. Blanching dilakukan selama 10-15 menit pada suhu 80 oC. Hal ini dilakukan agar buah tidak mengalami perubahan warna atau aroma (bau) yang tidak diinginkan setelah dihancurkan. Pada umumnya, buah yang dihancurkan akan berubah menjadi agak kecoklatan. Hal ini terjadi karena reaksi antara senyawa fenol di dalam buah dengan oksigen. Reaksi tersebut dipacu oleh enzim fenolase. Buah apel atau jambu mente jika dihancurkan akan berwarna kecoklatan karena
buah tersebut mengandung enzim fenolase, ada senyawa fenol dan oksigen sehingga terjadi reaksi dan mengasilkan senyawa yang berwarna coklat. Apabila buah tersebut diblanchi (dipanaskan) sebelum dihancurkan, maka enzim fenolase akan rusak (non aktif) sehingga reaksi pencoklatan tidak bisa terjadi karena enzim tidak aktif. 4. Penghacuran dan pemerasan Buah yang telah diblanching, kemudian dimasukkan ke dalam alat penghancur seperti blender atau mesin penghancur lainnya. Penghacuran bertujuan untuk merusak jaringan dan sel-sel buah agar sari buah mudah keluar. Pada saat penghancuran, ditambahkan air untuk memudahkan itu, penambahan air bertujuan untuk mengencerkan sari buah agar memberikan rasa dan aroma yang tepat. Jumlah penambahan air tergantung jenis buah. Secara umum, penambahan air antara 1 : 1,5. Untuk buah yang memiliki aroma kuat, biasanya penambahan air lebih banyak yaitu bisa mencapai 1 : 1,8. proses penghancuran. Disamping Agar sari buah yang terekstrak bisa maksimal, maka penambahan air dilakukan secara bertahap. Pada saat penghancuran buah, ditambahkan air secukupnya yang penting buah bisa dihancurkan dengan mudah. Setelah itu diperas sehingga diperoleh sari buah. Kemudian air ditambah lagi ke dalam ampas dan diperas kembali dan seterusnya hingga jumlah air yang ditambahkan susuai perbandingan yang diinginkan. 5. Penambahan bahan tambahan Bahan ditambakan ke dalam sari buah antara gula, asam sitrat. Penambahan gula bertujuan untuk memberikan rasa manis yang diinginkan. Jika buah memiliki rasa yang manis, maka penambahan gula sedikit saja. Sebaliknya, jika buah kurang manis, maka penambahan gula lebih banyak. Secara umum penambahan gula antara 15-20 persen dari sari buah. Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI), kadar gula sari buah adalah 30%. Artinya, jumlah tersebut adalah total 99
100 gula dalam sari buah secara keseluruhan yaitu gula yang sudah ada dalam buah dan gula yang ditambahkan dari luar. Gula yang ditambahkan pada umumnya adalah gula pasir (sukrosa). Asam sitrat ditambahkan ke dalam sari buah ditujukan untuk memberikan rasa asam sehingga rasa sari sitrat, asam yang buah menjadi segar. Selain asam (vitamin C). ditambahkan bisa berupa asam askorbat Disamping untuk memberikan rasa, penambahan asam juga bertujuan untuk menurunkan pH sari buah. Pemberian asam diberikan hingga mencapai pH 4. Hal ini karena pada pH 4, pertumbuhan mikroorganisme akan terhambat sehingga sari buah menjadi lebih awet. Semakin asam (semakin rendah pH), atau semakin basa tinggi pH), pertumbuhan mikroorganisme makin sulit. Mikroorganisme tumbuh dengan baik pada pH netral (pH 7). (semakin industri, masih dilakukan penambahan Na-CMC, asam benzoat, penguat (essens). warna Penggunaan bahan tambahan tersebut harus mengikuti aturan dari Departemen Kesehatan baik jenis bahan yang digunakan maupun jumlah (dosis) penambahannya. Kadang-kadang untuk skala (pewarna), penguat aroma dan rasa Na-CMC digunakan untuk mencegah terjadinya pemisahan (bahan padatan dengan cairan) dari sari buah sehingga tidak terjadi pengendapan. Sari buah hasil ekstraksi masih banyak mengandung bahan padatan yang tidak larut (bisa terpisah) seperti pati, protein. Kedua senyawa tersebut cenderung mengendap jika didiamkan agak lama. Oleh karena itu, apabila diinginkan bahan padatan tersebut masih ada dalam sari buah dan tidak terjadi pengendapan, maka ditambahan Na-CMC. Na-CMC mencegah pengendapan sari buah dengan cara mengikat air yang terdapat dalam sari buah. Asam benzoat ditambahkan untuk mengawetkan sari buah. Asam benzoat akan menghambat pertumbuhan bakteri, karena bahan berupa cairan, mudah ditumbuhi bakteri. Sedangkan bahan yang agak kering umumnya ditumbuhi
jamur dan bahan pengawet yang digunakan adalah asam propionat. Essens digunakan untuk menguatkan aroma dan rasa sari buah. Sedangkan pewarna untuk menguatkan warna sehingga lebih menarik. Tetapi penggunaan senyawa tersebut harus menggunakan yang bahan boleh digunakan untuk bahan makanan (food grade). Hal ini karena banyak para produsen sari buah masih menggunakan pewarna dan essens yang bukan untuk bahan makanan. 6. Perebusan tambahan dimasukkan, kemudian direbus dalam air mendidih sambil diaduk hingga tercampur merata. Selanjutnya sari buah dikemas. Setelah semua bahan 7. Pengemasan Sari buah dimasukkan ke dalam kemasan (botol atau kaleng) dalam keadaan masih panas. Kemasan yang digunakan harus tahan asam, tahan panas dan sudah disterilkan. Pengisian jangan sampai penuh hingga penutup, melainkan harus ada sisa bagian yang berisi udara. Pada umumnya, pengisisan dilakukan dengan menyisakan 2,0 sampai 2,5 cm dari permukaan kemasan. Hal ini ditujukan agar ada sisa ruang dalam kemasan. Apabila terjadi penguapan air selama penyimpanan atau distribusi, uap air akan tertampung dalam ruang yang tersisa tersebut. Jika tidak terjadi sisa ruang, maka kemasan akan meledak penguapan air dari sari buah. jika yaitu penghilangan sisa udara yang terperangkap di dalam sari buah dan di permukaan kemasan. Exhausting dilakukan dengan cara memanaskan sari buah yang sudah dikemas (tetapi kemasan belum ditutup) dalam wadah yang berisi air mendidih selama 20 - 30 menit. Setelah itu, kemasan ditutup dengan alat penutup sehinga kemasan bisa rapat dan tidak bocor. Apabila penutupan kurang rapat, maka sari buah akan Tahap selanjutnya adalah exhausting 101
102 cepat rusak selama penyimpanan karena terkontaminasi mikroorganisme. Dengan pemanasan, oksigen yang terdapat di dalam sari buah dan di permukaan akan menguap sehingga sari buah dalam kemasan bebas oksigen. Hal ini dimaksudkan agar mikroorganisme dalam sari buah tidak bisa berkembang sehingga sari buah menjadi lebih awet. Karena kebanyakan oksigen memerlukan oksigen untuk perkembangbiakannya. Disamping itu, penghilangan oksigen ini bertujuan untuk mencegah terjadinya oksidasi dalam sari buah. 8. Sterilisasi Setelah kemasan ditutup, selanjutnya dilakukan sterilisasi. Proses sterilisasi dilakukan dalam air panas bertekanan untuk membunuh semua mikroorganisme. Alat yang digunakan sterilisasi pada umumnya autoklaf dengan kapasitas tertentu. Sterilisan pada umumnya menggunakan suhu pemanasan 121 oC tekanan 1 atm. Setelah selesai sterilisasi, kemasan harus segera dimasukkan ke dalam air dingin sehingga suhu bisa turun dengan cepat. Penurunan ini penting dilakukan untuk suhu termal. Dengan metode memberikan ini, mikroorganisme akan terkejut dengan perubahan suhu yang tiba-tiba dari suhu tinggi menjadi rendah. Dengan demikian tidak memberi kesempatan kepada mikroorganisme yang belum mati 100% (setengah mati) untuk bertahan hidup. Jika suhu turun dengan lambat, maka mikroorganisme seperti ini akan bisa bertahan hidup jika suhu menjadi normal. Disamping itu, shoch temal bertujuan untuk menghindari kerusakan yang berlebihan pada zat gizi dalam sari buah. Diagram alir proses pengolahan sari buah dapat dilihat pada Gambar 16. secara mendadak shoch efek
BUAH Dikupas dan Dicuci Diblanching Air Dihancurkan Disaring Filtrat Bahan Tambahan Direbus Dikemas Sterilisasi SARI BUAH Gambar 16. Proses Pembuatan Sari Buah 103
104 7.2. Masalah yang dihadapi dalam pengolahan sari buah dan Cara Mengatasinya Pada proses pengolahan sari buah sering dijumpai beberapa permasalahan diantaranya : 1. Perubahan warna sari buah menjadi lebih gelap 2. Perubahan bau dari sari buah setelah diblender 3. Rasa kurang tepat (rasa buah kurang terasa) 4. Terjadi pemisahan (pengendapan) pada sari buah selama penyimpanan. Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut, terlebih dahulu harus diketahui penyebab terjadinya hal tersebut. Pada umumnya, satu masalah bisa disebabkan oleh beberapa kemungkinan. Oleh karena itu, akan dibahas satu persatu masalah tersebut serta beberapa solusi untuk mengatasinya. 1. Warna sari buah menjadi lebih gelap Perubahan warna pada sari buah bisa disebabkan terjadi reaksi browning oleh beberapa faktor. Pertama, (pencoklatan) yang disebabkan oleh reaksi enzimatis. Fenomena ini bisa diketahui sejak buah tersebut dikupas atau dipotong kecil-kecil. Apabila buah saat dipotong atau dikupas dan dibiarkan beberapa saat di udara terbuka kemudian warnanya berubah agak coklat (gelap) berarti terjadi reaksi pencoklatan secara enzimatis. Hal ini terjadi karena interaksi antara oksigen (udara) dengan senyawa fenol yang terdapat di dalam buah. Interaksi tersebut menyebabkan terjadinya reaksi kimia yang dipercepat oleh adanya enzim fenolase yang sudah ada di dalam buah. Bisa juga perubahan warna baru terjadi pada saat penghancuran (proses blender). Jika terjadinya ketika buah dihancurkan, berarti reaksi pencoklatan berlangsung lebih lambat. Hal ini terjadi karena jumlah senyawa fenol dan enzim fenolase di dalam buah lebih kecil.
Untuk mengatasi perubahan warna sari buah yang disebabkan oleh reaksi pencoklatan enzimatis, maka dilakukan dengan cara mencegah atau menghambat terjadi reaksi tersebut. Reaksi pencoklatan enzimatis akan terhambat apabila enzim fenolase dinonaktifkan atau dirusak atau interaksi antara oksigen dengan senyawa fenol dicegah. Untuk menonaktifkan enzim bisa dilakukan dengan pemanasan. Hal ini karena enzim merupakan protein yang mudah rusak dengan adanya panas. Pemanasan bisa dilakukan dengan perebusan atau pengukusan. Secara umum, enzim akan mengalami kerusakan pada suhu 80 oC atau lebih dengan lama waktu 10 - 20 menit. Dengan demikian, untuk menghindari terjadi reaksi pencoklatan enzimatis, maka buah harus direbus atau dikukus sebelum dihancurkan atau diblender. Selain dengan metode pemanasan, reaksi enzimatis bisa dicegah dengan penambahan senyawa kimia berupa Natrium metabisulfit (Na-metabisulfit). Tetapi penggunaan ini harus mengikuti aturan pemakaian yang senyawa keluarkan oleh Departemen Kesehatan Republik Indonesia. Jika akan diekspor ke luar negeri, juga harus mengikuti aturan Badan Pengawasan Makanan negara setempat. Senyawa Na-metabisulfit akan mengganggu struktur protein enzim. Na-metabisulfit menyebabkan berubahnya struktur protein enzim sehingga enzim tidak bisa berfungsi sebagai mana mestinya. Dengan demikian, reaksi pencoklatan tidak bisa berlangsung dengan baik sehingga tidak terjadi pencoklatan. pada Pemakaian Na-metabisulfit selain bisa mencegah reaksi pencoklatan enzimatis, juga bisa mencegah reaksi pencoklatan karena sebab lain. Reaksi mailard dan oksidasi vitamin C dapat menyebabkan terjadi pencoklatan selama pengolahan buah atau sayur bisa dicegah menggunakan Na- metabisulfit. 105
106 Reaksi mailard terjadi antara asam amino primer dengan gula reduksi (glukosa, fruktosa, galaktosa, maltosa) membentuk senyawa yang berwarna coklat. Na-metabislfit akan bereaksi dengan asam amino sehingga mencegah reaksi asam amino dengan gula reduksi. Dengan demikian, reaksi mailard tidak bisa terjadi. Reaksi oksidasi vitamin C juga bisa menyebabkan terjadinya pencoklatan pada pengolahan hasil pertanian. Apabila vitamin C bertemu dengan oksigen maka akan membentuk senyawa yang berwarna coklat. Adanya senyawa Na-metabisulfit akan mencegah reaksi tersebut. Selain dengan cara menonaktifkan enzim fenolase, pencoklatan enzimatis bida dihambat dengan mennghidari kontak antara buah dengan oksigen (udara). Buah sebelum dihancurkan direndam dalam air sehingga tidak terjadi kontak antara senyawa fenol di dalam buah dengan oksigen di udara. Tetapi metode ini hanya bersifat sementara. Ketika buah dihancurkan atau diblender, kontak dengan oksigen akan terjadi kembali. 2. Timbulnya bau tidak enak dari sari buah Hal ini terjadi ketika sari buah selesai diblender. Terbentuknya bau tersebut disebabkan oleh reaksi oksidasi yang terjadi pada komponen buah khususnya asam lemak. Jika asam lemak teroksidasi oleh oksigen maka bisa menimbulkan bau yang tidak diinginkan. Reaksi oksidasi ini dipacu dengan adanya panas, ion logam (termasuk ion logam yang secara alami terdapat di dalam buah), enzim oksidase. Panas yang ditimbulkan antara buah dan pisau blender saat buah diblender, meningkatkan terjadinya oksidasi. Begitu pula adanya enzim peroksidase (oksidase) akan memacu proses oksidasi. Ion-ion logam seperti Fe, Zn yang terkandung dalam buah juga akan meningkatkan reaksi oksidasi.
tidak diinginkan pada proses pengolahan sari buah, dapat dilakukan beberapa hal. Perlakuan blanching (pemanasan) buah sebelum dihancurkan enzim peroksidase. Penambahan air es ketika buah diblender akan mengurangi peningkatan suhu (timbulnya panas) saat buah diblender. Penambahan asam sitrat atau bahan pengikat logam lain akan menekan terjadi oksidasi karena ion logam terikat dengan asam sitrat. Untuk mencegah terjadinya bau yang akan menonaktifkan 3. Rasa sari buah kurang tepat. Setelah sari buah selesai diproses, kadang-kadang rasa sari buah kurang enak. Hal ini sangat dipengaruhi oleh perbandingan antara buah, air dan gula. Kadang-kadang rasa sari buah kurang manis atau bahkan terlalu manis. Bisa juga rasa buahnya kurang terasa, hanya ada rasa manis. Untuk mengatasi masalah tersebut, langkah pertama adalah mencari perbandingan antara air dengan buah yang sesuai. Dibuat suatu percobaan kecil dengan membuat sari buah dengan perbandingan air:buah yang berbeda tanpa penambahan gula dari luar. Dari beberapa perbandingan tersebut dicari sari buah yang rasa buahnya cukup baik. Setelah ditemukan perbandingan air dengan buah yang tepat, maka dicari jumlah penambahan gula yang tepat. Dengan cara seperti ini maka akan dihasilkan sari buah dengan rasa yang tepat yaitu rasa buah terasa cukup baik dan rasa manisnya sesuai. 4. Terjadi pemisahan bahan padatan (pengendapan) Ketika sari buah disimpan beberapa lama, terjadi pengendapan bahan padatan di bagian dasar kemasan. Pemisahan tersebut terjadi karena adanya bahan padatan yang tidak larut di dalam sari buah. 107
108 Bahan padatan tidak larut tersebut berasal dari pati, protein, atau serat yang terdapat dalam buah. Komponen tersebut terikut ke dalam sari buah pada saat proses ekstraksi dan penyaringan. Komponen tersebut berukuran kecil sehingga masih lolos saringan. Bahan padatan tidak larut tersebut tidak langsung mengendap sesaat setelah proses pembuatan sari buha selesai. Pati baru mengendap setelah beberapa lama didiamkan. Memerlukan waktu 1 - 2 jam untuk mengendaptkan pati. Sedangkan protein baru mengendap setelah mengalami proses pemanasan. Ketika dipanaskan, protein akan mengalami denaturasi dan penggumpalan. Setelah protein menggumpal, baru akan terjadi pengendapan setelah didiamkan beberapa lama. Untuk mengatasi masalah pengendapan pada sari buah, maka setelah sari buah dipanaskan harus didiamkan terlebih dahulu untuk memberi kesempatan agar pati dan protein serta serat untuk mengendap. Pengendapan akan lebih cepat pada suhu yang lebih rendah (dingin). Proses sentrifuse juga akan mempercepat proses pengendapan. Setelah komponen tersebut mengendap, kemudian dilakukan pemisahan cairan yang jernih dengan endapan dengan cara menuang cairan bagian atas ke wadah yang lain dan membiarkan endapan tertinggal.
DAFTAR PUSTAKA Anonimous, 2009, Gaya Hidup Sehat, UPT-Balai Informasi Teknologi LIPI-Pangan dan Kesehatan, Jakarta Astawan, M. 2004. Sehat Bersama Aneka Serat Pangan Alami. Solo : Tiga Serangkai. Cahyadi, W., 2007. Teknologi dan Khasiat Kedelai. Bumi Aksara, Jakarta. Ferlina, S., 2009. Khasiat Susu Kedelai. (7 Oktober 2009) Hapsari A. I., Poernomo, B. S. , Dhamayanti Y., 2009, Perbandingan Efek Pemberian Sari Kedelai Kuning Dan Hitam Terhadap Rasio Kolesterol Ldl/Hdl Darah Tikus Putih ( Rattus Norvegicus ) Dengan Diet Tinggi Lemak, Fakultas Kedokteran Hewan Universitas Airlangga. Nuradi. 2003. Pengaruh Pemberian Buah Sejati Jambu Mete (Anacardium occidentale I) Sangrai terhadap Kadar Kolesterol Total, Kolesterol-LDL dan Kolesterol-HDL dalam Serum Tikus Hiperkolesterolemik. [Thesis]. Program Pasca Sarjana Universitas Airlangga Surabaya. Radiyati, T., 1992. Pengolahan Kedelai. Subang : BPTTG Puslitbang Fisika Terapan-LIPI. Kurniawan R., 2008, Pengaruh Konsentrasi Larutan Garam Dan Waktu Fermentasi Terhadap Kwalitas Kecap Ikan 109
110 Lele, Jurnal Teknik Kimia-Fakultas Teknologi Industri Itenas Bandung, Vol.2, No.2 April 2008 Lehninger, A.L., 1997, Dasar-dasar Biokimia, Jilid 1, Alih bahasa: M. Thenawidjaja, Erlangga, Jakarta. Wahyuni S., 2008, Peran Isoflavon Kedelai (Glycine Max L.Merr) Dalam Memacu Pertumbuhan Tulang (Laporan Penelitian), Lembaga Penelitian Universitas Muhammadiyah Malang. Winarno, F.G. 2007. Teknobiologi Pangan. Bogor : Mbrio Press. Wisnu, 2003, Kedelai Bahan Pangan Penyayang Tulang , harapan.co.id, (diakses 6 Mei 2006) Hubies, M. dkk., 1996, Kajian Teknologi dan Finansial Produksi Es Krim (Melorine) Skala Kecil, Jurnal Teknologi dan Industri Pangan, Vol. VII No. 1.
PENUNTUN PRAKTIKUM BIOKIMIA UMUM OLEH : DR. IR. MOH. SU'I, M.P. FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG 2010 1
KATA PENGANTAR Puji syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Alloh SWT. yang telah melimpahkan segala rahmat dan karunia-NYA sehingga Buku Penuntun Praktikim ini bisa selesai. Penulis bisa menyelesaikan tulisan ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan semua pihak. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih yang sebanyak- banyaknya kepada semua pihak yang telah banyak memberi bantuan dan dukungan yang sangat berarti dalam penyelesaian tulisan ini. Semoga semua bantuan yang diterima penulis mendapatkan balasan dari Alloh SWT. Amin. Buku Penuntun Praktikum Biokimia Umum ini tentunya masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, apabila ada saran, kritik dan masukan dari pembaca saya sangat menghargainya demi perbaikan Buku ini. Demikian pengantar dari penulis semoga buku ini bisa bermanfaat untuk membantu mahasiswa dalam melakukan praktikum di laboratorium. Malang, Oktober 2010 Penulis, 2
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ... DAFTAR ISI ... I. Pengujian Jenis Karbohidrat ... II. Pembentukan Karbohidrat Dalam Buah Pisang ... III. Perubahan Komponen Kedelai Selama Perkecambahan ... IV. Perubahan Lemak Dalam Biji Kacang Tanah Selama Perkecambahan 21 V. Aktivitas Enzim Selama Pertumbuhan Biji Kacang Hijau ... i ii 1 7 14 26 3
1 I. PENGUJIAN JENIS KARBOHIDRAT I. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Keberadaan gula di alam dalam berbagai bentuk diantaranya gula sederhana (monosakarida dan disakarida), gula kompleks (polisakarida). Pilosakarida dan disakarida dapat dihidroilisis menjadi monosakarida. Sedangkan monosakarida tidak bisa dihidrolisis karena monosakarida merupakan karbohidrat yang paling sederhana. Keberadaan karbohidrat dalam mahluk hidup (manusia, hewan dan tanaman) dibutuhkan dalam proses metabolisme. Dalam proses metabolisme, karbohidrat merupakan sumber energi. Beberapa jenis polisakarida antara lain : pati, glikogen, pektin, selulosa, hemiselulosa, dan lain-lain. Disakarida diantaranya : sukrosa, maltosa, laktosa, selubiosa. Sedangkan monosakarida meliputi : glukosa, galaktosa, fruktosa. Polisakarida, disakarida dan monosakarida memiliki perbedaan sifat baik secara fisik maupun kimia. Monosakarida lebih mudah larut dalam air dibandingkan disakarida. Sedangkan polisakarida tidak larut dalam air. Dari segi rasa, mono lebih manis dari disakarida kecuali sukrosa. Sukrosa memiliki tingkat kemanisan lebih tinggi dari glukosa (monosakarida) tetapi di bawah fruktosa. Polisakarida tidak mempunyai rasa, tetapi jika telah mengalami hidrolisis akan membentuk glukosa yang mempunyai rasa manis.
Secara kimia, monosakarida memiliki sifat pereduksi sehingga disebut gula reduksi. Disakarida kecuali sukrosa juga mempunyai sifat pereduksi tetapi lebih rendah dari monosakarida. Polisakarida tidak bersifat pereduksi. 1.2 Tujuan : Mempelajari perbedaan sifat fisik dan kimia antara monosakarida, disakarida dan polisakarida. I. METODE 1. Alat dan Bahan : Alat :
Tabung reaksi
Beaker glass
Spatula
Gelas ukur
Water bath Bahan :
Aquades
Glukosa
Fruktosa
Sukrosa
Maltosa
Pati
Reagen Barfoed 2
1.2. Cara Kerja Uji perbedaan monosakarida dan disakarida 1. Dibuat larutan karbohidrat 1 % (glukosa, fruktosa, maltosa, sukrosa, pati). 2. Masing-masing larutan diambil 5 tetes dimasukkan dalam tabung reaksi. 3. Ditambahkan aquades masing-masing 10 ml ke dalam tabung reaksi 4. Reagen barfoed sebanyak 1 ml ditambahkan ke dalam tabung reaksi 5. Tabung reaksi yang berisi campuran bahan tersebut dipanaskan dalam water bath pada suhu 80 oC. 6. Selama pemanasan, setiap tabung reaksi diamati terjadinya pembentukan endapan. Dicatat, sampel yang paling cepat, agak cepat dan lambat dalam pembentukan endapan. 7. Percobaan diulangi sekali kali. Uji polisakarida : 1. Dibuat larutan karbohidrat 5 % (glukosa, maltosa, glikogen dan pati) 2. Diambil masing-masing 2 ml dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi. 3. Masing-masing ditetesi dengan larutan I2 kemudian dikocok. 4. Diamati perubahan warna yang terjadi. Uji Hidrolisa pati : 1. Larutan pati 1 % dimasukkan dalam tabung reaksi sebanyak 3 ml. 2. Ditambahkan 1 ml HCl 2 N kemudian dikocok dan ditutup. 3. Dipanaskan dalam water bath 100 oC. 3
4. Setiap 5 menit, diambil larutan tersebut 3 tetes dan diletakkan di cawan petri dan ditetesi dengan I2 dan diamati perubahan warna yang terjadi. 5. Ulangi mengambil larutan pati hingga larutan tidak berwarna ketika ditetesi I2. 4
Nama Mahasiswa NIM Fak./Jur. Judul Percobaan Tanggal Percobaan Hasil Pengamatan Uji Rasa : No Sampel Uji polisakarida No Sampel Lembar Kerja Praktikum : ... : ... : ... : ... : ... : Tingkat Kemanisan Ulangan 1 Ulangan 2 Perubahan warna Ulangan 1 Ulangan 2 5
Uji hidrolisa pati No Sampel Perubahan warna Ulangan 1 Ulangan 2 Disejui : Pembina Praktikum Mahasiswa, ... 6
II. PEMBENTUKAN KARBOHIDRAT DALAM BUAH PISANG I. PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang Perkembangan tanaman pisang mulai dari pertumbuhan tunas, batang, daun dan buah merupakan serangkaian proses biokimia yang terjadi pada tanaman pisang. Begitu pula dengan perkembangan buah pisang mulai buah muda, tua dan masak juga terjadi karena proses biokimia. Dalam proses metabolisme, pembentukan buah pisang dibentuk melalui proses biosintesa (anabolisme) yang dilakukan oleh tanaman. Tanaman melakukan proses biosintesanya melalui fotosintesa yang mengunakan CO2, H2O dan sinar matahari. Fotosintesa dimulai dari pengikatan CO2 oleh ribosa 5-Phosfat sehingga akan terbentuk glukosa. Glukosa akan mengalami polimerisasi membentuk pati yang merupakan isi dari buah pisang. Buah pisang muda, pati yang terbentuk masih sedikit. Pisang yang matang (tua), proses pembentukan pati sudah maksimal sehingga jumlah pati dalam kondisi maksimal, tetapi rasa belum manis. Apabila buah pisang yang sudah tua tetap dibiarkan di pohon, maka pisang akan menjadi masak sehingga berwarna kuning dan rasanya manis. Selama tahap pemasakan buah pisang, terjadi proses katabolisme (penguraian pati) menjadi karbohidrat sederhana yaitu maltosa dan glukosa. Rasa manis pada buah pisang yang masak terjadi karena kandungan glukosanya yang tinggi. Warna kuning dari buah pisang karena terjadi penguraian klorofil pada 7
kulit pisang sehingga warna hijau berkurang atau hilang. Hilang warna hijau, mengakibatkan warna kuning yang ada pada kulit pisang akan nampak. 1.2. Tujuan Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari perubahan karbohidrat yang terjadi selama perkembangan buah pisang. II. METODE 2.1. Alat dan Bahan Alat :
Pisau
Mortar
Corong
Kertas saring
Erlenmeyer
Beker glass
Pipit ukur
Water bath
Pendingin balik
Spektrofotometer Bahan :
Buah pisang (mentah, matang dan masak)
Aquades
Reagen Nelson A dan Nelson B 8
Reagen Arsenomolibdat
HCl 2.2. Cara Kerja Perubahan kandungan karbohidrat pada pisang mentah, tua dan masak : 1. Buah pisang dengan tingkat kematangan berbeda (mentah, matang dan masak) dikupas dan diambil 5 gram daging buahnya. 2. Masing-masing ditambahkan aquades 100 ml dihancurkan dengan mortar sehingga menjadi bubur yang halus. 3. Bubur bisang disaring sehingga diperoleh filtrat, 4. Masing-masing filtrat diuji kadar glukosa (gula reduksi) dan kadar pati. Uji Gula reduksi : 1. Disiapkan larutan contoh yang mempunyai kadar gula reduksi sekitar 2-8 mg/100 ml. Perlu diperhatikan jika larutan contoh yang keruh atau berwarna maka perlu dilakukan penjernihan terlebih dahulu dengan menggunakan Pb-asetat atau bubur alumunium hidroksida. 2. Dipipet 1ml larutan contoh yang jernih tersebut kedalam tabung reaksi yang bersih. 3. Ditambahkan 1ml reagensia Nelson dan panaskan pada penangas air mendidih selama 20 menit. 4. Tabung diambil dan segera didinginkan dalam gelas piala yang berisi air dingin sehingga suhu tabung mencapai 25 C 9
10 5. Setelah dingin ditambahkan 1 ml reagensia Arsenomolybdat, gojok sampai semua endapan CU2O yang ada larut kembali. 6. Setelah semua endapan CU2O larut sempurna, ditambahkan 7 ml air suling, digojok sampai homogen. 7. Sampel ditera "optical density" (OD) pada panjang gelombang 540 nm. 8. Jumlah gula reduksi dapat ditentukan berdasarkan OD larutan contoh dan kurva standart larutan glukosa. Pembuatan Kurva Standart 1. Buat larutan glukosa standart (10 mg glukose anhidrat/100ml) 2. Dari larutan glukosa standart gula standart tersebut dilakukan 6 pengenceran sehingga diperoleh laruran konsentrasi glukosa dengan konsentrasi :2,4,6,8,10 mg/100 ml. 3. Siapkan 7 tabung reaksi yang bersih, masing-masing diisi dengan 1 ml larutan glukosa standart tersebut. Satu tabung diisi 1 ml air suling sebagai blanko. 4. Tambahkan kedalam masing-masing tabung 1ml reagensia Nelson dan panaskan semua tabung pada penangas air mendidih selama 20 menit. 5. Ambil semua tabung dan segera didinginkan bersama-sama dalam gelas piala yang berisi air dingin sehingga suhu tabung mencapai 25 C 6. Setelah dingin tambahkan 1 ml reagensia Arsenomolybdat, gojok sampai semua endapan CU2O yang ada larut kembali.
7. Setelah semua endapan CU2O larut sempurna, tambahkan 7 ml air suling, gojoklah sampai homogen. 8. Teralah "optical density" (OD) masing-masing larutan tersebut pada panjang gelombang 540 nm. Uji Kadar Pati : 1. Sampel 3 ml (hsil penyaringan bubur pisang) dimasukkan ke dalam erlenmeyer kemudian ditambah larutan 1 ml HCl 1 N 2. Campuran tersebut kemudian dididihkan dengan pendingin balik selama 30 menit (semua pati dalam sampel terhidrolisis). 3. Suspensi disaring sehingga diperoleh filtrat. 4. Filtrat tersebut diuji kadar gula reduksi dengan metode di atas. 5. Filtrat yang tidah dihidrolisis (tidak ditambah HCl) juga diuji gula reduksi 6. Kadar pati merupakan = kadar gula reduksi sebelum ditambah HCl - Kadar gula reduksi setelah ditambah HCl. 11
Nama Mahasiswa NIM Fak./Jur. Judul Percobaan Tanggal Percobaan Hasil Pengamatan Uji kadar gula reduksi: No Sampel Lembar Kerja Praktikum : ... : ... : ... : ... : ... : Gula reduksi Ulangan 1 Ulangan 2 12
Uji kadar pati No Sampel Kadar pati Ulangan 1 Ulangan 2 Disejui : Pembina Praktikum Mahasiswa, ... 13
III. PERUBAHAN KOMPONEN KEDELAI SELAMA PERKECAMBAHAN I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Selama perkecambahan biji, terjadi proses katabolisme pada tahap awal perkecambahan. Tahap selanjutnya adalah proses anabolisme (biosintesa). Katabolisme pada biji kedelai dimulai ketika biji akan memulai perkecambahan. Mula-mula, biji kering menyerap air untuk memulai aktivitas enzim dalam biji. Enzim tersebut dibutuhkan dalam pemecahan cadangan makanan dalam biji. Pada tahap awal perkecambahan, cadangan makanan dalam biji (protein, karbohidrat dan lemak/minyak) akan dimetabolisme menjadi senyawa yang lebih sederhana seperti asam amino, asam lemak dan glukosa. Senyawa tersebut selanjutnya akan dimetabolisme menjadi energi (ATP), juga DNA dan RNA. RNA dibutuhkan untuk produksi enzim yang dibutuhkan untukproses metabolisme selanjutnya. Senyawa hasil dari proses metabolisme di atas, disamping diproses menjadi energi, sebagian akan diproses secara enzimatik menjadi senyawa komplek seperti protein, lemak dan selulosa. Senyawa tersebut diperlukan untuk pembentukan sel baru dan pembentukan jaringan baru yang mengawali pertumbuhan dan perkembangan embryo menjadi kecambah (Acquaah, 2001). 1.2. Tujuan Untuk mempelajari perubahan komponen protein dalam biji kedelai karena proses biokimia selama proses perkecambahan 14
II. METODE 2.1. Alat dan Bahan Alat : Mortar Corong Kertas saring Erlenmeyer Beker glass Pipit ukur Water bath Pendingin balik Spektrofotometer Bahan : Biji kedelai Aquades Reagen Nelson A dan Nelson B Reagen Arsenomolibdat H2SO4 Tablet Kjeldahl NaOH Indikator pp HCl 15
Formalin Aquabides 2.2. Cara Kerja Pembuatan kecambah kedelai 1. Biji kedelai direndam dalam air selama 6 jam, kemudian ditiriskan 2. Biji kedelai disimpan dalam wadah (bagian bawah diberi alas kain) yang ditutup dengan kain lembab. Wadah disimpan di tempat gelap. 3. Lama perkecambahan dibuat pada beberapa lama perkecambahan ( 0, 1, 2 dan 3 hari) 4. Pembuatan kecambah diatur sehingga akhir perkecambahan jatuh pada hari yang sama. Pegujian perubahan komponen dalam biji kedelai : 1. Kecambah kedelai dengan lama perkecambahan yang berbeda (0, 1, 2 dan 3 hari ) dibuang kulitnya. 2. Masing-masing (5 gram) dimasukan ke dalam mortar dan ditambahkan aquades (25 ml) kemudian dihancurkan dengan mortar sehingga menjadi bubur yang halus. 3. Disaring sehingga diperoleh filtrat, 4. Masing-masing filtrat diuji kadar glukosa (gula reduksi), N-total dan N- amino. Uji Gula reduksi : 9. Disiapkan larutan contoh yang mempunyai kadar gula reduksi sekitar 2-8 mg/100 ml. Perlu diperhatikan jika larutan contoh yang keruh atau 16
berwarna maka perlu dilakukan penjernihan terlebih dahulu dengan menggunakan Pb-asetat atau bubur alumunium hidroksida. 10. Dipipet 1ml larutan contoh yang jernih tersebut kedalam tabung reaksi yang bersih. 11. Ditambahkan 1ml reagensia Nelson dan panaskan pada penangas air mendidih selama 20 menit. 12. Tabung diambil dan segera didinginkan dalam gelas piala yang berisi air dingin sehingga suhu tabung mencapai 25 C 13. Setelah dingin ditambahkan 1 ml reagensia Arsenomolybdat, gojok sampai semua endapan CU2O yang ada larut kembali. 14. Setelah semua endapan CU2O larut sempurna, ditambahkan 7 ml air suling, digojok sampai homogen. 15. Sampel ditera "optical density" (OD) pada panjang gelombang 540 nm. 16. Jumlah gula reduksi dapat ditentukan berdasarkan OD larutan contoh dan kurva standart larutan glukosa. Uji N-Total 1. Sampel 2 ml dimasukkan dalam tabung kjeldahl (tabung destruksi). 2. Ditambahkan H2SO4 pekat 10 - 15 ml dan tablet kjeldahl 2 gram. 3. Dilakukan destruksi hingga larutan menjadi jernih (hijau jernih). 4. Setelah tabung destruksi menjadi dingin, ditambahkan aquades 100 ml dan indikator pp 2 - 3 tetes. 17
5. Ditambahkan NaOH 30 % secara perlahan melalui dinding labu destruksi. (Jika ditambahkan sekaligus akan terbentuk ledakan-ledakan). NaOH ditambahkan hingga larutan berwarna ungu 6. Dilakukan destilasi dan destilatnya ditampung dalam Erlenmeyer yang telah diisi HCl 0,1 N sebanyak 50 ml. 7. Distilasi dihentikan jika destilat mencapai 75 - 100 ml. 8. Destilat dititrasi dengan larutan NaOH 0,1 N hingga warna merah muda Uji N-amino 1. Bahan 2 ml dimasukkan dalam beker glass 2. Ditambahkan aquades 50 ml kemudian didihkan hingga volumenya menjadi 25 ml. 3. Ditunggu hingga agak dingin kemudian disaring. 4. Filtrat ditambah formalin 2 ml dan aquabides hingga volumenya 50 ml. 5. Ditambah indikator pp 2 - 3 tetes dan dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai warna merah muda. 18
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Uji kadar gula reduksi: No Sampel Gula reduksi Ulangan 1 Ulangan 2 Uji kadar protein (N-total) No Sampel Kadar N-total Ulangan 1 Ulangan 2 19
Uji N-amino No Sampel Kadar N-amino Ulangan 1 Ulangan 2 Disejui : Pembina Praktikum Mahasiswa, ... 20
IV. PERUBAHAN LEMAK DALAM BIJI KACANG TANAH SELAMA PERKECAMBAHAN I.PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Lemak dalam biji kacang tanah merupakan cadangan makanan yang akan digunakan ketika biji akan tumbuh menjadi tanaman kacang tanah. Cadangan makanan tersebut akan digunakan sebagai sumber energi dan sumber bahan baku pembentukan organ akar, batang dan daun. Perubahan cadangan makanan menjadi energi dan senyawa yang diperlukan untuk pertumbuhan biji kacang, dilakukan melalui proses biokimia secara enzimatis. Pada awal pertumbuhan biji, dimulai dengan penyerapan air oleh biji yang disebut proses imbibisi. Dengan peningkatan jumlah air dalam biji, enzim dalam biji akan aktif untuk melakukan proses katabolisme lemak. Enzim lipase akan menghidrolisis minyak dalam biji menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Dengan demikian, dalam proses perkecambahan biji dibutuhkan proses perendaman dalam air. Dengan bantuan enzim lainnya, asam lemak bebas akan di proses lebih lanjut yaitu proses β-oksidasi untuk menghasilkan energi. Perubahan lemak menjadi energi biasa disebut dengan proses katabolisme lemak/minyak. Disamping diproses menjadi energi, asam lemak akan diproses menjadi senyawa pembentuk jaringan akar, batang dan daun sehingga tumbuh menjadi tanaman kacang tanah. 21
1.2. Tujuan Untuk mempelajari perubahan lemak dalam biji kacang tanah selama proses perkecambahan II. METODE 2.1. Alat dan Bahan Alat : Mortar Corong Kertas saring Erlenmeyer Beker glass Pipit ukur Water bath Pendingin balik Spektrofotometer Bahan : Biji kacang tanah Aquades NaOH Indikator pp Alkohol 22
2.2. Cara Kerja Pembuatan kecambah kacang tanah 1. Biji kacang tanah direndam dalam air selama 6 jam, kemudian ditiriskan 2. Biji kacang tanah disimpan dalam wadah (bagian bawah diberi alas kain) yang ditutup dengan kain lembab. Wadah disimpan di tempat gelap. 3. Lama perkecambahan dibuat pada beberapa lama perkecambahan ( 0, 2, 4 dan 6 hari) Pegujian perubahan lemak dalam biji kacang tanah : 1. Biji kacang tanah dengan lama perkecambahan yang berbeda ( 0, 2, 4 dan 6 hari) dibuang kulitnya. 2. Masing-masing (5 gram) dimasukan ke dalam mortar dan ditambahkan aquades (25 ml) kemudian dihancurkan dengan mortar sehingga menjadi bubur yang halus. 3. Disaring sehingga diperoleh filtrat, 4. Masing-masing filtrat diuji kadar asamlemak bebas Uji asam lemak bebas. 1. Sampel (Filtrat) 5 ml ditambahkan 20 ml etanol 95% netral (pH 7) yang telah dipanaskan. 2. Ditambahkan indikator pp 2-3 tetes. 3. Dititrasi dengan 0,1 N NaOH yang telah distandarisasi hingga warna mertah muda. 23
4. Blanko dibuat dengan cara yang sama seperti di atas tetapi tanpa sampel. 5. Asam lemak bebas adalah selisih antara sample dengan blanko. ml NaOH (substrat - blanko) x N NaOH x BM Asam lemak Asam lemak bebas = ml sampel Asam lemak bebas (mg/ml) 24
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Uji kadar asam lemak bebas: No Sampel Asam lemak bebas Ulangan 1 Ulangan 2 Disejui : Pembina Praktikum Mahasiswa, ... 25
V. AKTIVITAS ENZIM SELAMA PERTUMBUHAN BIJI KACANG HIJAU I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Selama perkembangan biji kacang hijau mulai dari biji hingga menjadi tanaman merupakan hasil aktivitas biokimia. Seluruh aktivitas biokimia terjadi karena adanya aktivitas enzim dalam biji tersebut. Enzim dalam biji berperan merombak cadangan makanan dalam biji yang berupa karbohidrat, protein maupun lemak menjadi energi. Disamping itu, enzim bekerja mengubah senyawa-senyawa hasil degradasi cadangan makanan menjadi senyawa untuk membentuk jaringan dan organ akar, batang maupun daun dari tanaman. Proses biokimia pada pembentukan kecambah diawali oleh aktifnya enzim hidrolitik seperti amilase, protease dan lipase. Pada kondisi biji masih kering, enzim tersebut masih istirahat (dorman) sehingga tidak terjadi aktivitas biokimia dalam biji. Jika kadar air dalam biji meningkat, maka enzim tersebut akan aktif. Enzim amilase akan menghidrolisa pati dalam biji menjadi glukosa. Protein dihidrolisis oleh enzim protease menjadi asam amino. Sedangkan enzim lipase akan menghidrolisa lemak atau minyak dalam biji menjadi asam lemak bebas. Jika perkecambahan berlanjut, maka senyawa hasil hidrolisis tersebut selanjutnya akan memasuki jalur metabolisme untuk diubah menjadi energi dan senyawa yang diperlukan untuk pembentukan akar, batang dan daun. Pada tahap ini, aktivitas enzim hidrolitik (amilase, protease dan lipase) mulai berkurang. 26
Sebaliknya enzim-enzim pada tahap glikolisis dan siklus asam sitrat meningkat aktivitasnya. 1.2. Tujuan Untuk mempelajari aktivitas enzim amilase, protease dan lipase selama perkembangan biji. II. METODE 2.1. Alat dan Bahan Alat : Mortar Corong Kertas saring Erlenmeyer Beker glass Pipit ukur Water bath Pendingin balik Spektrofotometer Bahan : Biji kacang hijau Aquades NaOH Indikator pp Alkohol 27
2.2. Cara Kerja Pembuatan kecambah kacang hijau 1. Biji kacang hijau direndam dalam air selama 6 jam, kemudian ditiriskan 2. Biji kacang hijau disimpan dalam wadah (bagian bawah diberi alas kain) yang ditutup dengan kain lembab. Wadah disimpan di tempat gelap. 3. Lama perkecambahan dibuat pada beberapa lama perkecambahan ( 0, 1, 3 dan 5 hari) Isolasi Enzim (amilase, protease dan lipase) (metode Sana, et al., 2004) 1. Sampel (5 gram) ditambahkan larutan buffer fosfat 5 mM 12,5 ml yang sudah didinginkan. 2. Dihancurkan dengan mortar sampai membentuk bubur halus. 3. Suspensi disentrifuse pada 3000 rpm 20 menit pada 4 oC. 4. Supernatan diambil dan dimasukkan dalam beker glass. 5. Endapan ditambah lagi buffer fosfat yang sama 12,5 ml kemudian disentrifuse lagi seperti di atas. 6. Supernatan digabung dengan sebelumnya. 7. Supernatan yang diperoleh merupakan enzim kasar (amilase, protease dan lipase). 8. Enzim kasar ini diukur volume ekstrak, kadar protein aktivitas enzimnya. 28
Penentuan kadar protein (metode Biuret) 1. larutan sampel (ekstrak lipase) 0,2 ml ditambah dengan 0,8 ml pereaksi Biuret dalam tabung reaksi. 2. Campuran tersebut dikocok dan didiamkan selama 30 menit. 3. Selanjutnya diukur absorbansinya pada 540 nm menggunakan spektrofotometer. 4. Kurva standart dibuat dengan cara membuat larutan BSA dengan konsentrasi 1000, 2000 hingga 8000 ppm. 5. larutan BSA 0,2 ml ditambah 0,8 ml larutan Biuret. 6. Campuran tersebut dikocok dan didiamkan selama 30 menit, untuk selanjutnya diukur absorbansinya pada 540 nm menggunakan spektrofotometer. 7. Selanjutnya dibuat hubungan nilai absorbansi dengan kadar protein (BSA) sehingga diperoleh persamaan kurva standart. 8. Kadar protein sampel diperoleh dengan cara nilai absorbansi sampel diplotkan ke dalam kurva standar. Uji aktivitas enzim amilase 1. Aktvitas enzim amilase diukur dengan cara menghitung jumlah glukosa (gula reduksi) yang dihasilkan dari pemecahan substrat berupa larutan pati oleh enzim amilase. 2. Disiapkan larutan pati 10% sebanyak 10 ml dalam tabung reaksi, kemudian ditambahkan enzim 1 ml. 29
3. Diinkubasi selama 60 menit pada suhu 40 oC. 4. Diuji jumlah gula reduksi yang dihasilkan selama inkubasi dibandingkan dengan gula reduksi sebelum inkubasi. 5. Aktivitas enzim lipase merupakan selisih gula reduksi yang dihasilkan setelah inkubasi dengan sebelum inkuasi. m mol glukosa Aktivitas enzim (unit/ml enzim) = ------------------------- Lama inkubasi (menit) mg/ml glukosa m mol glokusa = ----------------------- x 10 ml (sampel yang diuji) BM glukosa Uji aktivitas enzim protease 1. Aktvitas enzim protease diukur dengan cara menghitung jumlah asam amino yang dihasilkan dari pemecahan substrat berupa larutan kasein (protein) pati oleh enzim protease. 2. Disiapkan larutan kasein 5 % kemudian ditambahkan enzim 1 ml. 3. Diinkubasi selama 60 menit pada suhu 40 oC. 4. Diuji jumlah asam amino yang dihasilkan selama inkubasi dibandingkan dengan asam amino sebelum inkubasi. 5. Aktivitas enzim protease merupakan selisih asam amino yang dihasilkan setelah inkubasi dengan sebelum inkubasi. 30
Uji asam amino (N-amino) 1. Sampel hasil inkubasi dimasukkan dalam beker glass 2. Ditambahkan aquades 50 ml kemudian didihkan hingga volumenya menjadi 25 ml. 3. Ditunggu hingga agak dingin kemudian disaring. 4. Filtrat ditambah formalin 2 ml dan aquabides hingga volumenya 50 ml. 5. Ditambah indicator pp 2 - 3 tetes dan dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai warna merah muda. m mol asam amino Aktivitas enzim (unit/ml enzim) = ------------------------- Lama inkubasi (menit) m mol asam amino = N x V NaOH (sesudah inkubasi - sebelum inkusasi) Uji aktivitas enzim lipase Metode Spektro (Bhardwaj, Raju dan Rajasekharan, 2001). 1. Aktvitas lipase diukur dengan menggunakan para nitrofenil laurat (PNPL) sebagai substrat. Substrat para nitrofenil laurat (PNPL) 16,1 mg ditambah triton 4% 10 ml, aquades bebas ion 8 ml. Kemudian ditambah buffer fosfat 1 M 1 ml pH 7. 31
2. Kemudian lipase kasar 100 ul dimasukkan dalam substrat 900 ul dan diinkubasi pada suhu 40 oC selama 1 jam. Kemudian ditambah aseton 1 ml kemudian dikocok. 3. Para nitrofenol yang dibebaskan dari hirolisa PNPL oleh lipase diukur dengan spektofotometer pada panjang gelombang 410 nm 4. Aktivitas enzim lipase ditentukan dengan cara memasukkan nilai Absorbansi sample pada kurva standart. 5. Kurva standart dibuat dengan membuat seri konsentrasi larutan para nitrofenol (PNP) 10, 20,30 sampai 80 uM. 6. Pelarut yang digunakan sama dengan pelarut substrat yaitu triton 4%, aquades bebas ion dan buffer fosfat 1 M. 7. Masing-masing konsentrasi larutan PNP diukur absorbansinya dengan spektofotometer pada panjang gelombang 410 nm. 8. Dibuat kurva hubungan antara nilai absorbansi dengan konsentrasi PNP sehinggi diperoleh persamaan kurva standart. Metode Titrasi (Rashid et. al., (2001). 1. Substrat dibuat dengan cara minyak kelapa murni (VCO) 1ml, gum arab 1 gram, CaCl2 0,5 ml 0,1 M. Kemudian ditambahkan 10 ml larutan (buffer fosfat 10 mM dan larutan Ca(OH)2 jenuh) untuk mengatur pH 7. 2. Enzim lipase kasar 3ml ditambahkan pada substrat 10 ml kemudian diinkubasi pada suhu 60 oC (suhu optimum) selama 60 menit. 32
3. Aktivitas enzim lipase ditunjukkan dengan jumlah asam lemak bebas yang dihasilkan selama inkubasi. 4. Jumlah asam lemak bebas (FFA) ditentukan dengan cara titrasi dengan larutan NaOH 0,1 N. 5. Sampel ditambahkan 20 ml etanol 95% netral (pH 7) yang telah dipanaskan. 2. Ditambahkan indikator pp 2-3 tetes. 3. Dititrasi dengan 0,1 N NaOH yang telah distandarisasi hingga warna mertah muda. 4. Blanko dibuat dengan cara yang sama seperti di atas tetapi tanpa sampel. 5. Asam lemak bebas yang dihasilkan selama inkubasi adalah selisih antara sample dengan blanko. m mol asam lemak Aktivitas enzim (unit/ml enzim) = ------------------------- Lama inkubasi (menit) Metode spektrofotometri : m mol asam lemak = m mol asam lemak (sesudah- sebelum inkubasi) Metode titrasi : m mol asam lemak = N x V NaOH (sesudah inkubasi - sebelum inkusasi) 33
34 Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Uji aktivitas enzim amilase: No Sampel Gula reduksi Aktivitas enzim Ulangan 1 Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 2 Uji aktivitas enzim proteasee: No Sampel Gula reduksi Aktivitas enzim Ulangan 1 Ulangan 1 Ulangan 2 Ulangan 2
Uji aktivitas enzim lipase: No Sampel Gula reduksi Ulangan 1 Ulangan 1 Disetujui: Pembina Praktikum ... 35 Aktivitas enzim Ulangan 2 Ulangan 2 Mahasiswa, ...
PENUNTUN PRAKTIKUM KIMIA HASIL PERTANIAN OLEH : MOH. SU'I FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG 2011 1
KATA PENGANTAR Puji syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Alloh SWT. yang telah melimpahkan segala rahmat dan karunia-NYA sehingga Buku Penuntun Praktikim ini bisa selesai. Penulis bisa menyelesaikan tulisan ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan semua pihak. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih yang sebanyak- banyaknya kepada semua pihak yang telah banyak memberi bantuan dan dukungan yang sangat berarti dalam penyelesaian tulisan ini. Semoga semua bantuan yang diterima penulis mendapatkan balasan dari Alloh SWT. Amin. Buku Penuntun Praktikum Kimia Hasil Pertanian ini tentunya masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, apabila ada saran, kritik dan masukan dari pembaca saya sangat menghargainya demi perbaikan Buku ini. Demikian pengantar dari penulis semoga buku ini bisa bermanfaat untuk membantu mahasiswa dalam melakukan praktikum di laboratorium. Malang, Oktober 2011 Penulis, 2
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ... DAFTAR ISI ... I. Pengujian Sifat Karbohidrat ... II. Sifat-Sifat Protein ... III. Sifat-Sifat Lemak ... IV. Perubahan Vitamin Selama Proses Pengolahan ... V. Pengujian Adanya Zat Aditif Dalam Makanan/Minuman ... i ii 1 9 15 22 30 3
I. PENGUJIAN SIFAT KARBOHIDRAT I. PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Karbohidrat merupakan salah satu komponen kimia dalam bahan hasil pertanian khususnya bahan pangan. Sebagai sumber energi terbesar, karbohidrat sangat penting dalam bahan pangan. Selama proses pemanenan, penyimpanan, pengolahan, penyimpanan dan penyajian, karbohidrat dapat mengalami perubahan baik fisik maupun kimia. Perubahan tersebut bisa menguntungkan maupun merugikan. Jenis karbohidrat di alam dapat dikelompokkan dalam monosakarida, disakarida, oligosakarida dan polisakarida. Pengelompokan ini didasarkan pada jumlah molekul sakarida dalam karbohidrat. Pengelompokan karbohidrat tersebut, berdampak terhadap kelarutan, rasa, kekentalan, reaksi kimia yang terjadi pada setiap jenis karbohidrat. Monosakarida meliputi : glukosa, galaktosa, fruktosa. Disakarida diantaranya : sukrosa, maltosa, laktosa, selubiosa. Oligosakarida antara lain trisakarida, tetrasakarida, dektrin. Polisakarida terdiri dari : pati, glikogen, pektin, selulosa, hemiselulosa, dan lain-lain. Polisakarida, oligosakarida dan disakarida dapat dihidrolisis menjadi monosakarida. Sedangkan monosakarida tidak bisa dihidrolisis karena monosakarida merupakan karbohidrat yang paling sederhana.. 1
Polisakarida, disakarida dan monosakarida memiliki perbedaan sifat baik secara fisik maupun kimia. Monosakarida lebih mudah larut dalam air dibandingkan disakarida. Sedangkan polisakarida tidak larut dalam air. Dari segi rasa, mono lebih manis dari disakarida kecuali sukrosa. Sukrosa memiliki kemanisa lebih tinggi dari glukosa (monosakarida) tetapi masih lebih rendah dari fruktosa. Polisakarida tidak mempunyai rasa manis. 1.2 Tujuan : Mempelajari perbedaan sifat fisik dan kimia dari jenis-jenis karbohidrat. I. METODE 1. Alat dan Bahan : Alat : Tabung reaksi Beaker glass Spatula Pipet tetes Gelas ukur Water bath Bahan : Aquades Glukosa Fruktosa Sukrosa
Maltosa Laktosa Pati Reagen Barfoed I.2. Cara Kerja Uji Kelarutan karbohidrat. 1. Disiapkan 5 buah tabung reaksi. 2. Larutan karbohidrat 20 % (glukosa, fruktosa, maltosa, sukrosa, laktosa, pati) masing-masing dimasukkan dalam tabung reaksi. 3. Masing-masing tabung reaksi ditambahkan aquades sebanyak 10 ml. 4. Setiap tabung reaksi dikocok sambil diaduk dengan spatula sehingga semua tercampur merata. 5. Didiamkan selama 30 menit, kemudian diamati tingkat kelarutan dari setiap sampel. 6. Sampel yang paling banyak terdapat endapan, menunjukkan kelarutan paling rendah. Uji Rasa : 1. Dibuat larutan karbohidrat 40 % (glukosa, fruktosa, maltosa, sukrosa, laktosa, pati). 2. Masing-masing larutan diambil 5 ml dimasukkan dalam tabung reaksi. 3. Masing-masing sampel diuji rasa (tingkat kemanisan). 3
Daya serap pati terhadap air : 1. Pati ditimbang sebanyak 5 gram 2. Dimasukkan ke dalam beaker glass 3. Ditambahkan aquades sebanyak 25 ml, 4. Kemudian diaduk hingga tercampur merata dan diamkan. 5. Kertas saring kosong yang telah dibasahi ditimbang beratnya. 6. Larutan pati disaring dengan kertas saring basah 7. Endapan yang tersisa dalam kertas saring ditimbang beratnya 8. Dihitung berapa % air yang terserap dalam pati. Gelatinisasi pati : 1. Pati ditimbang sebanyak 10 gram, dimasukkan ke dalam beaker glass. 2. Ditambah aquades hingga 50 ml dan diaduk hingga tercampur semuanya. 3. Dipanaskan dalam water bath pada suhu 80 oC. 4. Selama pemanasan terus diaduk dengan spatula dan diukur suhunya dengan termometer. 5. Ketika larutan pati mengental pertama kalinya, dicatat suhunya. 6. Percobaan tersebut diulangi dengan menambahkan gula 10 % ke dalam larutan pati. 7. Catat suhu ketika larutan pati mengental. Uji monosakarida dan disakarida 1. Dibuat larutan karbohidrat 5 % (glukosa, fruktosa, maltosa, sukrosa, pati). 2. Masing-masing larutan diambil 5 tetes dimasukkan dalam tabung reaksi. 3. Ditambahkan aquades masing-masing 10 ml ke dalam tabung reaksi
4. Reagen barfoed sebanyak 1 ml ditambahkan ke dalam tabung reaksi 5. Tabung reaksi yang berisi campuran bahan tersebut dipanaskan dalam water bath pada suhu 70 oC. 6. Selama pemanasan, setiap tabung reaksi diamati terjadinya pembentukan endapan. Dicatat, sampel yang paling cepat, agak cepat dan lambat dalam pembentukan endapan. 7. Percobaan diulangi sebanyak 2 kali. Uji Reaksi Mailard : 1. Dibuat larutan karbohidrat 10 % (glukosa, fruktosa, maltosa, sukrosa, pati). 2. Masing-masing larutan diambil 5 ml dimasukkan dalam tabung reaksi. 3. Ditambahkan asam amino alanin masing-masing 3 ml ke dalam tabung reaksi 4. Tabung reaksi yang berisi campuran bahan tersebut dipanaskan dalam water bath pada suhu 100 oC. 6. Selama pemanasan, setiap tabung reaksi diamati terjadinya perubahan warna. Dicatat, sampel yang paling cepat, agak cepat dan lambat dalam perubahan warna. Uji Jenis Pati terhadap sifat gel 1. Dibuat larutan pati 20 % (beras, ketan, meizena, tapioka/singkong). 2. Diambil 50 ml kemudian dimasukkan dalam beaker glass. 3. Dipanaskan pada hot plat sambil terus diaduk. 4. Ketika sudah kental (tergelatinisasi), diangkat. 5. Setelah dingin, diamati kekentalan dari gel yang terbentuk. 5
Nama Mahasiswa NIM Fak./Jur. Judul Percobaan Tanggal Percobaan Hasil Pengamatan Uji Rasa : No Sampel Uji Kelarutan No Sampel Lembar Kerja Praktikum : ... : ... : ... : ... : ... : Tingkat Kemanisan Ulangan 1 Ulangan 2 Banyaknya endapan Ulangan 1 Ulangan 2
Daya serap air pati No Sampel Suhu gelatinisasi No Sampel Reaksi Mailard No Sampel Jumlah endapan Ulangan 1 Ulangan 2 Suhu gelatinisasi Ulangan 1 Ulangan 2 Perubahan warna Ulangan 1 Ulangan 2 7
Sifat gel pati No Sampel Kekentalan gel Ulangan 1 Ulangan 2 Disejui : Pembina Praktikum Mahasiswa, ...
II. SIFAT-SIFAT PROTEIN I. PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang Protein merupakan komponen bahan pangan yang memegang peranan penting dalam pertumbuhan mahluk hidup. Protein diperlukan sebagai zat pembangun dan pengatur keseimbangan metabolisme. Pergantian sel-sel yang rusak dengan sel yang baru memerlukan protein. Protein juga banyak diperlukan dalam pembentukan enzim yang sangat diperlukan dalam metabolisme. Protein juga dibutuhkan untuk membentuk antibodi yang diperlukan dalam menjaga kekebalan tubuh dari infeksi. Protein merupakan senyawa yang mudah mengalami perubahan selama pengolahan. Perubahan suhu, pH, adanya garam dan pelarut organik sangat berpengaruh terhadap stabilitas protein. Begitu pula dengan pengaruh gerakan mekanik juga mempengaruhi sifat fisik dan kimia protein. Pemanasan, penambahan asam dan garam dapat menyebabkan denaturasi protein. Denaturasi menyebabkan perubahan struktur skunder, tersier dan kuartener protein sehingga fungsinya sebagai senzim, antibodi menjadi hilang. Tetapi denaturasi tidak menghilangkan fungsinya sebagai zat gizi. Denaturasi pada tahap awal justru meningkatkan daya cerna protein karena memudahkan untuk proses hidrolisis menjadi asam amino. Jika denaturasi berlanjut bisa mengurangi kelarutan proitein dan bahkan menghilangkan daya cernanya. Kelarutan protein dipengaruhi jenis asam amino yang menyusunnya. Disamping itu, panjang rantai polipeptida juga mempengaruhi kelarutan protein. 9
Asam amino lebih mudah larut dibandingkan dengan protein. Alkohol dan garam dapat mengurangi kelarutan protein. Oleh karena itu, alkohol dan garam sering digunakan dalam proses pengendapan protein untuk memisahkan dari komponen lainnya. Asam amino memiliki rasa yang berbeda. Ada yang mempunyai rasa manis, pahit atau gurih. 1.2. Tujuan Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari perubahan protein karena pengaruh lingkungan. II. METODE 2.1. Alat dan Bahan Alat : Pisau Mortar Corong Kertas saring Erlenmeyer Beker glass Pipit ukur Water bath Pendingin balik Spektrofotometer
Bahan : Albumin Gelatin Alanin Triptopan Alkohol Aquades HCl 2.2. Cara Kerja Uji Kelarutan Protein : 1. Albumin, alanin, gelatin masing-masing ditimbang 0,5 gram dan dimasukkan ke dalam beaker glass. 2. Ditambah aquades 10 ml kemudian diaduk 3. Menimbang lagi albumin, alanin, gelatin masing-masing ditimbang 0,5 gram dan dimasukkan ke dalam beaker glass. 4. Ditambah alkohol 40 % 10 ml dan diaduk. 5. Diamati kelarutan masing-masing protein dalam pelarut aqudes dan alkohol. Uji denaturasi protein : 1. Albumin, gelatin, alanin ditimbang sebanyak 1 gram dan dimasukkan dalam tabung reaksi 2. Masing-masing ditambahkan aqudes 10 ml, kemudian diaduk hingga rata. 3. Dipanaskan dalam water bath suhu 100 oC selama 10 menit. 11
4. Setelah dingin, diamati perubahan yang terjadi. 5. Diulangi poin 1 dan 2 sebanyak 2 kali, tetapi aquades diganti dengan HCl dan ulangan ke dua dengan garam dapur (NaCl). 6. Diamati perubahan yang terjadi. Uji daya cerna protein yang telah terdenaturasi : 1. Albumin ditimbang 1 gram sebanyak 3 kali 2. Bagian I direbus dalam air mendidih, ,bagian II digoreng dengan minyak goreng dan bagian III tidak diberi perlakuan sebagai blanko. 3. Masing masing albumin dimasukkan dalam mortar dan ditambah aquades 10 ml 4. Selanjutnya dihancurkan hingga halus. 5. Ditambahkan larutan enzim protease (papain) 10 % sebanyak 1 ml 6. Diinkubasi selama 60 menit, suhu 40 oC. 7. Diuji kadar N-amino masing-masing perlakuan. Uji Rasa : 1. Alanin, triptopan, glutamat dan sukrosa ditimbang 1 gram 2. Masing-masing dimasukkan dalam tabung reaksi 3. Ditambah aquades 5 ml kemudian diaduk hingga rata. 4. Masing-masing larutan dicicipi rasanya (manis, gurih atau pahit)
Nama Mahasiswa NIM Fak./Jur. Judul Percobaan Tanggal Percobaan Hasil Pengamatan Uji kelarutan: No Sampel Uji denaturasi No Sampel Lembar Kerja Praktikum : ... : ... : ... : ... : ... : kelarutan Ulangan 1 Ulangan 2 Perubahan (adanya gumpalan) Ulangan 2 Ulangan 1 13
Uji daya cerna: No Sampel Ulangan 1 Uji rasa: No Sampel Ulangan 1 Disetujui : Pembina Praktikum ... N-amino Rasa Ulangan 2 Ulangan 2 Mahasiswa, ...
15 III. SIFAT-SIFAT LEMAK I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Lemak atau minyak merupakan komponen bahan pangan yang banyak digunakan dalam kehidupan. Minyak goreng, mentega, margarin merupakan jenis lemak/minyak yang banyak digunakan. Santan, kacang tanah, coklat merupakan bahan pangan yang mengandung minyak tinggi. Lemak/minyak merupakan sumber energi alternatif bagi tubuh. Jika karbohidrat tidak mampu mencukupi suplai energi, maka tubuh akan menggunakan lemak/minyak sebagai sumber energi. Disamping itu, lemak dibutuhkan dalam pembentukan membran sel dan jaringan lemak. Selama proses pengolahan maupun penyimpanan, lemak/minyak bisa mengalami perubahan baik fisik maupun kimia. Perubahan tersebut bisa menguntung, tetapi bisa juga merugikan. Perubahan-perubahan yang terjadi pada lemak antara lain, perubahan wujud dari padat menjadi cair atau sebaliknya dari cair menjadi padat. Perubahan bau pada beberapa minyak menjadi tengik selama penyimpanan. Perubahan kimia meliputi terjadinya reaksi hidrolisis, oksidasi dan polimerisasi selama proses pengolahan bahan pangan atau selama penyimpanan. 1.2. Tujuan Untuk mempelajari sifat lemak/minyak serta perubahan yang terjadi karena pengaruh lingkungan.
II. METODE 2.1. Alat dan Bahan Alat : Mortar Corong Kertas saring Erlenmeyer Beker glass Pipit ukur Water bath Pendingin balik Spektrofotometer Bahan : Minyak sawit Minyak kelapa Minyak kedelai Minyak jagung Minyak kelapa Gajih sapi Alkohol Pertoleum Eter Cloroform NaOH
Indikator pp HCl 2.2. Cara Kerja Uji Sifat Fisik : A. Uji Titik Cair : 1. Gajih, margarin dan mentega sebanyak 2 gram dimasukkan dalam tabung reaksi. 2. Dipanaskan di waterbath 3. Suhu diukur ketika gajih untuk pertama kalinya mencair (titik cair). B. Uji Titik Beku : 1. Minyak sawit, minyak jagung, minyak kedelai dan minyak kelapa dimasukkan dalam tabung reaksi. 2. Dimasukkan dalam lemari pendingin. 3. Diukur suhu minyak ketika pertama kali membeku. Uji Kelarutan : 1. Minyak sawit, minyak jagung, minyak kedelai dan minyak kelapa masing masing diambil 1 ml dan dimasukkan dalam tabung reaksi. 2. Masing-masing ditambahkan 5 ml aquades kemudian dikocok. 3. Didiamkan selama 5 - 10 menit kemudian diamati kelarutannya. 4. Percobaan yang sama dilakukan dengan mengganti aquades dengan alkohol, Pertoelum Eter (PE) dan Cloroform. 5. Dikocok kemudian diamati kelarutannya. 17
Uji Ketegikan : 1. Minyak sawit, minyak kedelai, minyak jagung dan minyak kelapa dioleskan tipis pada selembar kertas. 2. Kertas yang sudah diolesi minyak disimpan dalam rak pada suhu ruang. 3. Setiap 2 hari diamati perubahan bau pada masing-masing minyak. Uji Oksidasi : 1. Minyak sawit, minyak kedelai, minyak jagung dan minyak kelapa dipanaskan dalam wajan selama 1 jam. 2. Diuji kadar peroksida dan TBA dalam minyak
Nama Mahasiswa NIM Fak./Jur. Judul Percobaan Tanggal Percobaan Hasil Pengamatan Uji Sifat fisik: Titik beku No Sampel Titik cair No Sampel Lembar Kerja Praktikum : ... : ... : ... : ... : ... : Titik beku Ulangan 1 Ulangan 2 Titik cair Ulangan 1 Ulangan 2 19
Uji Kelarutan : No Sampel Uji Ketengikan No Sampel Kelarutan Ulangan 1 Ulangan 2 Aroma (ketengikan) Ulangan 1 Ulangan 2
Uji Oksidasi No Sampel Ulangan 1 Disejui : Pembina Praktikum ... Peroksida Ulangan 2 Mahasiswa, ... 21
IV. PERUBAHAN VITAMIN SELAMA PROSES PENGOLAHAN I.PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Vitamin merupakan komponen bahan pangan yang jumlahnya kecil tetapi sangat diperlukan. Vitamin bukan sumber energi atau bahan baku untuk proses metabolisme. Tetapi vitamin sangat dibutuhkan agar proses metebolisme bisa berlangsung dengan baik. Bebebara vitamin dibutuhkan sebagai komponen untuk membentuk enzim yang diperlukan dalam metabolisme. Vitamin C dan Vitamin A dibutuhkan sebagai senyawa anti oksidan dalam tubuh. Jika tidak ada anti oksidan, komponen dalam tubuh akan teroksidasi sehingga mengganggu proses metabolisme. Beberapa vitamin sangat mudah rusak meskipun tanpa pemanasan. Vitamin C banyak mengalami kerusakan meskipun hanya disimpan pada suhu ruang jika terkena cahaya. Jika dipanaskan, kerusakan vitamin C akan lebih besar lagi. Vitamin B1 mudah rusak dengan pemanasan pada kondisi basa. Vitamin B dan C sangat mudah larut dalam air sehingga selama proses pengolahan (pencucian banyak mengalami kehilangan). Vitamin A, D, E dan K bersifat larut dalam lemak. Dengan pengolahan yang melibatkan lemak, banyak melarutkan vitamin A, D , E dan K. Vitamin A mudah rusak dengan pemanasan kering (dengan udara) Jika dipanaskan dengan air, kerusakannya dapat ditekan.
1.2. Tujuan Untuk mempelajari perubahan yang terjadi pada vitamin selama proses pengolahan. II. METODE 2.1. Alat dan Bahan Alat : Mortar Corong Kertas saring Erlenmeyer Beker glass Pipit ukur Water bath Tabung reaksi Pipet tetes Termometer Spatula Spektrofotometer Bahan : Vitamin A Vitamin C Petroleum Benzen 23
Aquades Nutrisari I2 Beras Tepung Beras NaOH KMnO4 Indikator pp Alkohol 2.2. Cara Kerja Uji Kerusakan Vitamin C Selama Pemanasan : 1. Nutrisari dibuat dalam bentuk larutan 1 : 1. 2. Dimasukkan dalam 3 buah tabung reaksi masing-masing sebanyak 5 ml. 3. Tabung I : dipanaskan pada 100 oC selama 25 menit; Tabung II : dibiarkan pada suhu ruang selama 25 menit dan Tabung III : segera diuji. 4. Masing-masing tabung reaksi diamati perubahan warna yang terjadi dan kadar vitamin C. Uji Kelarutan Vitamin : 1. Vitamin C dan A dalam bentuk bubuk halus ditimbang sebanyak 0,5 gram masing-masing sebanyak 3 kali kemudian dimasukkan dalam tabung reaksi. 2. Vitamin C dalam tabung I, ditambah aquades, tabung II alkohol dan tabung III Petroleum Benzen masing-masing 7 ml. 3. Vitamin A juga dilakukan hal yang sama.
4. Masing-masing diaduk hingga tercampur semuanya, kemudian didiamkan selama 15 menit. 5. Diamati kelarutannya. Uji kehilangan vitamin B1 selama pencucian beras. 1. Beras 100 gram dicuci dengan aquades 200 ml. 2. Air bekas cuciannya ditampung 3. Beras dicuci lagi dengan 200 ml aquades. 3. Air bekas cucian ke 2 ditampung di tempat berbeda. 4. Beras dicuci lagi untuk ketiga kalinya dengan aqudes 200 ml. 5. Air cucian yang ke 3 juga ditampung pada tempat yang berbeda. 6. Masing-masing air bekas cucian beras di uji vitamin B1 dengan cara ditambahkan larutan KMnO4 1 tetes. 7. Diamati perubahan warna (warna hijau menunjukkan adanya vitamin B1). Uji perubahan vitamin B1 selama pemasakan : 1. Beras 200 gram dicuci dengan aquades 400 ml, air cuaciannya ditampung. 2. Air cucian beras dimasukkan dalam 3 buah tabung reaksi masing-masing 5 ml. 3. Tabung I : dipanaskan 100 oC selama 1 jam, tabung II : dipanaskan 100 oC 30 menit dan tabung III : tanpa pemanasan. 4. Diamati jumlah vitamin B1 dengan cara yang sama seperti di atas. 25
Uji perubahan vitamin B1 dalam pengolahan menjadi tepung : 1. Beras 100 gram dicuci dengan aquades 200 ml, air cuciannya ditampung. 2. Tepung beras 100 gram dicuci dengan aquades 200 ml, kemudian air cuciannya ditampung. 3. Air cucian beras dan air tepung beras masing-masing 5 ml dimasukkan dalam tabung reaksi yang berbeda. 4. Diamati jumlah vitamin B1 dengan cara yang sama seperti di atas.
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Uji kerusakan vitamin C: No Sampel Perubahan Ulangan 1 Ulangan 2 Uji kelarutan vitamin A dan C: No Sampel Kelarutan Ulangan 1 Ulangan 2 27
Uji kerusakan vitamin B1 selama pemanasan : No Sampel Perubahan Ulangan 1 Ulangan 2 Uji kehilangan vitamin B selama pencucian beras: No Sampel Perubahan Ulangan 1 Ulangan 2
Uji kerusakan vitamin B dalampembuatan tepung : No Sampel Perubahan Ulangan 1 Ulangan 2 Disejui : Pembina Praktikum Mahasiswa, ... 29
V. PENGUJIAN ADANYA ZAT ADITIF DALAM MAKANAN/MINUMAN I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Keberadaan zat aditif dalam bahan pangan sudah tidak dapat dipungkiri lagi. Saat in, penggunaan zat aditif antara lain sebagai zat pewearna, pengawet, pemberi cita rasa, pemberi aroma (bau), pengental, pengemulsi, penstabil, pemucat, antioksidan, dan lain-lain. Yang menghkhawatirkan adalah, penggunaanya cenderung tidak terkontrol terutama oleh pedagang kecil yang kurang memiliki pengetahuan yang cukup mengenai bahan aditif. Kadang-kadang masih menggunakan zat aditif yang sama sekali tidak boleh digunakan meskipun hanya sediklit seperti formalin, boraks, metanol, rhodamin (pewarna merah), dll. Meskipun menggunakan zat aditif yang diijinkan, penggunaannya masih tidak sesuai dosis yang disarankan. Kurangnya penegetahuan mengenai hal ini yang menjadi kendala pemakaian zat aditif. Ditambah lagi pengawasan dari pihak berwenang masih sangat lemah. Sebenarnya, di alam sudah banyak tersedia zat aditif alami yang lebih aman untuk digunakan dalam bahan pangan. Ada pewarna hijau dari daun suji, pewarna kuning dari kunyit, pewarna merah dari lombok. Pengawet alami juga banyak tersedia seperti rempah-rempah (lengkuas, jahe, kunyit, ketumbar, gula garam, asam , dll). Penguat rasa seperti gula dan garam. Pengemulsi alami seperti gum arabik, lesitin. Pemakaian zat aditif alami mengalami beberapa kendala karena kemudahan memdapatkannya tidak semudah bahan sintetik. Disamping itu, bahan
aditif alami tidak sekuat bahan sintetik sehingga memerlukan jumlah yang lebih banyak dalam pemakaiannya. Tetapi alasan yang paling banyak adalah karena harganya lebih murah sehingga keuntungan lebih besar. 1.2. Tujuan Untuk mempelajari zat aditif dalam bahan pangan II. METODE 2.1. Alat dan Bahan Alat : Mortar Corong Kertas saring Erlenmeyer Beker glass Pipit ukur Water bath Bahan : HCl FeCl3 Aquades NaOH 31
2.2. Cara Kerja Uji pemanis sakarin : 1. Sampel yang diduga mengandung sakarin ditimbang 10 gram 2. Kemudian ditambah NaOH 5 ml, kemudian dihomogenkan. 3. Campuran tersebut diuapkan sampai dengan hati-hati 4. Setelah residu dingin, dilarutkan dalam larutan HCl 13 % 5. Ditambahkan 1 tetes larutan FeCl3 1 N. 6. Jika larutan berwarna violet, menunjukkan adanya sakarin. Warna violet merupakan asam salisilat yang terbentuk dari sakarin.
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Uji adanya sakarin : No Sampel Perubahan Ulangan 1 Ulangan 2 Disetujui: Pembina Praktikum Mahasiswa, ... 33
PENUNTUN PRAKTIKUM PROBLEMATIKA PRODUKSI DAN PENGEMBANGAN PRODUK OLEH : DR. IR. MOH. SU'I, M.P. FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG 2019 1
KATA PENGANTAR Puji syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Alloh SWT. yang telah melimpahkan segala rahmat dan karunia-NYA sehingga Buku Penuntun Praktikim ini bisa selesai. Penulis bisa menyelesaikan tulisan ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan semua pihak. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih yang sebanyak- banyaknya kepada semua pihak yang telah banyak memberi bantuan dan dukungan yang sangat berarti dalam penyelesaian tulisan ini. Semoga semua bantuan yang diterima penulis mendapatkan balasan dari Alloh SWT. Amin. Buku Penuntun Praktikum Problematika Produksi dan Pengembangan Produk ini tentunya masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, apabila ada saran, kritik dan masukan dari pembaca saya sangat menghargainya demi perbaikan Buku ini. Demikian pengantar dari penulis semoga buku ini bisa bermanfaat untuk membantu mahasiswa dalam melakukan praktikum di laboratorium. Malang, April 2019 Penulis, 2
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ... DAFTAR ISI ... I. Problematika Produksi Kerupuk ... 1 II. Problematika Produksi Jahe Instan ... 8 III. Problematika Produksi Susu Kedelai ... 16 IV. Pengembangan Produk Susu Kedelai ... 24 V. Pengembangan Produk Kerupuk (Wortel) ... 31 VI. Pengembangan Produk Sari Buah (Mengkudu) ... 39 i ii 3
I. PPROBLEMATIKA PRODUKSI KERUPUK I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kerupuk salah satu makanan makanan ringan yang banyak digemari oleh masyarakat. Umumnya, kerupuk dimakan secara langsung. Tetapi kerupuk juga sering digunakan sebagai makan pendamping. Kerupuk memiliki sifat spesifik yaitu daya kembangnya yang tinggi dan renyah saat dikunyah. Pada umumnya, kerupuk dibuat dari tepung tapioka. Tetapi, ada yang ditambahkan udang atau ikan sehingga dikenal dengan kerupuk udang atau kerupuk ikan. Selanjutnya berkembang dengan penambahan bahan bahan seperti kentang, wortel, nanas atau buah-buahan lainnya. Kadang-kadang dikombinasikan dengan tepung sagu, tepung terigu dalam rangkan memperbaiki tekstur dan daya kembang kerupuk. Komponen utama dalam pembuatan kerupuk adalah tepung. Hal ini karena tepung memiliki kandungan pati yang tinggi. Dari beberapa jenis tepung yang ada, tapioka merupakan jenis tepung yang mengandung pati hampir 100%. Oleh karena itu, tepung tapioka paling sering digunakan sebagai bahan baku pembuatan kerupuk. Komponen pati ada dua fraksi yaitu amilosa dan amilopektin. Amilopektin inilah yang sangat menentukan daya kembang kerupuk. Makin tinggi kadar amilopektin dalam pati, makin besar pula pengembangan kerupuk. 1
Setiap jenis tepung memiliki kandungan amilopektin yang bervariasi. Tepung beras dn tepung jagung memiliki amilopektin rendah. Sedangkan tepung ketan, tepung tapioka mengandung amilopektin tinggi. Karena jumlah amilopektin dalam tepung tapioka sangat tinggi maka sangat sesuai sebagai bahan baku pembuatan kerupuk. Adapun ciri-ciri tepung yang mengandung amilopektin tinggi dapat dilihat dari sifat fisiknya setelah terbentuk gel (bubur). Tepung yang memiliki amilopektin tinggi, tektusr gelnya lengket sekalipun setelah didiamkan hingga dingin. Sedangkan gel yang terbentuk dari tepung dengan amilopektin rendah, tekturnya tidak lengket. 1.2. Tujuan : 1. permasalahan (kegagalan) yang sering terjadi pada pengolahan kerupuk 2. Mengetahui penyebab terjadinya kegaga;an dalampembuatan kerupuk 3. Mengetahu beberapa alternatif sulusi penyelesaian masalah dalam pengolahan kerupuk. II. METODE 2.1. Alat dan Bahan : Alat :
Baskom (wadah plastik)
Gelas ukur
Sendok 2
Timbangan
Kompor
Panci
Telenan
Pisau
Oven
Loyang/ tempat untuk menjemur
Wajan
Pengaduk/sutil Bahan :
Air/Aquades
Tepung Tapioka
Tepung Terigu
Garam
Bumbu (bawang merah, putih) 2.2. Cara Kerja Pembuatan kerupuk 1. Tepung Tapioka ditimbang 1 kg, tepung terigu 1 kg dicampur hingga homogen 2. Ditambah air sedikit demi sedikit sambil diaduk sampai membentuk adonan yang homogen (air dengan tepung). Jumlah air kurang lebih 1 liter. 3. Adonan yang sudah homogen, dicetak (bentuk silinder diameter 3 - 4 cm, panjang 10 cm). Pencetakan bisa dibungkus plastik atau cetakan lainnya. 3
4. Selanjutya adonan dikukus atau direbus dalam panci hingga matang. Pengukusan atau perebusan dilakukan dalam air mendidih selama 15 - 20 menit. Tanda-tanda adonan sudah matang adalah jika adonanan diiris, maka adonan sudah homogeny (matang merata). 5. Adonan yang dudah dikukus kemudian diiris tipis dengan tebal 2 - 3 mm. 6. Adonan kerupuk yang telah dicetak dan dikukus, selanjutnya dikeringkan . Pengerikan bisa dilakukan dengan penjemuran dibawah siinar matahari atau menggunakan alat pengering. Pengerigan dilakukan hingga semua air yang terdapat dalam adonan kerupuk menguap semuanya. Ketika pengeringan selesai dilakukan, kadar air kerupuk mentak berkisar antara 5 - 6%. Itu artinya dalam kerupuk mentah masih terdapat sisa air yang sudah tidak bisa menguap lagi pada suhu penegringan 60 - 70 oC. 7. Kerupuk yang telah kering selanjutnya digureng dengan minyak panas hingga mengembang. Penggorengan kerupuk dilakukan pada suhu yang tinggi yaitu antara 180 - 200 oC. Selain menggunakan minyak, penggorengan bisa menggunakan pasir hitam. Penggorengan yang benar adalah kerupuk baru dimasukkan ketika suhu benar-benar panas atau mencapai suhu tersebut di atas. Jika suhu masih belum cukup panas, maka kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik. 4
Tepung Tapioka :air 2 : 1 Pengadukan Adonan Dicetak Dikukus Dijemur Digoreng KERUPUK Garam, bumbu 5
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Masalah Dalam Pengolahan Pengamatan Hasil Homogenitas Campuran air dengan tepung Gelatinasasi (Kematangan setelah dikukus) Pengembangan Kerenyahan Masalah yang terjadi Masalah Penyebabnya Solusi 6
Pengaruh komposisi Tepung T Tapioka T Terigu 100 0 50 50 Pengaruh Jumlah Air Jenis Kematangan Pemanasan 10% 50 % Pengaruh Jenis Pemanasan Jenis Kematangan Pemanasan Perebusan Pengukusan Pengaruh Suhu Pemanasan Suhu Kematangan pemanasan 50 oC 100 oC Pengembangan Tekstur (%) permukaan) Pengembangan (%) Pengembangan (%) Pengembangan (%) (kehalusan 7
II. PPROBLEMATIKA PRODUKSI JAHE INSTAN I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Produk olahan makanan atau minuman instant makin diminati oleh masyarakat karena mudah dalam penyajiannya dan dapat disimpan lebih lama. Minuman instant yang banyak dijumpai di pasaran antara lain jehe instant, kunyit instant, temulawak instan, dll. Selain jehe instant, juga kita kenal produk yang hampir sama yaitu bubuk jahe. Bubuk jahe berbeda dengan jahe instant. Jahe instant tidak mengandung serat kasar sehingga tidak meninggalkan ampas setelah diseduh. Sedangkan bubuk jahe, minuman ini akan terdapat ampas yang mengendap di bagian bawah setelah diseduh dengan air. Perbedaan ini disebabkan oleh perbedaan pada proses pengolahan kedua produk tersebut. Bubuk jahe diproses dari jahe yang diris tipis kemudian dikeringkan. Setelah irisan tersebut cukup kering, selanjutnya digiling hingga halus dan diayak sehingga menghasilkan bubuk jahe. Dengan demikian, dalam bubuk jahe terkandung seluruh komponen yang terdapat dalam jahe termasuk serat kasar, pati seluruh jenis protein baik yang larut air atau yang tidak larut. Sedangkan jahe instant diproses dari jahe yang dihancukan dengan penambahan air. Selanjutnyadi peras sehingga diperoleh sari jahe. Bagian yang mengendap dipisahkan, dan bagian atas (sari jernih) diproses menjadi jehe instant. Sari jahe yang jernih tersebut di tambah gula pasir (sukrosa) kemudian dipanaskan sambil diaduk. Pemanasan dilakukan hingga seluluh air dalam sari jahe menguap 8
dan akhirnya membentuk kristal yang disebut jahe instant. Karena yang proses menjadi jahe instant adalah sari jahe yang jernih (bebas dari ensdapan), maka jahe instant tidak mengandung serat, pati dan protein atau bahan lain yang mudah mengendap. Oleh karena itu, jahe instant setelah diseduh tidak meninggalkan endapan. Jahe instant diolah dari bagian akar (rimpang) dari jahe. Selain dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan jahe instant, rimpang jahe juga banyak digunakan sebagai bumbu masakan, obat-obatan atau minyak jahe. Disamping itu, rimpang jahe juga bisa diolah menjadi manisan jahe, permen jahe. Rimpang jahe dipanen tergantung tujuan penggunaannya. Rimpang jahe yang akan digunakan untuk manisan, jahe dipanen pada umur 4 - 6 bulan. Pada umur tersebut, serat dari rimpang masih belum banyak sehingga teksturnya tidak keras. Manisan jahe diharapkan tekstur yang tidak keras sehingga mudah dikunyah dan dimakan. Sedangkan rimpang yang akan diolah menjadi jahe instant, minyak jahe, obat-obatan atau permen jahe, pemanenan dilakukan setelah tanaman jahe berumur 9 - 10 bulan. Jahe yang umurnya kurang dari itu, minyak jahe belum terbentuk secara maksimal sehingga aroma dan rasanya tidak kuat. Tetapi jika panen terlambat, maka rimpang jahe banyak mengandung serat sehingga kualiasnya rendah. Rimpang jahe mengandung senyawa spesifik yang merupakan senyawa pembawa aroma dan senyawa yang menyebabkan rasa pedas pada jehe. 9
Kandungan senyawa pembawa aroma jahe berupa minyak atsiri sebesar 0,25 - 3,3 %. Sedangkan rasa pedas ditentukan oleh komponen yang berupa oleoresin. Oleoresin merupakan komponen yang menentukan rasa khas dari jahe. Komponen oleoresin terdiri atas gingerol,shagaol dan zingeron. Gingerol merupakan komponen utama yang memberi rasapedas. Sedangkan shagaol dan zingeron memiliki rasa kurang edas dan jumlahnya sedikit. Komponen dalam jahe tersebut dapat diperoleh dengan cara diekstrak dari rimpang jahe segar, jahe kering ataupun tepung (bubuk) jahe. Dalam proses pengolahan, gingerol dalamjahe bisa mengalami perubahan menjadi shagaol atau zingeron. Kerusakan (perubahan) tersebut akan terjadi pada ekstraksi dengan suhu 90 0C atau lebih. Rimpang jahe masih terlalu muda, pembentukan minyak atsiri dan oleoresin masih belum maksimal. Begitu pula pembentukan seratnya masih rendah. Dengan demikian,jahe yang masih muda sesuai untuk diolah menjadi manisan. Jika akan diolah menjadi jahe instant atau minyak atsiri (minyak jahe), maka jahe harus dipanen saat tua. Pada kondisi tersebut,pembentukan minyajk atsiri dan oleoresin sudahmencapai jumlah maksimal. Tetapi jika terlalu tua, maka proses biokimia akan mengarah pada perubahan komponen minyak atsiri dan oleoresin menjadi serat (selulosa, hemiselulosa) sehingga jumlahnya akan berkurang. 10
Jahe ada 2 macam yaitu jahe gajah dan jahe emprit. Jahe gajah bentuknya besar tetapi rasanya kurang pedas. Jahe jenis ini sangatsesuai untuk diolahmenjadi manisan jahe. Sedangkan jahe emprit bentuknyakecil tetapi rasanya pedas. Untuk diproses menjadi bubuk jahe,minyakjahe, jahe instant biasanya menggunakan jehe jenis ini. 1.2. Tujuan : 1. Mengetahui permasalahan (kegagalan) yang sering terjadi pada pengolahan jahe instan 2. Mengetahui penyebab terjadinya kegaga;an dalampembuatan jahe instan 3. Mengetahu beberapa alternatif sulusi penyelesaian masalah dalam pengolahan jahe instan. II. METODE 2.1. Alat dan Bahan : Alat :
Baskom (wadah plastik)
Gelas ukur
Sendok
Timbangan
Kompor
Pisau
Parut 11
Blender
Saringan
Wajan
Pengaduk/sutil Bahan :
Air/Aquades
Jahe emprit
Gula pasir
Air kapur
Asam sitrat (sitrun) 2.2. Cara Kerja Pembuatan Jahe Instan 1. Jahe 1 kg dikupas kemudian dicuci bersih 2. Jahe yang telah bersih diparut (diblender). 3. Ditambah air secara bertahap kemudian diperas sehingga diperoleh sari jahe. Jumlah air yang ditambahkan kurang lebih 1 lt. 4. Sari jahe didiamkan kurang lebih 30 - 60 menit agar endapan terpisah. 5. Sari jahe dipisahkan dari endapannya, kemudian dipindahkan ke dalam alat masak (wajan). 6. Sari jahe dimasak untuk menguapkan airnya sampai air berkurang kurang lebih 50%. 7. Gula pasir sebanyak 1 kg dimasukkan sambil terus diaduk. 12
8. Pemasakan dilakukan sampai campuran menjadi kental. Pemasakan sudah cukup jika campuran didinginkan sudah membentuk kristal. RIMPANG JAHE (1 KG) Dicuci dengan air Diparut/digiling Ditambah air Diperas/dipres AMPAS SARI JAHE Didiamkan (30 ') ENDAPAN Sari Jahe Jernih Ditambah gula 1:1 Dimasak (api sedang) HINGGA KENTAL Diangkat Terus Diaduk JAHE INSTAN 13
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Masalah Dalam Pengolahan Pengamatan Hasil Rasa dan aroma jahe instan setelah diseduh Kristal yang terbentuk Adanya endapan setelah diseduh Warna jahe instan (gosong/tidak) Masalah yang terjadi Masalah Penyebabnya Solusi 14
Pengaruh perbandingan Jahe : Gula Jahe Gula Rasa Aroma 100 50 75 75 50 100 Pengaruh pH (Adanya Asam) Perlakuan Kristal yang terbentuk Tanpa asam Ditambah asam sitrat 10% Pengaruh Suhu Pemanasan Suhu Kristal yang Warna pemanasan terbentuk Api sedang Api besar 15
III. PPROBLEMATIKA PRODUKSI SUSU KEDELAI I. PENDAHULUAN 1.2. Latar Belakang Susu kedelai merupakan produk minuman yang diperoleh dari kedelai yang dihancurkan dengan ditambahkan air. Selanjutnya disaring (dipres) sehingga dipeloreh sari kedelai. Dengan penambahan gula secukupnya, akan dihasilkan susu kedelai. Susu kedelai merupakan minuman yang bergizi karena kandungan proteinnya tinggi. Selain itu susu kedelai juga mengandung lemak, karbohidrat, kalsium, phosphor, zat besi, provitamin A, Vitamin B kompleks (kecuali B12), dan air. (Radiyati, 1992). Kelebihan susu kedelai adalah tidak mengandung laktosa sehingga susu ini cocok dikonsumsi penderita intoleransi laktosa, yaitu seseorang yang tidak mempunyai enzim laktase dalam tubuhnya (Cahyadi, 2007). Kedelai mengandung antioksidan yang dapat memperbaiki tekanan darah dan meningkatkan kesehatan pembuluh darah (Ferlina, 2009). Susu kedelai merupakan minuman alternative pengganti susu bagi orang yang tidak menyukai susu sapi mapupun yang alergi terhadap susu sapi. Susu kedelai banyak disukai konsumen karena merupakan susu yang berasal dari bahan nabati (tumbuhan). Hal ini karena bahan pangan nabati secara umum lebih aman daripada bahan pangan hewani. Tetapi pendapat ini tidak seluruhnya benar, karena manusia memerlukan zat gizi makanan yang bersumber dari nabati dan hewani untuk keseimbangan. Beberapa kandungan gizi seperti asam amino tidak ada dalam bahan nabati, tetapi dimiliki oleh bahan hewani. 16
Dari kandungan lemaknya, bahan hewani lebih banyak mengandung asam lemak jenuh rantai panjang dibandingkan bahan yang berasal dari nabati. Asam lemak jenuh rantai panjang tersebut pada umumnya berbentuk padat di dalam suhu ruangan. Jika terlalu banyak mengkonsumsi asam lemak lenuh, sangat berpotensi menyebabkan peningkatan resiko penyakit jantung koroner karena dapat menaikkan kadar kolesterol dalam darah (hiperkolesterolemia). Kadar kolesterol yang tinggi dalam darah diketahui dapat menyebabkan timbulnya aterosklerosesis atau penyempitan pembuluh darah (Nuradi, 2003). Dari segi kandungan kolesterol, susu kedelai tidak mengandung kolesterol. Sedangkan susu sapi mengandung kolesterol yang cukup tinggi 250 mg/100 gram. Jumlah ini lebih tinggi dari kolesterol dalam udang yang memiliki jumlah kolesterol 160 mg/10 gram (Anonimous, 2009). Bagi yang kolesterol darahnya tinggi, tidak disarankan untuk mengkonsumsi susu sapi, sehingga susu kedelai merupakan alternative penggantinya. Susu kedelai kandungan gizinya hampir sama dengan susu sapi. Bahkan susu dapat menurunkan kolesterol darah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian sari kedelai (kuning atau hitam) dapat menurunkan kolesterol darah tikus putih. Pada tikus putih yang tidak diberi sari kedelai rasio LDL/HDL sebesar 0,64 dl/ml. Setelah diberi sari kedelai, rasio LDL/HDL menjadi 0.37 dl/ml (Hapsari, dkk., 2009). Sebetulnya, dalam jumlah tertentu kolesterol sangat diperlukan oleh tubuh untuk membentuk hormon. Hormon ini sangat diperlukan untuk membantu proses metabolisme dalam tubuh (Lehninger, 1997). Seperti hormone insulin, untuk 17
mengangkut glukosa dalam dalam untuk dibawa ke dalam sel. Tetapi jika berlebihan, kolesterol berbahaya bagi tubuh khususnya akan mengganggu aliran darah dalam tubuh, hipertensi hingga penyumbatan pembuluh darah. Lemak jenuh rantai panjang dan kolesterol memang bahan yang sangat dihindari oleh setiap orang terutama yang sudah berusia lanjut. Padahal orang yang sudah berusia lanjut memerlukan asupan gizi yang baik seperti susu. Oleh karena itu, orang berusia lanjut disarankan untuk memilih susu kedelai karena tidak mengandung kolesterol dan asam lemak jenuhnya rendah. Disamping itu, susu kedelai mengandung isoflavon. Kedelai mentah mengandung 2 - 4 mg isoflavon pada kedelai dalam kondisi kering (Wisnu, 2003). Dari hasil penelitian dikatakan bahwa isoflavon yang dapat menghambat pengeroposan tulang sehingga dapat membantu kepadatan tulang. Kandungan kalsiumnya juga membantu meningkatkan kepadatan tulang serta menguatkannya. Isoflavon juga mampu menurunkan sympaton manupause (rasa lelah karena manupause). Bagi wanita yang akan memasuki masa menopause (berakhirnya masa kesuburan), disarankan mengkonsumsi isoflavon secara baik dan teratur sehingga mampu menurunkan sympaton menopause. Efek berikutnya adalah hilangnya sympaton fatigue (rasa lelah). Isoflavon yang ada dalam kandungan sari kedelai mampu meningkatkan transporter molekul, sehingga beberapa estrogen bebas yang berikatan dengan jaringan bisa menurun. Banyaknya senyawa dalam kedelai diantaranya juga bermanfaat untuk mempengaruhi tingkat kestabilan asam urat dalam darah. 18
Menurut Wisnu (2003), isoflavon yang mempunyai multi fungsi, salah satu diantaranya adalah memacu pertumbuhan tulang. Hal ini karena isoflavon bersifat menstimulasi aktivitas osteblastik dan meningkatkan produksi hormon pertumbuhan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian sari kedelai basah dengan volume 4 ml pada tikus putih usia muda dapat memacu pertumbuhan panjang tulang hingga 14% , sedangkan untuk parameter berat tulang dapat meningkat hingga 29% (Wahyuni, 2008). 1.2. Tujuan : 1. Mengetahui permasalahan (kegagalan) yang sering terjadi pada pengolahan susu kedelai 2. Mengetahui penyebab terjadinya kegaga;an dalam pembuatan susu kedelai 3. Mengetahu beberapa alternatif sulusi penyelesaian masalah dalam pengolahan susu kedelai. II. METODE 2.1. Alat dan Bahan : Alat :
Baskom (wadah plastik)
Gelas ukur
Sendok
Timbangan 19
Kompor
Blender
Pisau
Saringan
Panci
Pengaduk Bahan :
Air/Aquades
Kedelai
Gula pasir
Garam 2.2. Cara Kerja Pembuatan Susu Kedelai 1. Kedelai 1 kg dicuci bersih, kotoran dibuang. 2. Kedelai yang telah bersih kemudian direndam selama 12 jam, 3. Kedelai kemudian direbus dalam air mendidih selama 15 - 20 menit dan ditiriskan. 4. Ditambah air secara bertahap kemudian diblender sehingga diperoleh bubur kedelai. Jumlah air keseluruhan yang ditambahkan kurang lebih 8 lt. 5. Bubur kedelai disaring dengan kain saring sehingga diperoleh sari kedelai. 6. Sari kedelai ditambah gula kurang lebih 10 - 15 % dan garam secukupnya kemudian direbus selama kurang lebih 20 - 25 menit. 20
KEDELAI Pemisahan kotoran Disangrai/direbus Direndam air Digiling Disaring SARI KEDELAI Direbus Dikemas SUSU KEDELAI Ditambah air Ditambah gula 21
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Masalah Dalam Pengolahan Pengamatan Hasil Rasa dan aroma susu kedelai Adanya endapan Warna susu kedelai Masalah yang terjadi Masalah Penyebabnya Solusi 22
Pengaruh Pemanasan Jenis
Aroma pemanasan
Tidak dipanaskan
Direbus Disangrai
Rasa 23
IV. PENGEMBANGAN PRODUK SUSU KEDELAI (Kecambah) I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Kedelai tidak hanya mengandung senyawa-senyawa berguna, tetapi juga mengandung antigizi. Beberapa senyawa antigizi terpenting yang terdapat dalam kedelai adalah antitripsin, hemaglutinin atau lektin, oligosakarida, dan asam fitat. Antitripsin Antitripsin adalah senyawa protein yang mempunyai kemampuan untuk menghambat aktivitas enzim tripsin di dalam saluran pencernaan. Hemaglutinin Hemaglutinin atau disebut juga dengan lektin adalah senyawa yang dapat menggumpalkan sel darah merah. Oligosakarida Oligosakarida yang berlebih dapat menyebabkan timbulnya gejala flatulensi, yaitu suatu keadaan menumpuknya gas-gas dalam lambung. Asam Fitat Asam fitat dapat mengikat unsur-unsur mineral, terutama kalsium, seng, besi, dan magnesium, serta mengurangi ketersediaannya bagi tubuh karena menjadi sangat sulit untuk dicerna. Proses Germinasi meningkatkan Gizi dan menekan Anti Gizi Perkecambahan meningkatkan daya cerna karena perkecambahan merupakan proses katabolis, selama perkecambahan kandungan glukosa dan 24
fruktosa meningkat sepuluh kali lipat jika dibandingkan dengan kadar sebelum perkecambahan. Akan tetapi, kadar sukrosa hanya meningkat dua kali. Adanya glukosa dan fruktosa menyebabkan kecambah terasa enak dan manis. Protein dari sel-sel penyimpanan akan dirombak oleh sekumpulan enzim proteolitik untuk menghasilkan suatu campuran asam amino bebas yang lebih mudah diserap dan digunakan tubuh (Astawan, 2004). Selain itu sari kecambah lebih mudah dicerna dan diserap oleh saluran pencernaan (Winarno, 2007). Kecambah Lebih Kaya Vitamin dibanding Kedelainya. Kecambah kedelai mempunyai vitamin lebih banyak dibandingkan dengan bentuk bijinya (kedelai) Selama perkecambahan, kadar vitamin B meningkat 2,5 sd 3 kali lipat (Astawan, 2004). Vitamin E juga mengalami peningkatan dari 24 menjadi 230 mg/100 gram biji kering kedelai menjadi 17 menjadi 662 mg/100 gram kecambah. Vitamin C kecambah kedelai mengalami peningkatan dari jumlah sangat sedikit menjadi 12 mg per 100 gram yang dikecambahkan selama 48 jam (Astawan, 2004). Kedelai mengandung asam folat 2,3 mikrogram per gram dan akan mengalami peningkatan asam folat hingga 72 jam waktu perkecambahan, setelah itu menurun (Astawan, 2004). Defisiensi asam folat akan mengakibatkan hambatan sintesa DNA yang berakibat terjadinya prekursor erythrocite megaloblastik (Sediaoetama, 2010). 1.2. Tujuan : 1. Membuat produk susu kedelai yang lebih baik kualitasnya dibandingkan dengan susu kedelai yang sudah ada. 2. Mengetahui pengaruh beberapa perlakuan terhadap mutu susu kedelai. 25
II. METODE 2.1. Alat dan Bahan : Alat :
Baskom (wadah plastik)
Gelas ukur
Sendok
Timbangan
Kompor
Blender
Pisau
Saringan
Panci
Pengaduk Bahan :
Air/Aquades
Kedelai
Gula pasir
Garam 2.2. Cara Kerja Pembuatan Susu (kecambah) Kedelai 1. Kedelai 1 kg dicuci bersih, kotoran dibuang. 2. Kedelai yang telah bersih kemudian direndam selama 12 jam, 26
3. Kedelai seslanjutnya dikecambahkan selama 2 hari 4. Kecambah kedelai kemudian ditambah air secara bertahap kemudian diblender sehingga diperoleh bubur kedelai. Jumlah air keseluruhan yang ditambahkan kurang lebih 4 lt. 5. Bubur kecambah kedelai disaring dengan kain saring sehingga diperoleh sari kecambah kedelai. 6. Sari kedelai ditambah gula kurang lebih 10 - 15 % dan garam secukupnya kemudian direbus selama kurang lebih 20 - 25 menit. 27
KEDELAI Pemisahan kotoran Dikecambahkan (2 hari) Kecambah Kedelai Digiling Disaring SARI KECAMBAH KEDELAI Direbus Dikemas SUSU KECAMBAH KEDELAI Ditambah air Ditambah gula 28
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Masalah Dalam Pengolahan Pengamatan Hasil Rasa dan aroma susu kedelai Adanya endapan Warna susu kedelai Masalah yang terjadi Pengaruh Perkecambahan Jenis Perlakuan Aroma Rasa Tidak dikecambahkan Dikecambahkan 2 hari Dikecambahkan 3 hari 29
Pengaruh Jumlah Penambahan air Jumlah Penambahan air Aroma (Kecambah : Air) 1 : 2 1 : 4 1 : 6 Rasa Kekentalan 30
31 V. PENGEMBANGAN PRODUK KERUPUK (Wortel) I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pengembangan produk kerupuk saat ini ditujukan untuk mendapatkan kerupuk dengan penambahan bahan sayuran. Hal ini dilakukan unuk menghasilkan kerupuk dengan komponen gizi yang lebih baik yaitu selain mengandung karbohidrat, juga mengandung vitamin, mineral dan serat. Dalam melakukan pengembangan produk kerupuk ini akan dipilih bahan sayuran. Jenis sayuran yang ditambahkan adalah sayur wortel. Pemilihan ini didasarkan beberapa pertimbangan antara lain, sayur wortel mengandung serat yang cukup banyak, vitamin A, vitamin C, mineral, karbohidrat, lemak dan protein. Pada prinsipnya, kerupuk dibuat dari bahan yang mengandung pati. Hal ini karena pati inilah yang sangat menentukan kerupuk bisa mengembang atau tidak. Sebagaimana sudah diuraikan pada bab sebelumnya bahwa, daya kembang kerupuk ditentukan oleh gelatinisasai pati dalam adonan kerupuk. Penambahan bahan lain selain pati ke dalam adonan kerupuk dilakukan untuk melakukan diversifikasi produk olahan kerupuk. Penambahan bahan lain tersebut boleh dilakukan aalkan tidak mengganggu/menghambat proses gelatinisasi pati dalam adonan kerupuk. Bahan yang bisa ditambahkan diantaranya udang, ikan, kentang atau jenis sayuran lain seperti wortel. Apabila dalam adonan kerupuk ditambahkan wortel, maka akan dihasilkan kerupuk wortel. Untuk mendapatkan kerupuk wortel yang berkualitas,
maka penambahan wortel harus diatur sedemikian rupa sehingga kerupuk wortel masih tetap renyah dan dapat mengembang dengan baik. Dengan demikian, perlu diatur perbandingan antara tepung dengan jumlah wortel yang ditambahkan. Jika jumlah wortel yang ditambahkan terlalu banyak, maka kerupuk yang dihasilkan kurang mengembang atau bahkan tidak bisa mengembang. Tetapi jika terlalu sedikit, maka rasa wortel tidak nampak dan tambahan nutrisi yang diharapkan tidak tercapai. 1.2. Tujuan : 1. Membuat produk kerupuk yang lebih baik kualitasnya dibandingkan dengan susu kedelai yang sudah adayaitu kerupuk wortel. 2. Mengetahui pengaruh beberapa perlakuan terhadap mutu kerupuk wortel. II. METODE 2.1. Alat dan Bahan : Alat :
Baskom (wadah plastik)
Gelas ukur
Sendok
Timbangan
Kompor
Panci
Telenan
Pisau 32
Oven
Loyang/ tempat untuk menjemur
Wajan
Pengaduk/sutil b. Bahan :
Air/Aquades
Tepung Tapioka
Tepung Terigu
Garam
Bumbu (bawang merah, putih) 2.2. Cara Kerja Pembuatan kerupuk wortel 1. Pembuatan bubur wortel Wortel dikupas kulitnya dan dicuci bersih. Kemudian dipotong-potong agar mudah dihancurkan. Wortel yang sudah dipotong-potong kemudian dimasukkan dalam belender dan ditambah air secukupnya agar bisa diblender. Setelah diblender, akan doperoleh bubur wortel. 2. Pembuatan adonan Bubur wortel dicampur dengan tepung tapioka dengan beberapa perbandingan. Hasil penelitian Hardig, perbandingan yang optimal antara bubur wortel dengan tepung adalah adalah 1:1. Selanjutnya bumbu juga ditambahkan antara lain bawang putih 2%, garam 2% dan gula 2%. 33
Setelah semua bahan ditambahkan, kemudian diaduk hingga homogen. Untuk memudahkan pengadukan, ditambahkan air panas sedikit demi sedikit. Jumlah air yang ditambahkan tidak mutlak, yang penting semua tepung sudah mendapatkan air dengan merata. Ini sangat penting karena jika ada bagian tepung yang yang tidak mendapatkan air maka saat pengukusan tidak terjadi gelatinisasi dengan sempurna. Akibatnya, adonan tidak bisa matang dan kerupuk setelah digoreng tidak bisa mengembang. 3. Pencetakan. Setelah adonan homogen, kemudian dicetak. Bentuk cetakan sesuai dengan selera yang diinginkan. Pada umumnya bentuk cetakan adalah berbentuk silinder dengan diameter 4 - 5 cm dan panjang 12 - 15 cm atau berupa anyaman berbentuk lingkaran dengan diameter 5 cm atau persegi panjang ( 4 x 4 cm). 3. Pengukusan Setelah adonan dicetak sesuai bentuk yang diharapkan, kemudian dikukus hingga matang. Karena ada penambahan wortel yang tidak mengandung pati, maka pengukusan harus tepat sehingga adonan matang sempurna. Adanya bahan lain selain pati, akan mengakibatkan proses gelatinisasi memerlukan waktu lebih lama. Adonan yang dicetak berbentuk silinder, setelah dikukus kemudian dilakukan pengirisan dengan tebal 2-3 mm. Setelah diirin tipis selanjunya kerupuk dikeringkan. 34
4. Pengeringan Setelah adonan kerupuk dikukus, selanjutnya dilakukan pengeringan. Pengerikan dilakukan dibawah siinar matahari atau menggunakan alat pengering. Kerupuk dikeringkan sehingga semua air yang terdapat dalam adonan kerupuk menguap. Pengeringan dianggap cukup apabila kadar air mencapai 5 - 6%. 5. Penggorengan Kerupuk yang telah cukup kering, kemudian digoreng dalam minyak panas. Penggorengan kerupuk dilakukan pada suhu yang tinggi yaiyu antara 180 - 200 oC. Ketika kerupuk digoreng, volumenya akan bertambah besar atau kerupuk akan mengembang. Kerupuk wortel yang baik apabila pengembangannya cukup baik. 35
Tepung Tapioka :Bubur Wortel 2 : 1 Pengadukan Adonan Dicetak Dikukus Dijemur Digoreng KERUPUK WORTEL Garam, bumbu 36
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Masalah Dalam Pengolahan Pengamatan Hasil Homogenitas Campuran air dengan tepung Gelatinasasi (Kematangan setelah dikukus) Pengembangan Kerenyahan Masalah yang terjadi Masalah Penyebanya Solusi 37
Pengaruh komposisi Tepung T Tapioka Bubur Wortel 100 0 50 50 25 75 Pengaruh Lama Pemanasan Lama Kematangan Pemanasan 20 menit 30 menit 40 Menit Pengembangan (%) Pengembangan (%) Tekstur permukaan) (kehalusan 38
VI. PENGEMBANGAN PRODUK SARI BUAH (Mengkudu) I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Buah mengkudu (pace) sangat manfaat bagi kesehatan antara lain dapat merangsang sistem kekebalan tubuh, mampu melawan aneka jenis bakteri, menghambat pertumbuhan sel kanker (Wiyanto, 1997). Buah mengkudu juga banyak mengandung anti aksidan yang bisa menghambat pertumbuhan tumor. Komponen dalam buah tersebut mampu mengatur kembali fungsi sel dan mendorong regenerasi sel. Sari buah mengkudu dapat membantu proses penyembuhan penyakit kanker, jantung, strooke, diabetes, impotensi, obesitas, depresi, alergi, stres dan penyakit ginjal (Bangkit, 2001), Bahan aktif yang terdapat dalam buah mengkudu adalah xeronine. Xeronin merupakan senyawa alkaloid uang secara fisiolois sangat aktif dan berperan penting untuk menjaga fungsi sel dalm tubuh manusia. Disamping itu, di dalam buah mengkudu terdapat enzim yang diduga mampu bekerja secara sinergi dalam penyembuhan penyakit. Orang yang mengkonsumsi xeronin akan berperasaan lebih baik dan lebih bertenaga (Anonymous, 2000). Minuman sari buah mengkudu mampu membantu menyediakan xeronin dalam tubuh sehingga bisa membantu memperbaiki fungsi kelenjar tiroid dan kelenjar timur. Kedua kelenjar tersebut sangat penting dalam sisitem kekebalan tubuh untuk melawan infeksi dari luar. Endapan sari buah mengkudu yang mengandung embalau arab dan beberapa jenis gula terutama galaktosa, ramnosa, asam glukoronat mempunyai 39
kemampuan anti tumor, disamping menstimulasi kekebalan tubuh (Hirazumi, 1997 dalam Waspodo, 2000), Mengkudu dimungkinkan mengobati tubuh secara kontradiktif. Pada penderita darah tinggi, mengkudu membantu menurunkan tekanan darah menjadi normal. Sebaliknya pada penderita darah rendah, mengkudu membantu meningkatkan tekanan darah agar normal kembali (Waspodo, 2000). Sari buah mengkudu ini diberikan berperan sebagai adaptogen yang berfungsi menyeimbangkan fungsi sel-sel tubuh. Disamping itu juga berfungsi menormalkan fungsi otak khususnya tempat pengendalian rasa sakit (Waspodo, 2000). Masalahnya adalah buah mengkudu yang sudah matang berbau tidak sedap seperti bau keringat kambing. Bau tersebut disebabkan oleh asam kaproat dan asm kaprat yang terdapat dalam buah mengkudu. Tetapi jika buah yang matang dibiarkan lebih lama lagi akan timbul bau busuk. Bau busuk tersebut timbul karena pertumbuhan bakteri pada buah mengkudu. Senyawa protein dalam buah mengkudu akan terurai oleh bakteri menjadi senyawa aldehid dan keton. Senyawa keton inilah yang menyebabkan bau busuk dari mengkudu. Tetapi bau busuk ini berbeda dengan bau tidak sedap dari mengkudu yang matang (Hutagalung, 2001). Bau tidak sedap pada buah mengkudu menyebabkan sebagian besar orang tidak suka mengkonsumsi buah tersebut. Oleh karena itu, perlu metode pengolahan yang tepat agar bau tidak sedap pada buah mengkudu berkurang sehingga orang menjadi suka mengkonsumsinya. 40
Penyebab bau tidak sedap dari buah mengkudu adalah asam kaproat. Senyawa tersebut merupakan kelompok asam organik dengan jumlah atom karbon sebanyak 6. Karena jumlah atom karbon sedikit menyebabkan senyawa tersebut mudah menguap sehingga menimbulkan bau tidak sedap. Senyawa asam akan bereaksi dengan basa menghasilkan garam dan air sehingga menjadi netral. Oleh karena itu, untuk mengurangi atau menetralkan asam kaproat dalam mengkudu bisa dilakukan dengan enambahan senyawa basa. Senyawa basa yang biasa digunakan dalam pengolahan bahan makanan adalah Ca(OH)2 atau air kapur, Na-bikarbonat (soda kue). Oleh karena itu, untuk mengurangi asam kaproat dalam buah mengkudu dilakukan dengan cara menambahkan soda kue pada proses pengolahan buah mengkudu menjadi sari buah. 1.2. Tujuan : 1. Membuat produk sari buah mengkudu dengan bau yang tidak menyengat (rasa dan aroma lebih baik) dari produk yang sudah ada. 2. Mengetahui pengaruh beberapa perlakuan terhadap mutu sari buah mengkudu. II. METODE 2.1. Alat dan Bahan : Alat :
Baskom (wadah plastik)
Gelas ukur
Sendok 41
Timbangan
Kompor
Panci
Telenan
Pisau
Blender
Kain saring b. Bahan :
Air/Aquades
Buah mengkudu
Gula
Soda kue
Garam 2.2. Cara Kerja Pembuatan sari buah mengkudu a. Persiapan bahan Buah mengkudu dipilih yang sudah tua dan lunak dipilih karena kadar sarinya lebih tinggi daripada yang masih keras. Buah yang busuk dipisahkan karena dapat menurunkan kualitas sari buah mengkudu. 2. Pencucian Buah mengkudu dicuci dengan air bersih untuk menghilangkan kotorang yang menempel di kulit mengkudu. Kotoran mungkin berupa tanah, getah atau mikroorganisme. 42
3. Blanching Buah mengkudu yang telah dicuci bersih selanjutnya diblanching untuk menonaktifkan enzim yang dapat menurunkan kualitas sari buah seperti enzim fenolasi dan peroksidase. Blanching dilakukan dengan cara merebus buah mengkudu dalam air panas (suhu 80 - 100 oC selama 15 menit). 4. Penghancuran Setelah diblancing, buah mengkudu dihancurkan dengan cara diremas-remas dengan tangan hingga hancur. Pada saat meremas-remas, tangan sebaiknya menggunakan sarung tangan agar kulit tidak lecet. 5. Pemerasan Setelah buah mengkudu hancur, kemudian buah mengkudu dimasukkan dalam kain saring dam diperas sehingga diperoleh sari mengkudu. Ampas, dan biji akan tertinggal di dalam kain saring. Agar semua sari bisa keluar, ampas bisa ditambahkan air lagi kemudian diremas-remas dan diperas kembali. Jumlan air yang ditambahkan adalah dua kali dari jumlah sari yang diperoleh dari pemerasan pertama. Jika pemerasan pertama diperoleh sari buah sebanyak 100 ml, maka ditambah air sebanyak 200 ml. 6. Pemberian soda kue Sari mengkudu ditambah soda kue sebanyak 1% keudaian diaduk hinga homogen. 7. Pemasakan Sari buah mengkudu selanjutnya ditambah gula sebanyak 35% dari jumlah sari buah. Tujuan penambahan gula adalah untuk mendapatkan rasa yang diinginkan. Setelah ditambah gula kemudian dimasak sambil diaduk hingga semua gula 43
terlarut. Pemasakan dilakukan sampai sari buah mendidih dan ditunggu selama 5 menit. Setelah itu, sari buah diangkat. Setelah sari buah mengkudu dingin, kemudian dikemas. MENGKUDU (1 KG) Dicuci dengan air Diblanching Ditambah air Diperas/dipres BIJI, AMPAS SARI MENGKUDU Ditambah Soda Kue 1 % Ditambah gula 35 % Dimasak SARI BUAH MENGKUDU 44
Lembar Kerja Praktikum Nama Mahasiswa : ... NIM : ... Fak./Jur. : ... Judul Percobaan : ... Tanggal Percobaan : ... Hasil Pengamatan : Masalah Dalam Pengolahan Pengamatan Hasil Rasa dan aroma sari buah mengkudu Adanya endapan Warna Masalah yang terjadi Pengaruh Konsentrasi soda kue Soda Kue Gula Rasa Aroma 0% 35% 1% 35% 3% 35% 5% 35% 45
BUKU DIKTAT BIOKIMIA INDUSTRI OLEH : DR. IR. MOH. SU'I, M.P. FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG 2017 1
KATA PENGANTAR Puji syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Alloh SWT. yang telah melimpahkan segala rahmat dan karunia-NYA sehingga Buku Diktat ini bisa selesai. Penulis bisa menyelesaikan tulisan ini tidak lepas dari bantuan dan dukungan semua pihak. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terima kasih yang sebanyak- banyaknya kepada semua pihak yang telah banyak memberi bantuan dan dukungan yang sangat berarti dalam penyelesaian tulisan ini. Semoga semua bantuan yang diterima penulis mendapatkan balasan dari Alloh SWT. Amin. Buku Diktat Biokimia Industri ini tentunya masih terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, apabila ada saran, kritik dan masukan dari pembaca saya sangat menghargainya demi perbaikan Buku ini. Demikian pengantar dari penulis semoga buku ini bisa bermanfaat untuk membantu mahasiswa dalam melakukan praktikum di laboratorium. Malang, Oktober 2017 Penulis, 2
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ... DAFTAR ISI ... I. Pendahuluan ... II. Metabolisme Mikroba ... III. Katabolisme An AeroB ... IV. Katabolisme Aerob ... V. Metabolit ... VI. Pengaturan Metabolik ... VII. Biosintesis Metabolit Primer ... VIII. Biosintesis Metabolit Skunder ... IX. Pengaturan Biosintesis Metabolit Skunder ... X. Kinetika Pertumbuhan Mikroba ... XI. Kinetika Fermentasi ... XII. Metode Pengukuran Pertumbuhan Mikroba ... XIII. Sistem Fermentasi ... DAFTAR PUSTAKA ... i ii 1 5 9 23 35 41 49 53 57 61 79 91 97 101 3
I. PENDAHULUAN Biokmia industri merupakan ilmu yang mempelajari Reaksi Biokimia yang banyak digunakan dalam industry. Lebih spesifik lagi adalah reaksi biokimia pada mikroorganisme yang berperan dalam industry khususnya industry pengolahan pangan (makanan dan minuman). Beberapa contoh reaksi biokimia dalam mikroba antara lain pada pembuatan alkohol, Mono Sodium Glutamat (MSG), asam cuka (asam asetat), asam sitrat (Sitrun), yoghurt, senyawa antibiotik (penicillin, ampisilin, dll), pewarna alami (angkak), tape, tempe, keju, roti. Biokimia industri merupakan dasar teoritis dari ilmu teknologi fermentasi. Biokimia industri mempelajari proses biokimia yang terjadi dalam tubuh mikroba (ragi) dalam mengubah substrat (bahan baku) menjadi produk fermentasi. Sedangkan teknologi fermentasi mempelajari bagaimana menyiapkan substrat, cara menginkubasi, berapa banyak ragi yang diberikan, dll agar bisa menghasilkan produk fermentasi yang baik. Disamping biokimia industry, ada lagi ilmu biokimia yaitu Biokimia Umum atau Dasar-Dasar Biokimia. Biokimia umum mempelajari proses biokimia pada mahluk hidup secara umum seperti manusia, hewan, tumbuhan, mikroba. Biokimia industri lebih spesifik pada biokimia mikroba yang digunakan dalam industri khususnya industri pangan. Tujuan mempelajari biokimia industri adalah : 1. Bisa memahami tahap tahap perubahan senyawa dari substrat sampai menjadi produk fermentasi. 2. Bisa memahami jenis substrat yang cocok untuk setiap jenis mikroba, sehingga jika tidak ada substrat yang biasa digunakan, bisa mencari alternative substrat yang sesuai. 1
Materi yang akan dipelajari dalam biokimia industri antara lain : 1. Proses biokimia pada mikroba dalam proses fermentasi 2. Proses pengaturan (regulasi) metabolisme mikroba agar menghasilkan produk yang diharapkan 3. Jenis produk metabolisme (metabolit) yaitu metabolit primer dan metabolit skunder 4. Kinetika pertumbuhan mikroorganisme 5, Kinetika fermentasi 6. Pengukuran pertumbuhan mikroorganisme 7. Sistem fermentasi Proses biokimia mikroba, akan mempelajari : 1. Perubahan senyawa kimia dari substrat sampai menjadi produk oleh mikroba dalam fermentasi. Pada materi ini akan dipelajari bagaimana perubahan senyawa yang terjadi mulai dari bahan awal (substrat) hingga terbentuk produk akhir fermentasi. Materi ini banyak mengadopsi dari materi Dasar Dasar Biokimia. Proses Glikolisis, Siklus Asam Sitrat (TCA), Hidrolisis, Oksidasi asam lemak, deaminasi, transaminase banyak dibahas bab ini. Diambah dengan tahapan pembentukan senyawa-senyawa produk fermentasi. 2. Bagaimana mencari jenis substrat yang cocok untuk setiap jenis mikroba, sehingga jika tidak ada substrat yang biasa digunakan, bisa mencari alternative substrat yang sesuai. Setelah memahami proses perubahan senyawa-senyawa dalam pembentukan produk fermentasi, diharapkan bisa mengetahui jenis-jenis susbstrat yang bisa digunakan untuk menghasilkan produk fermentasi. Jika selama ini untuk membuat yohurt menggunakan susu sapi, maka diharapkan dapat menemukan bahan lain yang bisa digunakan untuk membuat yoghurt jika tidak ada susu sapi. 2
Pengaturan metabolisme biokimia industri akan mempelajari : Metode pengaturan metabolisme terhadap mikroba agar menghasilkan senyawa (produk fermentasi) yang diharapkan. Pengaturan metabolisme dilakukan dengan cara mengarahkan jalur biokimia mikroba sesuai yang diharapkan. Metabolisme mikroba pada dasarnya hanya ingin menghasilkan energi dan membentuk sel baru demi kelangsungan hidupnya. Jika tidak dilakukan pengaturan, maka proses fermentasi tidak akan menghasilkan produk yang diharapkan, tetapi hanya akan membentuk sel baru. Produk Metabolisme (METABOLIT): Produk hasil metabolisme mikroba biasanya disebut metabolit. Ada 2 jenis metabolit yaitu : 1. Metabolit primer: Produk yang dihasilkan oleh mikroba pada jalur utama metabolismenya. 2. Metabolit skunder : Produk yang dihasilkan pada jalur alternative. Kinetika pertumbuhan mikroba, mempelajari: 1. Bagaimana memproduksi mikroba untuk strater (Ragi) dalam industri pangan. 2. Menghitung kecepatan pertumbuhan spesifik mikroba. 3. Memprediksi lama inkubasi untuk memproduksi starter 4. Berapa jumlah mikroba yang dihasilkan selama inkubasi 5. Berapa waktu generasi mikroba. 6. Menghitung jumlah generasi 7. Menghitung Konstanta Pertumbuhan Eksponensial 3
Kinetika Fermentasi, mempelajari: 1. Menghitung kecepatan produksi produk fermentasi oleh mikroba. 2. Menghitung pemakaian substrat dalam proses fermentasi 3. Menghitung % konversi substrat menjadi produk dalam proses fermentasi Metode Pengukuran Pertumbuhan Mikroba, mempelajari: 1. Beberapa cara menghitung pertumbuhan mikroba (cara langsung dan tidak langsung). 2. Menghitung jumlah mikroba dari produk yang dihasilkan 3. Menghitung jumlah mikroba dari komponen sel dalam mikroba 4. Menghitung jumlah mikroba dari substrat yang dimakan mikroba Sistem Fermentasi, mempelajari: 1. Fermentasi Sistem Bath (rendam) 2. Fermentasi system kontinyu 4
II. METABOLISME MIKROBA Proses perubahan senyawa dari substrat menjadi produk akhir fermentasi akan diuraikan dalam metabolisme mikroba. Metabolisme didefinisikan sebagai perubahan senyawa-senyawa dalam sel mahluk hidup dalam upaya memperoleh energy dan menjaga kelangsungan hidupnya. Metabolisme mikroba berarti perubahan senyawa dalam sel mikroba untuk mendapatkan energy dalam upaya menjaga kelangsungan hidupnya. Metabolisme pada mikroba secara umum sama dengan mahluk hidup yang lain seperti manusia, heawan dan tumbuhan. Secara garis besar, metabolism miroba dibagi dua yaitu : 1. Katabolisme (penguraian) 2. Anabolisme (penyusunan) Katabolisme Katabolisme adalah proses penguraian senyawa makro molekul atau senyawa berukuran besar (pati,protein, lemak) menjadi senyawa mikromolekul (berukuran kecil). Misalnya perubahan senyawa pati (makro) menjadi CO2 + H2O pada proses respirasi. Pati --> glukosa ---> Asetil Ko-A ---> CO2 + H2O + energi/tenaga Makromolekul (Sumber energy missal pati, protein, lemak)) Mikro molekul (Produk metabolit misal. Glukosa, asam piruvat, CO2, H2O)) ENERGI Bebarapa contoh proses katabolisme pada mikroba dalam proses fermentasi produk pangan yaitu : 5
1. Pembuatan Yoghurt Susu (bahan baku) ------- Yoghurt (produk) Laktosa (substrat) ---------------. As Laktat (produk metabolisme / metabolit) 2. Tape Singkong (bahan baku) -------- Tape (produk) Pati (substrat)------------ Glukosa, alcohol, asam asetat, dll (metabolit) 3. Alkohol Barley(bahan baku) ------- Wine/Bir (produk) Pati (substrat) --- Glukosa (metabolit) --- Alkohol (metabolit) 4. Pembuatan Tempe Kedelai (bahan baku) --------- Tempe (produk) Pati (substrat) ------------- Glukosa, maltose, dextrin (metabolit) Protein (substrat) ------- Asam amino, peptide (metabolit) Lemak (substrat) -- Asam lemak bebas (metabolit) 5. Cuka Tetes (bahan baku) --------- Cuka (produk) Glukosa (substrat) ------------ Asam asetat (metabolit) 6. Asam Sitrat Tetes (bahan baku) ---- Sitrat (produk) Glukosa (substrat) --- As Sitrat (metabolit) Anabolisme Anabolisme adalah proses pembentukan senyawa makro molekul (protein, lemak, polisakarida) dari senyawa sederhana (mikro molekul) yang diperlukan oleh 6
mahluk hidup. Proses anabolisme ini dilakukan oleh mahluk hidup untuk pembentukan sel-sel baru atau jaringan dan organ seperti pembentukan protein, enzim, pati, dll. Bagi mikroba, proses anabolisme dilakukan untuk pembentukan sel baru atau memperbanyak jumlanya, pembentukan produk fermentasi yang berupa senyawa makro seperti polisakarida (pati, gliogen, selulosa), protein, asam amino. Contoh Proses Anabolisme : Pembentukan selulosa dari asam piruvat misalnya As. Piruvat --> glukosa --> selulosa, glikogen, dll Fermentasi pembuatan Nata De Coco dari air kelapa. Nata De Coco Air kelapa (bahan baku) --------- Nata de Coco (produk fermentasi) Glukosa (Substrat) ------------ Selulosa (produk metabolisme / metabolit) Proses katabolisme dan anabolisme dalam mahluk hidup termasuk miroba, merupakan proses yang terpadu menjadi satau kesatuan. Energi dan produk dari proses katabolisme akan digunakan dalam proses anabolisme. Proses anabolisme dan katabolisme dapat digambarkan dalam siklus energy di bawah ini : 7
III. KATABOLISME AN AEROB Katabolisme mikroorganisme dalam Industri pengolahan pangan ada 2 macam yaitu 1. Katabolisme An Aerob, meliputi beberapa komponen antara lain : a. Karbohidrat b. Protein (asam amino) c. Lemak (asam lemak) 2. Katabolisme Aerob, meliputi beberapa komponen antara lain : a. Karbohidrat b. Protein (asam amino) c. Lemak (asam lemak) Katabolisme An Aerob Karbohidrat Katabolisme an aerob pada karbohidrat sering dikenal dengan istilah Fermentasi. Sebagai contoh katabolisme karbohidrat dalam industry pangan antara lain proses pembuatan asam cuka (asam asetat), yoghurt (asam laktat), minuman beralkohol (etanol). Secara garis besar, fermentasi meliputi 2 tahap utama yaitu : Tahap 1 : Pemecahan Glukosa (karbodrat) menjadi Asam Piruvat Tahap 2: Perubahan Asam Piruvat menjadi Produk Fermentasi (asam asetat, asam laktat, etanol) Semua proses fermentasi, pasti melalui dua tahap tersebut. Sebagai contoh : 1. Pembuatan Asam laktat : Tahap 1 : Perubahan glukosa menjadi asam piruvat Tahap 2 : Perubahan asam piruvat menjadi asam laktat 9
2. Pembuatan etanol : Tahap 1 : Perubahan glukosa menjadi asam piruvat Tahap 2 : Perubahan asam piruvat menjadi Etanol Tahap pertama Fermentasi Jalur pertama ini merupakan jalur perubahan glukosa menjadi asam piruvat. Tahap pertama ini substrat yang digunakan adalah glukosa. Produk yang dihasilkan adalah asam piruvat. Untuk mengubah glukosa menjadi asam pirivat, setiap mikroba mempunyai jalur yang berbeda. Ada 4 jalur (macam) tahap pertama dari proses fermentasi yaitu : 1. Jalur Glikolisis (EMP : Embden-Meyer-Parmas) 2. Jalus ED (Entner-Doudoroff) 3. Jalur HMF (Heksosa Mono Fosfat) 4. Jalur FK (Fosfo Ketosa) Setiap jenis mikroba, akan menggunakan jalur yang berbeda pula. Misalnya, mikroba A, mungkin menggunakan jalur 1. Sedangkan mikroba B menggunakan jalur 2, dan seterusnya. Jalur glikolisis dapat dilihat pada gambar dibawah ini. 10
Jalur EMP atau glikolisis ini merupakan jalur yang banyak digunakan oleh sebagian besar mahluk hidup termasuk manusia dan hewan serta mikroba. Ketika manusia, hewan atau mikroba menggunakan karbohidrat sebagai sumber energy, maka karbohidrat (glukosa ) yang dimakan akan melalui jalur in (EMP)i untuk diubah menjadi asam piruvat. Selanjutnya, asam piruvat akan diproses menjadi energy. Pada proses fermentasi, mikroba berupa jamur (fungi) dan sebagian besar bakteri akan menggunakan jalur ini (glikolisis) untuk mengubah glukosa menjadi asam piruvat. Selanjutnya, asam piruvat akan diproses menjadi produk fermentasi seperti asam asetat, dll. 11
Jalur kedua adalah jalur ED (Entner-Doudoroff). Jalur ini ditemukan oleh 2 orang ilmuan yang bernama Entner dan Doudoroff, sehingga jalur ini diberi nama penemunya. Jalur ini hanya digunakan oleh beberap jenis bakteri saja sehingga tidak banyak mikroba yang menggunakan jalur ini dalam proses fermentasi. Jalur ini ada kesamaan dengan jalur pertama (EMP/glikolisis) pada separoh terakhir yaitu dari GLISERALDEHID 3-POSPAT sampai ke ASAM PIRUVAT. Pada tahap awal, glukosa 6-P akan diubah menjadi GLUKANOLAKTON 6-P, kemudian menjadi 2-Keto 3-Dioksi 6-Fosfo GLUKONAT. Tahap awal ini yang berbeda dengan jalur EMP/glikolisis. 12
Jalur ketiga adalah jalur HMF (Heksosa Mono Fosfat) atau ada juga yang menyebut dengan jalur HMP (Heksosa Mono Phosphat). Jalur ini digunakan oleh berbagai jenis organisme pada proses fermentasi. Jalur ini ada kesamaan dengan jalur 1 dan jalur 2. Dengan kata lain, jalur ini kombinasi dari jalur 1 dan jalur 2. Pada tahap awal, jalur HMF ini sama dengan jalur ED, yaitu perubahan dari GLUKOSA menjadi 2-Keto 3-Dioksi 6-Fosfo GLUKONAT. Pada tahap akhir, jalur ini sama dengan jalur EMP yaitu perubahan dari GLISERALDEHID 3-POSPAT sampai ke ASAM PIRUVAT. Ditengah-tengah, ada tambahan yaitu senyawa yaitu Ribulosa 5-P dan Xylosa 5-P. 13
Jalur keempat adalah jalur FK (Fosfo Ketosa) digunakan oleh kelompok bakteri laktobasillus heterofermentatif. Bakteri ini jenis bakteri yang menghasilkan asam laktat pada pembuatan yoghurt. Perbedaan jalur FK ini dibanding jalur lainnya adalah jenis substratnya, Pada jalur ini, bisa menggunakan 4 macam substrat yang berbeda yaitu bisa menggunakan glukosa. Jika tidak ada glukosa, bisa menggunakan D-RIBOSA, L- ARABINOSA atau D-XYLOSA. Dengan 4 substrat yang berbeda tersebut, tahapan proses biokimianya juga berbeda (khusnya pada awal proses). Tetapi pada akhir proses, keempat substrat tersebut tahapan biokimianya sama yaitu mulai dari XYLULOSA 5-P sampai ASAM PIRUVAT. Jika menggunakan substrat glukosa, maka jalurnya sama dengan jalur HMF mulai dari awal hingga akhir proses. Jika menggunakan D-RIBOSA dan L- ARABINOSA, proses bertemu di senyawa RIBULOSA 5-P. Tahap kedua Fermentasi Tahap kedua dari fermentasi merupakan lanjutan dari tahap pertama untuk menghasilkan produk fermentasi. Pada tahap kedua ini, substratnya sama yaitu asam 14
piruvat. Tetapi produk yang dihasilkan berbeda. Perubahan Asam Piruvat menjadi Produk Fermentasi ada 3 Macam 1. Fermentasi Glukosa Alkohol (oleh Khamir melalui jalur EMP) 2. Fermentasi Glukosa Asam Laktat (oleh bakteri asam laktat homofermentatif melalui jalur EMP), spt: Streptococus, Pediococus, Lactobacillus 3. Fermentasi Glukosa Asam Laktat (oleh bakteri asam laktat Hetero fermentatif), spt: Leuconostoc, Lactobacillus Fermentasi Pembuatan Alkohol Jenis pertama adalah fermentasi pembuatan alkohol. Tahap kedua dari Fermentasi pembuatan alkohol adalah perubahan asam piruvat ------.> asetaldehid -- etanol. Sedangkan tahap pertama fermentasi alcohol adalah menggunakan jalur EMP. Gabungan tahap pertama dan tahap kedua fermentasi alkohol seperti terlihat pada gambar berikut. 15
Fermentasi Pembuatan Asam Laktat (Homofermentatif) Jenis yang kedua adalah fermentasi pembuatan asam laktat. Tahap kedua fermentasi asam laktat adalah perubahan asam piruvat menjadi asam laktat. Jenis kedua ini dilakukan oleh kelompok bakteri laktobasillus homofermentataif. Maksudnya adalah produk fermentasi yang dihasilkan sama semua (homofermentatif) yaitu hanya berupa asam laktat saja. Untuk tahap pertama fermentasi asam laktat, menggunakan jalur EMP yaitu perubahan glukosa menjadi asam piruvat. Sehingga, gabungan tahap pertama dan kedua fermentasi asam laktat dapat dilihat pada gambar berikut. Fermentasi Pembuatan Asam Laktat (Heterofermentatif) Jenis ketiga dari tahap kedua fermentasi adalah perubahan asam piruvat menjadi asam laktat, asam asetat dan etanol. Proses ini dilakukan oleh kelompok bakteri laktobasillus heterofermentaif yaitu yang menghasilkan produk fermentasi beberapa 16
macam (hetero). Produk fermentasi dari tahap kedua ini antara lain asam laktat, etanol dan asam asetat. Gabungan tahap pertama dan ktahap kedua dari proses fermentasi ini dapat dilihat pada gambar di bawah ini. Katabolisme An Aerob Asam Aminio Dalam proses fermentasi, keberadaan asam amino sebagai berikut. 1. Asam amino merupakan hasil degradasi atau penguraian protein oleh Enzim Proteolitik dalam mikroba. Pada fermentasi pembuatan tempe, protein dalam kedelai akan diurai oleh enzim proteolitik pada ragi tempe menjadi asam amino, Oleh karena itu, nilai cerna tempe lebih baik dibanding dengan kedelai. Hal ini karena asam amino dalam tempe merupakan senyawa yang siap diserap oleh pencernaan. 2. Asam amino dapat digunakan sebagai sumber energy dan sumber karbon. 17
Sebagai sumber energi, artinya, asam amino diurai oleh sel mikroba untuk mendapatkan energy. Energi ini akan digunakan untuk aktivitas (pergerakan), proses biosintesa dan keperluan lainnya oleh mikroba. Kalau sebagai sumber karbon, asam amino akan diubah oleh mikroba menjadi produk hasil fermentasi seperti lisin, dll. 3. Proses ini dapat dilakukan oleh mikroba an aerob dan an aerob fakultatif. Katabolisme asam amino an aerob berarti katabolisme terjadi pada kondisi tanpa oksigen . jika ada oksigen, maka katabolisme tidak bisa terjadi. Sedangkan an aerob fakultatif, artinya fermentasi bisa terjadi pada kondisi an erob maupun aerob. Tetapi katabolisme akan lebih baik terjadi pada kondisi tanpa oksigen. 4. Asam amino yang digunakan dalam fermentasi bisa berupa asam Amino Tunggal, asam Amino berpasangan atau asam Amino kombinasi dangan Non-N. Asam amino tunggal itu adalah asam amino yang tidak berikatan dengan senyawa lain. Misalnya asam amino aspartate, glutamate, triptopan. Sedangkan asam amino berpasangan, artinya asam amino yang berikatan dengan senyawa seperti karbohidrat, asam lemak. 5. Dalam katabolisme asam Amino tunggal, umumnya terjadi DEAMINASI (pelepasan NH3) Katabolisme asam amino atau protein terdiri dari dua macam yaitu an aerob dan aerob. Tahapan katabolisme protein an aerob dan aerob dapat dilihat pada Gambar dibawah ini. 18
Katabolisme an aeraob asam amino biasanya terjadi pada tahap awal dari proses katabolisme protein (asam amino). Pada tahap awal ini, penguraian (katabolisme) protein tidak memerlukan oksigen sehingga disebut an aerob. Pada tahap selanjutnya, penguraian asam amino akan memasuki siklus TCA. Ada tahap ini, katabolisme memerlukan oksigen sehingga disebut aerob. Proses katabolisme an aerob asam amino (protein) meliputi proses 1. Hidrolisis 2. Deaminasi / trans aminasi 3. Dekarboksilasi Proses hidrolisis terjadi jika substrat fermentasi berupa protein. Misalnya pembuatan tempe atau kecap. Protein dalam kedelai akan dihidrolisis oleh enzim protease menghasilkan asam amino, peptida atau pepton. Peptida atau pepton adalah dua asam amino atau lebih yang bergabung. Deaminasi adalah proses pelepasan (membuang) amina (NH2) dari asam amino. Transaminasi adalah pemindahan gugus amina dari asam amino. Gugus amina tersebut dipindahkan pada senyawa lain. Deaminasi dan trasaminasi pada prinsipnya sama yaitu 19
melepaskan gugus NH2 dari asam amino. Perbedaanya, pada deaminasi, senyawa NH2 tidak ada yang menerima. Sedangkan pada trans aminasi, senyawa NH2 diterima oleh senyawa lain seperti alfa ketoglutarat. Asam amino yang sudah kehilangan gugus amina, akan menghasilkan senyawa baru yaitu asam keto. Asam keto ini adalah nama umum untuk senyawa asam amino yang sudah tidak memiliki gugus NH2. Contoh asam keto antara lain asam piruvat, asetil ko A, asam sitrat, asam malat, alfa keto glutarat, dan senyawa lain dalam siklus TCA. 20
Dekarboksilasi adalah proses pemotongan gugus karbon pada asam amino. Pemotongan gugus karbon ini dilakukan untuk mengurangi jumlah atom karbon pada asam amino. Tujuan pemotongan ini untuk menghasilkan senyawa yang atom karbonnya sesuai dengan senyawa yang terdapat dalam siklus TCA. Misalnya, asam amino Valin 21
jumlah atom C=5, setelah mengalami dekarboksilasi akan membentuk senyawa suksinil Ka. A (C=4). Senyawa suksinil Ko.A ini adalah senyawa yang terdapat dalam siklus TCA. 22
IV. KATABOLISME AEROB Setelah pembahasan tentang katabolisme an aerob, selanjunya akan dibahas mengenai katabolisme aerob. Katabolisme aerob pada mikroorganisme terdiri dari : 1. Karbohidrat 2. Asam lemak (Lemak) 3. Asam Amino (Protein) Katabolisme Aerob Karbohidrat Katabolisme aerob pada karbohidrat ada 2 yaitu : 1. Siklus Asam Sitrat (Siklus TCA) 2. Siklus Glioksilat 1. SIKLUS TCA Siklus TCA dalam katabolisme karbohidrat secara an aerob (fermentasi) berfungsi untuk 1. Kebanyakan mikroba memperoleh Energi melalui Siklus TCA 2. Siklus TCA menghasilkan Energi (ATP) untuk proses BIOSINTESIS 3. Siklus TCA menghasilkan PREKURSOR utk. Biosintesis asam amino Energi untuk Keperluan Hidup Mikroba Sebagian besar mikroba mendapat energy melalui Siklus TCA. Selama proses fermentasi, energy sangat penting bagi mikroba. Jika tidak mendapatkan energy, maka proses fermentasi tidak bisa berlangsung. Energi tersebut diperlukan untuk agar mikroba tersebut tetp bisa bertahan hidup. Energi tersebut digunakan untuk bergerak, melakukan proses metabolisme sehingga mikroba bisa tetap hidup. 23
Energi untuk Proses Biosintesis Selain untuk menjaga kelangsungan hidup mikroba, energy diperlukan untuk biosintesis. Energi tersebut diperlukan oleh mikroba untuk proses biosintesis dalam menghasilkan produk fermentasi. Misalnya pada fermentasi pembuatan nata de coco, glukosa akan diproses menjadi selulosa melalui proses biosintesis. Proses biosintesis ini memerlukan energy. Jika energy tidak mencukupi, maka proses biosintesis tidak bisa berangsung sehingga produk fermentasi tidak bisa dihasilkan. Energi tersebut dihasilkan dari siklus TCA yang dilakukan oleh mikroba. Disamping itu, energy akan digunakan untuk biosintesis pembentukan komponen sel-sel baru, Komponen penyusun sel antara lain protein, lemak dan karbohidrat. Jika diamati dengan baik, maka selama fermentasi, akan terjadi pertumbuhan mikroba yang sangat tinggi. Misalnya pada pembuatan tempe, selama fermentasi akan terjadi pertumbuhan ragi tempe yang sangat besar, sehingga ragi akan menyelimuti kedelai untuk membentuk tempe yang kompak. Prekursor untuk Biosintesis Selain mengasilkan energy, siklus TCA diperlukan untuk menghasilkan PREKURSOR (senyawa pemula) untuk pross biosintesis. Ada beberapa proses biosintsis seperti biosintesis asam amino yang memerlukan adanya senyawa prekorsor. Biosintesis asam amino GLUTAMAT, diperlukan precursor berupa senyawa alfa ketoglutarat. Untuk membentuk asam amino Aspartat, diperlukan adanya precursor Oxaloasetat. Senyawa alfa ketoglutarat dan oxalo asetat diperoleh dari siklus TCA. Misal. a. Alfa-Keto glutarat : utk biosintesa asam amino glutamat (merupakan kunci dlm biosintesa Protein) 24
b. Oxalo asetat : precursor untk biosintesa asam amino Aspartat & as. Amino lainnya. 1. SIKLUS GLIOKSILAT Siklus Glioksilat merupakan salah satu dari katabolisme aerob karbohidrat, disamping siklus TCA. Beberapa hal terkait dengan siklus glioksilat antara lain : 1. Siklus ini terjadi jika, produksi Energi berlebih Siklus glioksilat ini merupakan siklus alternative bagi mikroba pada proses fermentasi. Apabila mikroba sudah cukup banyak energy, maka mikroba akan memilih jalur siklus glioksilat untuk keperluan biosintesis. Pada siklus glioksilat, dalam sekali siklus, energy yang dihasilkan lebih sedikit dibandingkan dengan satu kali siklus TCA. Sehingga siklus ini dilakukan agar dalam katabolisme tidak dihasilkan energy terlalu banyak. 2. Siklus ini merup. Modifikasi dari Siklus TCA 25
Siklus glioksilat ini sebenarnya merupakan modifikasi dari siklus TCA. Siklus glioksilat merupakan separuh dari siklus TCA. Pada siklus TCA, setelah iso sitrat, akan membentuk senyawa alfa ketoglutarat, kemudian suksinat, fumarat dan malat. Untuk siklus glioksilat, dari iso sitrat langsung menuju asam glioksilat dan kemudian malat. Dengan demikian, siklus glioksilat lebih singkat daripada siklus TCA. 3. As. Glioksilat bergabung dg Asetil Ko.A membentuk As. Malat Dalam satu siklus glioksilat, memerlukan 2 senyawa asetil Ko.A. Sedangkan pada siklus TCA, sayu kali siklus hanya memerlukan 1 asetil Ko.A. Dengan demikian, siklus glioksilat lebih banyak meemrlukan bahan baku atau dengan kata lain lebih boros bahan baku dibandingkan dengan siklus TCA. Tetapi siklus glioksilat lebih singkat dibandingkan dengan siklus TCA. Oleh karena itu, siklus glioksilat sangat tepat dilakukan ketika mikroba sudah kelabihan energy dan menginginkan proses biosintesis untuk membentuk senyawa malat atau oxaloasetat yang selanjutnya untuk membentuk asam aspartate. Jika mikroba sudah kekurangan energy, maka siklus akan kembali ke siklus TCA. 26
Pengaturan Siklus TCA untuk BIOSINTESIS Untuk keperluan biosintesa dalam menghasilkan produk fermentasi, maka mikroba akan mengatur (modifikasi) siklus TCA secara lebih efisien. Pengaturan dilakukan dengan menurunkan tingkat respirasi dan pengurangan pruduksi energy. Untuk keperluan tersebut, mikroba harus melakukan pengontrolan yaitu: 1. Mengatur kekurangan Energi 2. Sistem Kontrol antara Produksi Energi dan Produk Biosintesa, yg disebut : REAKSI ANAPLEROTIK Pada waktu mikroba akan melakukan biosintesa, maka siklus TCA akan dimodifikasi sehingga menjadi sangat singkat melalui pengaturan ANAPLEROTIK. Mikroba memp. 5 Enzim utk melakukan ANAPLEROTIK yaitu : 1. Enzim Piruvat Karboksilase Enzim ini berperan dalam mengubah asam piruvat menjadi oxaloasetat. Pada kondisi normal (bukan biosintesa), asam piruvat akan diubah menjadi asetil Ko.A, kemudian 27
masuk ke siklus asam sitrat. Dengan adanya enzim ini, asam piruvat lansung diubah menjadi oxaloasetat sehingga proses lebih singkat. Piruvat + CO2 Oxalo asetat 2. Enzim Posfo Enol Piruvat (PEP) Karboksilase Enzim ini akan mengubah Phosfo Enol Piruvat (PEP) menjadi oxaloasetat. Jalur ini lebih singkat dari jalur yang pertama. Karena Phosfo Enol Piruvat langsung diubah menjadi oxaloasetat,tanpa melalui asam piruvat. PEP + CO2 Oxalo asetat + Pi 3. Enzim PEP Karboksi kinase Enzim ini perannya sama dengan enzim PEP Kaeboksilase (jalur 2) yaitu mengubah senyawa PEP menjadi oxaloasetat. Perbedaannya terletak pada ADP. Jalur 2, tidak memerlukan ADP (Adenosin Di Phosphat), sedang enzim ini memerlukan ADP. PEP + CO2 + ADP Oxalo asetat + ATP 4. Enzim PEP Karboksi trans Fosforilase Enzim ini fungsinya sama dengan enzim ke 2 dan ke 3. Bedanya, enzim ini memelukan senyawa Phosfat dalam reaksinya. PEP + CO2 + Pi Oxalo asetat + PPi 5. Enzim Malat Piruvat + CO2 Malat + NADP+ Enzim yang kelima ini berperan mengubah asam piruvat menjadi malat. Selanjutnya, malat akan diubah menjadi oxaloasetat. 28
Senyawa oxaloasetat yang dihasilkan dari reaksi di atas, selanjutnya akan digunakan untuk Sintesa Aspartat. KATABOLISME AEROB LEMAK Oksidasi Asam Lemak Katabolisme aerob pada senyawa lemak yaitu oksidasi asam lemak. Katabolisme lemak meliputi 3 tahapan yaitu : (1) Hidrolisis, (2) Oksidasi asam lemak dan (3) Siklis TCA. Hidrolisis adalah katabolisme lemak yang betsifat an aerob. Sedangkan katabolisme lemak yang bersifat aerob adalah oksidasi asam lemak dan siklus TCA. Karena siklus TCA sudah dibahas di katabolisme karbohidrat, maka yang akan dibahas di sini adalah oksidasi asam lemak. 29
Dalam proses fermentasi, lemak dapat berfungsi sebagai sumber energy dan juga sebagai sumber karbon. Sebagai sumber energy, lemak akan diurai menjadi energy untuk kebutuhan hidup mikroba. Sedangkan sebagi sumber karbon, lemak akan diproses oleh mikroba menjadi produk hasil fermentasi. Ketika lemak akan digunakan sebagai sumber energy, maka lemak akan mengalami proses oksidasi. Oksidasi lemak adalah proses pengikatan oksigen oleh asam lemak bebas yang kemudian dihasilkan asetil Ko.A. Selama proses oksidasi ini akan diperoleh energy. Oksidasi lemak biasanya disebut dengan beta oksidasi. Hal ini karena, oksidasi terjadi pada atom karbon posisi beta dari asam lemak. Beta oksidasi terdiri dari 3 tahap yaitu : 1. Aktivasi asam lemak bebas oleh Ko.A Pada tahap pertama ini, asam lemak bebas akan diaktifkan oleh koenzim A (Ko,A) menjadi senyawa thioester Ko.A (senyawa ester dari asam lemak dengan Koenzim A). Tahap aktivasi ini merupakan reaksi yang memerlukan energy berupa ATP yaitu sebesar 1 ATP. 30
2. Tahap Oksidasi Pada tahap ini, terjadi pengikatan oksigen oleh thio ester Ko.A. Oksigen terikat pada atom karbon posisi beta. Tahap kedua ini dihasilkan energi berupa NADH (setara dengan 3 ATP) dan FADH (setara dengan 2 ATP). Energi yang dihasilkan setara dengan 5 ATP. 31
3. Pemecahan Senyawa hasil oksidasi akan mengalami pemecahan menjadi Asetil Ko.A dan sisa asam lemak. Selanjutnya, sisa asam lemak ini akan mengalami oksidasi lagi (3 tahapan) menjadi asetil Ko.A. Proses oksidasi terus berlangsung hingga sisi asam lemak sudah menjadi astil Ko.A semua. Pada tahap pemecahan ini tidak dihasilkan energy. Semua Asetil Ko.A yang dihasilkan dari oksidasi asam lemak selanjutnya akan masuk ke dalam siklus TCA. Siklus TCA ini juga akan menghasilkan energy. KATABOLISME AEROB PROTEIN Oksidasi Asam Amino Proses katabolisme protein (asam amino) yang bersifat aerob adalah oksidasi asam amino. Oksidasi asam amino terjadi pada siklus TCA. Ketika asam amno sudah masuk dalam siklus TCA, maka akan terjadi proses oksidasi dan dihasilkan energy. 32
Asam amino masuk dalam siklus TCA melalui beberapa jalur yaitu : 1. 10 As. Amino diubah mjd Asetil Ko.A. Asam mino yang diubah menjadi asetil Ko.A antara lain : Alanin, Treonin, Glisin, Serin & Sistein, Fenil alanin, Tirosin, Leusin, Lisin & Triptopan 2. 5 As. Amino diubah mjd Alfa-Keto Glutarat (Arginin, Histidin, Glitamin,& Prolin, glutamate) 3. 3 As. Amino diubah mjd Suksinil Ko.A (Isoleusin, Metionin & Valin) 4. 2 As. Amino diubah mjd Oxalo Asetat (Asparta, Asparagin) 5. 2 As. Amino diubah mjd Fumarat (Fenil alanin, Tirosin) 33
V. METABOLIT Metabolit adalah produk hasil metabolisme mikroba. Atau dengan kata lain, metabolit merupakan produk metabolisme mikroba yang dihasilkan dari proses fermentasi. Mtabolit ada 2 macam yaitu (1) metabolit primer dan (2) metabolit skunder. Metabolit primer merupakan senyawa yang dihasilkan pada jalur utama metabolism mikroba. Metabolit primer disebut juga produk utama metabolisme. Metabolit skunder adalah senyawa yang dihasilkan pada jalur alternative dari metabolism mikroba. Jalur alternative ini ditempuh oleh mikroba jika jalur utaanya ada kendala atau jalur utama tidak bisa dilakukan. Metabolit skunder disebut juga produk alternative atau produk samping. Metabolit Primer Metobit primer merupakan produk utama dari metabolism mikroba. Bebarapa hal terkait dengan metabolit primer adalah sebagai berikut : 1. Dihasilkan pada JALUR UTAMA Metabolisme. 2. Dihasilkan pada keadaan NORMAL (suhu, pH, Nutrisi, dll) 3. Bisa berupa produk akhir dalam metabolism dg BM rendah spt. Asam amino, purin, pirimidin, vitamin. Yang akan digunakan sbg seny. Pembangun makromolekul atau dikonversi mjd Ko enzim 4. Juga bisa berupa senyawa antara (intermediet) pada jalur Biosintesis Pentosa Pospat, TCA. Mis. As. Sitrat, fumarat, dll. 5. Tidak diproduksi dalam jumlah banyak (berlebih) krn diperlukan bagi pertumbuhan sel. 6. Diproduksi pd fase pertumbuhan cepat 35
Metabolit primer dihasilkan oleh mikroba pada jalur utama metabolism. Jalur utama metabolisme misalnya glikolisis, siklus TCA atau hidrolisis pada katabolisme karbohidrat. Metabolit primer biasanya dihasilkan oleh mikroba pada kondisi lingkungan yang normal. Misalnya suhu, pH atau nutrisi dalam keadaan dan jumlah yang normal. Pada kondisi seperti ini, mikroba akan melakukan proses metabolismenya secara normal. Jadi, Semua senyawa yang ada pada jalur metabolisme yang normal tersebut adalah metabolit primer. Metabolit primer bisa berupa produk akhir dalam metabolism dengan Berat Molekul (BM) rendah atau enyawa yang sederhana (kecil) seperti asam amino, purin, pirimidin atau vitamin. Senyawa-senyawa tersebut akan digunakan sebagai bahan baku pembentukan senyawa makro (besar) atau dikonversi menjadi Ko enzim. Selain berupa produk akhir, metabolit primer juga bisa berupa senyawa intermediet (produk antara) suatu metabolisme. Misalnya senayawa-senyawa pada glikolisis, siklus TCA, Jalur pentose fosfat. Senyawa-senyawa dalam glikolisis seperti glukosa 6 P, gliseraldehid 3 fosfat, asam piruvat termasuk metabolit primer. Begitu pula dengan senayawa dalam siklus TCA seperti asam fumarat, asam sitrat atau asam malat. Metabolit primer pada dasarnya diproduksi jamlam jumlah terbatas (sedikit). Hal ini karena metabolit primer ini merupakan senyawa yang diperlukan untuk pertumbuhan sel mikroba itu sendiri. Jadi jumlah metabolit primer produksinya tidak banyak. Mikroba memproduksi metabolit primer pada fase pertumbuhan cepat (fase log). Fase ini merupakan fase pertumbuhan mikroba dimana pertumbuhan mikroba paling tinggi. Pada fase ini, nutrisi basih banya tersedia, sehingga pertumbuhan mikroba maksimal. Dengan demikian, untuk mendapatkan metabolit primer, maka pada fase ini akan diperoleh jumlah paling banyak. 36
Metabolit Skunder Metabolit skunder merupakan metabolit yang dihasilkan oleh mikroba pada jalur metabolisme alternative. Maksudnya, jalur ini dilakukan apabila jalur utama tidak bisa dilakukan. Beberapa hal tentang metabolit skunder adalah sebagai berikut : 1. Metabolit skinder diproduksi pada kondisi lingkungan yang ekstrim (terpaksa) 2. Metabolit skunder merupakan upaya mikroba untuk mempertahan diri dari kondisi ekstrim (suhu tinggi/rendah, pH asam/basa, kekurangan nutrisi, dll) 3. Metabolit skunder bukan kebutuhan pokok untuk kehidupan sel 4. Diproduksi bukan pada fase pertumbuhan cepat, tetapi pada fase akhir pertumbuhan sel. 5. Metabolit skunder bisa mempengaruhi pertumbuhan sel yang memproduksinya. 6. Bisa sebagai NUTRISI DARURAT bagi sel untuk bertahan hidup Contoh Metabolit Skunder adalah ASAM GLUTAMAT pada Siklus TCA Metabolit skunder akan diproduksi oleh mikroba pada kondisi lingkungan yang tidak nyaman bagi mikroba atau kondisi lingkungan yang ekstrim. Kondisi yang dimaksud meliputi kondisi suhu yang terlalu panas atau terlalu dingin, pH terlalu asam atau basa, nutrisi yang terbatas, adanya senyawa yang mengganggu pertumbuhan mikroba. Pada kondisi yang ekstrim tersebut, mikroba berupaya untuk tetap bertahan hidup dengan cara melakukan modifikasi atau perubahan pada jalur metabolismenya. Jalur metabolism seperti ininyang disebut dengan jalur metabolism alternative. Senyawa- senyawa yang dihasilkan pada jalur alternative ini merupakan metabolit skunder. Dengan demikian, metabolit skunder ini merupakan senyawa yang diproduksi oleh mikroba bukan untuk pertumbuhan sel baru atau kebutuhan pokok kehidupan sel 38
mikroba. Akan tetapi, merupakan senyawa yang dibentuk untuk bisa bertahan hidup karena kondisi lingkungan yang ekstrim. Seperti senyawa yang bisa melindungi dari panas atau dingin, atau senyawa untuk bertahan dari asam atau basa. Metabolit skunder juga bisa digunakan sebagai nutrisi darurat bagi sel yang disebabkan karena keterbatasan makanan yang tersedia dalam substrat. Dengan adanya metabolit skunder, mikroba masih bisa menggunakan metabolit skunder ini sebagai nutrisi alternative untuk melanjutkan kehidupannya. Keterbatasan makanan ini terjadi karena semakin banyaknya jumlah mikroba yang tumbuh, sedangkan nutrisi semakin sedikit. Pada kondisi tertentu, metabolit skunder ini dapat mempengaruhi sel mikroba itu sendiri. Misalnya metabolit skunder yang berupa senyawa antibiotik. Metabolit skunder seperti ini akan menghambat pertumbuhan mikroba yang memproduksinya. Pembenttukan metabolit skunder terjadi pada fase pertumbuhan lambat. Hal ini karena pada fase ini, nutrisi sudah mulai habis, sedangkan jumlah mikroba semakin banyak. Atau, pada fase ini sudah mulai terjadi pembentukan senyawa yang bisa menghambat mikroba seperti asam atau senyawa penghambat lainnya. Pada fase ini, kondisi lingkungan bagi mikroba sudah mulai tidak nyaman sehingga terjadi perubahan jalur metabolism. Salah satu contoh pembentukan metabolit skunder pada siklus TCA adalah pembentukan asam glutamate. Pada siklus TCA yang normal, alfa ketoglutarat akan diubah menjadi suksinat dan selanjutnya menjadi malat. Pada modifikasi siklus TCA untuk membentuk metabolit skunder, alfa ketoglutarat tidak diubah menjadi suksinat, tetapi akan diubah menjadi asam glutamate. Asam glutamate selanjutnya akan diubah menjadi Na-Glutamat atau biasa disebut Mono Sodium Glutamay (MSG). Dengan 39
demikian, fermentasi pembuatan MSG merupakan pembetukan metabolit skunder pada modifikasi siklus TCA. 40
VI. PENGATURAN METABOLIK Metabolisme mikroba yang berlangsung secara alamiah (tanpa pengaturan), maka metabolit yang dihasilkan (primer atau skunder) jumlahnya terbatas (sedikit) sesuai dengan dibutuhkan oleh mikroba. Untuk mendapat metabolit sesuai dengan yang kita inginkan, maka dilakukan pengaturan metabolime. Dengan demikian, pengaturan metabolik merupakan upaya mengatur atau memodifkasi jalur metabolisme, agar mikroba bisa menghasilkan Produk Metabolit sesuai yang diharapkan manusia. Sebagai ilustrasi, jika kehidupan manusia ini dibiarkan terjadi secara alami tanpa upaya pengaturan, maka dalam kehidupannya hampir tidak dihasilkan sesuatu yang berguna ("metabolit"). Jika hidupnya ingin menghasilkan sesuatu yang berharga, maka harus dilakukan pengaturan dalam kehidupannya. Makanan yang dikonsumsinya akan menghasilkan suatu yang berharga, jika dia berusaha mengatur kehidupannya. Jadi hidupnya tidak hanya diisi dengan kegiatan makan, tidur, bermain (bersenang-senang) Jika ingin menjadi seorang cendikiawan (sarjana), maka pagi-pagi harus bangun dari tidurnya. Setelah makan, selanjutnya berangkat ke sekolah untuk belajar. Itu dilakukan selama terahun-tahun mulai usia 6 tahun hingga usia 25 tahun. Atau jika ingin menjadi seorang atlit, maka dia harus mengatur hidupnya dengan makanan yang bergizi dan tidak berlebihan. Setiap hari harus latihan meskipun panas atau hujan. Ini dilakukan selama bertahun, hingga dia berhasil menjadi seorang atlit. Dalam metabolism mikroba, hal yang sama harus dilakukan jika ingin diperoleh metabolit berharga yang diinginkan. Mikroba harus diatur kehidupannya (metabolismenya). Pengaturan dilakukan bisa dari makanan (substrat) nya, kondisi lingkungan (suhu, pH) atau diberi senyawa tertentu untuk memacu metabolismenya. 41
Pengaturan metabolik ada 5 cara yaitu : 1. Pengaturan metode Induksi 2. Pengaturan Katabolit 3. Pengaturan Umpan Balik 4. Pengaturan Pada Jalur Bercabang 5. Pengaturan Asam Amino Pada Sintesa RNA 1. Pengaturan metode induksi Pengaturan metode induksi dilakukan dengan cara memberikan suatu senyawa (inductor) ke dalam medium (substrat). Penambahan senyawa inductor ini diharapkan dapat memacu produksi enzim tertentu pada mikroba. Enzim tersebut akan mengarahkan jalur metabolisme sehingga menghasilkan produk metabolit yang diharapkan. Senyawa penginduksi (inductor) biasanya berupa substrat (makanan) yang akan dipecah oleh mikroba, atau juga bisa berupa senyawa hasil suatu reaksi. Pada prinsipnya, senyawa inductor ini akan mengindusi (memacu) mikroba untuk memproduksi enzim yang diperlukan untuk menghasilkan metabolit yang diharapkan. 2. Pengaturan Katabolit Pengaturan katabolit dilakukan dengan cara memberikan substrat (makanan) pada mikroba. Metode ini biasanya dilakukan agar mikroba terbiasa dengan substrat yang kurang disukainya. Apabila mikroba diberi 2 jenis substrat, maka ia akan lebih mudah mengurai (lebih suka) substrat yang sudah terbiasa diberikan kepadanya. Hal ini karena enzim yang tersedia dalam selnya adalah enzim untuk mengurai makan yang sudah biasa dimakan. Mikroba tersebut belum memiliki enzim (yang cukup) untuk mengurai substrat yang baru. 42
Apabila kita akan mengganti substrat suatu mikroba dengan substrat yang baru, maka perlhan-lahan mulai dikenalkan dengan substrat tersebut. Pada mulanya, mikroba tidak mau mengurai substrat tersebut. Tetapi lama-kelamaan, mikroba akan mengeluarkan enzim baru untuk mengurai substrat yang baru tersebut. Metode ini digunakan pada bakteri yang memproduksi antibiotic. Bakteri ini jika diberi substrat glukosa, dia sangat suka dan mengurai glukosa dengan baik. Tetapi produksi antibiotiknya sedikit. Jika diberi substrat laktosa, bakteri ini tidak begitu suka, sehingga sisa laktosa dalam medianya masih banyak. Tetapi, laktosa yang dimakan sebagian besar diproduksi menjadi antibiotic. Kesimpulannya, jika bakteri ini mau makan laktosa dengan baik, maka akan dihasilkan banyak antibiotik. Untuk mengatasi hal ini maka dilakukan pengaturan katabolit dengan cara membiasakan bakteri ini dengan substrat berupa laktosa. Pada awalnya, diberi laktosa 50%, glukosa 50%. Kemudian ditingkatkan menjadi 75% laktosa, dan 25% glukosa. Akhirnya dia akan terbiasa dengan laktosa, sehingga produk antibiotic yang dihasilkan akan banyak. 3. Pengaturan Umpan Balik (Produk Akhir) Pengaturan metode umpan balik dilakukan dengan cara memberikan senyawa (berupa produk akhir) ke dalam substrat. Produk akhir yang berlebihan, akan menghambat proses metabolisme sebelumnya (proses sebelum pembentukan produk akhir). Dengan memberikan produk akhir dalam jumlah banyak ke dalam substrat, diharapkan proses metabolisme akan berhenti pada tahapan yang menghasilkan metabolit yang diharapkan. Sebagai contoh proses metabolisme perubahan substrat A menjadi produk akhir E. Jika proses ini berlangsung secara alamiah, maka semakin lama produk akhir E akan 43
semakin banyak. Sampai pada jumlah tertentu, produk E akan menghambat enzim pada proses sebelumnya (mungkin enzim d, atau enzim c). Enzim d adalah enzim yang mengubah D menjadi E. Enzim c akan mengubah C menjadi D. Jika yang terhambat adalah enzim d, maka senyawa D tidak bisa berubah menjadi E, sehingga akan terjadi penumpukan senyawa D. Jika senyawa D adalah metabolit yang diinginkan, maka senyawa D bisa kita panen. A B C D E Jika proses ingin lebih cepat, maka dilakukan pengaturan umpan balik dengan cara menambahkan senyawa E ke dalam substrat pada awal proses dengan jumlah berlebih. Maka senyawa A akan berubah menjadi B, kemudian C dan D. Karena senyawa E menghambat enzim d, maka senyawa terjadi penumpukan senyawa D. Dengan demikian, substrat A akan menjadi senyawa D (metabolit) semuanya. Pemberian senyawa E di awal proses ini disebut dengan pengaturan umpan balik. Yaitu memberikan senyawa produk akhir, untuk menghasilkan metabolit yang diharapkan. Pengaturan umpan balik ini biasanya banyak digunakan dalam proses Bosintesa. Pengaturan umpan balik ada 2 cara yaitu : a. Inhibition : Pengaturan cara ini, produk akhir akan mencegah atau menghambat AKTIVITAS Enzim sebelumnya. Artinya, enzim tetap ada, tetapi aktivitasnya dihambat sehingga enzim tidak bisa berfungsi. b. Repression: Jenis ini, produk akhir akan mencegah PEMBENTUKAN enzim sebelumnya. Pengaturan jenis ini, yang dihambat adalah pembentukan enzimnya, sehingga tidak enzim pada tahap metabolism tersebut. 44
4. Pengaturan pada Jalur Bercabang Pengaturan pada jalur bercabang terjadi pada jalur metabolisme yang menghasilkan produk akhir lebih dari satu produk. Artinya, sutu jenis substrat bisa menjadi dua atau lebih produk (metabolit). Pengaturan pada jalur bercabang ini ada 3 macam yaitu : a. Isoenzim : Pada pengatutan isoenzim, ada 3 enzim yang mengatur di jalur awal metabolisme. Masing-masing enzim dihambat oleh 3 produk akhir yang berbeda. Subtrat berupa senyawa A akan dimetabolisme menjadi 3 produk akhir yang berbeda yaitu D, F dan H, Jika produk akhir jumlah berlebih, maka akan menghambat enzim sebelumnya. Jika D berlebih, maka akan menghambat enzim yang mengubah B menjadi C. Jika F yang berlebih, maka akan menghambat enzim yang mengubah B menjadi E. Sedangkan jika produk H yang berlebih, maka enzim yang mengubah B menjadi G akan dihambat. 45
Jika kita menginginkan produk D yang akan dipanen, maka produk akhir F dan H harus berlebih. Dengan demikian, diatur dengan cara, menambahkan senyawa F dan H dalam jumlah banyak ke dalam substrat di awal proses. Sehingga, ketika proses fermentasi dimulai, substrat A akan diproses menjadi D semuanya. b. Harmonis: Dalam pengaturan harmonis, hanya ada 1 enzim pengatur pada jalur awal. Enzim tersebut akan terhambat apabila 3 produk akhir tersebut semuanya dalam jumlah berlebih. Jika hanya satu atau dua produk akhir saja yang jumlahnya berlebih, enzim tersebut tidak bisa terhambat, sehingga metabolisme berlangsung normal seperti biasa. Kesimpulannya, jika akan menghambat enzim pengatur tersebut, maka 3 produk akhir harus bersama-sama dan jumlahnya berlebih. 46
Enzim Homoserin dehydrogenase merupakan enzim pengatur pada metabolisme di atas. Jika Enzim Homoserin dehydrogenase terhambat, maka proses mengarah pada pembentukan senyawa LISIN. Pembentukan senyawa Homoserin sedikit, sehingga METIONIN dan THREONIN juga sedikit. Dalam pengaturan harmonis, enzim pengatur bisa terhambat jika tiga produk akhir semuanya berlebih. Jika hanya satu atau dua yang berlebih, aka enzim tetap aktif. Pada contoh diatas, senyawa LISIN akan terus terbentuk sehingga menumpuk dan tidak akan menghambat proses metabolisme. Selanjutnya, lisin akan dipanen sebagai produk fermentasi. Jadi, jika ingin mendapatkan senyawa lisisn sebagai metabolit yang akan dipanen, maka enzim homoserin dehidrogenasi harus dihambat. c. Kumulatif: Pada pengaturan kumulatif, juga hanya ada 1 enzim pengatur pada jalur awal. Masing-masing produk akhir menghambat enzim pengatur tersebut secara komulatif. Artinya, jika ada 3 produk akhir, maka satu produk akhir (berlebih) akan mengahambat 1/3 dari aktivitas enzim. Jika 2 produk akhir (berlebih) maka 2/3 aktivitas enzim akan terhambat. Jika ketiga produk akhir semuanya berlebih, maka 100% aktivitas enzim terhambat. 47
5. Pengaturan Asam amino pada Sintesa RNA Pengaturan ini dilakukan dengan cara membatasi suplai asam amino pada sistesa enzim pengatur. Jika medium kehabisan asam amino, maka pembentukan RNA oleh sel mikroba akan terhenti. Karena RNA (transfer) tidak diproduksi, maka enzim tidak bisa diproduksi oleh sel mikroba. Agar suatu enzim tidak diproduksi, maka bisa diatur dengan cara membatasi jenis asam amino yang diperlukan untuk pembentukan enzim tersebut. 48
VII. BIOSINTESA METABOLIT PRIMER Pengaturan metabolisme dilakukan untuk mendapatkan metabolit sesuai dengan yang diharapkan baik metabolit primer maupun metabolit skunder. Proses biosintesis metabolit primer, umumnya menggunakan pengaturan umpan balik antara lain : 1. Membatasi Penumpukan Produk Akhir 2. Melakukan Penumpukan Produk Akhir 3. Pembentukan Mutan (mikroba hasil mutasi gen) yang Resisten pada Produk Akhir 1. Membatasi Penumpukan Produk Akhir Metode pengaturan ini biasanya yang dipanen bukan Produk Akhir, melainkan senyawa yang terbentuk sebelum produk akhir. Metode ini sering digunakan untuk menghasilkan senyawa antara, baik metabolisme jalur tunggal atau jalur bercabang. Enzim C A B C D Pada metabolism jalur tunggal seperti di atas, jika mikroba kekurangan enzim c, maka senyawa C tidak bisa diubah menjadi senyawa D dan E. Akibatnya akan terjadi penumpukan senyawa C banyak dan senyawa D dan E tidak ada. Padahal dalam metabolisme, senyawa D dan E tetap harus ada meskipun dalam jumlah terbatas agar proses tetap bisa berlangsung. Oleh karena itu, senyawa D dan E harus diberi dalam jumlah sedikit ke dalam substrat, hanya cukup untuk pertumbuhan dan kelangsungan hidup mikroba. Jika senyawa E jumlahnya banyak, maka, akan menghambat enzim a (penghambatan umpan balik). E 49
Metode pengaturan seperti ini dilakukan untuk mendapatkan produk C dalam jumlah banyak. Memang sengaja diatur dengan cara menghambat aktivitas enzim c. Pengaturan metabolisme pada jalur bercabang (komulatif) untuk mendapatkan metabolis primer bisa dilihat contoh di bawah ini. Pengaturan ini dilakukan untuk mendapatkan metabolit primer berupa senyawa IMP (senyawa yang terbentuk sebelum produk akhir). Pengaturan dilakukan dengan cara menghambat enzim yang mengubah IMP menjadi S-AMP (jalur kiri). Akibatnya, IMP akan diproses ke jalur kanan yaitu diubah menjadi GMP sehingga senyawa AMP tidak dihasilkan. Ini yang disebut membatasi penumpukan produk akhir. Artinya, produk akhir AMP tidak dihasilkan. Karena IMP diproses menjadi GMP, maka lama kelamaan GMP akan menumpuk, sehingga akan menghambat enzim yang membentuk XMP. Sehingga senyawa IMP tidak bisa diubah menjadi XMP dan terjadi penumpukan IMP. Maka senyawa IMP bisa dipanen sebagai metabolit primer. 50
2. Penumpukan Produk Akhir Metode pengaturan ini memang sengaja melakukan penumpukan produk akhir yang nantinya akan dipanen sebagai metablit primer. Jadi, yang dipanen adalah senyawa produk akhir. Hal ini sering digunakan untuk menghasilkan produk akhir jalur bercabang. Jika Enzim Homoserin dehydrogenase dihambat, maka proses metabolisme mengarah ke LISIN. Akibatnya, Homoserin jumlahnya sedikit, sehingga METIONIN dan THREONIN juga sedikit. Karena pengaturan HARMONIS, maka meskipun LISIN menumpuk tidak akan menghambat proses metabolisme. Ini yang dimaksud pengaturan dengan cara penumpukan produk akhir. Produk akhir berupa senyawa Lisin sengaja diperbanyak hansilnya untuk dipanen sebagai metabolit primer. 51
3. Pembentukan Mutan yang Resisten pada Produk Akhir Metode pengaturan ini biasanya digunakan untuk mendapatkan metabolit primer yang berupa Produk Akhir. Pada umumnya, digunakan untuk menghasilkan produk akhir pada jalur metabolisme jalur Tunggal. Mikroba biasanya tidak tahan terhadap produk akhir yang berlebih. Sehingga harus diciptakan mikroba yang tahan terhadap produk akhir berlebih yaitu berupa mutan yang resisten terhadp produk akhir. A B C D Untuk membentuk mutan mikroba yang resisten (tahan) terhadap produk akhir, dilakukan dengan cara melatih mikroba agar tahan terhadap produk akhir E. Pertama tama, mikroba ditumbuhkan dalam substrat A dan ditambahkan senyawa E agak banyak. Pasti ada mikroba yang mati karena tidak tahan senawa E, tetapi ada sebagian yang masih hidup. Mikroba yang hidup diambil dan ditumbuhkan lagi pada substrat yang mengandung senyawa E lebih banyak lagi. Mikroba yang hidup ditumbuhkan lagi pada substrat yang megandung senyawa E lebih banyak. Maka mikroba yang masih bertahan hidup adalah mikroba yang sudah resisten terhadap produk akhir (senyawa E) atau disebut mutan yang resisten terhadap produk akhir. Mikroba ini dapat digunakan untuk memproduksi metabolit skunder yang berupa produk akhir seperti penicillin (anti mikroba). E 52
VIII. BIOSINTESIS METABOLIT SKUNDER Biosintesa metabolit skunder, umumnya spesifik untuk satu atau beberapa spesies mikroba tertentu saja. Maksudnya adalah, satu metabolit skunder hanya dihasilkan oleh satu jenis mikroba. Berbeda dengan matabolit primer. Satu metabolit primer bisa dihasilkan oleh berbagai jenis mikroba, karena metabolit primer tidak spesifik pada satu jenis mikroba. Metabolit skunder diduga merupakan senyawa yang tidak diperlukan untuk pertumbuhan sel. Tetapi produksinya sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Jika lingkungan tempat hidup mikroba sangat tidak memungkinkan (ekstrem), maka mikroba akan memproduksi metabolit skunder. Contohnya adalah neomisin, mitomisin, aflatoxin, penisilin, aktinomisin, antibiotic, mikotoxin dan pigmen (misalnya angkak). Bebarapa hipotesis yang berkembang terkait dengan fungsi Metabolit Skunder yaitu : 1. Metabolit sekunder merupakan penyimpangan dari metabolit primer. 2. Metabolit sekunder merupakan hasil buangan akhir yang tidak berfungsi dalam metabolisme 3. Pada awalnya, metabolit skunder mempunyai fungsi yang penting. Tetapi lama kelamaan kehilangan fungsinya karena evolusi 4. Merupakan hasil (produk) dari mekanisme detoxifikasi (proses membuang senyawa toksin/racun dalam sel) 5. Merupakan akibat dari system pengontrolan yang lemah dalam produksi metabolit primer Tahap Biosintesis Metabolit Skunder Biosintesis metabolit skunder oleh sel mikroba meliputi beberapa tahapan yaitu : 53
54 1. Penyerapan Nutrien ke dalam Sel Pertama-tama, sel mikroba akan menyerap nutrisi yang terdapat di dalam substrat. Nutrisi yang diserap oleh sel mikroba diantaranya sumber karbon (bisa berupa glukosa, asam lemak atau asam amino), mineral, vitamin dan senyawa lain yang diperlukan. Nutrisi akan dimasukkan ke dalam organ sel yang melakukan metabolisme seperti mitokondria (proses katabolisme) atau sitosol (biosintesis). 2. Pemecahan nutrien menjadi senyawa intermediet melalui jalur metabolit primer (Glikolisis, dll). Nutrisi yang sudah masuk ke dalam sel, selanjutnya akan mengalami proses metabolisme. Pada awal proses biasanya nutrisi akan mengalami proses penguraian (katabolisme). Jika nutrisi berupa glukosa, maka akan melalui jalur glikolisis sehingga menjadi asam piruvat. Apabila berupa lemak, maka akan mengalami proses oksidasi asam lemak. Glikolisis maupun oksidasi asam lemak merupakan jalur metabolit primer. Senyawa-senyawa yang dihasilkan pada jalur metabolit primer tersebut merupakan senyawa intermediet (senyawa antara) yang nantinya akan diproses menjadi metabolit skunder. Dengan demikian, proses biosintesis metabolit skunder, pada awalnya adalah melewati jalur metabolit primer untuk menghasilkan senyawa intermediet. 3. Biosintesa molekul-molekul kecil yang merupakan Prekursor dari metabolit skunder Senyawa intermetiet yang dihasilkan dari jalur metabolit primer, selanjutnya akan diproses menjadi senyawa precursor (senyawa pemula). Prekursor ini selanjutnya akan masuk ke dalam jalur metabolit skunder untuk diproses menjadi metabolit skunder.
Prekursor ini bukan senyawa yang terdapat pada jalur metabolit primer, tetapi senyawa yang sudah keluar dari jalur metabolit primer. Sedangkan senyawa intermediet adalah senyawa yang terdapat pada jalur metabolit primer. 4. Modifikasi senyawa intermediet bila diperlukan. Tahapan ini dilakukan apabila diperlukan. Ada kalanya senyawa intermediate masih mengalami proses perubahan menjadi senyawa lain sebelum menjadi precursor. 5. Masuknya Prekursor ke dalam jalur Biosintesis metabolit Skunder Prekursor yang sudah terbentuk, selanjutnya akan masuk ke dalam jalur metabolit skunder. Di sinilah proses pembentukan metabolit skunder dilakukan. Jalur ini sudah berada di luar jalur metabolit primer. Senyawa-senyawa yang terdapat pada jalur ini juga sangat berbeda dengan senyawa pada jalur metabolit primer. Biasanya tahap ini terjadi pada fase pertumbuhan lambat pada fase pertumbuhan mikroba. 6. Modifikasi akhir setelah struktur utama terbentuk Untuk menghasilkan produk utama metabolit skunder yang diharapkan, maka perlu dilakukan modifikasi struktur molekul senyawa. Modifikasi bisa berupa proses polimerisasi yaitu proses penggabungan senyawa-senyawa kecil menjadi senyawa yang berukuran besar. 55
Tahap Biosintesis Metabolit Skunder Tahap Biosintesis Metabolit Skunder (ISOPRENE) 56
IX. PENGATURAN BIOSINTESIS METABOLIT SKUNDER Untuk memproduksi metabolit skunder, perlu dilakukan pengaturan metabolisme. Pengaturan metabolisme yang dilakukan dalam biosintesis metabolit skunder diantaranya : 1. Pengaturan dengan Induksi Enzim 2. Pengaturan Umpan Balik 3. Pengaturan Katabolit 4. Pengaturan Muatan Energi 1. Induksi Enzim Pengaturan dengan metode induksi enzim dilakukan dengan cara menambahkan senyawa inductor ke dalam substrat. Tujuannya agar mikroba memperoduksi enzim yang diharapkan sehingga bisa mengarah pada pembentukan senyawa metabolit skunder. Sebagai contoh adalah senyawa asam amino Metionin sebagai inductor (Induser) pada pembentukan metabolit skunder berupa Sephalosporin pada bakteri Chephalosporium aeromonium. Pemberian senyawa induser harus ditambahkan ke dalam substrat pada tropofase (fase pertumbuhan cepat) dari mikroba. Jika pemberian induser dilakukan pada iodofase (fase pertumbuhan lambat), maka pengaruhnya kecil terhadap produksi metabolit skunder. Pemberian Induser berfungsi agar mikroba memproduksi enzim untuk membentuk metabolit skunder. Oleh karena itu, senyawa induser harus sudah siap sebelum proses biosintesis metabolit skunder yaitu pada iodofase. Jika induser baru diberikaan saat iodofase, maka enzim yang diperlukan untuk memproduksi metabolit skunder belum siap saat diperlukan. 57
Metionin mempunyai atom Sulfur (S). Demikian pula produk metabolit skunder yang berupa Sephalosporin, juga mengandung unsur S. Meskipun demikian, peranan metionin sebagai induser tidak dapat digantikan oleh senyawa lain yang juga mengandung S. Fungsi metionin hanya dapat diganti oleh Analognya yaitu Norleusin yaitu senyawa yang tidak mengandung S. Artinya, senyawa induser bukan sebagai penyedia unsur atau atom yang terdapat di dalam produk metabolit skunder. Contoh lain senyawa induser adalah asam amino Triptopan. Senyawa Triptopan digunakan sebagai senyawa penginduksi pada biosintesis metabolit skunder berupa senyawa Alkaloid. 2. Pengaturan Umpan Balik Pengaturan umpan balik untuk biosintesis metabolit skunder biasanya dilakukan pada mikroba yang memproduksi metabolit berupa senyawa antimiroba (antibiotic). Sebagai contoh senyawa chloramphenicol (antibiotic) merupakan metabolit yang dapat menghambat mikroba yang memproduksinya sendiri. Senyawa antibiotic lain seperti Penicilin, Ristomisin, virginiamisin juga sama yaitu dapat menghambat produksinya sendiri. Untuk mengatasi hal tersebut, maka biasanya dilakukan dengan membuat mikroba yang tahan terhadap produk akhir. 3. Pengaturan Katabolit Pengaturan katabolit dilakukan dengan mengatur makanan atau substrat yang digunakan dalam metabolisme. Glukosa merupakan substrat yang cepat dipakai (diurai) oleh penicilium, tapi kurang bagus untuk produksi penicillin. Glukosa hanya disukai mikroba sebagai bahan makanannya, tetapi yang dikonversi menjadi produk akhir (metabolit) hanya sedikit. 58
Sebaliknya, Laktosa kurang disukai atau sangat lambat diurai oleh penicilium, tapi sangat baik untuk produksi penicillin. Untuk mengatasi hal tersebut, maka dilakukan pengaturan dengan cara mencampur atau menggabung antara glukosa dan laktosa untuk digunakan sebagai substrat. Campuran kedua bahan tersebut merupakan medium yang tepat utk produksi penicillin. Glukosa akan menjadi sumber makanan (sumber energy) bagi penisilium, sedangkan laktosa akan dikonversi menjadi penicillin. Glukosa sebagai sumber energy akan digunakan oleh bakteri tersebut pada tropofase untuk pertumbuhan selnya. Jika glukosa telah habis, maka Laktosa akan digunakan untuk produksi penicillin pada iodofase. 4. Pengaturan Muatan Energi Pengaturan ini dilakukan dengan cara mengatur jumlah energy di dalam sel mirroba. Jumlah energy berupa ATP intraseluler (ATP di dalam sel) meningkat pada saat tropofase (fase pertumbuhan cepat) bakteri Streptomyces aureofocus. Kemudian ATP menurun selama pembentukan metabolit skunder Chlor Terrasiklin. Pembentukan metabolit skunder terjadi pada iodofase. Mutan (mikroba hasil mutasi gen) penghasil metabolit skunder yang tinggi, ternyata hanya mengandung ATP rendah (25 - 50%) dibandingkan kultur stok (yang tidak menghasilkan metabolit skunder). Untuk mendapatkan metabolit skunder yang tinggi, maka dilakukan dengan mengatur jumlah ATP yang rendah pada sel mikrba. 5. Pengaturan dengan Pemotongan Metabolisme Skunder Hal Hal Yang Berhubungan Dengan Biosintesis Metabolit Skunder 1. Pengaruh precursor Prekursor merupakan bahan aditif (tambahan) yang berperan : 59
a. Mengarahkan pembentukan produk metaboit skunder yang diinginkan b. Untuk meningkatkan produksi metabolit skunder yang diharapkan 2. Hubungan Tropofase dan Iodofase Metabolit skunder terbentuk melalui mekanisme : a. Merupakan upaya mikroba untuk mencegah diri dari kematian karena kurang nutrient b. Kekurangan nutrient terjadi pada iodofase, karena sudah banyak digunakan pada tropofase c. Pada beberapa fermentasi, nutrisi yang cepat habis adalah Glukosa d. Pada fermentasi lain, nutrisi yang cepat habis adalah Nitrogen atau fosfat. Kemungkinan, dengan keterbatasan nutrisi tersebut, menyebabkan pengumpulan suatu enzim induser (penginduksi enzim) atau terjadi pelepasan gen-gen metabolisme skunder dari represi katabolit. Apapun mekanismenya, yang pasti, pada akhir tropofase terjadi perubahan yang nyata pada komposisi enzim sel mikroba. Enzim tersebut erat kaitannya dengan pembentukan produk metabolit skunder (Tabel 5.1 hal. 53, Buku BIOINDUSTRI). 60
X. KINETIKA PERTUMBUHAN MIKROBA Dalam bahasan ini akan dipelajari cara menghitung kecepatan pertumbuhan mikroba. Hal ini diperlukan dalam industry yang meproduksi starter mikroba (ragi) untuk industry fermentasi. Dalam memproduksi starter, harus bisa memprediksi jumlah mikroba yang dihasilkan setelah diinkubasi dalam beberapa waktu tertentu. Atau bisa menghitung, berapa lama inkubasi yang diperlukan untuk menghasilkan sejumlah mikroba (sterter) tertentu. Pertumbuhan bisa didefinisikan sebagai kenaikan jumlah materi sel (massa sel atau jumlah sel). Jumlah materi sel dapat ditentukan dengan cara: 1. Gravimetri Gramimetri dilakukan dengan mengukur berat (massa) sel. Berat sel bisa berupa berat kering (BK), berat basah sel (BB), berat DNA dari sel atau berat Protein sel. 2. Perhitungan Jumlah Sel Perhitungan jumlah sel bisa dilakukan dengan menghitung jumlah sel secara langsung di bawah mikroskop atau juga dengan menumbuhkan sel selama waktu tertentu, kemudian dihitung jumlah koloni sel yang terbentuk. Pertumbuhan sel pada umumnya tidak merata selama fase pertumbuhan sel. Pertumbuhan optimum (kecepatan pertumbuhan) sel bisa dihitung sesuai Rumus berikut : S U = U max --------------- Ks + S U = Kecep. Pertumb Spesifik (gram sel yang dihasilkan/jam/gram sel awal) 61
Umax = Kecepepatan Pertumbuhan maksimum dari sel S = Konsentrasi Substrat Ks = Konstanta Kejenuhan (Konsentrasi Substrat pada saat kecepatan pertumbuhan mikroba ½ dari kecepatan maksimumnya atau U=Umax/2) Fase Pertumbuhan Mikroba dapat dibagi menjadi empat fase yaitu : 1. Fase Lag (fase adaptasi) Fase adapasi dengan lingkungan baru. Fase ini terjadi pada saat kultur mikroba baru ditumbuhkan dalam medium atau substrat. Karena hidup dengan substrat yang baru, mikroba akan beradaptasi dengan kondisi yang baru tersebut seperti nutrisi, pH, suhu, kelembaban atau kondisi lingkungan lainnya. Pada fase ini pertumbuhan mikroba sangat kecil karena belum terbiasa dengan linkungan yang baru. 2. Fase Eksponensial (fase pertumbuhan cepat / tropo fase) Ketika mikroba sudah bisa menyesuakan diri dengan linkungan barunya, maka mikroba akan bisa tumbuh dengan baik. Pada fase ini, pertumbuhan mikroba sangat tinggi atau mencapai kecepatan maksimunya. Kecepatan pertumbuhan mikroba sangat cepat sekali seperti pola eksponensial sehinga disebut fase eksponensial. U = U max 3. Fase Pertumbuhan lambat (iodo fase) Setelah pertumbuhan mikroba berlansung sangat cepat, maka akan terjadi peningktan populasi mikroba. Pada waktu yang bersamaan, ketersediaan makanan juga berkurang sangat banyak. Akibatnya, mikroba akan kekurangn bahan 62
makanan sehingga jumlah mikroba yang tumbuh juga berkurang. Di lain pihak, sebagian mikroba sudah mulai ada yang mati. Dengan demikian, pertumbuhan mikroba sangat lambat. Jumlah keseluruan mikroba masih bertambah meskipun dalam jumlah kecil. Pada fase ini, jumlah mikroba yang tumbuh baru masih lebih besar dibanding jumlah mikroba yang mati. Tetapi kecepatan pertumbuhan mikroba (U) lebih rendah dari kecepatan pentumbuhan maksimumnya (U max). U < U max ; Pada fase ini dimulai Produksi Metabolit Skunder 4. Fase Seimbang Pada fase ini, nutrisi sudah habis sehingga banyak mikroba yang mati. Jumlah mikroba yang mati jumlahnya sama dengan mikroba yang tumbuh baru sehingga jumlah total mikroba tidak ada penambahan (tetap). Laju pertumbuhan = laju kematian sehinga U = 0. 5. Fase Kematian Pada kondisi ini, mikroba banyak yang mati dan tidak ada mikroba yang tumbuh baru. Jumlah mikroba terus mengalami penurunan. Sehingga kecepatan pertumbuhan mikroba negative atau mikrobanya berkuran (U < 0) Selanjutnya akan dibahas tentang unsur-unsur dalam Kinetika Pertumbuhan Mikroba Yaitu meliputi : 1. Kecepatan Pertumbuhan Spesifik (u) 2. Waktu Generasi (tg) 3. Jumlah Generasi 4. Konstanta Kecepatan Pertumbuhan Eksponensial (k) 63
1. Kecepatan Pertumbuhan Spesifik (u) Adalah : Perubahan jumlah massa sel atau jumlah sel atau komponen sel tiap satuan waktu. Dengan kata lain, selisih jumlah mikroba tiap satuan waktu Nt -No U = ------------------------- t - to Karena pertumbuhan sel mengikuti pola eksponensial, maka perhitungan dilakukan dalam bentuk log, sehingga : Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to U = Kecep. Pertumbuhan Spesifik (siklus log/jam) Nt = Jumlah sel pada waktu ke-t No= Jumlah sel pada waktu ke-0 t = Waktu ke-t to = Waktu ke-0 Contoh 1 : Pada awalnya jumlah sel 102 sel/ml, setelah diinkubasi selama 3 jam, jumlah sel menjadi 108 sel/ml. Berapa kecepatan pertumbuhan spesifik mikroba ? Jawab : Diketahui : Jumlah awal mikroba (No) = 102 Lama inkubasi (t) = 3 jam 64
Jumlah akhir mikroba (Nt) = 108 Ditanya : Kecepatan pertumbuhan spesifik (U) Maka, digunakan rumus dibawah ini: Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to Log 108 - Log 102 U = ------------------------- 3 - 0 Log 108 = 8 Log 102 = 2 Sehingga : 8 - 2 U = ---------- 3 U = 6/3 U = 2 siklus log/jam Artinya, dalam 1 jam, jumlah mikroba bertambah 2 skilus log. Maksudnya 2 siklus log adalah pangkatnya bertambah 2. Kalau awalnya 102 (100 sel) menjadi 104 (10.000 sel). Atau awalnya 103 (1000 sel) menjadi 105 (100,000 sel). 65
Contoh 2 : Menghitung jumlah mikroba awalnya Jika diharapkan jumlah sel 108 sel/ml setelah 3 jam inkubasi, berapa jumlah mikroba awal yang harus ada ? Diketahui U = 1 siklus log/jam. Diketahui : Nt = 108 Lama inkubasi (t) = 3 U = 1 Ditanya : Jumlah mikroba awal (No) Maka : Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to Log 108 - Log No 1 = ------------------------- 3 8 - Log No 1 = ----------------- 3 1 x 3 = 8 - Log No 3 = 8 - Log No Log No = 8 - 3 Log No = 5 No = 105 66
Contoh 3 : Menghitung lama inkubasinya yang diperlukan Pada awal inkubasi. Jumlah mikroba 103 sel/ml. Jika diharapkan jumlah sel 107 sel/ml, berapa lama inkubasi yang diperlukan? Diketahui U = 2 siklus log/jam. Diketahui : No = 103 Nt = 107 U = 1 Ditanya : Lama inkubasi (t) Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to Log 107 - Log 103 2 = ------------------------- t 7 - 3 2 = ----------------- t 2 x t = 4 67
4 t = -------- 2 T = 2 jam Artinya, diperlukan inkubasi selama 2 jam untuk mendapatkan mikroba 107 Soal 1. Pada awal jumlah sel 103, setelah diinkubasi selama 4 jam jumlah sel menjadi 109. a. Berapa nilai U? b. Jika diharapkan jumlah sel 107, berapa lama inkubasi yang dilakukan ?. Soal 2. Kecepatan pertumbuhan spesifik bakteri sebesar 2 siklus log/jam. Berapa jumlah mikroba yang dihasilkan selama 6 jam inkubasi jika mikroba awalnya sebanyak 1000 ?. 2. Waktu Generasi (tg) Adalah : Waktu yang diperlukan oleh mikroba untuk menjadi 2 kali lipat dari jumlah awalnya atau waktu diperlukan oleh mikroba untuk membelah diri. Rumus waktu generasi (tg) diturunkan/diperoleh dari rumus di bawah ini: Log Nt - Log No U = ------------------------- (t - to) 68
Log Nt - Log No U = ------------------------- (t - to) tg Jika (t-to) atau lama inkubasi adalah waktu generasi (tg), maka Jumlah mikroba (Nt) akan menjadi 2 kali lipat dari mikroba awal (No), sehingga : Nt = 2xNo Maka, rumus di atas, Nt diganti dengan 2xNo, sehingga 2xNo ( Log 2xNo - Log No ) Log ------- --> Log 2 U = ------------------------- No tg 2xNo ( Log 2xNo - Log No ) = Log ------- = Log 2 No Sehingga, Log 2 Log 2 U = ----------- tg = --------- tg U SEHINGGA : Waktu Generasi (tg) Log 2 tg = --------- U 69
Contoh 1 : Berapa waktu generasi mikroba yang mempunyai nilai U = 1 siklus log/jam. Log 2 tg = --------- U Log 2 = 0,301 0,301 tg = --------- tg = 0,301 jam = 0,301 x 60 menit 1 Contoh 2 : Pada awalnya jumlah sel 102 sel/ml, stelah inkubasi 4 jam, jumlah sel menjadi 108 sel/ml. Berapa waktu generasi mikroba ? Diketahui : No = 10 2 t = 4 jam Nt = 10 8 Ditanyakan : tg Untuk menjawab, maka dilakukan beberapa langkah : Langkah 1. Mencari nilai U, dengan rumus : Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to 70
Log 108 - Log 102 U = ------------------------- 4 - 0 8 - 2 U = ---------- 4 U = 6/4 U = 1,5 siklus log/jam Lankah 2. Mencari waktu generasi (t), Log 2 tg = --------- U 0,301 tg = --------- tg = 0,2006 jam 1,5 Soal 1: Mikroba mempunyai waktu generasi 0,301 jam. Jika jumlah sel awal 104 sel/ml. Setelah 3 jam inkubasi, berapa jumlah mikroba (Nt)? 3. Jumlah Generasi Adalah : Berapa kali sel membelah diri atau naik 2 kali lipat. Untuk mencari nilai Jumlah Generasi, maka menggunakan rumus di bawah ini : 71
Nt/No Jumlah Generasi = ---------- 2 Karena pertumbuhan mikroba mengikuti pola eksponensial, maka dihitung dalam Log, sehingga : Log(Nt/No) Jumlah Generasi = ---------------- Log 2 Contoh 1 : Pada awalnya jumlah sel 2x104 sel/ml, setelah inkubasi beberapa waktu, jumlah sel menjadi 16x104 sel/ml. Berapa jumlah generasinya mikroba tersebut? Diketahui : No = 2x104 Nt = 16x104 , maka : Log(Nt/No) Jumlah Generasi = ---------------- Log 2 16x104 Log(-----------) 2x104 Jumlah Generasi = ------------------------- Log 2 72
Maka, ini dihitung dulu, 16x104 Log = (-----------) 2x104 16x104 Karena, (-----------) = 8 2x104 16x104 Maka, Log = (-----------) = Log 8 2x104 Sehingga : Log 8 Jumlah Generasi = ------------- Log 2 0.903 = ------------ 0,301 Jumlah Generasi = 3 generasi Artinya, untuk menaikkan jumlah mikroba dari 2x104 menjadi 16x104 , mikroba tersebut membelah diri sebanyak 3 kali. 73
Soal 1 : Pada awalnya jumlah sel 102 sel/ml, setelah inkubasi 3 jam, jumlah sel menjadi 108 sel/ml. a. Berapa waktu generasi mikroba ? b. Dari 102 menjadi 108 (selama 3 jam inkubasi), brp jumlah generasinya? c. Setelah diinkubasi 2 jam, berapa jumlah mikrobanya ? d. Pada jumlah generasi= 15, berapa jumlah mikrobanya? Ketentuan : Log (A/B) = Log A - Log B Log (AxB) = Log A + Log B 4. Konstanta Kecepatan Pertumbuhan Eksponensial (k) Adalah : Jumlah generasi per satuan waktu Rumusnya adalah : 1 k = --------- tg Rumus di atas diperoleh/diturunkan dari rumus dibawah ini : Jumlah generasi k = --------------------- waktu (t) Log(Nt/No) Jumlah Generasi = ---------------- Log 2 74
Maka : Log Nt - Log No k = ------------------------- (log 2) ------------------ t Jika disederhanakan akan menjadi : Log Nt - Log No k = ------------------------- (log 2) x t Karena : Log Nt - Log No U = ------------------------- t Maka : U k = --------- log 2 Karena : Log 2 tg = --------- U Maka, k adalah kebalikan dari tg 75
atau 1 k = --------- tg Contoh 1 : Mikroba memiliki nilai wktu generasi (tg) sebesar 2 jam. Berapa konstanta kecep pertumb eksponensial (k) ? 1 k = --------- tg 1 k = --------- 2 k = 0,5 Contoh 2 : Mikroba memiliki nilai kecepatan pertumbuhan spesifik (U) sebesar 1 siklus log/jam. Berapa konstanta kecep pertumb eksponensial (k) ? 1 k = --------- tg 76
Nilai tg dicari dari Rumus : Log 2 tg = --------- U 0,301 tg = --------- 1 Maka : tg = 0,301 jam Sehingga : 1 k = --------- 0,301 k = 3,32 Soal 1 : Pada awalnya jumlah sel 102 sel/ml, stelah inkubasi 4 jam, jumlah sel menjadi 108 sel/ml. a. Berapa waktu generasi mikroba ? b. Berapa jumlah generasi selama 4 jam ? c. Berapa jumlah generasi selama 3 jam ? d. Berapa konstanta kecep pertumb eksponensial ? 77
Soal 2 : Mikroba mempunyai waktu generasi 0,301 jam. Jika jumlah sel awal 104 sel/ml. a. Berapa jumlah mikroba setelah 3 jam ? b. Berapa u ? c. Berapa k ? Soal 3 : Mikroba mempunyai nilai k= 3,5. Jika anda diminta memproduksi starter mikroba tsb sebanyak 1012 sel/ml. Baagaimana anda melakukannya jika waktu anda maksimal 6 jam. 78
XI. KINETIKA FERMENTASI Kinetika Fermentasi : mempelajari perhitungan dalam proses fermentasi. Dalam proses fermentasi ada beberapa hal yang harus diketahui yaitu : 1. Produksi Produk : Jumlah Produk yang dihasilkan selama fermentasi 2. Substrat terpakai : Jumlah Substrat yang yang digunakan oleh mikroba selama fermentasi 3. Produksi Sel : Jumlah sel yang dihasilkan selama fermentasi 4. Persen (%) Konversi : prosentase substrat yang diubah menjadi produk Pembahasan lebih detail tentang Kinetika Fermentasi meliputi antara lain: 1. Kecepatan Produksi Spesifik (qp) 2. Kecepatan Pemakaian Substrat Spesifik (qs) 3. Produksi Sel per Substrat (Y x/s) 4. Produksi Produk per Substrat (Y p/s) 5. Produksi Produk per Sel (Y p/x) 6. % Konversi 1. Kecepatan Produksi Spesifik (qp) Adalah : Banyaknya produk yang dihasilkan (gram) oleh setiap gram sel per jam. Pada proses fermentasi, substrat akan dimakan oleh sel mikroba kemudian diproses menjadi produk fermentasi. Selain terjadi pembentukan produk, selama fermentasi akan terjadi penambahan jumlah sel mikroba. 79
Rumus kecepatan produksi spesifik (qp) adalah : gram produk qp = ---------------- gram sel --------- jam Contoh 1. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 100 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 40 gram/l, biomassa sel 10 gram/l dan sisa glukosa 20 gram/l. Berapa kecepatan produksi spesifik ? Diketahui : Substrat awal = 100 gram/l Sisa substrat = 20 gram/l Lama fermentasi = 2 jam Produk (sitrat) = 40 gram/l Jumlah sel = 10 gram/l Ditanya : qp Jawab : Catatan : tidak semua angka yang ada dalam soal, harus digunakan semua. Hanya angka yang diperlukan saja yang dimasukkan dalam Rumus. 80
gram produk ---------------- Gram sel qp = --------- jam Nilai dimasukkan, maka : 40 ---------------- = 4 10 Qp = --------- 2 4 Qp = -------- = 2 2 Jadi, kecepatan pertumbuhan spesifik adalah 2. Artinya, dihasilkan 2 gram produk (asam sitrat) oleh setiap gram sel tiap jam fermentasi. 2. Kecepatan Pemakaian Substrat Spesifik (qs) Adalah : Banyaknya SUBSTRAT yang terpakai (gram) oleh setiap gram sel per jam. Substrat yang terpakai adalah selisih dari jumlah substrat di awal fermentasi dengan sisa substrat di akhir frmentasi. Rumus Kecepatan pemakaian substrat spesifik (qs) adalah : 81
gram Substrat terpakai ----------------------------- Gram sel qs = --------- jam Substrat terpakai = jumlah substrat awal - sisa substrat Contoh 2. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. Berapa kecepatan pemakaian substrat spesifik ? Diketahui : Substrat terpakai (glukosa) = Substrat awal - substrat sisa Substrat terpakai (glukosa) = 76,59 - 5,91 g/l = 70,68 g/l Jumlah sel = 12,98 g/l Waktu = 2 jam Ditanyakan : qs 82
Jawab : gram susbtrat terpakai ------------------------------ Gram sel qs = --------- jam 70,68 ---------------- = 5,44 12,98 qs = --------- 2 5,44 qs = -------- = 2,72 2 Jadi kecepatan pemakaian substrat spesifik (qs) adalah 2,72. Artinya, setiap gram sel mikroba, memerlukan substrat (glukosa) sebesar 2,72 gram tiap jam. 3. Produksi Sel per Substrat (Y x/s) Adalah : Banyaknya SEL yang dihasilkan (gram) oleh setiap gram subtrat yang digunakan. Rumusnya adalah : 83
Gram sel yang dihasilkan Y x/s = gram Substrat terpakai Contoh 3. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. Berapa produksi sel per substrat? Diketahui: Substrat terpakai (glukosa) = Substrat awal - substrat sisa Substrat terpakai (glukosa) = 76,59 - 5,91 g/l = 70,58 g/l Jumlah sel = 12,98 g/l Waktu = 2 jam Ditanya : Y x/s Jawab : Gram sel yang dihasilkan Y x/s = gram Substrat terpakai 84
12,98 Y x/s = --------- 70,68 Y x/s = 0,18 Jadi, produksi sel per substrat adalah 0,18. Artinya, dihasilkan 0,18 gram sel mikroba dari setiap gram substrat. 4. Produksi Produk per Substrat (Y p/s) Adalah : Banyaknya Produk yang dihasilkan (gram) oleh setiap gram subtrat yang digunakan. Rumusnya adalah : Gram Produk yang dihasilkan Y p/s = gram Substrat terpakai Contoh 4. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. Berapa produksi produk per substrat? Diketahui : Produk (as. Sitrat) yang dihasilkan = 10,99 g/l 85
Substrat terpakai (glukosa) = Substrat awal - substrat sisa Substrat terpakai (glukosa) = 76,59 - 5,91 g/l = 70,58 g/l Jumlah sel = 12,98 g/l Waktu = 2 jam Ditanya : Y p/s Jawab : Gram produk yang dihasilkan Y p/s = gram Substrat terpakai 10,99 Y p/s = --------- 70,58 Y p/s = 0,15 Jadi, produksi produk per substrat adalah 0,15. Artinya, dihasilkan 0,15 gram produk tiap gram substrat. 5. Produksi Produk per Sel (Y p/x) Adalah : Banyaknya Produk yang dihasilkan (gram) oleh setiap gram Sel Rumusnya adalah : 86
Gram Produk yang dihasilkan Y p/x = gram Sel Contoh 5. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. Berapa produksi produk per Sel ? Diketahui : Produk (as. Sitrat) yang dihasilkan = 10,99 g/l Substrat terpakai (glukosa) = Substrat awal - substrat sisa Substrat terpakai (glukosa) = 76,59 - 5,91 g/l = 70,58 g/l Jumlah sel = 12,98 g/l Waktu = 2 jam Ditanya : Y p/x Jawab : Gram produk yang dihasilkan Y p/x = gram Sel 10,99 Y p/x = --------- 12,98 87
Y p/x = 0,84 Jadi, produksi produk per sel adalah 0,84 Artinya, dihasilkan 0,84 gram produk dari setiap gram sel mikroba. 6. % Konversi Adalah : Prosentasi Jumlah (mol) Produk yang dihasilkan oleh setiap (mol) substrat yang digunakan. Ruumusnya adalah : Mol Produk yang dihasilkan % Konversi = --------------------------- x 100% Mol Substrat yang digunakan Contoh 6. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. BM glukosa 180, BM Asam sitrat 192. Berapa % Konversi ? Diketahui : BM asam sitrat = 192; BM glukosa = 180 Jumlah produk (as sitrat) = 10,99 gram/l Substrat terpakai (glukosa) = 76,59 - 5,91 g/l = 70,58 g/l Ditanya : % Konversi 88
Jawab : Gram produk Mol produk (as sitrat) = ----------------- BM produk 10,99 Mol produk (as sitrat) = -------- = 0,057 192 Gram substrat Mol Substrat terpakai (glukosa) = ----------------- BM substrat 70,58 Mol Substrat terpakai (glukosa) = --------- = 0,39 180 Mol Produk yang dihasilkan % Konversi = --------------------------- x 100% Mol Substrat yang digunakan 0,057 % Konversi = -------------- x 100 % 0,39 % Konversi = 14,61 % 89
Soal 1. Proses fermentasi asam asetat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 120 (gram/l) dengan qp = 3 dan qs = 8. Berapa asam asetat yang dihasilkan setelah fermentasi selama 4 jam dan berapa sisa glukosanya. Soal 2. Proses fermentasi asam asetat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 120 (gram/l) dengan qp = 3 dan qs = 8. Berapa asam asetat yang dihasilkan setelah fermentasi selama 4 jam dan berapa sisa glukosanya. Berapa % konversinya. 90
XII. METODE PENGUKURAN PERTUMBUHAN MIKROBA Dalam industry pangan yang melibatkan mikroba dalam proses pengolahannya, kemampuan menghitung jumlah miikroba sangat diperlukan. Kemampuan menghitung jumlah mikroba diperlukan ketika hasus menentukan berapa jumlah starter (ragi) yang harus ditambahkan ke dalam substrat. Atau pada industry yang memproduksi starter, kemampuan menghitung jumlah mikroba juga harus dimiliki. Metode pengukuran atau penghitungan jumlah mikroba ada banyak metode. Tetapi secara umum, ada 2 metode penghitungan jumlah mikroba yaitu : 1. Cara Langsung 2. Cara Tidak Langsung Pengukuran secara langsung dilakukan dengan cara menghitung jumlah sel mikroba yang secara nyata benar-benar terdapat di dalam sampel. Sedang cara tidak langsung dilakukan dengan cara memperkirakan jumlah mikroba di dalam sampel melalui beberapa pendekatan. Beberapa pendekatan yang digunakan adalah menghitung produk yang dihasilkan oleh sel mikroba atau substrat yang dimakan oleh mikroba. Metode pengukuran tidak langsung menggunakan pendekatan atau prediksi sehingga dimungkinkan terdapat perbedaan dengan jumlah sel yang sebenarnya. Metode Pengukuran Secara Langsung Metode pengukuran mikroba secara langsung ada 2 cara yaitu : a. Pengukuran Jumlah Sel b. Pengukuran Massa Sel (gram) Pengukuran jumlah sel dilakukan dengan cara menghitung secara langsung jumlah sel yang ada di dalam sampel. Ini bisa dilakukan dengan melihat sel menggunakan 91
mikroskop atau menghitung jumlah koloni sel mikroba setelah ditumbuhkan dalam media. Pengukuran Jumlah Sel Pengukuran Jumlah Sel ada 3 cara yaitu : a. Perhitungan Mikroskopik Langsung b. Hitungan Cawan (Sel hidup) c. Perhitungan Sel Secara Otomatis Perhitungan mikroskopik secara langsung dilakukan dengan meletakkan sampel di bawah mikroskop. Selanjutnya sel mikroba yang terlihat dihutung jumlahnya. Sel yang terhitung dengan metode ini adalah seluruh sel mikroba baik yang sel yang masih hidup atau yang sudah mati. Inilah kelemahan metode ini, yaitu sel sudah mati juga ikut dihitung. Tetapi kelebihan metode ini adalah hasilnya bisa langsung diketahui langsung pada saat itu juga. Metode perhitungan cawan dilakukan dengan cara menumbuhkan sel mikroba ke dalam media (agar) di cawan petri. Setelah diinkubasi selama 3 sampai 5 hari, sel akan tumbuh menjadi koloni. Satu sel mikroba akan tumbuh menjadi satu koloni. Jika setelah diinkubasi terdapat 100 koloni, artinya pada awalnya sampel tersebut mengandung 100 sel. Jika kebetulan ada lebih dari 1 sel berdekatan kemudian membentuk 1 koloni, maka ini merupakan salah satu kelemahan metode ini. Oleh karena itu, untuk mengatasi hal ini, dalam penghitungan metode ini dilakukan beberapa kali pengenceran. Hal ini agar tidak terjadi penumpukan sel yng akan tumbuh menjadi 1 koloni. Jumlah sel yang terhitung dengan metode ini adalah hanya sel yang hidup saja. Ini merupakan keunggulan metode ini. Tapi kelemahannya adalah perlu waktu yang agak lama untuk mengetahui hasilnya. Hasil perhitungan bisa diketahui setelah 3 sampai 5 hari. 92
Pengukuran massa sel Metode pengukaran secara langsung yang lain adalah pengukuran massa sel. Pada metode ini, sel diukur beratnya. Ada 3 cara pengukuran massa sel yaitu : a. Pengukuran Berat Kering Sel b. Kekeruhan c. Volume Sel yang Dipadatkan Pengukuran Berat Kering Sel Pengukuran berat kering sel adalah memisahkan sel dari bahan bukan sel. Kemudian sel dikeringkan dan ditimbang. Jadi yang terukur dengan metode ini adalah bagian padatan dari sel. Proses Pengukuran Berat Kering Sel adalah sebagai berikut : Sel disaring/disentrifuse Kmd dicuci dengan air/buffer Dikeringkan pada suhu 80 oC, 24 jam atau 110 oC, 8 jam Ditimbang berat sel (berat kering) Penyaringan/sentrifuse : Bertujuan memisahkan Sel dari cairan Pencucian : Untuk menghilangkan padatan non sel Non sel yang terikat saat penyarigan Mis. Ca Karbonat atau garam lain yang mungkin berasal dari Buffer dicuci dg ASAM Hidrokarbon : Dicuci dg PELARUT ORGANIK Pencucian dpt mengurangi Komponen Sel Terutama yang Larut dlm Air dan BM Rendah
Jumlahnya kira-kira 5 - 10 % dari berat Sel 93
Suhu dijaga agar Komponen Sel Tdk banyak Menguap Hasil dari Analisa ini, kira-kira 30% dari massa sel sebenarnya. Hasil ini adalah sel yang hidup maupun yang Mati. Tapi Sel yang Lisis tidak terhitung dalam analisa ini. Metode Perhitungan Dengan Kekeruhan Metode ini paling banyak digunakan menghitung pertumbuhan Bakteri atau Khamir OD (Optical Density) berbanding Lurus dg Konsentrasi Sel Diukur pada panjang gelombang : 600 - 700 nm 1 unit Absorbansi kira-kira Setara dg 1,5 g/l berat kering Untuk menghitung berat sel, menggunakan Kurva Standar Metode Perhitungan Volume Sel Yang Dipadatkan Dilakukan dg Sentrifuse berkala sampai konsentrasi padatan tertentu, BJ tertentu, Volume tertentu Massa Sel = Vol x BJ x Kons Padatan Mis: Sel mengandung 20 % padatan, BJ = 1 g/ml, Volumen cairan sel = 50 ml. Massa Sel = Vol x BJ x Kons Padatan Massa sel = 50 x1 = 50 gram. Karena cairan sel padatannya 20%, maka Massa sel = 50 g x 20 % = 10 gram. 94
Metode Pengukuran Tidak Langsung Metode pengukuran mikroba Cara Tidak Langsung ada beberapa cara yaitu : 1. Konsumsi Nutrien 2. Komponen Sel 3. Produk yang Terbentuk 4. Panas yang Dihasilkan 5. Viscositas Metode Penghitungan Melalui Konsumsi Nutrien atau Substrat Berikut ini adalah uraian tentang metode pengukuran dengan cara perhitungan konsumsi nutrient. Sumber C + Sumber N + O2 + Massa Sel + Produk + CO2 + H2O + Panas Massa Sel sesuai dengan : Pemakaian Substrat (C, H, O, N) atau Pembentukan Produk (produk, CO2, panas) A. Metode Konsumsi Nutrien atau Substrat (Sumber C) Umumnya Sel kering mengandung 50 +- 3% (b/b) C C (konsumsi) = C (massa sel) + C (CO2) + C (produk) Misal : Fermentasi asam asetat selama 4 hari memerlukan 10 g glukosa dan menghasilkan 4 gram asam asetat dan 2 gram CO2. Berapa berat sel kering jika jumlah C dalam sel kering sebesar 50%. 6 x 12 Gram C dalam glukosa = -------x 10 = 4 180 12 Gram C dalam CO2 = -------x 2 = 1 44 95
24 Gram C dalam Asetat = -------x 4 = 1,6 60 Gram C Sel = gram C Glukosa - (C CO2 + C Asetat) Gram C Sel = 4 - ( 1 + 1,6) Gram C Sel = 4 - 2,6 = 1,4 gram Jumlah C dalam sel kering adalah 50% SHG, gram sel kering = 1,4 x 100/50 = 1,4 x 2 = 2,8 gram 96
XIII. SISTEM FERMENTASI Pada industry fermentasi, dikenal dua system fermentasi yaitu : 1. Sistem Bath 2. Sistem Kontinyu Fermentasi Sistem Bath : Menggunakan wadah bisa berupa tangki atau tabung. Substrat steril ditempatkan dalam wadah tersebut kemudian ditambahkan starter. Selanjutnya diinkubasi sehingga terjadi pertumbuhan mikroba dan pembentukan produk fermentasi. Pertumbuhan eksponensial hanya sesaat Setelah Pertumbuhan mikroba mencapai maksimum, selanjutnya akan menurun Setelah produk fermentasi terbentuk maksimum, inkubasi dihentikan dan produk fermentasi dipanen. Jika akan melakukan fermentasi lagi, maka menyiapkan substrat baru dan starter (mikroba) yang baru juga. Fermentasi Sistem Kontinyu Substrat (Medium) steril dan starter (mikroba) secara perlahan dimasukkan dalam tabung fermentasi yang berupa pipa yang panjang. Mikroba akan bergerak mengalir bersama substrat. Mikroba akan mengalami pertumbuhan dan mengubah substrat menjadi produk selama perjalanan dalam pipa. Selama dalam pipa, mikroba akan megalami fese adaptasi, fase pertumbuhan eksponensial. Pertumbuhan eksponensial akan berlangsung dalam waktu yang lama 97
Dilakukan pengaturan aliran medium sedemikian rupa sehingga produk fermetasi sudah terbentuk maksimal ketika media fermentasi keluar dari pipa fermentasi. Lama medium fermentasi mengalir dalam pipa fermentasi sebenarnya adalah lama inkubasi yang diperlukan oleh mikroba untuk membentuk produk. Produk fermentasi secara kontinyu, produk mengalir ke luar tabung (pipa) fermentasi Volume Medium dalam tabung dipertahankan konstan dengan cara mengatur kecepatan aliran medium masuk dan produk keluar harus sama
Jumlah mikroba dalam tabung Fermentasi dibuat KONSTAN CARANYA : Kecepatan pertambahan sel = Kecepatan Kehilangan sel U x N = D x N U = Kecep pertumbuhan spesifik N = jumlah sel mikroba D = Kecepatan pengenceran D = Kecep aliran/Volume medium total D = f/v f = Kecep aliran V = Volume medium total
Jika u > D : jml sel makin bertambah nutrient berkurang pertumbuhan sel terhambat
Jika u < D : jml sel makin berkurang Konsentrasi Nutrien harus Konstan Substrat yang ditambahkan dalam tangki = Substrat yang digunakan mikroba + Substrat yang hilang keluar aliran 98
Contoh : Tangki fermentasi dengan volume medium 500 ml dengan kecepatan aliran 10 ml/jam. Maka : D = 10/500 = 1/50 per jam Agar jumlah mikroba tetap konstan, maka : U = D = 1/50 U = D = 1/50, artinya : setiap jam terjadi pergantian medium 1/50 dari volume total, Atau tiap 50 jam terjadi pergantian 1 kali volume total yaitu 500 ml. Kecepatan kehilangan sel = 1/50 x N (jml mikroba ) Kecepatan Pertambahan sel = u x N 1. Mengatur kecepatan aliran agar jumlah mikroba konstan Misalnya : No = 102 sel/ml V = 10.000 ml Nt = 106 sel/ml U = 0,5 siklus log/jam Agar jml mikro konstan, maka : U x No = f/V x Nt 0,5 x 102 = f/10.000 x 106 0,5 x 102 / 106 = f/10.000 0,5 x 10-4 x 10.000 = f F = 0,5 x 1 = 0,5 ml/jam Jadi, kecepatan alirannya adalah : 0,5 ml/jam 2. Mengatur konsentrasi Substrat yang ditambahkan agar konsentrasi substrat dalam medium konstan Misalnya : 99
Substrat awal 100 g/ml Sisa substrat setelah 1 jam = 20 g/ml Volume total = 5000 ml Substrat yang ditambahkan dalam tangki = Subsrat yang digunakan mikroba + Substrat yang hilang keluar aliran 100
DAFTAR PUSTAKA Lehninger, A.L., 1997, Dasar-dasar Biokimia, Jilid 1, Alih bahasa: M. Thenawidjaja, Erlangga, Jakarta. 101
TEKNOLOGI MINYAK ATSIRI DR. IR. MOH. SU'I, MP.
PENDAHULUAN MINYAK di alam ada 3 macam : • 1. M. Mineral (m. tanah, bensin, solar, dll) • 2. M. nabati/hewani (edible food) : m. sawit, m. jagung, m. kelapa 3. M. atsiri ( m. cengkeh, m. melati, m. kayu putih)
MINYAK ATSIRI : • Disebut juga m. eteris/ m. terbang/ m. wangi • SIFAT: Mudah menguap pd suhu kamar (volatil) Rasa getir (pahit) Berbau wangi Larut daalam pelarut organik (alkohol, eter, keton/aseton) Tdk larut air
FUNGSI bagi tanaman ybs: • > Menarik bbrp serangga utk membantu penyerbukan > Mencegah kerusakan oleh serangga ttt • > Cadangan makanan bagi tanaman tsb KEGUNAAN • > Kosmetik • >Parfum
> Antiseptik • > Obat-obatan • > Flavouring agent (essens) • SINTESA/PRODUKSI: • Merup. Hsl samping metabolisme tanaman • Disintesa dlm sel kelenjar, • Ada juga disintesa dlm pembuluh Resin
SUMBER MINYAK ATSIRI 1. DAUN : - Sereh wangi - Nilam - Kayu putih - Sereh dapur - Lada - Cengkeh - Kemangi - Seledri
BUNGA - Kenanga - Cempaka - Cengkeh - Mawar - Melati - Kaca piring - Sedap malam BIJI : - Kapulaga - Seledri
KULIT/BUAH: - Sitrun - Lada - Vanili - Ketumbar - Adas AKAR : - Akar wangi - Kunyit - Jahe, Lengkuas
BATANG : - Kamper - Kayu manis - Cendana
KOMPONEN MINYAK ATSIRI KOMPONEN PENYUSUN M. ATSIRI ADA 2 KLP: 1. Hidrokarbon (C dan H) , tanpa O Umumnya kurang wangi • Lebih mudah teroksidasi • Misal. Terpen
2. Oksigeneted Hidrokarbon mengand O - Lebih wangi - Lebih tahan terhadap oksidasi dan Resinifikasi - Kelarutannya tinggi dalam ALKOHOL encer
1. HIDROKARBON Mono terpen (2 isoprene)
Sesquiterpen (3 isoprene)
Di terpen (4 isoprene)
Poli terpen
Parafin
Olein
HK. Aromatik (misal. Minyak jeruk) M. Jeruk : Limonene 90% (terpen bentuk siklis) Iso prene CH2= CH2-CH=CH2 CH3
Mono terpen CH2= CH2-CH=CH2 + CH2= CH2-CH=CH2 CH3 Isoprene CH3 Isoprene CH2- CH2=CH-CH2 CH2- CH2=CH-CH2 CH3 CH3 Monoterpen
2. Hidrokarbon Oksigen - A. ALKOHOL (R-OH) • ALKOHOL ALIFATIS (rantai lurus) • Geraniol : monoterpen-OH (2 ikatan rangkap) • Sitronelol : monoterpen -OH (1 ikatan rangkap) • M. mawar : 60% geraniol, 40% sitronelol • Metil alkohol Geraniol CH2- CH2=CH-CH2 CH2- CH2=CH-CH2 OH CH3 CH3
ALKOHOL SIKLIS - Eugenol : M. cengkeh - Thimol - Carvacrol B. ALDEHID - Sitral - Sitronelal - Geranial (m. jeruk, m. sereh dapur) - Benzaldehida O R C H
C. KETON >Camphor >Menthon >Asetofenon >Polegone > Carvone D. ESTER >Ester asetat >Ester butirat >Ester salisilat > Ester benzoat R-- O C R R-- C O O-R
E. ETER R O R >Metil cavicole >Safrole Struktur bangun senyawa komponen minyak atsiri : Buku Tek. Minyak Atsiri Tabel 21 hal. 186.
M. atsiri dalam bahan : terdiri dari bbrp jenis komponen penyusun m. atsiri Ada sebagian yang hanya mengandung 1 atau 2 komponen M. atsiri yang hanya mengandung 1 jenis komponen, digunakan sbg bhn dasar pembuatan parfum sintetis Misal. - M. lemon grass : utk pembuatan ionone & vitamin A. - M. sassafras : utk pembuatan heliotropin (utk pemb parfum & flavoring agent) & eldehid sintetis - M. sereh : utk pemb. M. mawar
M. atsiri bisa disintesa dari bhn lain misal. • Batu bara dan m. bumi utk pemb. Parfum sintetik
TERPEN DALAM M. ATSIRI TERPEN : seny. Tdk jenuh dgn unit terkecil berupa ISOPRENE HIDROKARBON dan HODROKARBON OXYGENETED : keduanya mengandung TERPEN TERPEN : Alifatis hanya bbrap m. atsiri : geraniol, sitronelol
Siklis Poli isoprene spt : RESIN dlm karet alam. Terpen siklis : - Limonene (non oksigen) - Pinene (non oksigen) - Mentol (gugus alkohol) - Kampor (gugus keton) Untuk tujuan ttt. Terpen HARUS dipisahkan
Tujuan pemisahan terpen : meningkatkan kelarutan m. atsiri dlm alkohol - Mengurangi kerusakan krn oksidasi - Meningkatkan konsentrasi oksigened hidrokarbon
SIFAT FISIK DAN KIMIA Selama penyimpanan, : Tjd penguapan m. atsiri, tapi kecil - Tjd kerusakan krn OKSIDASI, RESINIFIKASI, MIKROORGANISME Selama pengeringan & pelayuan bhn : penguapan m. atsiri LEBIH BESAR drpd selam penyimpanan kondisi kering
Sirkulasi udara yg cepat, RH yang RENDAH slm penyimpanan penguapan tinggi, oksidasi tinggi Bhn yg berupa bunga dan daun, tdk tahan simpan Sedangkan biji, kulit, akar dan kayu, lebih tahan simpan.
SIFAT FISIK M. Atsiri yg baru diekstrak, biasanya - TDK BERWARNA/Kekuning2an - Sebagian berwarna hijau, biru atau kemerahan JIKA terkena CAHAYA atau UDARA, maka: warna lebih gelap - Bau berubah dari aslinya - Mjd. Lbh kental akhirnya membentuk sejenis resin
Bersifat menguap pada suhu kamar Umumnya larut dlm alkohol & pelarut organik lainnya (PE, PB, aseton, dll) Kurang larut dalam alkohol encer (<70%) Daya larut dlm alkohol menurun APABILA jumlah TERPEN makin banyak M. Atsiri yg mengandung ALDEHID dlm jumlah besar, akan mudah menguap jika disimpan lama SHG jumlahnya berkurang M. Atsiri yg disimpan pada suhu terlalu rendah dlm waktu lama, akan menghasilkan ENDAPAN berupa lilin
SIFAT KIMIA I. OKSIDASI A. Terjadi pada ikatan RANGKAP terpen R-CH2- CH2=CH-CH2-R Oksidasi (O2) R-CH2- CH2-CH-CH2-R Hidro Peroksida OH OH Oksidasi (O2) R-CH2- CH2-CH-CH2-R Aldehid, Keton, Asam (Bau Berubah) Peroksida Labil O O
FO2* dapat membentuk Peroksida baru FO2* + F (terpen) F* + FO2 • FO2 Aldehid, Keton dan Asam • F* + O2 FO2* Oks dpt dihambat oleh ANTIOKSIDAN spt. Hidroquinon, Etil gallate
ANTIOKSIDAN dpt menghambat Oksidsasi FO2* + A FO2 + A* • A* + O2 AO2 • AO2 A + O2
ANTIOKSIDAN dpt mrngurangi jlm PEROKSIDA dlm M. Atsiri FO2 + A FO + AO • Atau • FO2 + A F(m. atsiri) +A + O2 Oksidasi dpt menurunkan jml M. ATSIRI, krn berubah mjd seny lain Sitral (m.sereh dapur) Asam, Resin
B. Oksidasi pd ALDEHID dan ALKOHOL OH R-CH2- OH Alkohol R-CH- OH Diol (bersifat labil) O R-CH2- C - H O R-CH2- C - OH Aldehid Asam Yang bisa MEMACU Oksidasi al : Sinar matahari, Panas, O2, Katalis (ion logam besi, tembaga, dll)
Untuk mengurangi Oksidasi : • Pemurnian m. atsiri dari Terpen • Disimpan dlm botol GELAP • Kemasan dilapisi 'LAQUER" untuk mencegah kontak dg Logam Udara pada permukaan m.atsiri diganti dg CO2 atau N2
II. HIDROLISA • Terjadi pada seny ESTER (misal M. lavender, m. pisang) Ester terhidrolisis sempurna dg adanya AIR dan ASAM sbg katalis O O R-CH2- C - O-R R-CH2- C - O-H + R-OH H-OH Ester Asam Alkohol
Asam hasil hidrolisa Ester atau yg secara alami ada dlm m.atsiri, dpt bereaksi dg ion LOGAM garam (warna mjd gelap) Logam dpt dipisahkan dr m.atsiri dg pemberian seny. Pengikat logam ( as. Tartarat, sitrat, EDTA) Bhn pengikat logam (bubuk) dimasukkan dlm minyak diaduk rata dibiarkan bbrp menit terbentuk endapan dipisahkan
III. RESINIFIKASI/POLIMERISASI • Terjadi pada ALDEHID dan seny. Tdk Jenuh spt TERPEN A. Polimer Adisi • Polimer yang terbentuk dari senyawa monomer yang identik (rumus molekul polimer identik dg monomernya) • Misal. Terpen Polimer (Resin)
B. Polimer Kondensasi • Rumus molekul polimer tidak sama dg maonomernya Tjd pd m.atsiri yang mengandung gugus Aldehid, keton yg mengandung Hidrogen alfa
IV. PENYABUNAN • Terjadi pada seny ESTER atau ASAM dg Basa (NaOH atau KOH) O O R-CH2- C - O-R R-CH2- C - O-Na + R-OH Na-OH Ester Sabun Alkohol O O R-CH2- C - O-H R-CH2- C - O-Na + H2O Na-OH Asam Sabun Air
EKSTRAKSI MINYAK ATSIRI A. PERLAKUAN PENDAHULUAN • 1. Perajangan • 2. Pelayuan/Pengeringan • 3. Fermentasi
1. PERAJANGAN Tujuan : • 1. Memudahkan penguapan minyak dari bahan 2. Menurunkan sifat kamba Bahan berupa bunga (mawar, melati, kenanga) atau berupa daun (nilam, kayu putih) bisa disuling TANPA DIRAJANG
Bahan berupa AKAR (akar wangi, jahe), RANTING, KAYU dan BIJI (lada, pala) harus dirajang atau dihancurkan sebelum disuling KELEMAHAN Perajangan: • 1. Minyak dg titik rendah akan menguap jumlahnya bisa berkurang 2. Komposisi kimia bisa berubah (oksidasi)
CARA MENGATASINYA: • Setelah dirajang sebelum disuling harus segera dibungkus misanya dengan PLASTIK 2. PELAYUAN/PENGERINGAN Tujuan : • 1. Menguapkan sebagian air sehingga penyulingan lebih mudah dan cepat
2. Menguraikan zat/komponen yang tidak berbau menjadi senyawa yang berbau wangi. Misal. GLIKOSIDA (tdk berbau) Benzal dehid (wangi) pd m. almond, akar oris nilam dan vanilla Kehilangan m. atsiri selama pelayuan relatif besar. Bhn yg mengandung Fraksi minya yang mudah menguap, hanya DILAYUKAN pada kering udara
Sedangkan yg mengandung fraksi tdk menguap, maka dikeringkan lebih lanjut METODE EKSTRAKSI Ada 4 cara : • 1. Penyulingan • 2. Pengepresan • 3. Ekstraksi dg pelarut menguap • 4. Absorbsi dg LEMAK PADAT
PENYULINGAN • Adalah : Pemisahan komponen yg berupa cairan/padatan yg terdiri dari 2 campuran atau lebih berdasarkan perbedaan titik uap JML m. atsiri yg menguap selama penyulingan dipengaruhi 3 Faktor : 1. Besar tekanan uap • 2. BM masing-masing komponen minyak • 3. Kecep. Minyak keluar dr bahan
Pada AWAL penyulingan, dihasilkan minyak dg titik didih RENDAH Penyulingan dpt dipercepat dg jalan meningkatkan suhu dan tekanan. Tapi, ini hanya untuk minyak yg tdk rudsak oleh panas
KELEMAHAN PENYULINGAN • 1. Tidak baik untuk minyak yg mudah rusak oleh adanya AIR dan PANAS 2. Komponen berupa ESTER, akan terHIDROLISIS dg adanta air dan panas • Komp. Yg larut air, tdk bisa diEKSTRAK • Komp dg titik didih tinggi dan menentukan bau wangi, tdk ikut tersuling Bau sedikit berubah dari bau aslinya
Agar diperoleh minyak dg RENDEMEN dan MUTU tinggi, maka: 1. Bahan yg dirajang tdk boleh terlalu halus, krn akan membentuk jalur uap. Akibatnya, panas tidak rata ke semua bagian SHG menurunkan efisisensi Pengisian ketel harus homogen panas merata Harus diketahu Suhu Penyulingan yg Optimal mendapat Laju Penyulingan yg Optimal
METODE EKSTRAKSI PENYULINGAN
PELARUT
LEMAK PADAT
PENGEPRESAN
SISTEM PENYULINGAN A. PENYULINGAN DG AIR (REBUS) • B. PENYULINGAN DG UAP AIR (KUKUS) • C. PENYULINGAN DG UAP LANGSUNG (BERTEKANAN)
Proses Penyulingan Penyulingan dengan sistem rebus (Water Distillation)
Proses Penyulingan Penyulingan dengan air dan uap (Water and Steam Distillation)
Proses Penyulingan Penyulingan dengan uap langsung (Direct Steam Distillation)
Proses Penyulingan miyak Atsiri
A. PENYULINGAN DG AIR • Sesuai utk bhn berbentuk bubuk dan Bunga karena mudah menggumpal jika kena Uap Panas Alat sederhana dan mudah dioperasikan serta dipindah
KELEMAHAN • Ekstraksi tdk bisa sempurna • Komponen ESTER terhidrolisa • ALDEHID mudah tjd POLIMERISASI pada air Mendidih Perlu ketel suling yg besar dan Bahan Bakar yg Banyak Bahan dg titk didih tingga dan LARUT air, tdk dpt Menguap sempurna Rawan gosong, krn bhn bersentuhan dg dasar ketel yang panas (> 100 oC)
Misal. :titik didih tinggi - Fenil etil alkohol, - Sinamil alkohol - Benzil alkohol Yg larut air : Mengandung N dan asam • Misal. Metil anthranilate dlm Bunga "Orange Blossom", tdk dpt diekstrak sempurna dg Penyulingan, tapi dg pelarut organik Bisa
Karena kelemahan tsb, Penyulingan dg air jarang dialkukan di pabrik. Ini hanya dilakukan pada bhn yg tdk dpt dg uap-air atau uap langsung. Tapi di desa/industri kecil masih sering digunakan Untuk MEMUDAHKAN Penguapan : maka biasanya digunakan Ketel yang lebar (pipih, tapi diameter besar) Bhn diisikan merata, tinggi 4 inchi, tinggi air 2 inchi
B. PENYULINGAN DG UAP-AIR • Bahan tdk gosong, krn suhu dasar ketel =100 oC Dekomposisi minyak lebih kecil daripada penyulingan air Lebih Efisien dari penyulingan air, krn bahan bakar lebih sedikit, waktu lebih singkat dan rendemen lebih tinggi
KELEMAHAN • Bahan yg halus mudah membentuk jalur uap (rat holes) Uap kurang efektif memanasi bahan berupa campuran tangkai, daun dan bunga Sehingga, bhn berupa tangkai, akar dan kulit yg besar jangan diletakkan terlalu dekat dasar ketel Pada awal penyulingan, Uap akan mengembun shg membasahi bahan menggumpal jalur uap
Penyulingan dg Air atau Uap-air, sisa air harus diganti tiap penyulingan Hal ini karena, pemakaian air tesebut secara berulang dapat menyebabkan DEKOMPOSISI minyak atsiri
C. PENYULINGAN dengan UAP LANGSUNG Tekanan uap bisa > 1 atm dan • Suhu bisa > 100 oC • Sangat cocok utk minyak dg titik didih tinggi Sesuai utuk bahan berupa biji, akar, kayu (titik didih tinggi). Misal. Cengkeh, kayu manis, akar wangi, ketumbar, sereh, kayu putih
Sebaiknya dimulai dari tekanan rendah sehingga minyak titik rendah akan menguap • Kemudian secara bertahapdinaikkan hingga 3 atm Jika langsung tinggi, bisa terjadi DEKOMPOSISI Pada suhu dan tekanan tinggi Dekomposisi dan Resinifikasi
TIDAK COCOK bagi minyak yang mudah rusak oleh panas dan air Minyak sedikit berubah dari bau aslinya, terutama BUNGA CARA MENGAKHIRI PENYULINGAN • Dari pengalaman atau percobaan penyulingan Menghitung dari jml minyak yg diharapkan dan Mengukur jml minyak yg tersuling Memperkirakan penambahan minyak setiap penambahan waktu
Khusus utk minyak dg titik didih tinggi (nilam, akar wangi, cendana), harus ditambah beberapa jam Hal ini untuk menyuling minyak dg titik tinggi yg menentukan mutu minyak
LIMBAH PENYULINGAN AIR SULING • Masih mengandung minyak yg larut dalam air (tersuspensi) mis. Oxygened HK • Minyak tersebut dinamakan minyak air • Minyak yang diperoleh dari tabung pemisah : minyak utama BJ minyak utama < minyak air • Jika warna air suling keruh, berarti masih ada m. atsiri dlm air suling
Minyak air masih bisa diproses lebih lanjut yaitu : - 1. Disuling ulang dlm ketel suling (pada penyulingan dg air atau uap-air) - 2. Pada apenyulinga dg uap, m. air dimasukkan dlm ketel lain. Hal ini utk mencegah pengembunan & penimbunan cairan pd bhn Proses penyulingan kembali disebut : KOHOBASI
Hanya 5-10% dari air suling yang dapat disuling ulang Untuk mempercepat Kohobasi, Air dijenuhkan dg NaCl, utk menurunkan kelarutan SHG penyulingan lebih cepat CARA LAIN MEMPROSES AIR SULING: Air suling dijenuhkan dg air garam, kmd diekstrak 2x dg pelarut menguap (PE/PB) hsl ekstraksi disuling hingga semua pelarut menguap
PENGEPRESAN Dilakukan pada bhn yang tidak bisa diekstrak dg cara Penyulingan, krn : - Mudah rusak oleh panas dan air (famili citrus) - Minyak tdk bisa mengembun pd suhu dingin - Kadar minyak rendah - Minyak sulit menjadi Uap
SHG Pengepresan sangat cocok utk: - m. almond, - Apricot - Lemon - M. kulit jeruk - Mandarin - Grape fruit Umumnya digunakan utk bahan berupa : biji, buah atau kulit buah
EKSTRAKSI DG PELARUT MENGUAP Untuk minyak yang mudah rusak oleh panas dan air/uap Misal. Bunga (cempaka, melati, mawar, kenanga) Bunga diberi/direndam pelarut menguap (PE, PB, chloroform, dll) Kmd dibiarkan bbrp lama, SHG melarutkan m. atsiri
Yang ikut larut selain m. atsiri adalah : bhn non volatilo (resin, lilin, zat warna/pigmen) yg disebut KOTORAN Kmd, disuling pd suhu rendah minyak & pelarut akan menguap kondensat Bhn non volatil akan tertinggal dlm ketel suling Kondensat (pelarut & m. atsiri) diuapkan pelarutnya SHG diperoleh Konsentrat (m. atsiri)
Absolut : minyak yg telah di pekatkan (diuapkan pelarutnya) Absolut larut sempurna dlm alkohol • Minyak yg diperoleh : bau wangi spt bau aslinya Minyak kasar umumnya warna gelap krn mengandung pigmen dari bahan asal
KELEMAHAN : - Biaya mahal - Kehilangan pelarut slm proses relatif besar SEHINGGA: metode ini cocok untuk minyak yang nilainya MAHAL
SYARAT PELARUT • Harus dpt melarutkan semua minyak dg sempurna Tdk melarutkan pigmen, resin, dll • Titik didih hrs rendah. Tapi tdk terlalu rendah krn bisa berkurang selama pemisahan pelarut • Tdk boleh larut air • Harus inert (tidak bereaksi dengan senyawa lain)
Titik didih hrs seragam, SHG ketika diuapkan tdk tertinggal dlm minyak • Tidak mudah terbakar • Harga murah KENYATAAN : • Tidak ada pelarut yg memenuhi semua syarat tsb. • Tetapi PE, PB dan alkohol sudah dianggap baik sbg pelarut Campuran bbrp pelarut, menghasilkan minyak dg rendemen dan mutu yg tinggi drpd pelarut tunggal
Petroleum Eter (PE) • Hsl penyulingan m. mineral • Memp. Bbrp HK dg titik didih berbeda (antara 30 - 70 oF) Kandungan parafin jenuh (pentana, heksana) Tidak reakstif (tdk mudah bereaksi)
Sedikit sekali melarutkan lilin, resin dan pigmen Digunakan utk minyak atsiri yg harganya mahal KELEMAHAN PE : • Banyak hilang selama ekstraksi • Mudah terbakar
BENZENA (Benzol) • Terbaik kedua setelah PE • Untuk ekstraksi bunga • Benzol dari Pabrik sering mengandung : Pyridine, CS2, Thiophene Senyawa tsb. Dapat dipisahkan dg H2SO4, air dan katalis soda Titik didih 80,1 oF dan tdk seragam banyak hilang
Krn ttk didih tinggi maka sulit menghilangkan residu benzena dlm m. Atsiri Kelemahan BENZENA : • Melarutkan lilin, albumin dan pigmen warna minyak gelap dan lebih kental
ALKOHOL • Tidak cocok utk bunga segar, krn dpt melarutkan air Digunakan utk bhn2 kering, daun, batang dan akar Hsl ekstraksi berupa "TINCTURE" beralkohol sbg bahan farmasi dan parfum Pemekatan 'tincture" dg penyulingan vacum hsl berupa OLEORESIN dan RESINOID
Resinoid yg dihasilkan dari "olibanum", "opopamax", benzoin" bhn wangi2an Resinoid yg dihasilkan dari "vanila", "jahe", "cabe", "biji seledri" bhn FLAVORING AGENT bhn Pangan
ALAT EKSTRAKSI STATIONARY EXTRAKTOR • 100 kg bunga 400-500 lt pelarut • Kehilangan pelarut slm ekstraksi : 12-14 lt/100 kg bunga Ada 2 bath berisi bunga @ 3 x pencucian • Hsl pencucian ke-3 digunakan utk pencucian ke-2 pada bath ke-2
Pencucian bath ke-1 dan 2, kadar minyak lebih tinggi Pencucian ke-1 : +- 45 menit • Pencucian Ke-2 : 35 menit • Pencucian Ke-3 : 25 menit • Setelah pencucian ke-3, ampas dibuang • Stlh dibuang, sisa pelarut dlm ampas disuling dulu dg uap panas (+- 90 menit)
Total waktu : 4,5 - 5 jam • Larutan hsl pencucian, kmd diuapkan utk memisahkan pelarut dr minyak atsiri (PEMEKATAN) ROTARI EXTRACTOR • Drum yg dapat berputar pd sumbu horisontal Disekat mjd 4 bagian, dan dipasang horisontal sepanjang sumbu
Sekat dibuat dr plat berlubang pelarut bisa masuk dan keluar Bunga tercelup perlahan dlm pelarut, kmd. Muncul kembali sesuai rotasi drum • Pelarut yg sdh jenuh dg m. Atsiri dipompa ke evaporator utk pemekatan. • Kmd bunga diberi pelarut lagi (dicuci) • Stlh pencucian ke-3 ampas dibuang (sblm nya disuling utk memisahkan pelarut)
Rendemen minyak 8% lbh banyak dari stationary extraktor Kehilangan pelarut lbh rendah krn jml pelarut yg digunakan lbh rendah yaitu 160- 170 lt pelarut/100 kg bunga Kehilangan pelarut 8 - 12 lt / 160 - 170 lt pelarut Tapi tdk baik utk bhn yg bersifat kamba, krn suli dimasukkan dan dikeluarkan dari mulut drum
PEMEKATAN • Larutan hsl ekstraksi disaring dg kain halus dipompa ke evaporator Pemanasan dg cara pemberian uap tdk langsung di bagia bawah evaporator Jika suhu mencapai 60 oC hrs dihentikan krn dpt merusak bau minyak Pelarut yg menguap +- 90-95% larutan dingin hsl dipompakan ke evaporator vakum pemekatan dibiarkan
Untuk menghilangkan sisa pelarut, dlm evaporator vacum suhu serendah mungkin. Hsl pemekatan disebut : Concentrat (mengandung zat wangi alamiah, sejumlah kecil lilin, albumin & pigmen) Konsentrat berbentuk semi padat & larut sebagian dlm alkohol 95%.
PEMBUATAN ABSOLUT • Konsentrat ditambah alkohol hangat 8-10X dari jumlah konsentrat Pencucian dg alkohol dilakukan 5-6 kali
Konsentrat + alkohol 8x vol konst Pelarut, lilin, pigmen m. Atsiri, alkohol, sisa lilin Didinginkan & disaring m. Atsiri, alkohol Fraksi lilin Penyulingan pd suhu & tek rendah Alkohol Absolut Pelarut lbh larut dlm lilin krn berupa seny terpen dari pada m. atsiri
EKSTRAKSI DGN LEMAK PADAT • Khusus utk bunga2an utk mendapatkan mutu & rendemn yg tinggi KARENA BUNGA : • Tetap memproduksi m. Atsiri stl dipetik • Minyak yg terbentuk, sgr menguap dlm waktu singkat
Produksi m. Atsiri akan terhenti jika : - Kena panas - Kena pelarut organik Shg ekstraksi dg pelarut/penyulingan, hanya akan mengambil minyak yg terbentuk bbrp saat sblm ekstraksi. Sedangkan minyak minyak yg terbentuk sblm nya, sebagian besar telah menguap. • Ketika ekstraksi dg pelarut/suling, bunga tdk lagi bs memproduksi m. Atsiri karena kena panas & pelarut
SEHINGGA, untuk mendapatkan mutu & rendemen yg tinggi, ekstrasi dengan LEMAK PADAT CARA EKSTRAKSI • Dibuat CHASIS (Plat gelas) : p x l x tebal = 75 x 60 x 5 cm Plat gelas dilapisi dg lemak • Bunga disebarkan dlm ruang diantara 2 plat gelas
Minyak akan menguap & diserap oleh lemak Jika bunga tdk berbau lagi, diganti dg bunga yg baru Pergantian biasanya antara 24 - 36 jam • Lemak 0,5 kg, mampu menyerap minyak dr bunga seberat 1,25 - 1,5 kg Campuran lemak dg minyak atsiri disebut : POMADE Penggantian bunga bisa mencapai 36 x disebut POMADE 36
PEMISAHAN LEMAK PADAT • Minyak dlm pomade diekstrak dg Alkohol dlm alat : BATTEUSES Campuran pomade-alkohol didinginkan pd suhu < 0 oC (-15 oC) lemak membeku, alkohol & m. Atsiri tetap cair bisa disaring M. Atsiri dlm alkohol disebut : EXTRAITS SBG BHN DASAR parfum dg mutu tinggi Ini krn minyak tdk mengalami kerusakan bau wangi alamiah
Kadar minyak dlm Extraits dpt ditingkatkan dg menguapkan sebag alkohol pd suhu rendah & tek vacum Hsl nya disebut : ABSOLUT of ENFLUERASI Jika minyak tsb diencerkan lagi dg alkohol mungkin baunya sdh berubah, krn pd pemekatan, sebag minyak menguap bersama alkohol
Absolut of Enfluerasi yg blm sempurna, biasanya warna gelap & bentuk semi padat krn masih mengandung Lemak Pomade & absolut hsl Enfluerasi mudah tengik, krn asam lemak ikut larut dlm alkohol
METODE AXTRAKSI DG LEMAK PADAT ADA 2 CARA : A. ENFLUERASI : dg lemak suhu rendah (dingin/ruang) Minyak terhindar dr kerusakan krn panas • Utk bbrp bunga: melati, sedap malam, dll • Rendemen lbh tinggi dr metode lain, tapi waktu lbh lama Chasis : t:2 inch, p:20 inch, l:16 inch
Bunga layu dr chasis msh dpt diekstrak dg pelarut menguap spt PE Minyak hsl ekstrak agak kental krn lemak yg menempel di bunga ikut terekstrak Lemak tsb bisa dipisahkan dg melarutkannya dlm alkohol pd suhu rendah • Tetapi minyak yg dihasilkan kurang wangi dibanding Absolut Enfluerasi
B. MASERASI (lemak hangat) • Kelebihan : daya serap lbh tinggi shg proses lebih cepat Kelemahan : minyak mengalami dekomposisi krn panas Cara ini utk bunga dg kadar minyak rendah, mis. Bunga mawar, b. Orange, b. Violet, akasia, minosa. Bunga dicelupkan dlm lemak hangat (cair)
Bath berisi 80 kg lemak dipanaskan 80 oC + bunga 20 kg Penggantian dilakukan terus HINGGA tiap 1 kg lemak telah kontak dg 2-2,5 kg bunga segar Setiap ekstraksi +- 1,5 jam pd suhu 80 oC. • Setelah semua selesai, hasil maserasi didinginkan +- 1 jam Kmd dipanaskan utk memisahkan bunga yg layu dg cara disaring.
SYARAT LEMAK UTK EKSTRAKSI • Tdk berbau • Hrs memp. kepadatan tertentu • Jk terlalu keras, daya serap rendah • Jk terlalu lunak, lemak byk melekat pd bunga Kepadatan (konsistensi) dpt diatur dg cara: - Hidrogenasi - Mencampur 2 lemak dg titik cair berbeda
Lemak hewan yg dicampur dg lemak nabati daya serap tinggi Lemak yg dihidrogenasi & Parafin daya serap rendah M. Atsiri dlm parafin sulit dipisahkan • Lemak yg telah dipakai 1 x tdk dpt dipakai lagi & biasanya dibuat sabun
KEUNTUNGAN EKSTRAKSI DG LEMAK: - Rendemen lbh tinggi drpd pelarut • M. Melati 4 x lbh tinggi dr pelarut • M. Sedap malam 12 x lbh tinggi dr pelarut - Lebih wangi, krn kerusakan minyak rendah KERUGIAN : - Terbatas pd bbrp bunga - Lemak yg mengand. Antioksidan spt. Benzoin dpt merubah bau m. Atsiri
- Lemak msh terikut dlm ekstraits (hsl extraksi pomade dg alkohol) - Lemak hanya digunakan 1 x ekstraksi mahal MENYIAPKAN LEMAK SBG ABSORBEN • Lemak dipisahkan dr kotoran (yg bisa diambil dg tangan) • Lemak ditambah : - Benzoin 0,6% sbg antioksidan
- Alum 0,15-0,3% sbg koagulan kotoran lemak pd saat pemanasan, shg membentuk partikel yg lbh besar mdh disaring Lemak dipanaskan dg Air kotoran dlm lemak mengapung & membentuk partikel yg besar Kotoran dipisahkan dg sendok • Campuran air & lemak yg masih hangat disaring dg kain saring Setelah dingin, Lemak dipisahkan dari air
PEMURNIAN MINYAK ATSIRI • A. Penjernihan • Minyak yg baru disuling : - Masih ada air suling sedikit warna keruh - Mengandung kotoran lain - Shg tjd reaksi Penghilangan air : ditambah Sulfat an hidrat dikocok disaring dg kertas saring/sentrifuse
KCl tdk dapat digunakan meski mengikat air, krn bereaksi dg Alkohol Arang aktif tdk digunakan krn bereaksi dg komponen Minyak yg mengand. Fenol warna gelap krn bereaksi dg logam Minyak bisa dijernihkan dg asam berbasa dua spt. As. Tartarat & as. Sitrat
B. PEMISAHAN TERPEN • Terpen : mudah teroksidasi & resinifikasi • Oxygened : menentukan bau wangi • Minyak tanpa terpen tdk diubah mjd isolat utk diubah mjd seny sintetis m. Atsiri Metode pemisahan terpen : 1. Pemisahan terpen, sesquiterpen, parafin gd cara : Penyulingan fraksi tek. Vacum 2. Ekstraksi seny. "oxygened" dg alkohol encer
1. PENYULINGAN BERTINGKAT • Minyak terpenless atau sesquiterpenless adl : minyak yg telah dipisahkan terpen & lilin dg penyulingan bertingkat Penyulingan biasanya pd tek vacum, utk mencegah kerusakan m. Atsiri Pd tek 1 atm, ttk didih terpen : 150 - 180oC • Sesquiterpen : 240 - 280 Oc • Seny 'oxygened" : diantara keduanya
Kecuali : seny fenol, fenol eter, bbrp aldehid aromatis, sesquiterpen alkohol & eter ttk didih >= ttk didih sesquiterpen • Sesquiterpen dpt dipisahkan dr minyak dg penyulingan pd 120 - 140 oC, pd 10 mmHg Penyulingan HK "oxygened" pd 90 - 110 oC, pd 10 mmHg
2. EKSTRAKSI MENGGUNAAN ALKOHOL • Pemisahan terpen & sesquiterpen dpt juga dg cara dikocok dg alkohol sebanyak 15-20 kali, alkohol 60% Stlh pencampuran, didinginkan shg lar jernih HK "oxygened" larut dlm alkohol, tapi terpen & sesquiterpen tdk larut Terpisah
Jika perbedaan BJ tdk banyak, maka membentuk emulsi disentrifuse utk pemisahan Seny HK oxygened larut dlm alkohol difraksinasi dg penyulingan tek rendah shg alkohol menguap
3. CARA LAIN (MENGGUNAAN 2 JENIS PELARUT) • Mengekstrak dg 2 pelarut yg tidak saling bercampur misal. Pelarut terpen & pelarut metil alkohol Terpen akan larut dlm pelarut terpen, dan HK oxygened larut dlm metil alkohol • Kedua fraksi dipisahkan, kmd pelarut dipisahkan dg penyulingan suhu rendah
KEUNTUNGAN cara ini : Rendemen minyak atsiri atanpa terpen besar KERUGIAN : - Butuh tenaga & pelarut yg banyak - Bisa terbentuk emulsi, tapi bisa diatasi dg penambahan as sitrat/tartarat 0,1 % • Adanya sisa terpen dlm minyak atsiri : - Menurunkan BJ & indeks bias - Putaran optik berbeda Minyak tanpa terpen lebih larut dlm alkohol yaitu larut dlm 3 - 10 bagian alkohol 70%
MUTU MINYAK ATSIRI PENURUNAN MUTU M. Atsiri Disebabkan: • 1. Kerusakan Komponen Penyusun M. Atsiri 2. Pemalsuan/Pencampuran • 3. Pencemaran Oleh Kemasan
KERUSAKAN KOMPONEN PENYUSUN M. ATSIRI • Krn Hidrolisis Oleh Air dan Panas • Oksidasi Panas, udara, Cahaya, Ion Logam Resinifikasi Terpen, suhu, (>100oC), tek tinggi (2-4 atm)
PEMALSUAN • A. Dicampur dg m. atsiri bermutu rendah • B. Dicampur dg Senyawa Sintetik yg lebih Murah Hal ini bertujuan untuk Menambah Volume Akibatnya : • Menurunkan Mutu m atsiri • Menyulitkan dalam penggunaan (proses) lebih lanjut Secara Organoleptik, Pemalsuan Sulit diketahui
PENCEMARAN OLEH KEMASAN • Komponen m. atsiri Bereaksi dg Bhn Kemasan Kotoran dari Kemasan akan bercampur dg M. atsiri. Misal. Bekas m. tanah atau bahan kimia
PEMALSUAN Bahan yg sering digunakan dalam Pemalsuan : • Lilin dari Bunga • Lemak/minyak • Senyawa yg mudah menguap • Pewangi Sintetis • Minyak Atsiri bermutu rendah
Benzil asetat • Benzil alcohol • Indol Ini pada Minyak Melati Fenil Etil Alkohol • Rhodinol Ini Pada minyak mawar
Linalool • Linalool asetat • Metil anthranilat Ini pada minyak Orange Dietil Phtalat (Pelarut tidak berbau) M atsiri YG bermutu rendah, tetapi tdk dicampur dg bahan asing, masih bisa DISELAMATKAN.
CARANYA : • M atsiri bermutu rendah dicampur dg m atsiri bermutu tinggi memenuhi standar Sebelum dianalisa : m atsiri (khususnya dr Bunga), harus diuji dulu adanya (kandungan) PELARUT & ALKOHOL • ALKOHOL biasanya msh ada, krm Sulit dihilangkan selama Pemurnian Tetapi jika diuji scr Obyektif, tdk mempeng MUTU
Pelarut spt PE, Benzena, biasanya hilang selama pemurnian BEBERAPA UJI PEMALSUAN 1. Uji adanya minyak mineral spt. Petroleum, atau HK jenuh dalam minyak Bumi • A. Uji Oleum • B. Uji Schimel adanya petroleum dlm m. sereh wangi
2. Uji adanya Rosin • Tdk mudah menguap meski pd tek. Vacum • Terdiri dr asam organic kompleks meningkatkan bil. Asam Mudah larut dlm pelarut organic & mudah terpisah jika bereaksi dg tembaga asetat Warna Hijau Gelap. 3. Uji adanya Terpinil Asetat • Pada keadaan standar : - Linalil asetat : tersabunkan dalam 30 ' - Terpenil asetat : perlu waktu 2 jam
4. Uji (deteksi) Minyak Terpentin • Adanya m. terpentin akan menurunkan BJ, mempengaruhi kelarutan dan putaran optic. 5. Deteksi Asetin (ester asam asetat) • Tujuan penambahan senyawa ini, untuk meningkatkan bilangan ester Sifat : larut dalam air mudah dicuci diuji 6. Uji adanya Etil Alkohol (Etanol) • Krn harga murah sering digunakan utk pemalsuan
7. Uji Metil Alkohol (Metanol) • Ditambah lar garam dikocok terpisah Alkohol larut dlm lar Garam 8. Uji Phtalat • As phtalat bisa membentuk Garam Timbal 9. Analisa Komponen Penyusun m. atsiri • Menggunakan metode kromatigrafi Gas (GC)
10. Analisa Bahan Asing • Metode GC • Misal. Minyak tanah, alcohol, spirtus, m. terpentin Bisa terdeteksi hingga batas 0,01% • PROSEDUR : baca halaman 116 - 127
PENGAMBILAN SAMPEL UJI Jika minyak tdk mengandung air (homogeny) diambil acak (atas, bawah atau tengah sama saja) Jika diduga msh ada air (biasanya hsl penyulingan msh ada air) : maka hrs dipaskan dengan cara Uji kandungan air Cara Mengetahui Adanya Air : • Jika BJ minyak < 1 air di bawah - Menggunakan tabung kapiler : dimasukkan dengan bagian atas tertutup sampai di bag
Bawah tutup dilepas sampel masuk tutup lagi diangkat sampel terambil Jika BJ mendekati 1 --. Air tersuspensi (tersebar merata) - Pipa kapiler dimasukkan langsung (keadaan terbuka) bagian atas ditutup diangkat sampel terambil
ANALISIS SIFAT FISIK-KIMIA Organoleptik (Bau) • Dilakukan di atas Kertas Kembang (kertas tdk berbau) Dibuat standar (minyak yg Baik), diletakkan dibagian lain kertas (dalam satu kertas) Kertas beserta minyak dikeringkan selama 24 - 48 jam Minyak yg dipalsukan Baunya berubah
Uji ini bersifat SUBYEKTIF dan Kurang Valid Yg Valid : Uji Sifat FISIK KIMIA UJI SIFAT FISIK 1. BJ (Piknometer) • Ada banyak metode : • IS (India) : pd suhu 30 o/30 oC (pd suhu 30) • ISO (Internasional) : 20 o/20 oC • BS (Inggris) : 30 o/20 oC : Berat minyak pd suhu 30 o dibagi berat air pd suhu 20 oC
Uji BJ umumnya pada suhu 25 o/25 oC • Minyak yg Beku pd suhu tsb (spt m. mawar) pd suhu 30 o/25 oC Jika ingin konversi, maka gunakan : • G = G' +- nilai koreksi x (25oC - T oC) • G : BJ pd suhu 25 oC • G': BJ pd suhu T oC • T : Suhu saat pengukuran BJ • Nilai koreksi tiap minyak berbeda (Ketaren, Tabel 10 h. 135)
Nilai Koreksi : • M. kenanga : 0,00074 • M. sereh wangi : 0,00081 • M. Cengkeh : 0,00085 • Dll. • Nilai Koreksi : - Jika pengukuran > 25 oC, maka + - Jika pengukuran < 25 oC, maka -
2. Uji Kadar Air • Metode Bid Well-Sterling : Menggunakan Toluen (tdk larut Air) Metode Karl Fischer : Titrasi air dg Pereaksi Karl Fischer 3. Uji Kadar M. atsiri & Oleoresin • Metode Penyulingan • Hasil = Volume : berat • Bisa diubah mjd Berat : Berat, dg cara : • (Vol:Berat) x BJ, pd suhu yg sama
4. Uji Putaran Optik • Sampel hrs bebas endapan & suspense, serta air Jika mengandung air, maka air dihilangkan menggunakan Na2SO4 an hidrat disaring 5. Uji Indeks Bias (Refraktometer) • Pengukuran pd suhu 20 oC • Alat hrs dikoreksi dg mengukur indeks bias air suling = 1,3330
Jika pengukuran > 20 oC + factor koreksi • Jika pengukuran < 20 oC - factor koreksi • Faktor koreksi : Tabel 11 hal. 144 6. Uji Kelarutan dlm Alkohol • Untuk menget. Jml alcohol & kons. nya yg dibutuhkan utk melarutkan m. atsiri scr sempurna M. atsiri yg tercampur bhn lain, akan mempeng. Kelarutan
Adanya PE dlm m. sereh wangi menurunkan kelarutan dlm alcohol 80% • Umur minyak yg lama menurunkan kelarutan krn tjd polimerisasi Cara Uji : melarutkan minyak dlm alcohol dg bbrp kons yaitu 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, dst. Dg perbandingan minyak : alcohol yaitu 1 : 20.
7. Uji Titik Beku • Penting dilakukan, terutama utk m. sassafras, m. adas, m. oris 8. Uji Titik Cair • Penting utk minyak yang berbentuk padat/beku pd suhu kamar 9. Uji Titik Didih • Penting utk penentuan tingkat kemurnian (hal. 150)
10. Uji Titk Nyala • Berhubungan dg adanya bhn pencampur • Adanya alcohol & m. mineral : Menurunkan titik nyala Sgt penting utk minyak yg diangkut dg kapal (kemungkinan terbakar)
UJI SIFAT KIMIA 1. Bilangan Asam • Adl : jml mg KOH yg dibutuhkan menetralkan as lemak bebas dlm 1 gram minyak As organic ada scr alami atau hsl oksidasi dan hidrolisis ester Uji menggunakan alkali LEMAH, krn : - Menghindari penyabunan ester - Fenol bereaksi dg Alkali Hidroksida Bil asam tinggi jika umur m. atsiri lama
Jika asam a berbasa 2, maka Bil asamnya dibagi 2 Jika berbasa 3, maka dibagi 3. Misal asam sitrat BM asam2 organic Tabel 14, hal 155 (Ketaren) 2. Bilangan Ester • Adl: jml mg KOH yg dibutuhkan utk MENYABUNKAN Ester dlm 1 gram minyak
3. Kadar Alkohol • Cara Destilasi (Total Alkohol) - Minyak Diasetilasi dg Asetat an hidrat membentuk Ester Ester tdk bisa didestilasi - Alkohol tdk bisa membentuk Ester/tdk isa bereaksi dg asetat an hidrat SHG yg terdestilasi hanya alkohol Penentuan Alkohol Primer - Phtalat an hidrat bereaksi dg Alkohol Primer Ester Phtalat - Alkohol skunder butuh waktu lebih lama
- Alkohol tersier tdk bisa bereaksi dg Phtalat an hidrat Penentuan Alkohol Tersier - Terpecah scr sempurna & mengalami Dehidrasi ketika dicampur dg Asetat an hidrat (hal. 163) 4. Uji Sitronelol • Dg asam format keras, akan diubah mjd bentuk Format
5. Uji Aldehid dan Keton • Metode Bisulfit - Aldehid + Bisulfit panas senyawa yg Larut - Non Aldehid terpisah sbg lapisan Minyak - Metode ini kurang sesuai utk pemisahan bbrp Keton spt. Carvone, Thujone, Pulegone, Menthone, Fenchon, Camphor Vol awal - vol akhir minyak yg tdk beraaksi x 100% Berat minyak
6. Uji Logam Berat (Pb, Cu) • H2S bereaksi dg Pb dan Cu PbS atau CuS (Warna gelap) - Cadmium Sulfida, Arsen Sulfida, Stanni Sulfida (Warna Kuning) • Antimon Sulfida (Orange) • ZnS ( Putih) • Fe dlm suasana Asam tdk bisa diendapkan (bereaksi) dg H2S, SHG Hasil tidak positif
Maka, Fe direaksikan dg : Amonium Sulfida atau Sodium Polisulfida FeS (Hitam) 7. Uji HCN • Uji Kualitatif : - HCN + FeSO4 + NaOH Fe(OH)2 atau - Fe(OH)3 (Biru) Uji Kuantitatif (titrasi) - HCN + AgNO3 + ind. Kromat AgCN - (endapan) + H2NO3
Titik akhir titrasi ditandai dg warna merah (AgCrO4) HCN biasanya terikat oleh Benzaldehid dlm bentuk SIANIDRIN Untuk melepas HCN, maka ditambah Mg(OH)2, kmd direaksikan dg AgNO3 8. Bilangan Iod • Menunjukkan banyaknya ikatan rangkap • Salah satu kriteria kemurnian minyak
10. Uji Titk Nyala • Berhubungan dg adanya bhn pencampur • Adanya alcohol & m. mineral : Menurunkan titik nyala Sgt penting utk minyak yg diangkut dg kapal (kemungkinan terbakar)
PARFUM Peranan Parfum: • Memberikan kesenangan hidup • Mempeng. Kejiwaan & Syaraf • Memberi bau Wangi atau Menetralkan Bau tdk Enak Sbg Obat-obatan : obat penenang, Demam
- Eucaliptus : mencegah & mengobati Demam - Persenyawaan Sitrat dlm m. Lemon grass : Menghambat Pertumbuhan Kanker & Tumor - Seny. Aromatis : digunakan dlm ruang ber AC, utk mengurangi kemungkinan Demam & Flu - M. lilac, lavender & heliotrope : membantu penyembuhan stl operasi - M. cendana : mengobati demam & sakit kepala - Balsam : Obat penenang & obat tidur - M. permint : membantu pencernaan
Gugus yg menentukan bau wangi : gugus alkil (CH3, C2H5), fenol (C6H5OH), Keton, aldehid, alcohol primer, eter & ester KOMPONEN PARFUM • 1. Zat Pewangi - Parfum alami : mengand bbrp zat pewangi (m. atsiri) - Parfum sintetis : mengand 1 jenis zat pewangi 2. Zat Pengikat • 3. Bahan Pelarut/ Pengencer
ZAT PEWANGI • Umumnya parfum mengandung 2 - 10% Zat Pewangi Sisanya berupa zat pengikan dan pelarut • Parfum aroma lembut (weak): zat pewangi 2% Parfum aroma kuat (strong) : zat pewangi 10%
ZAT PENGIKAT • Zat pewangi lebih cepat menguat disbanding alcohol Aroma cepat hilang Oleh krn itu, perlu Zat Pengikat • Zat Pengikat yg Baik : - Titik uap lebih tinggi dr Zat Pewangi - Dpt menghambat/mengurangi kecep.penguapan zat pewangi - Tidak berbau atau Berbau Wangi - Larut sempurna dlm Etanol, m. atsiri & seny. Aromatik cair
- Mudah digunakan baik utk Parfum Cair (beralkohol), maupun parfum padat dan bubuk (Bedak, Sabun) - Dlm keadaan Murnai Efektif dlm jml sedikit ZAT PENGIKAT 1. Zat Pengikat Nabati • Gum, resin, lilin, bbrp m. atsiri ttk didih ting spt. M. akar wangi, kayu Cendana, m. Nilam
Zat pengikat yg cukup Baik berupa : - Resin golongan Gum : Kemenyan, Galbanum, Myrk, dll - Resin gol. Balsam : Tolu, Peru, Styrax Kelemahan : Tdk larut sempurna dlm alcohol & minyak atsiri, SHG Mengendap 2. Zat Pengikat Hewani • Zat ini dihasilkan dr Sekresi kelenjar pd Binatang tertentu yg berbau Wangi
Memp daya pengikat thd Bau • Harganya Mahal • Misal. Ambergris : - Dihasilkan kelenjar ikan Paus - Bergabung dg lemak ikan paus Castoreum : - Kelenjar Genital jenis berang-berang - Diambil dr Hewan yg telah Mati & dikeringkan Civet : - Kelenjar jenis Musang
- Civer yg Mentah (blm diperam) : Bau tdk Enak, krn mengand SKATOL - Slm pemeraman & pengenceran, akan hilang & timbul bau wangi dr CIVETON Musk : - Kelenjar sejenis Rusa Kesturi Betina - Bau Wangi dr seny. Keton yg disebut MUSKON 3. Zat Pengikan SINTETIK • Ester sintetik yg tdk Berbau & ttk didih tinggi. Misal. Gliseril asetat (259 oC)
Etil Phtalat (295 oC), Benzil Benzoat (323 oC) Seny. Lain spt. Amil Benzoat, Fenil etil fenil asetat, Alkohol sinamat, Asetofenon, Benzofenon, Vanilin, Indole, dll.
BAHAN PENGENCER/PELARUT • Yg baik adl : Etanol Murni • Fungsi : menurunkan kons zat pewangiSHG menghslkan Bau yg dikehendaki • Etanol murni adl : Yg tdk mengand. Kotoran berupa fraksi Asam, Aldehid & Alkohol ttk didih tinggi. Seny ini bs mencemari Bau Parfum Bau alcohol dpt dihilangkan dg Deodorisasi • Atau ditambah zat zat pengikat missal. Gum benzoin diperoleh alcohol tdk berbau
Cara Memisahkan Kotoran Pelarut • 1. Metode Adsorbsi • Menggunakan arang aktif dr kayu, norit • Arang aktif efektif menyerap As. Organik, alcohol suhu tinggi spt. iso amil alcohol 2. Metode Oksidasi • Untuk memisahkan aldehid & asam • Menggunakan KMnO4 dlm larutan NaOH (basa) Aldehid + KMnO4 asam
Asam (organic) + NaOH garam (berupa Sabun) Sabun bs dipisahkan dr alcohol dg Penyulingan KELEMAHAN : Sebag. Kecil alcohol teroksidasi membentuk Aldehid tdk mungkin diperoleh Alkohol absolut 3. Metode Reduksi • Aldehid direduksi Alkohol • Bhn yg digunakan utk mereduksi : perak, Ni, Cu, Zn, "Zinc Wool"
4. Pembentukan Seny Kompleks • Memisahkan aldehid dg menggunakan Fenil Hidrazin - Aldehid + Fenil Hidrazin Fenil Hidrazon - (SENY KOMPLEKS) Aldehid bs jg dipisang dg Polimerisasi kondensasi menggunakan Basa pekat (NaOH) yg dipanaskan • Alkohol tdk ikut bereaksi • Polimer yg terbentuk berupa resin yg mengandap dlm alcohol & bs dipisahkan dg pemanasan atau penyulingan
JENIS PARFUM 1. Parfum Alami • Diperoleh (zat pewangi) dr m. atsiri yg terdiri dr bbrp senyawa atau komponen • Bau wangi alamiah, sesuai bau bahan asal minyak atsiri. Misal. Parfum mawar, melati, lavender, lemon, apel, dll. (Tabel 19 & 20 hal. 180)
2. Parfum Sintetik • Mengandung 1 jenis senyawa • Diperoleh dr reaksi kimia • Dikelompokkan mjd 2 : - Sintetik - Semi sintetik
Parfum Sintetik : - Disintesis dr seny Hidrokarbon terutama ter batu bara - Berasal dr m. bumi spt. Benzena, Toluen, Fenol sintesis berupa : benzaldehid, benzyl - Hsl alcohol, benzyl asetat, Diphenil oksida, musk sintetis, Nitrobenzena (untuk sabun atau semir sepatu)
Salah satu contoh : Pembuatan parfum sintetis dg cara Klorinasi Toluen Toluen Clorin Benzil Clorida Benzil Alkohol Benzaldehid Benzil Sianida Benzil Asetat Sinamat aldehid As. Fenil asetat Sinamat alkohol Fenil etil alkohol
Parfum Semi Sintetik : - Disintesis dr komponen minya atsiri - Misal. M. sereh dapur Sitral - M. sereh wangi Geraniol
Pembuatan Sitral dr m. sereh dapur M. Sereh Dapur Disuling + NaOH + Metil Eter Sitral (teknis) Disuling Pseudo metil ionone Sitral (100%) Metil ionone Rektikasi ionone standar Alfa & beta ionone (100%) + Aseton Pseudo ionone Ionone kasar + NaHSO3 Alfa-ionone
Pembuatan minyak jeruk menjadi Parfum semi sintetik M. jeruk Oenanthol Metil heptan karbon As. andesilinat Benzaldehid Aldehid (C9) Amil sinamat aldehid (bau melati) "artificialgreen" (bau bunga violet Aldehid jenuh (C11) Urade lakton
Bbrp seny kimia yg dapat digunakan sbg Parfum dan Cara Pembuatannya (Tabel 21. hal. 186)
TEKNOLOGI PENGLAHAN BUAH DAN SAYUR OLEH : MOH. SU'I TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG 2015
Pengertian buah dan sayur Tanaman hortikultura - Buah - Sayur - Tanaman hias (bidang arsitektur lansekap) Budidaya tan buah dan sayur : dipelajari di Agronomi THP Penanganan pasca panen dan pengolahannya.
Buah - buahan Buah dari tanaman berkayu tahunan telah lama dikenal sebagai sumber buah segar, karena rasa dan aroma, dan sebagai sumber makanan bergizi. Tanaman Sayuran Sayuran merupakan sebutan umum bagi bahan pangan asal tumbuhan yang biasanya mengandung kadar air tinggi dan dikonsumsi dalam keadaan segar atau setelah diolah secara minimal. Jenis tanaman sayuran dibedakan berdasar bagian yang digunakan: Akar Daun Buah bunga
Penggolongan tanaman buah berdasar iklim : No. Jenis 1. Tropis Ada ratusan buah-buahan tropis, yang paling terkenal adalah pisang, mangga, pepaya, dan nanas, tetapi ada ratusan buah yang khas wilayah tropis seperti acerola, akee, carambola, cherimoya, durian, jambu biji, lengkeng, manggis , markisa, rambutan, sawo, salak dan sirsak 2. Subtropis jeruk (sitrun, jeruk besar, jeruk bali , jeruk manis, lemon, jeruk nipis, jeruk, dan berbagai hibrida seperti tangor atau tangelo), dan buah-buahan yang terkait dengan iklim mediterania (alpukat, pir kaktus, carob, ara, loquat, kesemek, delima) 3. Sedang pome (apel, pir, quince, medlar), buah batu (aprikot, ceri, peach, dan plum), buah anggur (anggur dan buah kiwi), dan kecil atau semak buah (strawberry, blueberry, cranberry, dan lingonberry; semak berduri seperti blackberry, raspberry, dan gooseberry).
Contoh tanaman sayuran : No. Bagian yg diambil Contoh 1 Akar akar (bit, wortel, singkong, celeriac, dasheen, lobak, ubi, kentang, salsify, lobak, rutabaga, dan ubi jalar) Umbi (bawang merah, bawang putih) 2 Daun tanaman salad atau berdaun (arugula atau roket, seledri , sawi putih, selada, endive, selada, peterseli); tanaman cole atau cruciferaceae (kubis, kembang kol, brokoli, brussels sprouts, kohlrabi, kubis cina, dan berbagai jenis asia seperti bak choy); potherbs (lobak, sawi, dandelion , celeriac, kale, mustard, orach, bayam) 3 Buah solanaceous, terung-terungan (paprika , terung, cabe, tomat), cucurbits, juga dikenal sebagai tanaman melon (labu siam, mentimun, muskmelon, labu, squash, semangka); kacang- kacangan (kacang adzuki, buncis, kacang panjang, kacang tunggak, kacang lima, kacang hijau, kacang beras, kacang tepary, urdbean 4. Bunga Turi, pepaya
Beberapa tanaman agronomi yang dikonsumsi sebagai sayur di berbagai tahap, dan jenis ini termasuk sebagai tanaman hortikultura. Contohnya termasuk jagung manis, kedelai sayuran matang atau edamame, dan daun muda bayam. Rempah-rempah, contohnya allspice, adas manis, kemangi, sawi, jintan, kapulaga, kayu manis, seledri, cengkeh, ketumbar, jintan, dill, adas, funugreek, bawang putih, jahe, salam, marjoram, mint, mustard, pala dan fuli, bawang, organum, peterseli, lada, biji poppy, rosemary, saffron, sage, gurih, wijen, adas manis, dan kunyit
Pentingnya buah krn memberikan gizi sebagai: a. Sumber mineral : Ca, Fe, P b. Sumber vitamin: Vit A, B, C, E, K c. Sumber kalori : berupa gula sederhana seperti glukosa, fruktosa, sukrosa & polisakarida (misal pati) d. Sumber zat penentu citarasa e. Sumber serat kasar untuk membantu pencernaan
Tabel : Kadungan gula pada buah (%) N o Nama buah Glukosa Fruktosa Sukrosa Gula Total 1 Apel 1,72 6,08 3,62 2 Pisang 5,82 3,78 6,58 3 Anggur 8,12 8,01 0,0 4 Limau 0,52 0,42 0,18 5 Semangka 2,09 1,52 1,43 6 Jeruk 2,36 2,38 4,70 7 Nanas 2,32 1,42 7,89 ) sebagai gula reduksi Kismis (plum) 8 4,00 1,34 4,26 9 Tomat 1,63 1,17 0,0 10 Mangga *) 3,50 7,36 11 Pepaya *) 7,18 0,42 12 Strawberri 2,59 2,32 1,3 11,57 18,00 14,81 2,19 7,49 7,88 12,30 7,40 2,80 11,38 5,65
Vitamin Buah-buahan kaya vitamin terutama Vit A dan C. Kandungan Vit A dan C buah-buahan (Data INCAP-ICNND, 1961 dalam Czyhrinciw, 1969) No Jenis Buah Vit C (mg/100g) Vit A (mg/100g) 1 Alpukat 17 15-80 2 Pisang 15 30-65 3 Jambu mete 219 120 4 Kelapa
0 5
Jambu biji 218
80 6
Apel 16
30 7
Mangga 53
630 8
Pepaya 46
110 9
Nanas 61
15 10
Sirsat 26
5 11
Asem 6
20 12
Cherry 1790
Mineral No. Jenis mineral 1. Fosfor (P) 2. Kalsium (Ca) 3. Besi (Fe) 4. Potasium (Na) Buah alpukat Apel Jambu biji Sirsat Pepaya apel Jambu mete Pisang pepaya Kadar mineral (mg/100g) 42 28 22 24 20 22 1,4 0,8 - 0,9 3,6 - 7,6
Teknologi pascapanen buah-buahan ditujukan untuk: 1. Buah setelah dipanen tetap segar 2. Buah lebih menarik dalam hal warna, kenampakan, tekstur, citarasa 3. Dapat memenuhi syarat perdagangan 4. Mendapat bahan baku untuk pabrik pengolah buah 5. Mendapatkan daya guna (manfaat) buah 6. Mencegah buah dari kerusakan
Key processes during the post-harvest- life : Respiration . • Transpiration . • Ethylene production. • Maturity process.
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI LAJU RESPIRASI Faktor dalam Tingkat Perkembangan, Susunan Kimiawi Jaringan, Besar-kecilnya Komoditas., Kulit Penutup Alamiah / Pelapis Alami. Type / Jenis dari Jaringan.
Faktor Luar. Suhu. Konsentrasi 02 dan C0 2 Zat Pengatur Pertumbuhan. Kerusakan Produk. .
STRAWBERRY -EXTERNAL COLOUR CHANGES.
MANGO
INTERNAL COLOUR CHANGES
Sayuran, buah-buahan, hasil ternak dan ikan termasuk komoditi pertanian dalam arti luas yang sangat mudah rusak dan membusuk. Kerusakan diawali oleh adanya proses fisiologi lanjutan yang tak terkendalikan diikuti dengan kerusakan akibat mikroorganisme. Penanganan yang terarah dan terpadu harus dilakukan sejak komoditi pertanian tersebut dipanen.
Perlakuan sayuran dan buah- buahan sebelum pengolahan Pemakaian mesin-mesin dan peralatan mekanis dengan cara yang tidak tepat akan menyebabkan kerusakan yang cukup serius. Kesalahan pengaturan kelembaban udara serta suhu akan menyebabkan kehilangan susut berat yang cukup berarti dan distribusi senyawa-senyawa kimia yang tidak merata. Transportasi dan distribusi sayuran merupakan area yang sangat penting yang berperan dalam menentukan tingkat kerusakan.
Penyebab kerusakan produk pangan a. Pertama Biologis dan mikrobiologis Kimiawi dan biokimiawi a. b. c. Mekanis Fisikal Fisiologis d. e.
b. Tidak sempurnanya ruang pengering dan musim yang kurang mendukung c. Transportasi yang tidak lancar. d. Pendinginan yang tidak sempurna. e. Peraturan atau standarisasi kualitas yang tidak jelas dan konsisten dapat berpengaruh terhadap keseragaman kriteria kualitas pada setiap komoditi.
Penanganan lepas panen sayuran dan buah-buahan a. Pemanenan Pemanenan selama hujan atau sesudah hujan perlu dicegah dan sebaiknya dilakukan pada pagi hari untuk mencegah pengkerutan dan pelayuan.
b. Curing Curing merupakan suatu proses yang bertujuan untuk mengurangi kerusakan ubi dan juga umbi dari sayuran. Proses curing dapat dilakukan dengan pengaturan suhu dan kelembaban relatif. Umumnya suhu dan kelembaban relatif yang diberikan agak tinggi untuk memberikan kesempatan lusim-lusim bekerja aktif mensintesis protein. Dengan demikian jaringan yang rusak dapat disembuhkan sehingga mencegah pembusukan dan kehilangan air.
c. Penyimpanan suhu rendah Pendinginan dan pembekuan dapat memperpanjang masa simpan sayuran dan buah-buahan. Namun tidak semua sayuran dan buah-buahan dapat disimpan, dipertahankan kualitasnya dengan cara tersebut,
d. Penyimpanan dengan udara terkendali Penyimpanan dalam hampa udara parsial atau hipobarik adalah penyimpanan dengan penurunan tekanan pada bahan yang disimpan. Contohnya dengan penyimpanan MAP dan CA
O2 21% O2 CO2 0.035% CO2 O2 CO2 Modify the concentration of gases in the produce packing. Reduce respiration rate. Reduce ethylene action. Delay ripening & senescence. Increase product's shelf life.
Presentation 3.2
Apples, as any living entities..breath Cold room 0ºC 2% O2 1% CO2 21% Oxigene 0.35% CO2 Filters
e. Irradiasi Keberhasilan cara ini sangat dipengaruhi oleh varietas, tingkat kemasakan dan juga bahan pengepak dan suhu penyimpanan. f. Pemakaian bahan kimia Banyak sekali bahan-bahan kimia yang dipakai untuk sayuran dan buah-buahan misalnya : Gol. sulfit : mencegah browning & efek antimikroba as. askorbat, as. sitrat, CaCl g. Penggunaan pelapis edible (air - lilin) Syarat : a. barrier yang efisien b. permeabilitas selektif terhadap gas c. dapat mengatur migrasi komponen larut air d. dapat digabung dengan zat pewarna, perisa atau pengawet
Wax layer restricts the gases interchange. Air in the internal Cavity
Presentation 3.2 transport and storage temperature 3Asparagus, cranberry, jujube4Cantaloupe, certain apple cultivars (such as McIntosh and Yellow Newton), certain avocado cultivars (such as Booth and Lula), lychee, potato, tamarillo5Cactus pear, cowpeas, durian, feijoa, guava, kumquat, lima bean, longan, mandarin, orange, pepino7Certain avocado cultivars (such as Fuerte and Hass), chayote, okra, olive, pepper, pineapple, pomegranate, snap bean10Carambola, cucumber, eggplant, grapefruit, lime, mango (ripe), melons (casaba, crenshaw, honeydew, persian), papaya, passion fruit, plantain, rambutan, squash (soft rind), taro, tomato (ripe), watermelon13Banana, breadfruit, cherimoya, ginger, jackfruits, jicama, lemon, mango (mature-green), mangosteen, pumpkin and hard-rind squash, sapotes, sweet potato, tomato (mature-green), yamSource: Kader & Rolle (2003)Classification of chilling-sensitive fruits and vegetables according to their lowest safe temperature for (°C) Commodities Lowest safe
SIFAT DAN STRUKTUR BUAH
BUAHAN
Sifat buah dapat dibedakan dengan bagian tanaman lain karena secara fisik dan visual memang berbeda. Sifat buah yang satu berbeda dengan lainnya. Perlu dipelajari sifat buah
Faktor yang mempengaruhi Sifat Buah-buahan 1. Faktor Genetik 2. Faktor luar a. Cahaya matahari b. Suhu c. Musim d. Tempat (Daerah asal) e. Zat makanan 3. Faktor tingkat kemasakan
Faktor Genetik Sifat2 yang diwariskan pada keturunannya. Jenis (varietas) unggul memberikan buah : - jumlah lebih banyak & ukuran lebih besar - Rasa, aroma, tekstur, nutrisi yang baik. Carilah nutrisi beberapa buah varietas unggul dibanding varietas lokal
Faktor luar No Faktor Berpengaruh pada 1 Cahaya matahari Sintesis zat makanan dalam jaringan 2 Suhu 3 Musim Pertumbuhan tan 4 Tempat (Daerah asal) Pertumbuhah dan hasil 5 Zat makanan Pertumbuan Keterangan Aktivitas sintesis zat makanan meningkat dengan bertambahnya cahaya -Kandungan vit C meningkat. -Cahaya yang bukan dari matahari tidak banyak berpengaruh Suhu optimum buah bervariasi, tergantung spesies tanamannya Aktivitas sintesis zat makanan meningkat dengan bertambahnya cahaya -Kandungan vit C meningkat. -Cahaya yang bukan dari matahari tidak banyak berpengaruh Suhu optimum buah bervariasi, tergantung spesies tanamannya Tan pada musim kering dan panas mem- punyai kandungan zat lebih tinggi dibanding musim dingin dan basah -Buah tropika memp bag yang dapat dimakan lebih kecil dari buah di iklim sedang Daerah berpasir berbeda dg tanah lempung Mutu berbeda. Daerah subur pertumbuhan baik -Daerah tdk subur perlu tambahan pupuk
Faktor tingkat kemasakan Keadaan buah dikonsumsi bermacam-macam. No Kondisi konsumsi Contoh dan keterangan 1 Tua tapi belum matang Kedondong, salak pondoh Sifat buah berbeda : komposisi kimia, tekstur dan warna 2 Matang penuh Pisang buah 3 Lewat matang ?
Sifat fisik Buah-buahan No Sifat fisik Keterangan 1 Bobot buah- buahan Bobot buah tropis yang paling besar mencapai 8-10 kg, jika dibanding yang terkecil (mis ceri) bisa 1000 kalinya - Di daerah sedang, perbedaan terkecil-terbesar : 10 kalinya -Daerah kutub lebih kecil lagi (perhatikan tabel berikutnya) 2 Indeks limbah = jumlah bagian buah yang tidak dapat dimakan 3 Massa jenis Di daerah tropika lebih besar, alpukat = 58%, markisa 67% -Iklim sedang 2-15% Dibedakan menjadi dua: -Di bawah 1: alpukat (0,959), pepaya matang (0,987), markisah (0,637) -Di atas 1: pisang (1,014), mangga (1,043), dll 4 Porositas Erat hubungannya dengan tekstur -Digunakan untuk penentuan cara pasca panen -Porositas >>, kandungan gas >>, oksidasi >> merugikan buah berbau, nilai gizi rendah
No 5 6 7 Sifat Fisik Panas spesifik Sifat juiceness (pemanfaatan untuk bahan penyegar) Tekstur Keterangan bervariasi, tergantung buahnya -Panas soesifik tinggi perlu pendinginan -Dibedakan menjadi 2 a. Di atas titik beku b. Di bawah titik beku Dipengaruhi oleh : -Jenis buah (tomat > mangga) -Jaringan buah (jaringan yg disusun banyak parenkim lebih besar kadar sari buahnya Dipengaruhi oleh a. Turgiditas (turgor sel), turgiditas tinggi : keras b. Buah muda keras, tua (pati terhidrolisis lunak) c. Buah dengan kandunga lemak tinggi lunak , misal alpukat d. Tekstur dibedakan menjadi 3: - - - Keras : nanas, markisa Semi keras: mangga, pepaya Luak : jambu mete, pisang
Struktur Jaringan Buah No Sistem jaringan Keterangan 1 2 Sis jar Dermal (kulit luad) Sis jar Fundamental (dasar) Sebagai lapisan pelindung -Menentukan sifat fisik, proses fisikokimia: mis pertukaran gas, masuknya patogen, resistensi suhu luar, daya tahan thd luka Terdiri dari : parenkim, kolenkim, sklerenkim -Parenkim pada bag yang dapat dimakan -Kolenkim : sel-sel tebal sebagai penguat -Sklerenkim : bagian mengalami lignifikasi (pengerasan spt kayu) a. sel-sel serabut b. sel-sel sklereida 3 Sis jar vaskuler (pengangkut) Xylem (pembuluh kayu) sel besar -Floem :sel-sel kecil Terletak pada endocarp dan mesokarp
Sifat Kimia Buah dan Sayur 1. Kadar air 2. Karbohidrat 3. Asam 4. Protein 5. Lemak 6. Mineral 7. Substansi eteris
1. Kadar air - Bervariasi sampai mencapai 96%, dan yang rendah kurang dari 10%. Kadar air tinggi menyebabkan buah dan sayur mudah rusak Perubahan yang terjadi karena adanya air: reaksi kimia, reaksi enzimatis, reaksi mikrobiologis. Kehilangan air yang banyak dari buah yang relatif banyak mengandung air lebih parah dari buah yang relatif sedikit mengandung air.
2. Karbohidrat Karbohidrat pada buah dan sayur dapat berupa monosakarida, oligosakarida dan polisakarida. Monosakrida glukosa dan fruktosa Oligosakarida sukrosa Polisakarida pati Kandungan gula pada buah:
Tabel : Kadungan gula pada buah (%) (Hulme 1970) No Nama buah Glukosa Fruktosa Sukrosa Gula Total 1 Apel 1,72 6,08 3,62 11,57 2 Pisang 5,82 3,78 6,58 18,00 3 Anggur 8,12 8,01 0,0 14,81 4 Limau 0,52 0,42 0,18 2,19 5 Semangka 2,09 1,52 1,43 7,49 6 Jeruk 2,36 2,38 4,70 7,88 7 Nanas 2,32 1,42 7,89 12,30 8 Kismis (plum) 4,00 1,34 4,26 7,40 9 Tomat 1,63 1,17 0,0 2,80 10 Mangga *) 3,50 7,36 11,38 11 Pepaya *) 7,18 0,42 12 Strawberri *) sebagai gula reduksi 2,59 2,32 1,3 5,65
Karbohidrat (polisakarida) yang lain pada buah adalah pati Kadar pati tinggi : pisang (15-25%), mangga (4- 6%) Kadar pati rendah : nanas, pepaya jambu biji Sayuran umumnya kadar pati rendah Polisakarida lainnya berupa:selulosa, hemiselulosa, lignin dan pektin sebagai penyusun dinding sel.
Protein dan Senyawa Nitrogen lain Protein dalam buah sangat sedikit, karena memang bukan sumber protein. Buah yang banyak mengadung protein sangat terbatas: alpukat (± 1,5%), pisang (± 1,2%). - Pada buah jeruk, strawberi, tomat lebih dari 50% senyawa nitrogen nonprotein berupa amino : asam aspartat, asam glutamat Senyawa amino tertentu memp sifat farmakologi: serotonin, tiramin, dopain, epinephrin
Lemak - Kadar lemak buah umumnya rendah < 1%, kecuali alpukat (± 1% berat segar) Lemak tersimpan dlm sitoplsma sbg cadangan makanan. - Lemak pd buah tersusun oleh asam lemak palmitat, oleat dan linoleat. Tabel : Kandungan lemak beberapa jenis buah (% berat kering). No Nama Buah Kadar lemak 1 Alpukat 35 - 70 2 Zaitun 30 - 70 3 "Laurel" 24 - 55 4 Anggur 0,2 5 Pisang 0,1 Apel 6 Haard , 1976 0,06
Lemak - Lemak mudah terpisah jika diproses dg panas - Ada rasa minyak dimulut - Bisa teroksidasi
Asam organik Asam-asam alifatis: asam sitrat dan asam malat, bisa mencapai 3% berat basah Asam-asam siklis : klorogenat pd kentang, kofeat pd kopi. Kandungan asam siklis pada buah dan sayur No Jenis Buah Jenis asam 1 Apel Malat, quinat, ketoglutarat, oksalasetat, sitrat, piruvat, fumarat, laktat, dan suksinat 2 Apricot Malat, sitrat 3 Alpukat Tartarat 4 Pisang Malat, sitrat, tartarat, sedikit asetat dan format 5 Blackberry Isositrat, malat, laktoisositrat, shikimat, quinat, sedikit sitrat dan oksalat 6 Blueberry Sitrat, malat, gliserat, sitramalat, glikolat, suksinat, glukuronat, galakturonat, shikimat, quinat, glutamat, dan aspartat 7 Boysenberry Sitrat, malat, isositrat
No Jenis Buah 8 Cherry 9 Cranberry 10 Currant 11 Elderberry 12 Figs 13 Gooseberry 14 Grape fruit 15 Anggur 16 Lemon 17 Lime 18 Orange peel 19 Jeruk 20 Peach Jenis asam Malat, sitrat, tartarat, suksinat, quinat, shikimat, gliserat dan glikolat , bensoat sitrat, tartarat, bensoat sitrat, malat, suksinat, dan quinat sitrat, malat, dan asetat sitrat, malat, shikimat, dan quinat sitrat, tartarat, malat, dan oksalat Malat dan tartarat (3:2) sitrat, oksalat sitrat, malat, tartarat, dan oksalat (tanpa isositrat) sitrat, malat, tartarat, dan oksalat malat, sitrat, dan oksalat sitrat, malat, dan oksalat Malat dan sitrat
No Jenis Buah 21 Pear 22 Nanas 23 Plum 24 Quinces 25 Strawberry 26 Youngberry Jenis asam Malat, sitrat, tartarat, dan oksalat sitrat dan malat malat, tartarat, dan oksalat malat, tanpa sitrat sitrat, malat, shikimat, suksinat, gliserat, glikolat dan aspartat sitrat, malat, dan isositrat
ASAM - Berpengaruh pada rasa - Bisqa dikurangan deg penambahan basa - Asam oksalat bisa membentuk Ca-oksalat - Asam dg BM rendah, berbau asam - Asam dg BM tinggi, membentuk sabun dag basa. - Asam fitat, mengikat mineral shg bisa kekurangan mineral - Asam sitrat, mengikat logam.
Kandungan asam organic pada sayur (Fenema, 1975 No Jenis Sayuran Jenis asam 1 Kacang2an sitrat, malat, sedikit suksinat dan fumarat 2 Brokoli malat dan sitrat (3:2), oksalat, dan suksinat 3 Wortel malat, sitrat, isositrat, suksinat, dan fumarat 4 Jamur Laktarimat, setostearat, fumarat, dan alantoat 5 Peas malat 6 Kentang Malat, sitrat, oksalat, fosforat, dan piroglutamat 7 Rhubarb Malat, sitrat, dan oksalat 8 Tomat sitrat, malat, oksala, suksinat, glikolat, tartarat, fosforat, hidroklorida, sulfat, fumarat, pirolidonkarboksilat, dan galakturonat
Vitamin Buah-buahan kaya vitamin terutama Vit A dan C. Kandungan Vit A dan C buah-buahan (Data INCAP-ICNND, 1961 dalam Czyhrinciw, 1969) No Jenis Buah Vit C (mg/100g) Vit A (mg/100g) 1 Alpukat 17 15-80 2 Pisang 15 30-65 3 Jambu mete 219 120 4 Kelapa
0 5
Jambu biji 218
80 6
Apel 16
30 7
Mangga 53
630 8
Pepaya 46
110 9
Nanas 61
15 10
Sirsat 26
5 11
Asem 6
20 12
Cherry 1790
Asem mengandung vit C terendah (6 mg/100g) Jambu biji dan jambu mete tinggi (218 dan 219) Cheryy tertinggi (1375 - 2219 mg/100g) Vit A: terendah pada sirsak, tertinggi pada mangga. Vit C tersebar di seluruh bagian buah, terbesar dalam epikarp.
Vit. C mudah rusak oleh basa Vit C. mudah rusak oleh panas Vit A mudah rusak oleh oksidasi (pengeringan) Vit A mudah rusak oleh peroksida / minyak yg sdh teroksidasi.
Mineral No. Jenis mineral 1. Fosfor (P) 2. Kalsium (Ca) 3. Besi (Fe) 4. Potasium (Na) Buah alpukat Apel Jambu biji Sirsat Pepaya apel Jambu mete Pisang pepaya Kadar mineral (mg/100g) 42 28 22 24 20 22 1,4 0,8 - 0,9 3,6 - 7,6
Sebagian besar produk pertanian, khususnya buah-buahan dan sayuran lebih banyak dikonsumsi dalam bentuk segar dari pada dalam bentuk olahan. Maka beberapa alternatif teknologi penanganan dan pengolahan dapat dilakukan pada komodoti hortikultura.
Pemilihan teknologi bagi setiap komoditi yang sesuai untuk dilakukan di tingkat pedesaan di dasarkan atas: 1. Produktifitas bahan baku yang cukup tinggi dan keterjaminan dalam kesinambungan suplai. 2. Kesederhanaan teknologi sehingga mudah diaplikasikan. 3. Jumlah investasi yang dibutuhkan tidak terlalu besar, sehingga memungkinkan untuk dilakukan oleh para pengusaha kecil (skala rumah tangga). 4. Peralatan yang sederhana sehingga mudah dioperasikan oleh tenaga kerja yang tidak terlalu terampil sekalipun. 5. Peluang besar terhadap produk yang masih terbuka luas (baik di dalam negeri maupun di luar negeri).
Usaha-usaha yang dilakukan oleh teknologi makanan antara lain mengubah bahan pangan menjadi bentuk yang mudah dipergunakan dan lebih dimanfaatkan oleh masyarakat baik dalam : • Harga maupun rasa • Membuat bahan pangan serta hasil olahannya menjadi tahan simpan Mempertahankan atau memperbaiki nilai gizi • Membantu atau mencegah terjadinya gangguan kesehatan karena makanan (sanisatasi, pengawasan, pengolahan dan mutu bahan).
1. Tujuan : memperpanjang umur simpan 2. Prinsip mekanisme pengawetan : - Menghambat proses fisiologi - membunuh/menghambat pertumbuhan mikroba tertentu 3. Cara pengawetan : a. Menggunakan cara/metode pengawetan b. Menggunakan bahan pengawet
Endang S. Rahayu Fak. Teknologi Pertanian - UGM
Endang S. Rahayu Fak. Teknologi Pertanian - UGM
(1) Mengawetkan bahan pangan selama transportasi (2) Mengatasi kekurangan bahan akibat faktor musim (3) Mengatasi over produksi saat musim panen (4) Memudahkan penanganan (melalui berbagai bentuk kemasan).
1. PENGERINGAN
2. BLANCHING, DLL
Reaksi Pencoklatan Enzimatis pada Buah dan Sayur
PERCOBAAN MEMPELAJARI PENGARUH REAKSI PENCOKLATAN ENZIMATIS PADA BUAH DAN SAYUR Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui cara-cara mencegah reaksi pencoklatan enzimatis sehingga dapat mempertahankan mutu buah. Sampel yang dipilih untuk percobaan adalah pir, pisang, dan kentang. Prinsip dari percobaan ini adalah dengan membandingkan intensitas warna pencoklatan (pigmen melamin) sampel yang disebabkan oleh polyphenol oxidase dengan beberapa metode dan perlakuan. Bahan-bahan yang digunakan adalah buah pir, pisang,kentang, larutan asam askorbat 0.1% dan 1.0%, asam sitrat 0.1%, asam asetat 0.1% dan 1.0%, larutan metabisulfit 0.5M, larutan sirup gula 20%, dan air
Kesimpulan Pencoklatan enzimatis dapat terjadi pada buah yang terpotong atau terekspos udara, dimana awal reaksi dikatalisis oleh enzim. Enzim yang berperan dalam reaksi ini adalah enzim poliphenol oksidase dengan substrat senyawa fenolik. Untuk mencegah pencoklatan enzimatis dapat digunakan asam askorbat 0.1% dan 1.0%, asam sitrat 0.1%, asam asetat 0.1% dan 1.0%, larutan metabisulfit 0.5M, larutan sirup gula 20%, dan air. Sampel yang digunakan adalah pisang, pir, dan kentang. dari beberapa perlakuan dan metode yang dilakukan, diketahui bahwa larutan metabisulfit 0,5 M paling efektif dalam mencegah pencoklatan- enzimatis.
SAYUR & BUAH PENGEMBANGAN PRODUK BERBASIS SAYUR & BUAH SEGAR / UTUH Buah meja MINIMALLY PROCESSED Dried Fruits • Coated • Pickle / Sauerkraut PROCESSED Juices / Puree • Canned • Jam / Jelly • Crispy Products
Pengeringan : Menghilangkan sejumlah air dari bahan, dengan menurunkan Aw-nya, sehingga mikroorganisme tidak bisa tumbuh; untuk memperpanjang masa simpan bahan tersebut. Sayuran & Buah-buahan Cara-cara : Penjemuran (Contoh : pisang sale; sayur asin) Dehidrasi dengan alat pengering: Cabinet Drying Freeze drying Spray drying Partial dehydration/Osmosis
Pengeringan sinar matahari Keuntungan : 1. Tidak memerlukan bahan bakar 2. Memperluas kesempatan kerja 3. Sinar matahari mampu menembus kedalam jaringan sel bahan Kerugian : 1. Tergantung pada cuaca 2. Mutu bahan kering hasil penjemuran umumnya lebih rendah daripada hasil pengeringan dengan alat
Pembuatan Dried Fruits Buah & Sayur Pengupasan Slicing Osmotic Proses Gula Pengeringan Sun drying • Artificial drying Pengemasan Dried Fruits / Vegetables Ringan • Tidak perlu pendingin
Cabinet Dryer Pengering almari mempunyai bentuk persegi dan didalamnya berisi rak - rak yang digunakan sebagai tempat bahan yang akan dikeringkan. Alat pengering almari terdiri dari sebuah ruangan, dimana makanan yang akan dikeringkan ditempatkan pada rak - rak, kemudian udara panas dialirkan melalui makanan yang akan dikeringkan.
Kendala Pengeringan : *- Oksidasi *Kerusakan zat gizi oleh panas *Senyawa volatile akan menguap
Bersihkan , kupas dan atau potong Utuh Bentuk yang seragam Keringkan dlm cabinet dryer, 40-50°C sampai berat konstan Cuci dan Tiriskan Rendam dlm lar. Natrium bisulfit (3000 ppm, 15 menit) Tiriskan & rendam lagi dlm lar. Gula 60%, 12 jam Tiriskan Tiriskan & rendam lagi dlm lar. Gula 40%, 12 jam Rendam dlm lar. Gula 20%, selama 12 jam
Outlet Uap air Ruang pengering Sumber panas Pengering Kabinet
Eksternal • Suhu • Kelembaban • Aliran udara 1 2 Proses Tahap 1 : Tranfer massa air dari dalam jaringan ke permukaan Tahap 2 : Tranfer uap air dari permukaan bahan ke udara Internal : • Komposisi bahan • Ketebalan bahan DRIED FRUITS & VEGETABLES
Drum Drying
Proses pelepasan air dari suatu bahan dgn cara sublimasi dari fase padatnya (es) langsung menjadi fase gas (uap air) Produk-produk pangan yang sensitif (warna, aroma, vitamin) Mutu paling tinggi (daripada cara lain) Sistem konvensional: Mengutamakan bahan produk Pengurangan tekanan (untuk mencapai tekanan uap air antara es dlm bahan & keadaan sekelilingnya) Dilepaskan dgn sistem kondensasi Kecepatan Proses Freeze Drying tergantung: Kecepatan uap air yg pindah (dari permukaan es melalui lapisan porous bhn) Kecepatan pindah panas Luas total permukaan Tekanan pada sistem Kapasitas dan suhu kondenser
Diagram alir freeze dryer
Beberapa contoh Freeze Dryer
SPRAY DRYING Prinsip/Proses : Pancaran halus dari bahan yang sudah kental disemprotkan dgn tekanan melalui aliran udara panas (+ 150-300°C). Penyemprotan, sambil mengaduk cairan dgn gaya sentrifugal, dari tepi pinggiran yg berputar dgn cepat atau dgn cara memompanya dibawah tekanan, melalui suatu nozzle. Partikel-partikel kering jatuh ke dasar ruang pengering. Udara panas menguapkan kandungan air bahan → tepung butiran berongga kecil.
Diagram alir suatu alat pengering semprot (spray dryer)
PROSEDUR Nangka, sirsak, rempah-rempah, susu Dipilih, dibersihkan, dihancurkan (sampai berupa bubur/puree) Tambahkan bahan pengisi Feed pump Maizena (1:1, 1:2, dan 2:1) atau CMC (1:10, 1:8 dan 1:6) Drying chamber 160°C Spray drying Partikel 2 kering
Spray Dryer Tipe Roof Air Spray Dryer Tipe SD Beberapa tipe Spray Dryer Spray Dryer Tipe N
PARTIAL DEHYDRATION 1. Manisan Basah Sayur-Sayuran dan Buah-Buahan Proses Dasar : Perendaman sayuran atau buah-buahan dlm larutan gula dgn konsentrasi tinggi (60-70%). Disajikan dlm keadaan basah dgn larutan gula perendam sebagai kuahnya. Contoh : Manisan Mangga dan Jambu biji 2. Manisan Kering Sayur-Sayuran dan Buah-Buahan Proses Dasar : Hampir sama dgn manisan basah • Perbedaan mendasarnya pada proses pengeringan setelah proses perendaman dlm lar. gula sampai kadar air + 20% • Terdapat kombinasi teknologi pengawetan bhn pangan yaitu pengeringan dan penambahan gula dgn kadar tinggi Contoh : Manisan Rambutan dan Waluh (sayuran)
Meskipun jenis manisan buah yang umum dipasarkan ada bermacam- macam bentuk dan rasanya, namun sebenarnya dapat dikelompokkan menjadi 4 golongan yaitu: 1. Golongan pertama adalah manisan basah dengan larutan gula encer (buah dilarutkan dalam gula jambu, mangga, salak dan kedondong). 2. Golongan kedua adalah manisan larutan gula kental menempel pada buah. Manisan jenis ini adalah pala, lobi-lobi dan ceremai. 3. Golongan ketiga adalah manisan kering dengan gula utuh (sebagai gula tidak larut dan menempel pada buah). Buah yang sering digunakan adalah buah mangga, kedondong, sirsak dan pala. 4. Golongan keempat adalah manisan kering asin karena unsur dominan dalam bahan adalah garam. Jenis buah yang dibuat adalah jaambu biji, buah, mangga, belimbing dan buah pala.
Manisan kedondong Manisan mangga
Manisan jahe Manisan bunga pepaya
Manisan merupakan salah satu metode pengawetan produk buah-buahan yang paling tua, dan dalam pembuatannya menggunakan gula, dengan cara merendam dan memanaskan buah dalam madu. Perendaman dalam Larutan CaCl2 CaCl2 merupakan elektrolit kuat yang mudah larut dalam air. Garam kalsium yang bisa digunakan selain CaCl2 adalah Ca-laktat, Ca-sitrat dan Ca-hidroksida. Ion kalsium juga dapat memperkuat tekstur dan mencegah browning enzimatis karena ion kalsium bereaksi dengan asam amino sehingga menghambat reaksi pencoklatan. *Ada 2 macam enzim pemecah pektin yang terdapat pada jaringan buah yang telah masak, yaitu esterase dan poligalakturonase, yang aktivitasnya meningkat selama proses pematangan buah.
Proses pengikatan kalsium pada pektin
Perendaman dalam Larutan Gula Pada produk manisan buah, jumlah gula yang digunakan tergantung pada jenis dan varietas buah ataupun selera individu sendiri. Gula yang ditambahkan dapat berupa bentuk kering ataupun sirup dengan konsentrasi tertentu. *Produk-produk pangan berkadar gula tinggi cenderung rusak oleh khamir dan kapang, yaitu kelompok mikroorganisme yang relative mudah rusak oleh panas (seperti dalam pasteurisasi) atau dihambat oleh hal-hal lain. Proses perendaman dalam larutan gula ada 2 cara, yaitu cara lambat dan cepat.
Proses Sulfuring Sulfuring pada dasarnya bertujuan untuk mempertahankan warna dan citarasa, mempertahankan asam askorbat dan karoten, sebagai bahan pengawet kimia, untuk mempertahankan kerusakan mikroorganisme dan untuk mempertahankan kestabilan bahan selama penyimpanan Senyawa kimia yang digunakan dalam proses sulfuring adalah sulfur dioksida, senyawa sulfit, bisulfit dan metabisulfit.
1. Manisan Basah a. Mangga Mangga Perendaman dgn Natrium bisulfit konsentrasi 2000 ppm Blanching 5 menit (kadar air 56,45%; kadar gula total 80,42- 80,56; warna lightness 51,22 dan yellowness 55,78; residu sulfit 145,30 ppm) Manisan Basah Mangga Diagram alir pengolahan manisan basah mangga
b. Jambu Biji Jambu Biji Penghilangan biji Pemotongan Perendaman air kapur 5%, 15 menit Pencucian Pemasakan dlm lar. gula 65%, asam sitrat 0,5% Manisan Basah Jambu Biji Diagram alir pengolahan manisan basah jambu biji
2. Manisan Kering a. Buah Rambutan Rambutan Pengupasan kulit Pemisahan biji dan daging buah Pengecilan ukuran Pencucian Perendaman asam askorbat 1%, 30 menit Pengeringan Penirisan Perendaman lar. Gula 60% dan asam sitrat 2%, 15 jam Manisan Kering Rambutan Cara Pembuatan Manisan Kering Buah Rambutan
b. Waluh Tahap I Waluh Dipilih yg masih segar Masak optimal (tdk terlalu matang) Pengupasan Pencucian daging buah Pengecilan ukuran Hilangkan bagian tengahnya (biji & serabut) Tahap II
Tahap II Tahap I Perendaman dlm lar. Natrium bisulfit (konsentrasi 1000 ppm, 20 menit) Tiriskan Blanching menggunakan uap air panas (steam blanching) selama 3 menit, suhu 70°C Perendaman dlm lar. gula (melarutkan 400 g gula dlm 1000 ml air ditambah asam sitrat 0,2% yg dididihkan), selama 24 jam Ditiriskan dan dikeringkan dgn cabinet dryer suhu 40°C sampai kadar air + 20% Manisan Kering Waluh
Produk Olahan Buah dan Sayur Menggunakan Penggoreng Vakum
SAYUR & BUAH PENGEMBANGAN PRODUK BERBASIS SAYUR & BUAH SEGAR / UTUH Buah meja MINIMALLY PROCESSED Dried Fruits • Coated • Pickle / Sauerkraut PROCESSED Juices / Puree • Canned • Jam / Jelly • Crispy Products
Teknologi Pengolahan Procedures /Technology Practical applications Fresh storage Fruits, vegetables Cold storage Fruits, vegetables Freezing Fruits, vegetables Drying/Dehydration Fruits, vegetables Concentration Fruit and vegetable juices Chemical preservation Fruit semi-processed Preservation with sugar Fruit products/preserves Pasteurization Fruit and vegetable juices Sterilisation Fruits, vegetables Sterilising filtration Fruit juices Irradiation Fruits, vegetables Osmotic Drying + Vacuum Frying Fruits, vegetables
Pendahuluan Salah satu produk olahan buah dan sayur yang dapat dikembangkan dan mempunyai pasar yang cukup baik adalah keripik Keripik buah lebih tahan disimpan dibandingkan buah segarnya karena kadar airnya rendah dan tidak lagi terjadi proses fisiologis seperti buah segarnya • Pengolahan buah dan sayur menjadi keripik perlu dukungan teknologi sehingga kualitas keripik yang dihasilkan dapat diterima konsumen. Salah satu cara untuk menghasilkan makanan sehat tanpa mengubah bentuk aslinya adalah dengan menggunakan teknologi penggorengan vakum.
Pengolahan sayur dan buah segar menjadi kripik sangat sederhana, karena pada dasarya hanya merupakan proses penguapan air dari bagian buah yang dapat dimakan. Namun demikian setiap menjaga agar rasa dan aroma khas buah tidak berubah dan kripik menjadi renyah maka proses penguapan air harus di lakukan dengan cara menggoreng buah menggunakan penggorengan bertekanan rendah / vakum / hampa.
Teknologi Penggorengan Vakum
Teknologi Penggorengan Vakum Penggorengan pada tekanan dan suhu yang rendah sehingga titik didih air rendah Proses kerusakan vitamin diperlambat Produk renyah
Teknik penggorengan hampa ini akan menghasilkan kualitas yang lebih baik dibandingkan dengan cara penggorengan biasa, diantaranya : 1. Tidak mengubah warna buah atau sayuran 2. Hasil penggorengan lebih renyah 3. Aroma tidak berubah 4. Kandungan serat tinggi 5. Lebih tahan lama meskipun tanpa bahan pengawet
Teknik penggorengan hampa yaitu menggoreng bahan baku (biasanya buah-buahan atau sayuran) dengan menurunkan tekanan udara pada ruang penggorengan sehingga menurunkan titik didih air sampai 50°-60° C. Buah maupun sayuran digoreng pada mesin vacuum fryer, dengan medium minyak goreng. Pemanasan minyak goreng disetting pada suhu rendah (80-85 derajat celcius)
Bagian-bagian vacuum frying meliputi : 1. Sumber panas 2. Tabung penggoreng 3. Tuas pengaduk 4. Pengendali suhu 5. Penampung kondensat 6. Pengukur vakum 8. Kondensor 7.Keranjang penampung bahan 9. Saluran hisap uap air 10. Water-jet 11. Pompa sirkulasi 12. Saluran air pendingin 13. Bak air sirkulasi 14. Kerangka
Prinsip kerja Vacuum Frying Prinsip kerja vacuum frying adalah menghisap kadar air dalam sayuran dan buah dengan kecepatan tinggi agar pori-pori daging buah-sayur tidak cepat menutup, sehingga kadar air dalam buah dapat diserap dengan sempurna. Untuk menghasilkan produk dengan kualitas yang bagus dalam artian
warna, aroma, dan rasa buah-sayur tidak berubah dan renyah pengaturan suhu tidak boleh melebih 85 C dan tekanan vakum antara 65 - 76 cmHg. Sebaiknya air dalam bak penampung pada vacuum frying tidak mengandung partikel besi karena dapat menyebabkan air keruh dan dapat merusak pompa vakum yang akhirnya mempengaruhi kerenyahan keripik . Bahan yang digoreng diletakkan di dalam keranjang berangka segi empat yang bagian bawahnya terbuat dari bahan tahan panas dan karat, dengan diameter sekitar 2 mm. keranjang dan bahannya ditempatkan secara manual di dalam penggorengan. Faktor - faktor yang mempengaruhi mutu akhir produk yang digoreng adalah kualitas bahan yang digoreng, kualitas minyak goreng, jenis alat penggorengan dan sistem kemasan produk akhir.
Selama penyimpanan, produk yang digoreng dapat pula mengalami kerusakan yaitu terjadinya ketengikan dan perubahan tekstur pada produk. Ketengikan dapat terjadi karena minyak/ lemak mengalami oksidasi. Hal ini dipengaruhi oleh mutu minyak, kondisi proses penggorengan dan sistem pengemasan yang digunakan.
Vacuum Packaging • Packing Vacuum adalah metode untuk menyimpan makanan dan
menyajikannya untuk dijual. Biasanya dalam paket udara-ketat atau botol untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme. Lingkungan vakum menghilangkan oksigen atmosfer, melindungi makanan dari pertumbuhan bakteri aerobik atau jamur, dan mencegah penguapan komponen volatile. Vacuum kemasan ini biasanya digunakan untuk penyimpanan jangka panjang dari makanan kering seperti sereal, kacang- kacangan, keju, ikan asap, kopi, dan keripik kentang (keripik). • Mesin ini berfungsi sebagai pengepak kedap udara. Menggunakan tenaga listrik. Plastik yang digunakan untuk mesin ini menggunakan plastic Nylon yang lentur & kedap udara / plastik vacum. Pengoperasiannya sangat mudah & cepat. Kekuatan Vaccum & panas sealnya bisa diatur sesuai kebutuhan dengan penunjuk Digital
Buah Pengupasan Slicing Osmotic Proses Vacuum Frying Pengemasan Dried Fruits Pembuatan Fruits Chip Gula Sun drying • Artificial drying Ringan • Tidak perlu pendingin
Pembuatan Vegetables Chip Sayur Washing, Triming Blanching Osmotic Proses Gula • Garam Vacuum Frying Sun drying • Artificial drying Pengemasan Dried Vegetables Ringan • Tidak perlu pendingin
PROSES PEMBUATAN KERIPIK NENAS NENAS Kupas, cuci bersih Iris nenas, rendam dalam sorbitol selama 10 menit, tiriskan Goreng Nenas dalam vakum penggoreng selama 45 menit Tiriskan dan dinginkan Pengemasan Keripik Nenas
Nangka Utuh Dibelah Dipisahkan/diambill dagingnya Diiris kecil-kecil Digoreng/masukkan ke Tabung penggoreng Dipanaskan dengan Sekali-sekali diaduk Setelah matang ditiriskan Pengemasan Keripik Nangka PROSES PEMBUATAN KERIPIK NANGKA 5 kg daging buah nangka (basah) 2,5 kg Kripik nangka 1. Ukuran ± 2 x 2 cm atau 2 x 3 cm atau 3 x 4 cm 2. Nangka yang sudah diiris tidak boleh kena air 3. Sebelum nangka dimasukkan ke tabung, Minyak dipanaskan dahulu selama 20 - 30 menit 4. Setelah nangka dimasukkan tabung ditutup Kapasitas nangka dan jumlah minyak Tergantung dari jenis mesinnya, kecil, Sedang, atau besar Proses penggorengan : 1 jam 15 menit s/d 1 jam 30 menit, suhu minyak s/d 90oC, memanaskan & Kompor 0.9 bar 3. Sebelum nangka dimasukkan ke tabung, Minyak dipanaskan dahulu selama 20 - 30 menit 4. Setelah nangka dimasukkan tabung ditutup Kapasitas nangka dan jumlah minyak Tergantung dari jenis mesinnya, kecil, Sedang, atau besar Proses penggorengan : 1 jam 15 menit s/d 1 jam 30 menit, suhu minyak s/d 90oC, memanaskan & Kompor 0.9 bar 5. 7. Dari lubang kaca, gelembung- gelembung minyak yang sudah tenang menandakan bahwa nangka sudah matang 8. Ditiriskan menggunakan alat Peniris listrik CATATAN : • Sisa daging untuk dodol nangka • Biji dapat direbus untuk camilan • Kulit buah untuk pakan ternak
PROSES PEMBUATAN KERIPIK MANGGA Buah Mangga yang hampir matang Pengupasan Pencucian Penirisan Pengirisan dengan slicer Perendaman Sulfit (NaHSO3 1000 ppm, 10 menit) dan bumbu Penirisan Penggorengan pada tekanan vakum 10 Cm Hg Penirisan Minyak Keripik Mangga
PROSES PEMBUATAN KRIPIK SALAK Buah Salak Pengupasan Pencucian Pemotongan Diblansir dg uap 1000C Selama 3 menit Rendam dalam lart. Garam (1 kg buah salak : 1 lt lart. Garam) Tiriskan sebentar, Cuci kembali Goreng dalam vakum penggoreng T= 950C; P=60 mmHg; t=10 menit Angkat lalu tiriskan (dlm spinner 1200 rpm slm 3 menit) Pengemasan Kripik Salak Dlm Kemasan
Contoh Produk
Contoh Produk
Contoh Produk
HAND OUT BIOKIMIA UMUM DISUSUN OLEH : IR. MOH. SUI JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG 2010
I. PENDAHULUAN BIOKMIA : Reaksi Kimia dalam mahluk hidup Ada 2 macam: KATABOLISME : Penguraian dari besar (makromolekul) mjd kecil (mikromoalekul) Untuk mendapat energi ANABOLISME : Pembentukan dari kecil mjd besar Membentuk komponen penyusun sel (jaringan)
SIKLUS ENERGI Makromolekul Katabolisme (Makanan/sumber energi) ENERGI Makromolekul Anabolisme Protein, Polisakarida, Lipida, As. Nukleat Mikro molekul (glukosa, asam amino,CO2, H2O) Mikro molekul As. Amino, Asetil Ko-A, As. Lemak, As. Piruvat
KATABOLISME : Proses penguraian makanan (pati,protein, lemak) --> glukosa ---> Asetil Ko-A ---> CO2 & H2O dan ENERGI/TENAGA ANABOLISME : Pembentukan senyawa yang diperlukan oleh tubuh untuk pembentukan sel-sel baru atau pertumbuhan seperti :protein, enzim dll. As. Piruvat --> glukosa --> selulosa, glikogen, dll
Katabolisme dan anabolisme dijalankan oleh enzim-enzim secara bertahap (berantai) A Ea B Eb C Ec D Ed E Katabolisme dan anabolisme berlangsung pada jalur yang berbeda
Energi hasil katabolisme disimpan dalam bentuk ATP, NADH, NADPH ENERGI HSL. KATABOLISME DIGUNAKAN UTK: 1. Proses Anabolisme(Biosintesa) 2. Kontraksi otot & Motilitis 3. Transport nutrien scr aktif (melalui membran sel melawan gradien konsentrasi 4. Pemindahan informasi genetik
KATABOLISME ADA 3 TAHAP UTAMA: Tahap I : HIDROLISIS Polisakarida Protein Lemak Glukosa Asam amino Asam lemak
TAHAP II: Glukosa Asetil Ko.A TAHAP III: Asetil Ko.A CO2, H2O Asam amino Asetil Ko.A Asam lemak Asetil Ko.A
Polisakarida Protein Lemak Glukosa Asam amino Asam lemak Asetil Ko.A CO2, H2O TAHAPAN DALAM KATABOLISME Tahap I Tahap II Tahap III
ANABOLISME ADA 3 TAHAP UTAMA: Tahap I : HIDROLISIS Polisakarida Protein Lemak Glukosa Asam amino Asam lemak
Polisakarida struktural (Glikoprotein, selulosa) Monosakarida yang lain PATI Glukosa- 6P As. Piruvat Glukosa- 6P Glukosa bebasa (glukosa darah) Glikoge, pati Disakarida, Oligosakarida
Polisakarida Glukosa
Protein Asam amino TCA
Ketoglutarat GLUTAMAT
Lemak Asam lemak GLUTAMIN
NH3 Alfa
Semialdehid Prolin Karboksilat PROLIN
LEMAK KARBOHIDRAT ASETIL- KO.A Malonil Ko.A As. Lemak Gliserol LEMAK PROTEIN
KATABOLISME PROTEIN PROTEIN: dipecah menghasilkan asam amino Asam amino digunakan: 1. Untuk Biosintesa Senyawa Nitrogen (Protein jaringan, enzim, antibodi, As. Nukleat, Gen, dll) 2. Untuk Memperoleh energi (Jika sudah cukup untuk biosintesa N)
Dalam Sel PROTEIN MAKANAN Asam amino Peptida Asam amino Jika berlebih Biosintesa Nitrogen Protein Jar, enzim, dll Lambung (pepsin) Usus halus (Khimotripsi, tripsin, karboksi peptidase Siklus TCA ENERGI
KATABOLISME ASAM AMINO UNTUK ENERGI Asam amino (sebanyak 20 macam) akan masuk ke SIKLUS TCA, melaui jarul yang berbeda-beda 1. 10 As. Amino masuk ke ASETIL KO.A, yaitu: (Alanin, Treonin, Glisin, Serin & Sistein)--> Piruvat --> Asetil Ko.A (Fenilalanin, Tirosin, Leusin, Lisin & Triptopan)-->Asetoasetil Ko.a - -> Asetil Ko.a 2. 4 As. Amino melalui Alfa-Ketoglutarat (Arginin, Histidin, Glutamin & Prolin) -->Glutamat --> Alfa Ketoglutarat
3. Tiga as. Amino melalui SUKSINIL Ko.A ( Isoleusin, Metionin & Valin) 4. Dua as. Amino Ke FUMARAT (Fenil alanin, Tirosin) 5. Dua as. Amino ke OXALO ASETAT (Aspartat, Asparagin) Sebelum ke Siklus TCA, 20 as. Amino tsb harus dihlangkan gugus amino-nya terlebih dulu dgn cara: 1. TRANS AMINASI (Pemindahan gugus amino / NH2) 2. DE AMINASI (Penghilangan gugus amino) 3. DEKARBOKSILASI (Pemendekan rantai C)
Alanin, Treonin, Glisin, Serin & Sistein As. Piruvat Asetil Ko.A Asparta, Asparagin Oxaloasetat Malat Fenil alanin, Tirosin TCA Fumarat Suksinat Suksinil Ko.A Isoleusin, Metionin & Valin Aseto Asetil Ko.A Sitrat Sis-Akonitat Iso-Sitrat Alfa-ketoglutarat Fenil alanin, Tirosin, Leusin, Lisin & Triptopan Arginin, Histidin, Glitamin,& Prolin Glutamat
TRANS AMINASI Gugus amino dipindah pada senyawa lain Harus ada seny. Lain sebagai penerima gugus yaitu ALFA KETOGLUTARAT --> AS. GLUTAMAT Sebanyak 12 as. Amino yang melalui TRANS AMINASI L-Aspartat + -Ketoglutarat --> Oxaloasetat + Glutamat Alanin + -Ketoglutarat --> Piruvat + Glutamat
Alanin Aspartat
Glutamat As. Piruvat Alfa
ketoglutarat Asetil Ko.A Oxaloasetat
Glutamat Malat
TCA Fumarat
Suksinat Suksinil Ko.A Sitrat
Sis
Akonitat Iso
Sitrat Alfa
ketoglutarat
DE AMINASI Gugus amino dilepaskan menjadi NH3 Ada 2 macam Deaminasi a. OKSIDATIF : dibantu oleh NAD+ b. NON OKSIDATIF : dibantu oleh FMN/FAD+ OKSIDATIF: As. Glutamat -------> as. -amino glutarat ----> -Ketoglutarat + NH3 NON OKSIDATIF: Serin ---> As. Piruvat + NH3
DEKARBOKSILASI Bertujuan untuk mengurangi jumlah aton C, shg menjadi senyawa lain dengan jumlah aton C lebih sedikit Mis:HISTIDIN (C=6) ------> HISTAMIN (C=5) + CO2 VALIN (C=5) ---> SUKSINIL KO.A (C=4) + CO2
ASAM AMINO KETOGENIK & GLUKOGENIK As. Amino KETOGENIK : As. Amino yang bisa diubah mjd KETON YAITU: 5 as. Amino yang melewati jalur Asetoasetil Ko.A (Fenil alanin, Tirosin, Leusin, Lisin & Triptopan) As. Amino GLUKOGENK : yg bisa diubah mjg GLUKOSA YAITU : 15 asam amino yang melewati jalur piruvat, suksinil Ko.A, Oxaloasetat, -Ketoglutarat. FENIL ALANIN & TIROSIN bisa keduanya.
ASAM AMINO KETOGENIK & GLUKOGENIK As Ketogenik - Aseto asetil Ko.A -- Aseoasetat -- ASETON (Keton) As amino Glukogenik -- As Piruvat - Oxaloasetat --- - -- -- Glukosa
METABOLISME NH3 NH3 hasil DEAMINASI harus dibuang krn bersifat racun bagi semua jar. Tubuh terutama otak --> koma NH3 bisa menarik -Ketoglutarat dari TCA & diubah mjd glutamat Akibatnya: TCA terhambat ---> energi di otak berkurang Oleh krn itu, NH3 hrs dicegah menyebar dlm jaringan dgn cara: berikatan dgn GLUTAMAT scr enzimatis ---> GLUTAMIN Glutamin tidak bersifat racun & dpt segera menembus membran sel , kmd diangkut ke hati & ginjal.
DALAM HATI : Glutamin akan melepaskan NH3 ---> Glutamat NH3 akan diubah mjd UREA ( melalui siklus urea) Urea diangkut oleh darah ke GINJAL, kmd mjd URINE CARA LAIN PENGELUARAN NH3 NH3 diikat oleh -Ketoglutarat mjd Glutamat As. Piruvat berikatan glutamat ---> ALANIN Alanin masuk dlm darah kmd masuk dlm HATI DALAM HATI : Alanin melepas NH3 yg diberikan ke - Ketoglutarat ---> GLUTAMAT& PIRUVAT
Glutamat akan melepas NH3 ----> siklus Urea ---> urea Selanjutnya sama dengan sebelumnya As. amino Glukosa Glukosa Glukosa UREA Glukoneogenesis NH3 Glikolisis NH3 -Ketoglutarat Piruvat Glutamat Glutamat Piruvat -Ketoglutarat Alanin Alanin Alanin -Ketoglutarat SEL DARAH HATI
SIKLUS UREA NH3 + CO2 Sitrulin NH3 Ornitin Arginin UREA
Untuk mengubah NH3 menjadi UREA butuh 4 ATP Jadi, kehilangan 15% dari ENERGI hasil metabolisme PROTEIN Untuk bbrp hewan Ruminansia, UREA dpt disentesa mjd Asam amino --> kehilangan energi dapat didiatasi Unta melakukan daur ulang Urea untuk menghindari kehilangan AIR, krn tidak membuang urea ke dalam urine Burung, ular & kadal mengeluarkan NH3 dlm bentuk ASAM URAT
KATABOLISME KARBOHIDRAT Tahap I : HIDROLISIS (Polisakarisa -----> Glukosa) Terjadi mulai mulut --> darah Tahap II : Glikolisis ( Glukosa ---> As. Piruvat--> Asetil Ko.A) Tahap III: Siklus TCA (Asetil Ko.A --> CO2, H2O dan ENERGI) Tahap II & III terjadi dalam sel
GLIKOLISIS Ada 2 macam : 1. Aerob : pada manusia dan mahluk hidup yang bernafas dengan O2 2. An aerob : pada sel mikroba atau dalam keadaan khusus pada manusia dan hewan
GLUKOSA AS. PIRUVAT An aerob An aerob ETANOL aerob As. Asetat ASETIL- KO.A An aerob AS. LAKTAT
GLIKOLISIS AEROB 1 Molelkul GLUKOSA Glukosa- 6P Fruktosa- 6P Fruktosa- 1,6 P 2 Molelkul GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliseral Posfat 3-Fosfo gliserat 2-Fosfo gliserat Fosfoenol Piruvat 2 Molelkul AS. PIRUVAT Tahap I : Butuh 2 ATP (energi) Tahap II: Menghasilkan : 4 ATP 2 NADH TOTAL: Diperoleh 2 ATP & 2 NADH
Glikolisis hanya bisa memecah MONOSAKARISA Jika ada disakarida , harus dipecah menjadi monosakarida krn disakarida dalam darah tidak bisa digunakan GLIKOLISIS AN AEROB Terjadi jika kondisi tidak ada O2 yang cukup (terpaksa), mis. Pelari cepat, gerakan spontan buaya untuk menerkam mangsa Kondisi tsb. Butuh energi dlm waktu cepat, ttp O2 tidak cukup Glukosa --> as.Piruvat --> as. Laktat (energi hanya 6,9 % dari aerob yaitu 32,4 k.kal/mol) Jika aerob : as. Piruvat --> TCA (waktu lama, ttp energi banyakyaitu 686 k.kal/mol)
Glikogen (dalam otot) --> Glukosa --> Laktat Setelah selesai : Laktat --> glikogen (dalam hati) proses perubahan kembali tsb. Butuh O2 Sehingga: orang yang selesai olah raga: butuh O2 lebih banyak (nafas cepat) krn : a.untuk mengubah laktat --> glikogen dan b.glikolisis normal (aerob)
Glikolisis monosakarida selain glukosa Glikogen (daging) Galaktosa (susu) Mannosa(umbi-umbian) Fruktosa (buah) Semuanya bisa masuk dalam jalur GLIKOLISIS
GLUKOSA FRUKTOSA
GLIKOGEN GALAKTOSA
UDP
galaktosa UDP
glukosa Glukosa
1P Glukosa
6P Mannosa
6P MANNOSA
Fruktosa
6P Fruktosa
1,6 P GLISERALDEHID 3
POSPAT
Masuknya GLUKOSA & GLIKOGEN dlm Glikolisis diatur oleh ENZIM PENGATUR Jika Glukosa-6P banyak, tidak tjd pemecahan Glukosa --> Glukosa-6P SHG. Tidak tjd glikolisis terus-menerus. Jika ATP (energi) masih banyak, maka glukosa tidak masuk dlm GLIKOLISIS, ttp glukosa dibawa ke HATI untuk diubah mjd GLIKOGEN dan disimpan. Glukosa ---> GLIKOGEN (Glukoneo genesis)
Siklus TCA Sklus TCA (Three Carboksilat Acid ) = Siklus Tiga Asam Karboksilat Senyawa yang mempunyai gugus as. Karboksilat sebanyak 3 adalah Asam Sitrat ---> disebut Siklus Asam Sitrat. Penemu siklus tsb adalah Sir Hans Krebs --> Siklus Kreb Siklus TCA : merup. Tahap ke II KATABOLISME karbohidrat
1 NADH Malat Fumarat 1 FADH Oxaloasetat Suksinat As. Piruvat 1 NADH Asetil Ko.A Sitrat Siklus TCA Alfa-ketoglutarat 1 NADH, 1 GTP Sis-Akonitat Iso-Sitrat 1 NADH
HASIL ENERGI TCA As. Piruvat --> asetil Ko.A : 1 NADH = 3 ATP Iso-Sitrat --> Alfa-Ketoglutarat : 1 NADH Alfa-Ketoglutarat --> Suksinat : 1 NADH & 1 GTP = 1 ATP Suksinat --> Fumarat : 1 FADH = 2 ATP Malat --> Oxaloasetat : 1 NADH
Total : 4 NADH = 4 x 3 ATP = 12 ATP 1 FADH = 1 x 2 ATP = 2 ATP 1 GTP = 1 ATP --------------- Total ATP dari 1 SIKLUS TCA:15 ATP 1 Mol Glukosa --> 2 Piruvat --> 2 Asetil Ko.A--> 2 Siklus TCA SEHINGGA ATP DARI 2 Siklus TCA= 2 x 15 ATP= 30 ATP
KESELURUHAN KATABOLISME 1 Mol GLUKOSA: KESELURUHAN KATABOLISME 1 Mol GLUKOSA: 1 GLUKOSA --> 2 AS. PIRUVAT GLIKOLISIS : 2 ATP = 2 ATP 2 NADH = 2 X 3 ATP = 6 ATP TCA : 30 ATP ------------------ 38 ATP
Perubahan NADH, FADH & GTP --> ATP, membutuhkan O2 NADH + H + 1/2 O2 + 3 ADP + 3 Pa --> NAD + 3 ATP + H2O FADH2 + 1/2 O2 + 2 ADP + 2 Pa --> FAD + 2 ATP + 3H2O GTP + ADP + --> GDP + ATP
III. KATABOLISME LEMAK Dalam mulut s/d lambung, lemak blm mengalami pemecahan berarti Stl intestin : Lemak komplek (TG) --> as. Lemak bebas (oleh lipase dr. pankreas) As. Empedu (disekresi hati): mengemulsi lemak --> partikel kecil -->mudah dipecah lipase Lipase pankreas : hanya memecah C no. 1 & 3. As. Lemak bebas, monogliserida, kolesterol & Vit --> seny. Komplek (dgn bantuan garam empedu) --> diabsorpsi pd permukaan sel mukosa
Dlm sel mukosa: as. Lemak bebas & monogliserida dibentuk lagi --> Trigliserida(TG) TG bergabung dgn albumin & kolesterol, dll --> SIKLOMIKRON Siklomikron --> masuk ke darah --> hati & jar. Lain yang perlu Sbl masuk sel, TG dipecah dulu mjd Asam lemak bebas (FFA) dan Gliserol. FFA dlm sito plasma: diaktifkan oleh ATP & Ko.A-SH dgn bantuan enzim TIOKINASE Seny. Aktif ini : menempel pada KARNITIN & diangkut menembus dinding MITOKONDRIA
Dlm mitokondria : FFA dilepas oleh karnitin Kmd, FFA akan dioksidasi : Beta OKSIDASI LEMAK Gliserol FFA Beta-Oksidasi Gliseraldehid Asetil Ko.A Fosfoenol Piruvat As. Piruvat Silus TCA ENERGI
FFA Ko.A-SH + SITOPLASMA MITOKONDRIA Siklus TCA FFA-S-Ko.A FFA-Ko.A-KARNITIN KARNITIN FFA-Ko.A Asetil Ko.A Beta Oksidasi
TAHAPAN BETA-OKSIDASI (3 Tahap) 1. Aktivasi Asam lemak bebas (FFA) oleh Ko.A --> Thio-Ester Ko.A O O R-CH2-CH2-C-OH + Ko.A-SH R-CH2-CH2-C-S-Ko.A ATP AMP
2. Oksidasi pada posisi Beta dari Thio-Ester Ko.A O FAD FADH O O R-CH2-CH2-C-S-Ko.A R-C-CH2-C-S-Ko.A NAD NADH 3. Pemecahan O O O O R-C-CH2-C-S-Ko.A + Ko.A-SH + R-C-S-Ko.A CH3-C-S-Ko.A Asetil Ko.A
3. Pemecahan O O O O R-C-CH2-C-S-Ko.A + Ko.A-SH + R-C-S-Ko.A CH3-C-S-Ko.A Asetil Ko.A Dilakukan Beta Oksidasi lebih lanjut Sisanya Dioksidasi lagi sampai habis Asetil Ko.A
OKSIDASI PADA ASAM LEMAK JENUH As. Kaprilat (C=10) : Dipecah tiap 2 atom C ---> Asetil Ko.A Terjadi 4 kali pemecahan (Beta-Oksidasi) Diperoleh 5 Asetil Ko.A CH3-CH2-CH2-CH2 -CH2-CH2-CH2 -CH2-CH2-C-OH O
PEMECAHAN ASAM LEMAK TAK JENUH Sama dengan As. Lemak jenuh Berhenti ketika Ikatan Rangkap Perlu Enzim lain untuk memecah Ikatan Rangkap Jika Trans, pada posisi 2-3, Bisa langsung dipecah oleh E. Hidratase Enoil Ko.A Jika Cis, perlu enzim Isomer Enoil Ko.A : untuk mengubah mjd Trans
JALUR ALTERNATIF ASETIL KO.A HSL OKSIDASI LEMAK TJD Jika Tubuh tidak bisa mengunakan Glukosa sebagai sumber Energi Mis. Orang PUASA, atau DIABET Menghasilkan Aseton, Asetil Ko.A ---> Aseto asetil Ko.A ---> Aseto asetat----> Aseton + D-Beta Dihidroksi Butirat
PENGATURAN METABOLISME LEMAK Jika tubuh cukp glukosa, Asil Lemak Ko.A tidak diangkut Karnitin SHG Katabolisme lemak dihentikan & mengarah ke SINTESA LEMAK TTP, Jika sudah masuk ke MITOKONDRIA, Lemak ---> Asetil Ko.A Jika Oxalo asetat rendah (Puasa, Diabet), akan mengarah ke Aseto asetil Ko.A Jika Normal, mengarah ke TCA ---> ENERGI
Energi cukup Malonil Ko.A Biosintesa Lemak LEMAK ASIL LEMAK KO.A TCA ENERGI Energi kurang Ke Mitokondria Beta Oksidasi ASIL LEMAK KO.A Tidak Normal Aseto asetat
V. ANABOLISME (BIOSINTESA) KARBOHIDRAT Tujuan biosintesa karbohidrat pada mahluk hidup: a. Membentuk struktur sel/jaringan (selulosa, glikoprotein) b. Membentuk otot (glikogen) c. Mengubah kelebihan asetil Ko.A/as. laktat --> glukosa (Gluneogenesis) d. Membentuk buah pada tanaman (selulosa, pati, glukosa, fruktosa) e. dll
Biosintesa karbohidrat Dlm SITOSOL Biosintesa karbohidrat hampir sama dgn katabolismenya Hanya berbeda pada 3 tahap yaitu 1. Dari FOSFOENOL PIRUVAT (PEP)---> PIRUVAT BIOSINTESA : As. Piruvat --->Oxaloasetat --> PEP KATABOLISME : LANGSUNG Piruvat --> Oxaloasetat, tdk bisa dlm Sitosol, hrs dlm MITOKNDRIA Stl terbentuk, Oxaloasetat tdk bisa keluar dr mitokondria, shg hrs diubah mjd MALAT Malat bisa menembus Mitikondria, masuk ke Sitosol
Malat --> Oxaloasetat ( Dlm Sitosol) ---> Piruvat 2. Fruktosa 6P --> Fruktosa 1,6P KATABOLISME : Fosfo fruktokinase BIOSINTESA : Fruktosa difosfatase (butuh Mg+2) Enzim ini merup. E. Pengatur (dihampat AMP, diaktifkan ATP) 3. Glukosa 6P --> Glukosa KATABOLISME : Heksokinase BIOSINTESA :Glukosa 6P-fosfatase (butuh Mg+2)
GLUKOSA heksokinase Glukosa- 6P Fruktosa- 6P Fosfo fruktokinase Fruktosa- 1,6 P GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliseral Posfat 3-Fosfo gliserat Katabolisme 2-Fosfo gliserat Memperoleh : Fosfoenol Piruvat 2 ATP, 2 NADH Oxaloasetat AS. PIRUVAT Glukosa 6P difosfatase 3 Fruktosa difosfatase 2 Biosintesa Butuh : 1 4 ATP, 2 GTP, 2 NADH
Polisakarida struktural (Glikoprotein, selulosa) Monosakarida yang lain CO2 As. Laktat Glukosa bebasa (glukosa darah) Glukosa- 6P GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliserat Fosfoenol Piruvat Oxaloasetat AS. PIRUVAT As. Amino Glukogenik Glikoge, pati Disakarida, Oligosakarida Hasil antara TCA
PENGATURAN BIOSINTESA (GLUKONEOGENESIS) 1. Enzim Piruvat karboksilase : Piruvat --> Oxaloasetat Aktif jika ada Asetil Ko.A, SHG : Jika tidak kelebihan Aseti Ko.A tidak tjd Biosintesa 2. Enzim Fruktosa difosfatase : Fruktosa 1,6 P --> Fruktosa 6P Aktif jika ada ATP (kelebihan), SHG bisa tjd biosintesa Dihambat AMP
Seny. Antara TCA (SITRAT, ISOSITRAT, KETOGLUTARAT, FUMARAT, MALAT, DLL) : Semuanya bisa dioks. Mjd OXALOASETAT Oxaloasetat ---> PEP --> Glukosa Asetil Ko.A TDK bisa ---> PIRUVAT krn: Enzim piruvat dehidrogenase tidak dapat balik Pd. Kondisi normal, hsl oks. Lemak C genap tidak dpt diBIOSINTESA krn hasilnya Asetil Ko.A As. Amino GLUKOGENIK (15 AS. AMINO) YG TELAH DEAMINASI ---> Piruvat, Oxaloasetat, alfa Ketoglutarat, Suksinat ---> merup. Prekursor PEP ---> Glukosa
KONSUMSI ALKOHOL : Menghambat glukoneogenesis --> kurang glukosa dlm darah --> bahaya bagi otak Sgt bahaya jika dikonsumsi stl aktvitas fisik berat atau konsumsi makanan rendah (glukosa dara turun mjd 30 -40%)
FOTOSINTESA Ada 2 tahap: 1. Reaksi Terang : Daun menyerap Sinar matahari --> NADPH & ATP 2. Reaksi Gelap : NADPH & ATP membantu fiksasi CO2 --> Glukosa Fotosintesa tjd dlm Kloroplas (ada 200 klorofil & 20 karoten) Klorofil: Sbg penyerap energi matahari (panjang gel. 400 - 500 nm (klorofil) & 600 - 700 nm (karoten)) Pd malam hari, sel & mitokondria meng oksidasi karbohidrat - -> CO2, ATP
CO2 GLUKOSA Glukosa- 6P Fruktosa- 6P Fruktosa- 1,6 P GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliseral Posfat 3-Fosfo gliserat RIBULOSA 1,5 DI FOSFAT H2O
CO2 LINTAS C4 Senyawa pertama Hasil fiksasi CO2 adl: jumlah atom C = 4 yaitu OXALOASETAT Fosfo enol piruvat Piruvat Ribulosa 1,6 P CO2 Oxaloasetat Malat Malat 3-Fosfo gliserat SEL MESOFIL SEL SELUBUNG GLUKOSA
PERUBAHAN GLUKOSA-6P MENJADI MONOSAKARIDA LAIN Isomerase Fruktosa-6P Mannosa-6P Isomerase Epimerase GLUKOSA-6P Fosfatase Mutase Glukosa-1P Glukosa Galaktosa-1P
PEMBENTUKAN DISAKARIDA & POLISAKARIDA GLUKOSA- 6P ADP Fruktosa- 6P Glukosa- 1P Pi UDP Glukosa ADP Glukosa ADP Glukosa, Sukrosa- 6P UDP CDP Glukosa atau GDP Glukosa 3-Fosfo gliserat ADP SUKROSA SELULOSA P A T I
VI. BIOSINTESA LEMAK BERTUJUAN : 1. Penyimpanan cadangan makanan (lemak, minyak tanaman) 2. Pembentukan struktur sel (Lipoprotein) 3. Pembentukan kolesterol 4. Pembentukan Terpen (minyak atsiri)
SEBAGAI PEMULANYA ADL: Asetil Ko.A(ada di Mitokondria) BIOSINTESA Lemak tjd jika ada kelebihan Makanan (Asetil Ko.A) Jika tidak, Asetil Ko.A diproses mjd ENERGI ASETIL KO.A berasal dari Karbohidrat, Protein & Lemak BIOSINTESA TERJADI DLM SITOSOL TETAPI Asetil Ko.A tidak bisa menembus keluar mitokondria
Gliserol LEMAK Malonil Ko.A As. Lemak LEMAK CO2 KARBOHIDRAT ASETIL- KO.A Seny. Keton Hormon Steroid PROTEIN Asetil Ko.A Aseto asetil Ko.A Hidroksi metil Glutiril Ko.A Asetogenin Terpen Kolesterol As. Empedu Steroidfekal
Asetil Ko.A keluar mitokondria menuju Sitosil dgn 2 cara: 1. DIANGKUT OLEH KARNITIN Asetil Ko.A + Karnitin --> Asil-Karnitin 2. DIUBAH MJD SITRAT terlebih dulu Asetil Ko.A+ Oxaloasetat --> As. Sitrat + Ko.A-SH (Koenzim A) SETELAH berada di SITOSOL, Asil-Karnitin & As. Sitrat BERUBAH kembali mjd ASETIL KO.A
PENGANGKUTAN ASETIL KO.A MELALUI AS. SITRAT As. Piruvat Sitrat Sitrat ATP + Ko.A Asetil Ko.A ADP + Pi + Asetil Ko.A Oxaloasetat Oxaloasetat NADH NADH Biosintesa Lemak NAD Malat Malat NAD MITOKONDRIA SITOSOL
TAHAPAN BIOSINTESA LEMAK 1. Pembentukan Malonil Ko.A-S-ACP dari Asetil Ko.A Asetil Ko.A + CO2 --------> Malonil Ko.A (C=2) (C=3) Malonil Ko.A + HS-ACP ----> Malonil-S-ACP + Ko.A-SH (Enzim) 2. Pembentukan Asetil -S-Sintase Asetil Ko.A + HS-ACP ---> Asetil-S-ACP + Ko.A-SH Asetil-S-ACP + Sintase-SH ---> Asetil -S-Sintase + ACP-SH
3. KONDENSASI (Penggabungan ) Asetil-S-Sintase + Malonil-S-ACP ---> Aseto asetil-S-ACP + Sintase-SH + CO2 4. REDUKSI I (Penambahan ataom H) Aseto asetil-S-ACP ----> 3-Hidriksi butiril-S-ACP 5. DEHIDRASI (Pelepasan H2O) 3-Hidriksi butiril-S-ACP ---> Trans-Butiril-S-ACP 6. REDUKSI II (Penjenuhan) Trans-Butiril-S-ACP ---> Butiril-S-ACP
7. Pemanjangan Rantai (Penambahan Malonil Ko.A) Setelah Malonil Ko.A bergabung dg Butiril-S-ACP, SELANJUTNYA akan mengalami Reduksi I, Dehidrasi dan Reduksi II seperti di atas. Penambahan Malonil terus berlangsung hingga aton C=16 (Asam Palmitat). AS. PALMITAT: Butuh 8 Asetil Ko.A 7 ATP 14 NADPH
Untuk STEARAT (C=18) atau C lebih panjang, Penambahan Malonil Ko.A tjd di MITOKONDRIA & RETIKULUM ENDOPLASMA dg cara yang sama HEWAN : Bisa membentuk PALMITOOLEAT (C 16 rangkap 1) atau OLEAT (C 18 rangkap 1) MAMALIA : tidak bisa memb. LINOLEAT (C 18 rangkap 2) , LINOLENAT (C 18 rangkap 3) TANAMAN : Bisa membentuk semuanya
Asetil Ko.A CO2 Tahap 1 Malonil Ko.A Tahap 2 HS-ACP Malonil Ko.A- HS-ACP Tahap 3 Aseto asetil-S-ACP Hidroksi Butil-S-ACP Trans Butenoill-S-ACP Butiril-S-ACP Pemanjangan atom C Asetil Ko.A HS-ACP Asetil Ko.A- HS-ACP Sintase-SH Asetil-S-Sintase Kondensasi Reduksi I Dehidrasi Reduksi II
PENGATURAN BIOSINTESA LEMAK Diatur enzim Asetil Ko.A Karboksilase (Asetil Ko.A --> Malonil Ko.A) Enzim ini diaktivkan SITRAT Jika Sitrat meningkat, enzim aktif --> Membentuk Malonil Ko.A SEBALIKNYA: Jika PALMITOIL KO.A meningkat, enzim terhambat --> tidak membentuk Malonil Ko.A
BIOSINTESA PROTEIN TUJUAN: 1. Membentuk sel baru (cairan sel 90 % Protein, membrane sel berupa LIPO PROTEIN)) 2. Membentuk Enzim (Enzim terbentuk dari Protein) 3. Anti bodi (tersusun dari Protein)
BIOSINTESA PROTEIN Dimulai dari sintesa Asam amino (essensian & non) : 20 as. amino HEWAN tingkat tinggi termasuk MANUSIA tidak bisa mensintesa as. Amino essensial Manusia hanya bisa non ssensial (10) Tanaman bisa semua as. Amino Mikroba bervariasi : Leuconostoc : hanya 4 as. Amino E. Coli bahkan mampu hidup hanya dg. NH3
Tanaman bisa menggunakan NH3, Nitrit & Nitrat untuk membent as. amino Sebagian tanaman bisa menangkap N2 dr UDARA Bbrp mo. Mampu menangkap N2 utk memb. As. Amino
Asam amino Essensial (10) + Amino Non Esensial (10) - PROTEIN
BIOSINTEAS AS. AMINO NON ESSENSIAL Dibagi 4 kelompok 1. Biosintesa Glutamat, Glutamin, Prolin Biosintesa GLUTAMAT : proses penting dr. semua as. Amino lainnya Glutamat sbg DONOR NH3 dlm biosintesa as. Amino Glutamat dibentuk dr NH3 + Ketoglutarat ---> Glutamat -Ketoglutarat : diperoleh dr. Siklus TCA (karboh, prot, lemak)
GLUTAMIN : dibentuk dr. Glutamat + NH3 Glutamat + NH3 ---> Glutamin PROLIN : dibentuk dr GLUTAMAT TCA NH3 NH3 -Ketoglutarat GLUTAMAT GLUTAMIN Alfa-Semialdehid Prolin Karboksilat PROLIN
2. Biosintesa ALANIN, ASPARTAT, ASPARAGIN ALANIN : dari PIRUVAT + Glutamat Piruvat + Glutamat ---> ALANIN + -Ketoglutarat ASPARTAT : dari OXALOASETAT + Glutamat Oxaloasetat + Glutamat ---> ASPARTAT + -Ketoglutarat ASPARAGIN : Ada 2 macam : a. Bakteri : dari ASPARTAT + NH4 ---> Asparagin b. Mamalia : dari ASPARTAT + Glutamin ---> Asparagin + Glutamat
GLUTAMAT Piruvat Oxaloasetat ALANIN NH3 ASPARTAT GLUTAMIN ASPARRAGIN ASPARRAGIN 3. Biosintesa TIROSIN, SISTEIN, GLISIN TIROSIN : dari Fenilalanin + H+ ----> Tiorosin + H2O SISTEIN : dari Metionin + Serin ---> SISTEIN GLISIN : dari 3- FOSFOGLISERAT dg prekursor berupa Serin
BIOSINTESA AS. AMINO ESENSIAL Biosintesa as. Amino essensial lebih panjang ( 5-15 tahap) dan lebih kompleks dr non esensial Hewan tingkat tinggi tdk bisa biosintesa as. Amino esensial KRN kekurangan 1 atau 2 enzim pd lintas tersebut LIMA as. Amino essensial bagi hewan, disintesa oleh tanaman & mo. Dari non essensial TREONIN, METIONIN, LISIN dibentuk dari Aspartat & Asparagin HISTIDIN: dr Glutamat ISOLEUSIN : dr Treonin
HIDROLISIS KATABOLISME KARBOHIDRAT PATI
Glukosa
GLIKOLISIS AEROB 1 Molelkul GLUKOSA Glukosa- 6P Fruktosa- 6P Fruktosa- 1,6 P 2 Molelkul GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliseral Posfat 3-Fosfo gliserat 2-Fosfo gliserat Fosfoenol Piruvat 2 Molelkul AS. PIRUVAT Tahap I : Butuh 2 ATP (energi) Tahap II: Menghasilkan : 4 ATP 2 NADH TOTAL: Diperoleh 2 ATP & 2 NADH
SIKLUS TCA Oxaloasetat 1 NADH Malat Fumarat 1 FADH Suksinat As. Piruvat 1 NADH Asetil Ko.A Sitrat Siklus TCA Alfa-ketoglutarat 1 NADH, 1 GTP Sis-Akonitat Iso-Sitrat 1 NADH
KATABOLISME LEMAK
Gliserol LEMAK FFA Beta-Oksidasi Asetil Ko.A Silus TCA ENERGI
KATABOLISME PROTEIN
Dalam Sel PROTEIN
Asam amino
(20 Macam)
Deaminasi/Transaminasi NH3
Siklus TCA ENERGI
Lambung (pepsin)
Usus halus
(Khimotripsi, tripsin, karboksi peptidase
Alanin, Treonin, Glisin, Serin & Sistein As. Piruvat Asetil Ko.A Asparta, Asparagin Oxaloasetat Malat Fenil alanin, Tirosin TCA Fumarat Suksinat Suksinil Ko.A Isoleusin, Metionin & Valin Aseto Asetil Ko.A Sitrat Sis-Akonitat Iso-Sitrat Alfa-ketoglutarat Fenil alanin, Tirosin, Leusin, Lisin & Triptopan Arginin, Histidin, Glitamin,& Prolin Glutamat
SIKLUS UREA NH3 + CO2 Sitrulin NH3 Ornitin Arginin UREA
ANABOLISME KARBOHIDRAT
Polisakarida struktural (Glikoprotein, selulosa) Monosakarida yang lain CO2 As. Laktat Glukosa bebasa (glukosa darah) Glukosa- 6P GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliserat Fosfoenol Piruvat Oxaloasetat AS. PIRUVAT As. Amino Glukogenik Glikoge, pati Disakarida, Oligosakarida Hasil antara TCA
FOTOSINTESA CO2 GLUKOSA Glukosa- 6P Fruktosa- 6P Fruktosa- 1,6 P GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliseral Posfat 3-Fosfo gliserat RIBULOSA 1,5 DI FOSFAT H2O
ANABOLISME LEMAK
Gliserol LEMAK Malonil Ko.A As. Lemak LEMAK CO2 KARBOHIDRAT ASETIL- KO.A Seny. Keton Hormon Steroid PROTEIN Asetil Ko.A Aseto asetil Ko.A Hidroksi metil Glutiril Ko.A Asetogenin Terpen Kolesterol As. Empedu Steroidfekal
ANABOLISME PROTEIN GLUTAMIN : dibentuk dr. Glutamat + NH3 Glutamat + NH3 ---> Glutamin PROLIN : dibentuk dr GLUTAMAT TCA NH3 NH3 -Ketoglutarat GLUTAMAT GLUTAMIN Alfa-Semialdehid Prolin Karboksilat PROLIN
GLUTAMAT Piruvat Oxaloasetat ALANIN NH3 ASPARTAT GLUTAMIN ASPARRAGIN ASPARRAGIN 3. Biosintesa TIROSIN, SISTEIN, GLISIN TIROSIN : dari Fenilalanin + H+ ----> Tiorosin + H2O SISTEIN : dari Metionin + Serin ---> SISTEIN GLISIN : dari 3- FOSFOGLISERAT dg prekursor berupa Serin
ENZIMOLOGI
PENDAHLUAN MERUP. KATALIS ALAMI : mempercepat reaksi Tdk. Menghslkan pruduk samping Spesifik thd. Substrat Bisa digunakan berulang-ulang Berperan dlm.: Metabolisme sel Pengol. Pangan Industri
PERANAN: METABOLISME: Pemecahan kabohidrat, prot, lemak --> ENERGI Pembentukan seny. Makro dlm tubuh (isi sel, dinding sel, vitamin dll) Sintesa prot, karboh, lemak dlm tanaman INDUSTRI: Pemb. Alkohol, cuka, sorbitol, detergen(lipase) PENGOL. PANGAN: Sirup glukosa, keju Pengempuk daging, pengol. Roti, dll
PENGERTIAN: Enzim : dari bahasa Yunani berarti : DI DALAM SEL Willy Kuchne (1876) : Enzim didefinisikan sbg: Fermen yang bertuknya tdk teratur Yg dpt bekerja tanpa adanya mikroba Dpt bekerja di luar mikroba Defenisi sederahan: Enzim adl : Seny. Yang berperan mempercepat reaksi (katalis) yang diperoleh dari makluk hidup
TATA NAMA ENZIM ADA 3 SISTEM PENAMAAN: 1. TRIVIAL : * Singkat dan kurang detail Nama enzim dalam kehidupan sehari-hari Sering satu nama utk beberapa enzim (protease) Abad 19 : diberi akhiran -in dibelakang substrat / asal enzim papain, tripsin, pankreatin, fisin, ptialin Akhir abad 19 : diberi akhiran -ase dibelakang substrat amilase, pektinase, peptidase, lipase, kreatinase, kolagenase Cara lain : berdasar teknik berkerjanya: invertase, depolimerase, dehidrogenase
2. SISTEMATIK: Menggambarkan substrat yang dipecah, jenis reaksi dan hsl. Reaksi alfa-1,4- ,GLUKAN GLUKO-HIDROLASE Sustrat hasil jenis reaksi 3. SISTEM NOMER KODE Menggunakan kode berupa angka yang menggambarkan : klp. Rekasi, gugus fungsional yang berperan dlm reaksi, hsl. Reaksi dan keaktifan spesifk EC. 3.2.1.1 klp. Reaksi ; gugus; keaktifan spesifik ; hsl reaksi
PEMBERIAN NAMA BERDASARKAN CARA KERJANYA 1. OKSIDO-REDUKTASE : oksidasi & reduksi 2. TRANSFERASE : pemindahan gugus ( -OH, -NH2, dll) 3. HIDROLASE : hidrolisa (Pemecahan senyawa oleh air) 4. LIASE : pemecahan senyawa tanpa air 5. ISOMERASE ; pembentukan isomer (rumus kimia sama) 6. LIGASE : pembentukan ikatan
1. OKSIDO-REDUKTASE Oksidase: reaksi substrat dg oksigen peroksidase Askorbat oksidase Polifenolase Lipoksigenase Reduktase : pelepasan hidrogen dr. substrat Suksinat dehidrogenase: Suksinat ---> Fumarat + H2 Laktat dehidrogenase : Laktat --> Piruvat + H2
2. TRANSFERASE: Trans-glikosidase: Pemindahan gugus glukosa PATI + ATP ------> D-GLUKOSA-1-FOSFAT + ADP Trans fofrorilase : pemindahan gugus fosfat HEKSOSA + ATP ------> HEKSOSA MONO FOSFAT 3. HIDROLASE: Lipase : Lemak + H2O ---> asam lemak + gliserol Urease : Urea + air ------> NH3 + CO2 Amilase: Pati + air ---> glukosa
4. LIASE: memecah ikatan C-C atau C-O Dekarboksilase : memecah ikatan C-C ---> CO2 Piruvat ------> asetaldehid + CO2 5. ISOMERASE: membentuk seny. Baru dg. Rumus kimia sama Fosfo heksosa isomerase : Glukosa 6-P -----> Fruktosa 6-P 6. LIGASE: membentuk ikatan C-C ; C-O ; C-S ; C-N TUGAS : Membuat diagram metabolisme karbohidrat, prot, lemak lengkap dg nama ENZIM-nya dan dikelompokkan berdasrakan cara berekrjanya (hidrolase, isomerase, dll)
STRUKTUR ENZIM Enzim tersusun atas PROTEIN (gabungan bbrp as. Amino) Ada enzim yang seluruhnya protein : amilase Ada yang memerlukan komponen lain untuk aktivitasnya spt: kofaktor : berupa ion logam (Fe, Mn, Zn, Ca, dll) koenzim : seny. Organik ( NAD, FAD, Biotin, dll) Koenzim berperan sbg penerima ion H (NAD) atau donor gugus kimia (ATP) Enzim yang kehilangan koenzim/kofaktor : mjd TIDAK AKTIF Menjadi aktif lagi jika dikembalikan lagi
ENZIM: terbentuk dari bbrap as. Amino yang membentuk polipeptida (spt. Kalum mutiara) POLPEPTIDA membentuk lipatan-lipatan yang rapi yang direkatkanoleh ikatan kimia (hidrogen, ionik, hidofil, hidrofob)----> ENZIM M I Z N E LOKASI AKTIF
LOKASI AKTIF: Bagian dari enzim yang berikatan dg SUBSTRAT hanya sebagian kecil dari enzim yang berperan sbg lokasi aktif berbentuk ruang (3 dimensi) ENZIM LISOZIM : tersusun dari 129 as. Amino LOKASI AKTIF : hanya 5 asam amino (4% dari bagian enzim) yaitu as. Amino No. 35 (glu), 52 (Asp), 62 (Trp), 63 (Trp), dan 101 (Asp)
Asp Glu
Trp Lokasi Aktif O
C O
O C
O
H Ikatan
Substrat
ENERGI AKTIVASI: Energi minimal yang harus dimiliki Substrat agar terjadi Reaksi Reaksi antara Senyawa bisa terjadi karena kedua senyawa saling bertemu Untuk bertemu harus bergerak sehingga perlu ENERGI Energi inilah yang disebut ENERGI AKTIVASI CONTOH: A + B ----> C + D Energi aktivasi reaksi di atas 100 Joule (Jika tanpa ENZIM). Jika Energi yang dimiliki hanya 70 J, maka tidak terjadi reaksi Jika Energinya 100 J, maka terjadi 1 kali reaksi
Jika memp. Energi 400 J, maka terjadi 4 kali rekasi Jika ADA ENZIM, Energi aktivasi yang diperlukan menjadi lebih rendah Hal ini KARENA, Enzim membantu mempertemukan substrat dengan membentuk ikatan ENZIM-SUBSTRAT Dengan demikian, energi yg. Diperlukan untuk terjadi reaksi mjd. lebih rendah. ENERGI AKTIVASI menjadi 50 Joule (jika ada Enzim) Jika memp. Energi 400 J, maka akan terjadi 8 kali reaksi SHG, dengan enzim, reaksi menjadi lebih cepat (2 kali lipat) JADI, ENZIM BISA MEMPERCEPAT REAKSI DG. MENURUNKAN ENERGI AKTIVASI
PEMBENTUKAN KOMPLEKS ENZIM-SUBSTRAT MEKANISME ADA 2 MACAM: 1. Reaksi dg. 1 Substrat A + E ---> A-E ----> P + E 2. Reaksi dg 2 Sustrat atau lebih a. Reaksi Berganti Tunggal A + B + E ---> A-E + B ---> A-E-B --> C + D + E b. Reaksi Berganti Ganda Ax + B + E ---> Ax-E + B --> E-x + A + B --> Ex-B + A --> E + Bx + A
TANPA ENZIM ADA ENZIM
FAKTOR YG MEMPENG KERJA ENZIM 1. SUHU 2. pH 3. Ion Logam 4. Detergen 5. Garam 6. Pelarut organik 7. Air 8. Kons Substrat 9. Kons Enzim
Peningkatan temperatur meningkatkan energi kinetik dan frekuensi tumbukan dari molekul-molekul yang bereaksi. laju reaksi meningkat dengan kenaikan suhu, dapat mengganggu interaksi non-kovalen yang mempertahankan struktur 3 dimensi enzim (terjadi denaturasi) yang menyebabkan hilangnya aktivitas katalitik enzim
Suhu optimal lipase Brassica napus L Brassica napus L. adalah 37 oC. Aktivitasnya sangat rendah pada suhu kurang dari 20 oC atau lebih dari 50 oC (Sana, et al., 2004). Sedangkan lipase Caesalpinia bonducella L. mempunyai suhu optimum 30 oC. Hal ini sama dengan lipase dari Cajanus cajan L. seed (Khan et al., 1991), Carissa carandas fruit (Mala and Dahot, 1995). Aktivitas lipase masih stabil pada suhu 60 oC dengan aktivitas sebesar 90%. Pada suhu 90 oC selama 10 menit, aktivitas lipase hilang sama sekali (Pahoja, et al., 2001).
Pengaruh Suhu terhadap aktivitas lipase Kentos Kelapa 00,050,10,150,20,250,30,350,40,4520304050607080Suhu (oC)Akt enzim (unit)
pH optimal lipase Caesalpinia bonducella L. adalah pada pH 7, tetapi lipase masih aktif pada pH 6-7,5. Dengan demikian, lipase Caesalpinia bonducella L. merupakan lipase tipe netral. Tipe yang sama juga terdapat pada lipase dari rape seeds (Hoope and Theimer, 1997), Hibiscus canabinus seeds (Kausar and Akhtar, 1979), Sun flower cotyledons (Huang and Morea, 1978), Juglansregia, Allium cepa, Pisum sativum, Citrus decumana, Cucumis melo, Zea mays and Prumus amygdlus seeds (Akhtar et al., 1975). Sedangkan dalam biji jagung, lipase ini mempunyai pH optimum 7,5
pH berpengaruh pada denaturasi enzim, bentuk bermuatan enzim, substrat atau keduanya, serta pengikatan dan pengenalan molekul substrat oleh enzim Beberapa kemungkinan pengaruh pH terhadap aktivitas enzim yaitu (1) protein enzim dapat mengalami denaturasi akibat perubahan pH ekstrem tinggi atau rendah sehingga aktivitas enzim menjadi rendah atau hilang. (2) Pada pH tertentu menyebabkan gugus-gugus asam amino protein enzim pada rantai samping menjadi terionisasi sehingga enzim menjadi lebih aktif atau sebaliknya. (3) Substrat dapat memperoleh atau kehilangan proton dan reaktif oleh perubahan pH (Page , 1997).
Pengaruh pH terhadap aktivitas lipase Kentos Kelapa 00,050,10,150,20,250,30,350,40,456,06,57,07,58,08,5pH Akt enzim (unit)
Peningkatan dan penurunan konsentrasi substrat berpengaruh terhadap pembentukan kompleks enzim-substrat untuk membentuk produk. Pada keadaan dimana enzim jenuh oleh substrat maka kecepatan reaksi dipengaruhi oleh kecepatan pembentukan produk, sehingga enzim dapat berikatan dengan substrat yang lain (Granner, et al., 2003).
Bebarapa enzim memerlukan penambahan kofaktor dalam proses katalisisnya. Kofaktor merupakan komponen kimia yang membantu kerja enzim, Kofaktor kimia berupa ion - ion anorganik seperti K+, Zn2+, Fe2+, Fe3+, Ca2+, atau Mg2+.
Ion logam seperti Ag+, Hg+2, dan Pb+2 bekerja sebagai inhibitor non kompetitif dalam reaksi enzimatis. Ion tersebut menghalangi kerja enzim dengan cara membentuk garam dengan gugus-gugus sulfidril dari protein enzim. Dengan terbentuknya garam ion logam-enzim, menyebabkan kemampuan enzim untuk berikatan dengan substrat menjadi menurun (lebih lambat) (Page , 1997). •Adanya ion calsium (Ca+2) meningkatkan aktivitas (aktivator) pada lipase Caesalpinia bonducella L. sehingga aktivitasnya meningkat menjadi 106,40 %. Aktivitasnya paling rendah jika ada Na-deoxycholate sehingga aktivitas hanya 10,13 % (Pahoja, et al.,2001). Pengaruh beberapa ion logam atau senyawa (konsentrasi 5 mM) pada aktivitas lipase Caesalpinia bonducella L. dapat dilihat pada
Lipase Caesalpinia bonducella L Penambahan Aktivitas lipase (%) bahan/ion logam Kontrol 100 Triton X-100 52,80 Tween-80 40,53 Sodium-deoxycholate 10,13 Magnesium 13,06 Calsium 106,40 Aktivator/inhibitor (%)
47,20 59,47 89,87 86,94 6,40
Lipase Brassica napus L Ion logam Aktivitas (%) Tanpa logam 100 Fe +3 64,80 Fe +2 51,20 Cu +2 61,20 Ca +2 165,30 Zn +2 62,40 Pb +2 93,10 Ion logam Ba +2 Mg +2 Mn + Sn + Al +2 Hg + Bi + Aktivitas (%) 101,90 103,50 103,00 107,20 89,90 53,10 115,20
00,10,20,30,40,50,60,70,80,900,10,51510Konsentrasi CaCl2 (mM)Akt enzim (unit) 00,050,10,150,20,250,30,350,40,450,500,10,515Konse NaCl (mM)Akt enzim (unit) 00,050,10,150,20,250,30,350,40,450,500,00250,00370,0050,0060,012Konsentrasi FeCl3 (mM)Akt enzim (unit)
Ion Ca+2 dapat mengaktifkan enzim karena berperan mengarahkan substrat pada sisi aktif enzim. Hal ini sama dengan yang dilakukan oleh ion Mg+2 dalam mengaktifkan enzim fosfatase (Belitz and Grosch, 1999) serta ion Zn+2 mengaktifkan enzim alkohol dehidrogenase yang mengoksidasi alkohol menjadi asetaldehid. Mekanisme ion Zn+2 dalam meningkatkan aktivitas enzim alkohol dehidrogenase
ENZIM ENZIM ENZIM H R-C-H HO Zn+2 H R-C-H HO Zn+2 H R-C HO Zn+2 Substrat (Alkohol) H Substrat (Alkohol) H Produk (Aldehid) H H
Sebaliknya terjadi pada lipase Castor bean. Ion Calsium (CaCl2) justru menurunkan aktivitas lipase hingga menjadi 21 %. MgCl2 juga menurunkan aktivitas enzim. Penambahan EDTA justru meningkatkan aktivitas enzim menjdi 120 % Muto and Beevers (1974). Sedangkan pada lipase dalam biji jagung, adanya garam NaCl dan CaCl2 tidak mempengaruhi aktivitas lipase jagung
lipase castor bean Bahan yang ditambahkan Tanpa penambahan CaCl2 (1 mM) CaCl2 (1 mM)+ EDTA (1 mM) MgCl2 (1 mM) MgCl2 (1 mM) + EDTA (1 mM) NaCl (1 mM) KCl (1mM) EDTA (1 mM) PCMB (0,1 mM) Dithiothreitol (5 mM) PCMB (0,1 mM) + Dithiothreitol (5 mM) Aktivitas relatif (%) 100 21 112 18 110 107 104 120 5 106 105
Pengaruh detergen terhadap aktivitas lipase castor bean Jenis Detergen Konsentrasi (%) Aktivitas relative (%) Tanpa 100 Deoxycholate 0,2 2 0,1 7 0,02 75 0,01 96 Digitonin 0,03 0 0,01 12 Triton X-100 0,02 1 0,01 2 Tween 20 0,02 0 0,01 3
Pelarut Organik Seperti alcohol, aseton, dapat mengganggu stabilitas enzim dalam air Pelarut organic akan mengikat air, SHG air di sekitas enzim berkurang Akibatnya, enzim terganggu stabilitasnya sehingga mengalami denaturasi
Garam bersifat higroskopis SHG air yang ada di sekitar enzim Air di sekitas enzim berkurang Akibatnya, enzim terganggu stabilitasnya sehingga mengalami denaturasi
PENGHAMBATAN KERJA ENZIM (INHIBITOR) Ada 2 macam: 1. Penghambatan tidak dpt kembali (IRREVERSIBLE) 2. Penghambatan dapat kembali (REVERSIBLE) IRREVERSIBLE: Seny. Penghambat (inhibitor) terikat secara kuat pada lokasi aktif (ikatan kovalen) --> enzim tidak bisa berfungsi lagi krn. Tidak bisa lepar lagi Contoh Gas beracun spt. Di Iso Propil Fosfoflouridat (DIPF) Gas tersebut menghambat enzim ASETILKOLIN ESTERASE (berperan dlm pemindahan impuls syaraf) Gas tsb. Beraikatan dgn as. Am,ino serin dr enzim (lokasi aktif) --> enzim non aktif
REVERSIBLE: Ada 2 macam: A. KOMPETITIF B. NON KOMPETITIF KOMPETITIF: Inhibitor mirip dg substrat --> sulit dibedakan oleh enzim Jika Inhib. Sudah berikatan dg enzim, substrat tidak bisa berikatan Antara substrat dg inhibitor salim berlomba utk. Berikatan dg enzim --> siapa yg lebih banyak maka ia yg menang Shg. Inhib. Bisa dikalahkan dg memperbanyak jumlah substrat
setelah inhib. Berikatan dg enzim, maka akan segera lepas dan akan berlomba lagi antara sustrat dg inhibitor --> penghambatan sementara / dpt balik Contoh : Malonat merup. Inhibitor bagi ENZIM Suksinat dehidrogenase Suksinat Malonat COO- COO- CH2 CH2 CH2 COO- COO-
NON KOMPETITIF Tidak mirip dg Substrat Meski sudah berikatan dg inhibitor, substrat masih bisa berikatan dg Enzim Kemampuan substrat berikatan dengan enzim agak lebih lambat karena terhalang oleh inhibitor yang telah terikat di sekitar lokasi aktif Meski substrat di perbanyak, tidak bisa mengalahkan inhibitor --> kecepatan maksimal enzim lebih rendah dari biasanya (tanpa inhib)
KINETIKA ENZIM SATUAN ENZIM: 1 UNIT ENZIM: Sejumlah enzim yang dpt menyebabkan perub. oC pd 1 mikro mol substrat atau Produk per menit pd 25 keadaan pengukuran optimal (pH, konsentrasienzim, substrat) Yang diukur : - pengurangan jumlah substrat, atau penambahan jumlah produk
SUBSTRAT ENZIM PRODUK Pati Amilase Glukosa Kasein (Protein) Protease As. Amino Lemak Lipase Asam lemak Contoh : 1 gram enzim protease ditambahkan ke dalam larutan kasein kemudian diikubasi selama 10 menit. Setelah itu dianalisa jumlah asam amino yaitu sebanyak 50 mikro mol. Berap unit enzim protease ? Produk yang dihasilkan : 50 mikro mol Waktu : 10 menit Unit enzim : Mikro mol produk/waktu (menit)= 50/10 = 5 Unit
AKTIVITAS SPESIFIK: Jumlah unit enzim tiap mg protein (enzim kasar yang dianalisa) Mis. Soal di atas Unit enzim = 5 Unit Protein Enzim yang dianalisa = 1 gram = 1000 mg Aktivitas Spesifik = 5 unit / 1000 mg = 0,005 KEMURNIAN ENZIM: Aktivitas spesifik enzim yang dianalisa x 100 % Aktivitas Enzim Murni
Soal Akt. Spesifik Enzim lipase hasil isolasi diuji aktivitasnya dengan cara menambahkan 1 gram enzim ke dalam 10 ml emulsi minyak. Kemudian diinkubasi selama 30 menit dan dihasilkan asam lemak bebas 300 mikro mol. Kadar protein enzim lipase diuji dg cara melarutkan 1 gram enzim ke dalam 20 ml aquades dan kadar proteinnya sebesar 0,2 mg. Brp aktivitas spesifik enzim lipase ?.
Soal Akt. Spesifik Isolasi enzim papain dilakukan dengan cara menghancurkan buah papaya dan dihasilkan ekstrak kasar (cair). Enzim diuji aktivitasnya dengan cara menambahkan 2 ml ekstrak enzim papain ke dalam 10 ml larutan kasein. Kemudian diinkubasi selama 60 menit dan dihasilkan asam amino 5 mikro mol/ml. Kadar protein enzim papain sebesar 0,5 mg/ml. Brp aktivitas spesifik enzim papain?.
KEMURNIAN ENZIM: Aktivitas spesifik enzim yang dianalisa x 100 % Aktivitas spesifik Enzim Murni
Soal Kemurnian Enzim Enzim amylase hasil Isolasi diuji aktivitasnya dengan cara menambahkan 0,5 gram enzim ke dalam 10 ml larutan pati. Kemudian diinkubasi selama 30 menit dan dihasilkan glukosa 20 mikro mol/ml. Kadar protein enzim amylase diuji dg cara melarutkan 1 gram enzim ke dalam 20 ml aquades dan kadar proteinnya sebesar 0,2 mg/ml. Enzim amylase murni diuji dengan cara yang sama. Hasil uji kadar glukosa adalah 0,1 m mol/ml dan kadar protein enzim 0,05 mg/ml. Brp % kemurnian enzim amilase?.
BILANGAN PUTARAN ENZIM / TURN OVER NUMBER adalah : jumlah molekul substrat yg diubah atau produk yang dihasilkan oleh 1 molekul enzim tiap menit mol Substrat atau produk ------------------------------ mol enzim (protein) = menit mol = gram / BM
Soal Bil Putaran Enzim amylase hasil isolasi diuji aktivitasnya dengan cara menambahkan 10 ml enzim (BM = 72) ke dalam 100 ml larutan pati. Kemudian diinkubasi selama 60 menit dan dihasilkan glukosa 0,5 m mol/ml. Kadar protein enzim amilase sebesar 2 mg/ml. Brp bilangan putaran enzim tersebut?.
Soal Bil Putaran Enzim papain (BM=65) mempunyai aktivitas spesifik 0,5 unit/mg protein. Berapa bilangan putaran enzim?
KECEPATAN MAKSIMAL (V max) adalah : Kecepatan maksimal yang bisa dicapai oleh enzim pada kondisi substrat jenuh (berlebih) V SUBSTRAT
PENENTUAN NILAI V max Vax masing-masing enzim berbeda Enzim yang sama, nilai V max sama V max ditent. dg cara percobaan kecep. Reaksi (V) pada bbrp kons. Substrat (S) V = pembentukan produk (M) per satuan waktu --> M/dt S = Kons. Substrat --> M Dibuat Persamaan garis yang diturunkan dari Rumus:
Vmax .[S]
V = ------------------
Km + [S]
Rumus diatas diinvers
kan shg mjd:
[S] + Km 1
[S]
= -------------
>
= -------
V Vax.[S]
V Vmax.[S]
Km
-----
Vax.[S]
1 1 Km 1 --- = -------- + ------ x ---- V Vmax Vmax [S] Y = a + b x 1 --- = konstanta (Nilai 1/V ketika 1/[S] = nol ) Vmax
Km Y2 - Y1 ----- = ------------- = Gradien / kemiringan garis Vmax X2 - X2 1/[V]=Y Gradien 1/Vmax 1/[S]=X 1/[S]=X
S(M)
V(M/dt)
---------------------------
1 10
2 12
3 14
4 15
5 15,5 6
15,7 7
15,8 8
15,8 1/S= X 1/V=Y
---------------------------
1 0,1 0,5 0,..
0,33 0,..
0,25 0,..
0,2 0,..
0,..
0,..
0,..
0,..
0,..
0,..
Selanjutnya dilakukan REGRESI sehingga diperoleh : misal. Y = 0,5 + 3,5 X 1 1 Km 1 --- = -------- + ------ x ---- V Vmax Vmax [S] Y = a + b x 1/Vmax = 0,5 dan Km/Vmax = 3,5 MAKA:
1/Vmax = 0,5 -------> Vmax = 1/0,5 = 2 Km/Vmax = 3,5 -----> Km = 3,5 x Vmax Km = 3,5 x 2 = 7 JIKA TIDAK BISA REGRESI, MAKA : Km/Vmax dihitung dg Y2 - Y1 ----------- = ------------- X2 - X1 Kemudian Nilai Km/Vmax dimasukkan dalam Rumus:
1 1 Km 1 --- = -------- + ------ x ---- V Vmax Vmax [S] Nilai 1/V dan 1/S diambilkan dari Tabel (Hasil percobaan) SEHINGGA NILAI 1/Vmax bisa dihitung
KELOMPOK ENZIM ADA 3 KELOMPOK ENZIM; 1. BERPERAN DLM KARBOHIDRAT 2. BERPERAN DLM PROTEIN 3. BERPERAN DLM LEMAK KELOMPOK KARBOHIDRAT: a. Amilase : Memecah Pati --> Glukosa b. Invertase/Sakarase : Sukrosa --> Glukosa + Fruktosa c. Laktase : Laktosa ---> galaktosa + glukosa
D. Selulase : Selulosa ---> Glukosa e. Poligalakturonase : Pektin ---> As. Galakturonat f. Pektin metil esterase : Pektin --> As. Pektat AMILASE: Ada 3 kelompok amilase: Alfa- amilase Beta-amilase Gluko-amilase
ALFA-AMILASE Memecah pati scr acak dr bag. DALAM/TENGAH (ikatan 1,4 alfa) ----> dextrin (6-10 unit glukosa), maltosa, malto-triosa, glukosa tdk bisa memecah ik. 1,6 Aktivitas diukur dg: # mengukur hsl degradasi (glukosa) # mengukur penurunan pati (warna iod) Hirdolisa meningkat jika : # Rantai pendek # rantai lurus (amilosa) Terdapat dlm tanaman, mamalia, mo (A.oryzae, B. substilis)
BETA-AMILASE: Memecah dr bag. Luar (bagian bukan pereduksi) tiap 2 unit glukosa Tidak memecah 1,6 memecag 1,4 alfa, kmd membalikkan konfigurasi alfa pada C mjd beta ---> disebut Beta-amilase Pada amilopektin --> 50 - 60% maltosa Tidak tahan suhu tinggi, tahan pH rendah (5-6) Sedangkan alfa-amilase, stabil suhu tinggi, tidak tahan pH rendah, pH optimal 6 - 10 Ada dalam tanaman (diextak dr kecambah barley) Tdk dlm mamalia & mo.
Gluko-Amilase: Memutus dr bag. Luar (bukan pereduksi) tiap 1 glukosa Bisa memecah 1,4 & 1,3 alfa Suhu optimal 50 - 60 oC dan pH optimal 4 -5 Diekstrak dr. Aspergillus & Rhizopus Keterangan alfa-aminlase Beta-amilase Gluko-amilase Penurunan Viscositas Cepat Lambat Lambat Hsl Maltosa Lambat Cepat Tdk Ada Hsl Glukosa -- --- Cepat Penurunan Warna(I2) Cepat Lambat Lambat
ALFA
AMILASE BETA
AMILASE GLUKO
AMILASE
ENZIM PEKTIN: Proto-pektin Selulosa Pektin-Estease (PE) Depolimerase Poli-Galakturonase (PG) Proto-pektinase As. Pektinat/Pektin Pektin metil rendah As. pektat As. galakturonat
O-Me O-Me O-Me O-Me PEKTIN/AS. PEKTINAT AS. PEKTAT AS. GALAKTORUNAT O-Me O-Me
Enzim Pektin banyak terdapat dlm BAKTERI, KAPANG, CITRUS, TOMAT, ANGGUR PE diasebut juga: Pektase, Pektin Metil esterase, Pektin Metoksilase PG disebut juga: Pektinase, Pektatase, Poligalakturo-nidase SELULASE : Hidrolisa Selulosa ---> dinding sel lunak memecah 1,4 beta Ada dlm dinding sel, lambung hewan memamahbiak
Ada 3 jenis Selulase: 1. Faktor C1: Menghancurkan selulosa bentuk KRISTAL (polimerisasi tinggi) ---> bentuk yang lebih mudahdipecah lbh lanjut (selulosa reaktif) 2. Beta-Glukanase (Faktor Cx) : Ada 2 a. Exo beta-1,4 glukanase b. Endo beta-1,4 glukanase : hidrolisa selulosa scr acar (mirip alfa-amilase) Faktor Cx : hidrolisa Selulosa ---> Selobiosa (2 glukosa) 3. Beta-Glukosidase : hidrolisa Selobiosa ---> Glukosa Penggunaa dlm Industri masih TERBATAS
ENZIM PROTEIN A. Berdasarkan arah pemotongannya: Ada 2 1. Exo-peptidase : memotong protein (peptida) dr arah LUAR Karboxi-exo-peptidase : dr arah karboksil Amino-exo-peptidase : dr arah Amino 2. Endo-peptidase : dari bagian Dalam/Tengah B. Berdasar Sifat Kimia LOKASI AKTIF-nya; Ada 4 1. Protease SERIN : Lokasi aktifnya mempunyai Ass. Amino Serin. Seperti : Tripsin, Kimo-tripsin, Elastase, Subtilin 2. Protease Sulfidril : Mengand. Sulfidril (-SH) Spt: papain, Fisin, Bromelin Dihambat oleh : Oksidator, Alkilator, & logam berat
3. Protease Metal : Lokasi aktif mengand. Logam Spt: Mg, Zn, Co, Fe, Hg, Ni Bisa aktif jika ada logam spt diatas dihambat oleh pengikat logam spt; EDTA Contoh: Karboksi-peptidase & bbrp amino-pertidase 4. Protease Asam : Lokasi aktif mengand. 2 gugus karboksil aktif pada pH Asam spt: pepsin, renin, protease kapang dihambat oleh p-bromo fenasil bromida
PAPAIN: Dr getah pepaya (papain, kimotripsin, lisozim) Untuk pengempuk daging, pengolahan bir tahan dingin Stabil pada pH 5, pH optimal 7 (substrat albumin) pH optimal 5 (substrat gelatin) Lebih tahan panas dari enzim lain ( aktv turun 20 % pada 70 oC, pH 7 slm 30 menit) FISIN: Keaktivan sama dg papain & digunakan sama dg papain Juga protease sulfidril
Banyak dlm buah Fig & getah pohon Ficus Diaktivkan oleh seny. Tiol Dinon-aktivkan oleh seny. Sulfidril & Hg pH optimal 6-8, & masih stabil pada pH 3,5 - 9 Suhu optimal 60 oC & non aktiv pada 80 oC BROMELIN: Terdapat dlm Nanas (sari/batang) terutama yg muda Termasuk protease sulfidril Digunakan dlm pembuatan bir tahan dingin (spt papain) Keaktivan pd substrat sama dg Fisin Berupa Gluko-protein (Papain & Fisin :protein murni)
TRIPSIN: Residu Serin Banyak digunakan dlm kedokteran drpd industri makanan Diproduksi kelenjar pankreas berupa Tripsinogen (in aktif) & diaktifkan oleh as. Lambung Tripsin dpt mengaktivkan Tripsinogen, khimotripsinogen & pro karboksi-peptidase A Memecah peptida antara LISIN & ARGININ Inhibitornya ada dlm KEDELAI, KORO, GANDUM & OVUMOCOID (putih telur), ttp ihib. Tdk tahan panas pH optiamal 3
KHIMO TRIPSIN: Memecah iktan peptida antara as. Amino armotik Adanya rasa pahit hsl hidrolisis krn peptida yang Bulky & sgt hidrofilik (Pada Kasein, kedelai & kecambah) PEPSIN: Diprod. Dlm bentuk Pepsinogen pH < 5, pepsinogen akan pecah --> pepsin aktif Biasanya diprod. Mo. Lambung manusian & hewan pH optimal 1,8, sgt aktif pada pH 1 - 4 Masih stabil pada pH 5 - 5,3
KOLAGENASE: Kolagen : merup. Protein fibriler (serabut) Merup. Polimer as. Amino yg sebagian besar prolin dan Hidroksi prolin, Tidak ada Sistein Kolagen mudah terdenaturasi oleh PANAS, sehingga lebih mudah dihidrolisa oleh hampir semua protease Yg. Blm terdenaturasi, sulit dihidrolisa, kecuali oleh KOLAGENASE pada pH netral Perlu Ca untuk mengaktivkan Diisolasi dr. Clostridium perfringens, C. histolitica
RENIN: Diperoleh dr lambung anak sapi/kambing atau domba. Digunakan dlm pembuatan keju Renin akan menghidrolisa lapisan luar kasein yang berupa koloid yaitu fosfo protein yang mengandung karbohidrat (Kappa kasein) Jika sudah terhidrolisa, kasein mudah menggumpal dg adanya Ca Fosfo protein-karbohidrat --Renin->Glukoprotein-parakasein-- -- -Renin--> Parakasein + glukoprotein ---Ca +panas--->Kalsium- parakaseinat (Menggumpal)
Dalam susu ada: Ca - Kasein - Proien - Air ---> membentuk dispersi koloid Dispersi tsb. Mudah rusak oleh Renin (dihidrolisa)
ENZIM PADA LEMAK Enzim yang menghidrolisa Lemak ada 2: 1. Lipase Menghidrolisa lemak dlm bentuk emulsi minyak dlm air. Jika dlm bentuk larutan (minyak + pelarut minyak), hidrolisa sgt lambat 2. Esterase Menghidrolisa lemak dlm bentuk emulsi maupun larutan sama cepatnya Bisa menghidrolisa ester lain selain lemak Misal. Karboksil esterase : menghidrolisa ikatan ester dari karboksil as. Lemak-alkohol primer
LIPASE: A. Lipase Pankreas Lebih menyukai hidrolisa ester dr. as. Lemak tidak jenuh Lebih menyukai hidrolisa as. Lemak rantai pendek (C4 - C12) C>12 & C2 hidrolisa rendah pH optimal 8 - 9, atau pH optimal bisa 6 -7 bila substrat beda Adanya NaCl s/d 7 mM, keaktivan maksimal, jika lebih, keaktivan akan turun. Garam Ca akan meningkatkan keaktivan & daya tahan panas Keaktivan dipeng. Seny. pengemulsi
Substrat yang sering digunakan dlm uji lipase adal m. olive, lemak susu, tri butirin, tri olein. Tri butirin lebih cepat dr. tri olein Suhu optimal : 30 - 40 oC, Ttp ada ayng aktif pd -29 oC (ikan & udang beku) Lipase secara umum akan memecah pada bagian luar lebih dulu (No. 1 dan 3) 1,2-Digliserida Trigliserida 2,3 Digliserida 2-Monogliserida + As. Lemak Gliserol + As. Lemak Sangat Cepat Lambat Sangat Lambat
LIPASE SUSU: Terdapat dlm susu manusia, sapi, kambing, domba) Disamping lipase, susu memp. Esterase pH optiomal 8, 5 - 9 Lipase susu selalu dlm bentuk kompleks dg Kasein Sgt tidak stabil & aktv. Dipeng. Sinar, O2, & logam berat Tdk. Tahan panas Penghambat lipase : alfa-kasein, beta-lakto globulin, MgCl2, MgSO4 & CaCl2 Isolasinya hampir sam dg Lipase pankreas Susu --> tepung --> pelarut aseton --> pengendapan dg amonium Sulfat --> Kromatografi Sephadex G-500
LIPASE Bahan Lain: Banyak dlm biji-bijian spt: Kacang, kedelai, gandum, biji kapas, biji jarak (bahan berlemak) Lipase biji Vernonia anthelmintica : aktv. Unik yaitu pada posisi ke-2 dari Trigliserida Juga bbrp mo. Spt: Candida, Torulopsis, Rhizopus, Penicilium, Aspergillus, Pseudomonas, Achromobacter, Staphylococus. Aktv. Dipeng KA, makin tinggi Ka, makinggi aktv.nya Lipase gandum, aktv 5X lebih tinggi pada KA 15 drpd 8 %
LIPOKSIGENASE: Meng-oksidasi lemak tidak jenuh yang mengand. Cis 1,4 pentadiena mis. Linoleat, linolenat, Arachidonat Hsl reaksi berupa peroksida organic, kmd diurai mjd aldehid dan keton (bau langu) Enzim ini dpt merusak karoten SHG disebut enzim pemutih (prinsipnya memecah ikatan rangkap) Terdapat dlm kedelai Relatif tahan panas
ISOLASI ENZIM Isolasi Enzim Protease dari Rimpang Jahe: Jahe Dihancurkan, 4 oC, pH bufer 7 Bubur Saring Ampas Filtrat Sentrifuse, 4 oC; 10.000 xg Endapan (Pati, serat) Filtrat (enzim kasar)
Pemberian buffer : untuk mencegah berubahnya pH Krn, pH berubah (asam) enzim akan rusak Penghancuran: untuk mengeluarkan enzim dari jaringan Sentrifuse I : mengendapkan kotoran, karbohidratm dll Pemberian Garam Amonium Sulfat jenuh : Untuk mengendapkan enzim Sentrifuse II : mempercepat pengendapan enzim
PEMURNIAN ENZIM Pemurnian dg Garam Amonium Sulfat : Mengendapkan protein (enzim dan non enzim) Filtrat (enzim kasar) Diberi Amonium Sulfat jenuh Sentrifuse, 4 oC; 10.000 xg ENDAPAN (Enzim dan protein non enzim) Filtrat (Glukosa, vitamin, mineral, dll) DIALISIS Amonium Sulfat ENZIM Bebas Amonium sulfat,
PEMURNIAN PARSIAL (BERTINGKAT) ENZIM Memisahkan senyawa protein non enzim Filtrat (enzim kasar) Diberi Amonium Sulfat (0-30%, 30-45%, 45-60%, 60-75% dan 75-90%) Sentrifuse, 4 oC; 10.000 xg Filtrat (protein non enzim) ENDAPAN (Enzim) DIALISIS Dikeringkan, Amonium Sulfat ENZIM Bebas Amonium sulfat, ENZIM KERING,
KELAPA Uji aktivitas (pada kondisi optimum), total protein Fraksi Protein enzim lipase Ekstrak enzim Enzim Kasar Pemurnian dengan amunium sulfat (tingkat kejenuhan berbeda) Dialisis (5 mM buffer fosfat, pH 7, 24 jam) Lama Pertunasan (terbaik) Aktivitas Spesifik LIPASE (Pada masing-masing fraksi) 0-30% 60-80% Ekstraksi enzim lipase 30-60%
0 10 20 25 30 33 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 10 56 20 114 57 Konsentrasi akhir amonium sulfat (% kejenuhan) 30 25 75 Gram amonium sulfat yang ditambahkan ke dalam 1 L larutan 516 144 35 33 50 55 45 40 65 70 60 243 313 209 176 196 390 351 277 430 472 80 119 137 150 183 216 251 288 320 365 406 29 59 30 78 49 91 61 123 93 155 125 189 158 225 193 262 230 300 267 340 307 19 30 63 94 127 162 198 235 273 12 43 74 107 142 177 214 252 31 63 94 129 164 200 239 31 63 32 97 65 132 99 168 134 205 171 33 66 101 137 33 67 103 34 69 34 449 382 348 314 292 278 245 210 176 141 105 70 35 80 561 494 424 390 356 333 319 285 250 214 179 143 107 72 36 90 662 592 520 485 449 426 411 375 339 302 264 227 190 153 115 77
Ekstrak enzim Enzim Kasar Endapan (Fraksi I) Endapan (Fraksi II) Enzim Kasar ENZIM LIPASE KASAR DARI ENDOSPERM (100 ml) Ditambah amonium sulfat 9,40 g (Tingkat kejenuhan 0-15%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Ditambah amonium sulfat 8,20 g (Tingkat kejenuhan 15-30%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Ditambah amunium sulfat 9,90 g (Tingkat kejenuhan 30-45%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Ditambah amonium sulfat 10,50 g (Tingkat kejenuhan 45-60%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Ditambah amonium sulfat 11,50 g (Tingkat kejenuhan 60-75%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Endapan (Fraksi III) Endapan (Fraksi IV) Endapan (Fraksi V)
Tahap pemurnian Enzim kasar Salting out dan dialysis Sephadex G-50 DEAE-selulosa CM-selulosa Total protein (mg) Triolein Minyak zaitun 1090,56 1597,00 344,00 407,33 61,23 91,95 12,31 18,29 3,08 10,70 Aktivitas (unit) Triolein Minyak zaitun 630,45 15942 394,90 11324 351,70 6749 245,90 5742 120,75 3922 Aktivitas spesifik (unit/mg) Triolein Minyak zaitun 0,58 9,98 1,15 27,80 5,74 73,39 19,98 313,94 39,20 366,54
Fraksi enzim Enzim fraksi 0-15% Enzim fraksi 15-30 % Enzim fraksi 30-45 % Enzim fraksi 45-60 % Enzim fraksi 60-75 % Enzim fraksi 75-90 % Kadar protein (mg/ml) 10,49 3,28 0,87 1,12 6,03 2,58 Aktivitas Spesifik (unit/mg protein) 0.14 0,00 0.55 0.42 0.31 0,00
Tahap pemurnian Enzim Kasar Enzim fraksi 0-30 % Enzim fraksi 30-45 % Enzim fraksi 45-60 % Enzim fraksi 60-75 % Enzim fraksi 75-90 % Aktivitas (unit) 4,110 0,490 0,395 0,218 0,153 0,018 Kadar protein (mg/ml) 7,688 4,655 4,388 4,347 4,497 4,555 Aktivitas Spesifik (unit/mg protein) 0,054 0,105 0,090 0,050 0,034 0,004
IMOBILISASI ENZIM Isolasi Enzim Lipase dari Kentos Kelapa Jahe Filtrat Dihancurkan, 4 oC, pH bufer 7 Diberi Amonium Sulfat jenuh Bubur Sentrifuse, 4 oC; 10.000 xg Saring ENDAPAN (Enzim) Filtrat Dikeringkan, Sentrifuse, 4 oC; 10.000 xg ENZIM KERING,
Amobilisasi enzim : 1. cara fisik 2. Cara kimia. Secara fisik ada beberapa metode : (1) enzim diadsorbsi/diserap pada suatu matrik yang tidak larut, (2) ditangkap/diperangkap dalam gel atau (3) dikapsulasi dalam mikrokapsul atau dalam membran semipermeabel. Secara kimia, (1) enzim diikat melalui ikatan kovalen dengan bahan penyangga padat atau (2) dengan pengikatan silang (Smith, 1995).
Sedangkan Belitz and Grosch (1999) mengatakan bahwa, amobilisasi dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu : (1) pengikatan (2) penjerapan dan (3) ikatan silang. Metode pengikatan, bisa dengan ikatan kovalen atau dengan pengikatan secara fisik yaitu adsorbsi melalui ikatan hidrogen maupun hodrofobik.
Untuk ikatan kovalen, matrik yang digunakan harus diaktifkan terlebih dahulu agar bisa berikatan dengan enzim. Bagian matrik yang telah aktif akan berikatan dengan enzim pada gugus amina melalui ikatan kovalen. Metode ikatan kovalen dapat mencegah terjadinya pelepasan enzim selama pemakaian. Selulosa bisa digunakan sebagai matrik untuk amobilisasi enzim dengan ikatan kovalen (Belitz and Grosch, 1999).
Selain selulosa, senyawa yang dapat digunakan untuk mengikatkan enzim diantaranya gelas berpori dan keramik, polimer sintetis, nilon, serta alumina. Gugus yang berperan dalam ikatan kovalen adalah gugus amino, imino, amida, hidroksil, karboksil, tiol, metiltiol, kuanidil, imidazol dan gugus fenol. (Smith, 1995)
keuntungan karena enzim tidak mudah lepas (ikatan tidak putus) oleh pengaruh pH, kekuatan ion atau pengaruh substrat. Tetapi kelemahannya adalah enzim menjadi tidak aktif sebagian atau seluruhnya karena terjadi reaksi kimia selama pembentukan ikatan kovalen sehingga sisi aktifnya
Metode amobilisasi enzim lainnya adalah penjerapan/penjebakan enzim dalam suatu polimer. Dengan metode penjerapan, enzim akan dijerap dalam kerangka polimer seperti poliakrilamid. Penjerapan ini diharapkan, enzim tetap terperangkap dalam kerangka polimer, tetapi substrat dan produk masih bisa melewati pori-pori dari polimer yang ada. Sistem penjerapan ini juga meliputi enzim yang dikapsulasi dalam membran semipermiabel (Belitz and Grosch,1999).
atau gel dilakukan dengan cara mencampurkan enzim ke dalam bahan pembentuk gel. Pembentukan gel akan terjadi dengan baik melalui peningkatan suhu atau dengan penambahan bahan kimia tertentu yang bisa membantu pembentukan gel. Selanjutnya, enzim akan terperangkap dalam gel yang terbentuk (Smith, 1995). Alginat juga banyak digunakan dalam amobilisasi enzim maupun sel mikroba. Penggunaan alginat dalam proses amobilisasi memiliki beberapa keuntungan yaitu harga murah, efisien, dan lebih mudah dalam penggunaannya (Riffiani, 2005).
yang sudah disterilisasi pada 121 oC selama 20 menit dan didinginkan, kemudian dicampur dan dihomogenkan dengan sel. Untuk membentuk gel, campuran tersebut diteteskan perlahan ke dalam larutan CaCl2 0,3 M. Butiran gel Ca- Alginat dengan diameter 4 mm akan mengeras dalam larutan CaCl selama 30 menit.
karena poli guluronat (G-blok) yang akan membentuk struktur yang menyerupai pita berongga atau menyudut. Sedangkan polimanuronat (M-blok) membentuk struktur yang lurus. Gabungan G-blok dan M-blok akan membentuk poli alginat yang membentuk struktur lurus dan menyudut sehingga
5 ml Lipase Hasil Pemurnian parsial 0-30% ammonium sulfat 20 ml larutan Na- Alginat 3% Campuran Lipase dengan Na-alginat Diteteskan perlahan ke dalam 50 ml CaCl2 0,1 N sambil diaduk (stirer) Pembentukan Gel (Distirer perlahan 30 menit) Disaring Sisa Larutan CaCl2 LIPASE AMOBIL Uji : Volume Kadar protein Uji : Berat enzim tiap butir, berat total, diameter, aktivitas selama 5 x pemakaian
adalah ion Na, maka alginat tidak membentuk gel dengan air. Na-alginat cenderung bersifat sebagai pengental atau stabilizer karena tidak ada air yang terjebak dalam struktur alginat. Air hanya terikat oleh Na-alginat sehingga gerakannya terhambat dan mengakibatkan viskositas
Gel terbentuk karena interaksi alginat dengan ion Ca +2 dan adanya air. Molekul air akan terjebak dalam struktur gel tersebut. Gugus -OH , -COOH, dan -O- serta ion Ca +2 akan mengikat air melalui ikatan hydrogen. Sehingga gel alginat akan terbentuk meskipun tanpa pemanasan asalkan tersedia ion Ca +2 (Stephen, 1995).
Dengan teknik amobilisasi ini, enzim tetap berada dalam bentuk aslinya tanpa adanya resiko penutupan bagian aktifnya. Hal ini karena dengan metode ini tidak terjadi pengikatan secara kimia antar enzim dengan gel (Smith, 1995).
Amobilisasi dengan penjerapan memiliki kelemahan yaitu berkurangnya enzim secara terus menerus karena keluar melaui pori-pori gel. Selain itu, ada kelemahan lain yaitu akan terjadi penghambatan kerja enzim. Hal ini disebabkan karena substrat atau produk yang keluar masuk melalui pori- pori gel. Senyawa-senyawa tersebut mempunyai berat molekul tinggi sehingga mengganggu interaksi substrat dengan enzim (Smith, 1995).
Amobilisasi dengan metode adsorbsi menurut Smith (1995) dilakukan dengan cara merendam absorben berupa diatomaceous earth (celite) pada larutan enzim dengan perbandingan absorben (b) : enzim (v) adalah 50% (b/v). Perendaman dilakukan selama 24 jam pada 27 oC. Kemudian absorben dipisahkan dengan cara disentrifuse sehingga absorben mengendap. Beberapa metode amobilisasi enzim dapat dilihat pada Gambar 2.9.
E Adsorbsi
Penjebakan /penjerapan E
Ikatan Kovalen E
Mikro enkapsulasi E
Metode amobilisasi Pengikatan kovalen Pengikatan silang Keuntungan Tidak dipengaruhi oleh kekuatan pH, ion pada media, atau konsentrasi substrat terikat Enzim kuat sehingga tidak mungkin lepas/hilang Kerugian Sisi aktif dapat berubah, biaya proses tinggi enzim hilang Aktivitas selama proses pembuatan, tidak efektif untuk substrat regenerasi makromolekul, bahan tidak mungkin pembawa
Metode amobilisasi Adsorbsi Penangkapan (entrapment) Keuntungan Proses dan modifikasi regenerasi pembawa dimungkinkan dan biaya proses murah Tanpa modifikasi kimia pada enzim sederhana tanpa enzim, bahan Kerugian Perubahan pada kekuatan ion desorpsi, dapat menyebabkan enzim mengalami serangan mikroba atau serangan enzim proteolitik. Difusi substrat dan produk dari sisi aktif, proses pembuatan sulit menghilangkan dan kehilangan aktivitas enzim yang kontinyu disebabkan oleh distribusi ukuran pori, tidak efektif substrat untuk makromolekul. sering enzim,
Pemakaian Ke 1 2 3 4 5 Aktivitas (unit/gram enzim amobil) 0,047 0,028 0,023 0,012 0,002 Aktivitas spesifik (unit/mg protein) 0,090 0,053 0,044 0,022 0,004 Aktivitas (%) 100 58,950 49,155 24,564 4,515 Penurunan aktivitas (%) 0 41,049 50,845 75,434 95,485
Ekstrak enzim Enzim Kasar Endapan (Fraksi I) Endapan (Fraksi II) Enzim Kasar ENZIM LIPASE KASAR DARI ENDOSPERM (100 ml) Ditambah amonium sulfat 9,40 g (Tingkat kejenuhan 0-15%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Ditambah amonium sulfat 8,20 g (Tingkat kejenuhan 15-30%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Ditambah amunium sulfat 9,90 g (Tingkat kejenuhan 30-45%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Ditambah amonium sulfat 10,50 g (Tingkat kejenuhan 45-60%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Ditambah amonium sulfat 11,50 g (Tingkat kejenuhan 60-75%) Sentrifus (4 oC, 3000 rpm) Filtrat Endapan (Fraksi III) Endapan (Fraksi IV) Endapan (Fraksi V)
MINYAK KELAPA Gliserol Gliserol Asam Laurat Asam Laurat
FRAKSI SKIM (Air) MINYAK KELAPA Gliserol Asam Laurat Gliserol Asam Laurat FRAKSI KRIM (Santan kani) E. LIPASE Asam Laurat Hidrolisis Gliserol
Asam Laurat Gliserol Asam Kaprat Asam Kaproat Enzim LIPASE Asam Laurat Gliserol Asam Palmitat Asam Miristat
HAND OUT BIOKIMIA INDUSTRI DISUSUN OLEH : IR. MOH. SUI JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG 2013
I. PENDAHULUAN BIOKMIA INDUSTRI : Reaksi Biokimia yang banyak digunakan dalam industry Lebih spesifik : Reaksi biokimia dalam mikroorganisme yang berperan dalam industry Beberapa contoh : Reaksi biokimia dalam mikroba pada pembentukan : 1. alcohol 2. MSG 3. Asam cuka (asam asetat)
4. Asam Sitrat (Sitrun) 5. Yoghurt 6. Senyawa antibiotic (penicillin, ampisilin, dll)
BIOKIMIA INDUSTRI : MERUPAKAN DASAR TEORITIS DARI TEKNOLOGI FERMENTASI BIOKIMIA INDUSTRI : Mempelajari proses biokimia yang terjadi dalam tubuh mikroba (Ragi) mulai dari SUBSTRAT PRODUK FERMENTASI : Mempelajari bagaimana menyiapkan substrat, cara menginkubasi, berapa banyak ragi yang diberikan, dll.
BIOKIMIA UMUM: Mempelajari proses Biokimia pada Mahluk Hidup secara Umum Spt. MANUSIA, HEWAN, TUMBUHAN, MIKROBA BIOKIMIA INDUSTRI : FOKUS pada Biokimia MIKROBA yang digunakan dalam INDUSTRI Khususnya Industri PANGAN
DENGAN BELAJAR BIOKIMIA INDUSTRI : 1. Bisa memahami setiap tahap perubahan dari SUBSTRAT sampai menjadi PRODUK 2. Bisa memahami JENIS SUBSTRAT yang cocok untuk setiap jenis mikroba, SHG jika tidak ada substrat yang biasa digunakan, bisa mencari alternative Substrat yang sesuai.
YANG AKAN DIPELAJARI DALAM BIOKIMIA INDUSTRI al. : 1. Proses BIOKIMIA pada MIKROBA pada proses FERMENTASI 2. Proses PENGATURAN (Regulasi) metabolism MIKROBA agar menghasilkan PRODUK yang diharapkan 3. Jenis PRODUK Metabolisme (METABOLIT) : metabolit primer dan metabolit skunder 4. Kinetika Pertumbuhan Mikroorganisme 5, kinetika fermentasi 6. Pengukuran pertumbuhan Mikroorganisme 7. Sistem FERMENTASI
PROSES BIOKIMIA MIKROBA, mempelajari : 1. Perubahan senyawa kimia dari SUBSTRAT sampai menjadi PRODUK oleh mikroba dalam fermentasi 2. Bisa memahami JENIS SUBSTRAT yang cocok untuk setiap jenis mikroba, SHG jika tidak ada substrat yang biasa digunakan, bisa mencari alternative Substrat yang sesuai.
Pengaturan metabolisme BIOKIMIA INDUSTRI : 1. Metabolisme mikroba pada dasarnya : Hanya ingin menghasilkan ENERGI dan membentuk sel baru demi kelangsunga Hidupnya 2. Jika tidak dilakukan pengaturan, MAKA Fermentasi tidak akan menghasilkan Produk 3. Pengaturan Metabolisme dilakukan untuk mengarahkan proses Biokimia Mikroba agar menghasilkan senyawa (Produk) yang diharapkan Manusia.
Produk Metabolisme (METABOLIT) ada 2: 1. Metabolit PRIMER Produk yang dihasilkan oleh Mikroba pada jalur UTAMA Metabolismenya. 1. Metabolit SKUNDER
METABOLIT PRIMER PROSES GLIKOLISIS GLUKOSA Glukosa- 6P Fruktosa- 6P Fruktosa- 1,6 P GLISERALDEHID 3-POSPAT Metabolit Primer 3-Fosfo gliseral Posfat 3-Fosfo gliserat 2-Fosfo gliserat Fosfoenol Piruvat AS. PIRUVAT
1 NADH Malat Fumarat 1 FADH Oxaloasetat Suksinat As. Piruvat 1 NADH Asetil Ko.A Sitrat Siklus TCA Alfa-ketoglutarat 1 NADH, 1 GTP Sis-Akonitat Iso-Sitrat 1 NADH
Kinetika pertumbuhan mikroba, mempelajari: 1. Bagaimana memproduksi mikroba untuk STRATER (Ragi) dalm industri pangan. 2. Menghitung kecepatan pertumbuhan spesifik mikroba. 3. Memprediksi lama inkubasi untuk memproduksi STARTER 4. Berapa jumlah mikroba yang dihasilkan selama inkubasi 5. Berapa waktu generasi mikroba.
Kinetika Fermentasi, mempelajari: 1. Menghitung kecepatan produksi produk fermentasi oleh mikroba. 2. Menghitung pemakaian substrat dalam proses fermentasi 3. Menghitung % konversi substrat menjadi produk dalam proses fermentasi
Metode Pengukuran Pertumbuhan Mikroba, mempelajari: 1. Beberapa cara menghitung pertumbuhan mikroba (cara langsung dan tidak langsung). 2. Menghitung jumlah mikroba dari produk yang dihasilkan 3. Menghitung jumlah mikroba dari komponen sel dalam mikroba 4. Menghitung jumlah mikroba dari substrat yang dimakan mikroba
Sistem Fermentasi, mempelajari: 1. Fermentasi Sistem Bath (rendam) 2. Fermentasi system kontinyu
SIKLUS ENERGI Makromolekul Katabolisme (Makanan/sumber energi) ENERGI Makromolekul Anabolisme Protein, Polisakarida, Lipida, As. Nukleat Mikro molekul (glukosa, asam amino,CO2, H2O) Mikro molekul As. Amino, Asetil Ko-A, As. Lemak, As. Piruvat
KATABOLISME : Proses penguraian makanan (pati,protein, lemak) --> glukosa ---> Asetil Ko-A ---> CO2 & H2O dan ENERGI/TENAGA ANABOLISME : Pembentukan senyawa yang diperlukan oleh tubuh untuk pembentukan sel-sel baru atau pertumbuhan seperti :protein, enzim dll. As. Piruvat --> glukosa --> selulosa, glikogen, dll
Katabolisme dan anabolisme dijalankan oleh enzim-enzim secara bertahap (berantai) A Ea B Eb C Ec D Ed E Katabolisme dan anabolisme berlangsung pada jalur yang berbeda
Energi hasil katabolisme disimpan dalam bentuk ATP, NADH, NADPH ENERGI HSL. KATABOLISME DIGUNAKAN UTK: 1. Proses Anabolisme(Biosintesa) 2. Kontraksi otot & Motilitis 3. Transport nutrien scr aktif (melalui membran sel melawan gradien konsentrasi 4. Pemindahan informasi genetik
KATABOLISME ADA 3 TAHAP UTAMA: Tahap I Polisakarida Protein Lemak Glukosa Asam amino Asam lemak
TAHAP II: Glukosa Asetil Ko.A TAHAP III: Asetil Ko.A CO2, H2O Asam amino Asetil Ko.A Asam lemak Asetil Ko.A
Polisakarida Protein Lemak Glukosa Asam amino Asam lemak Asetil Ko.A CO2, H2O TAHAPAN DALAM KATABOLISME Tahap I Tahap II Tahap III
METABOLISME MIKROBA METABOLISME ADA 2 : 1. KATABOLISME (Penguraian) 2. ANABOLISME (Penyusunan)
KATABOLISME : Proses penguraian makanan (pati,protein, lemak) --> glukosa ---> Asetil Ko-A ---> CO2 & H2O dan ENERGI/TENAGA Makromolekul Mikro molekul (Sumber energi) (Produk metabolit) ENERGI
Pembuatan Yoghurt Susu ------- Yoghurt Laktosa ---------------. As Laktat Tape Singkong -------- Tape Pati ------------ Glukosa, alcohol, asam asetat, dll Alkohol Barley ------- Wine/Bir Pati --- Glukosa --- Alkohol
Pembuatan Tempe Kedelai --------- Tempe Pati------------- Glukosa, maltose, dextrin Protein ------- Asam amino, peptida Lemak -- Asam lemak bebas
Cuka Tetes --------- Cuka Glukosa ------------ Asam asetat Asam Sitrat Tetes ---- Sitrat Glukosa --- As Sitrat
ANABOLISME : Pembentukan senyawa yang diperlukan oleh tubuh untuk pembentukan sel-sel baru atau pertumbuhan seperti :protein, enzim dll. As. Piruvat --> glukosa --> selulosa, glikogen, dll ENERGI Mikro molekul/Substrat Makromolekul/ Bio Polimer As. Amino, Asetil Ko-A, As. Lemak, As. Piruvat Protein, Polisakarida, Lipida, As. Nukleat
Nata De Coco Air kelapa --------- Nata Glukosa ------------ Selulosa
SIKLUS ENERGI Makromolekul Katabolisme (Sumber energi) ENERGI Makromolekul/ Bio Polimer Anabolisme Protein, Polisakarida, Lipida, As. Nukleat, Sel Mikro molekul (Produk metabolit) Mikro molekul/Substrat As. Amino, Asetil Ko-A, As. Lemak, As. Piruvat
Katabolisme dan anabolisme dijalankan oleh enzim-enzim secara bertahap (berantai) A Ea B Eb C Ec D Ed E Substrat Produk
Energi hasil katabolisme disimpan dalam bentuk ATP, NADH, NADPH ENERGI HSL. KATABOLISME DIGUNAKAN UTK: 1. Proses Anabolisme(Biosintesa) 2. Sel bergerak 3. Transport nutrien scr aktif (melalui membran sel melawan gradien konsentrasi 4. Pemindahan informasi genetik
KATABOLISME AN AEROB KARBOHIDRAT PRINSIP FERMENTASI ADA 2 TAHAP : Tahap 1 : Pemecahan Glukosa mjd Asam Piruvat Tahap 2: Perubahan Asam Piruvat - Produk Fermentasi
Pembentukan As. Piruvat ada 4 Jalur 1. Jalur Glikolisis (EMP : Embden-Meyer-Parmas) 2. Jalus ED (Entner-Doudoroff) 3. Jalur HMF (Heksosa Mono Fosfat) 4. Jalur FK (Fosfo Ketosa)
1. JALUR EMP (GLIKOLISIS) GLUKOSA Glukosa- 6P Fruktosa- 6P Fruktosa- 1,6 P Dihidroksi Aseton Fosfat GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliseral Posfat 3-Fosfo gliserat 2-Fosfo gliserat Fosfoenol Piruvat AS. PIRUVAT
2. JALUR ED (Entner-Doudoroff) GLUKOSA Glukosa- 6P Glukanolakton- 6P 2-Keto-3 Deoksi 6-Fosfo glukonat GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliseral Posfat 3-Fosfo gliserat 2-Fosfo gliserat Fosfoenol Piruvat AS. PIRUVAT EMP
3. JALUR HMF(Heksosa Mono Fosfat) GLUKOSA Glukosa- 6P Glukanolakton- 6P 2-Keto-3 Deoksi 6-Fosfo glukonat Ribulosa-5 P Xylulosa-5 P GLISERALDEHID 3-POSPAT EMP AS. PIRUVAT Ribosa-5 P
4. JALUR FK (Fosfo Ketosa) GLUKOSA D-RIBOSA L- ARABINOSA Glukosa- 6P Glukanolakton- 6P D-Ribosa-5P L-Ribulosa 2-Keto-3 Deoksi 6-Fosfo glukonat Ribulosa-5 P Xylulosa-5 P GLISERALDEHID 3-POSPAT EMP AS. PIRUVAT D-XYLOSA D-Xylulosa
Tahap ke-2 Perubahan As. Piruvat mjd Produk Fermentasi ada 2 Macam 1. Fermentasi Glukosa Alkohol (oleh Khamir melalui jalur EMP) 2. Fermentasi Glukosa Asam Laktat (oleh bakteri asam laktat homofermentatif melalui jalur EMP), spt: Streptococus, Pediococus, Lactobacillus 3. Fermentasi Glukosa Asam Laktat (oleh bakteri asam laktat Hetero fermentatif), spt: Leuconostoc, Lactobacillus
1. Fermentasi Glukosa Alkohol Jalur EMP GLUKOSA ETANOL AS. PIRUVAT CO2 ASETAL DEHID
2. Fermentasi Glukosa Asam Laktat Jalur EMP GLUKOSA AS. PIRUVAT ASAM LAKTAT
3. Fermentasi Glukosa Asam Laktat GLUKOSA AS. PIRUVAT AS. ASETAT AS. LAKTAT ASETAL DEHID ETANOL CO2
KATABOLISME AN AEROB ASAM AMINO 1. Asam amino merup. Hasil degradasi PROTEIN oleh Enzim Proteolitik 2. As. Amino dpt digunakan sbg sumber energy dan karbon 3. Ini dilakukan oleh mo. An aerob & an aerob fakultatif.
KATABOLISME PROTEIN PROTEIN Asam amino Asam Keto Siklus TCA ENERGI NH3 AN AEROB AEROB
Alanin, Treonin, Glisin, Serin & Sistein As. Piruvat Asetil Ko.A Asparta, Asparagin Oxaloasetat Malat Fenil alanin, Tirosin TCA Fumarat Suksinat Suksinil Ko.A Isoleusin, Metionin & Valin Aseto Asetil Ko.A Sitrat Sis-Akonitat Iso-Sitrat Alfa-ketoglutarat Fenil alanin, Tirosin, Leusin, Lisin & Triptopan Arginin, Histidin, Glitamin,& Prolin Glutamat
4. Asam amino bisa berupa as. Amino Tunggal, as. Amino berpasangan atau as. Amino kombinasi dg Non-N. 5. Dlm katabolisme as. Amino tunggal, umumnya tjd. DEAMINASI (pelepasan NH3)
Ada 2 cara DEAMINASI : 1. REDUKSI : dilakukan oleh Enzim Dehidrogenase dg. H sbg Donor H O H O R CH2-C-C OH + 2H+ R CH2-C-C OH + NH3 NH2 H 2. DESATURASI : Menghasilkan asam lemak tidak Jenuh. H H O O R CH2-C-C OH
R CH=C
C OH
+ NH3 NH2
H
KATABOLISME AEROB KARBOHIDRAT 1. Siklus TCA 1. Kebanyakan mikroba memperoleh Energi melalui Siklus TCA 2. Siklus TCA menghasilkan Energi (ATP) untuk proses BIOSINTESIS 3. Siklus TCA menghasilkan PREKURSOR utk. Biosintesis asam amino
Misal. a. Alfa-Keto glutarat : utk biosintesa asam amino glutamat (merupakan kunci dlm biosintesa Protein) b. Oxalo asetat : precursor untk biosintesa asam amino Aspartat & as. Amino lainnya. Siklus TCA : As. Piruvat Asetil ko.A CO2 + H2O + ATP
Aspartat 1 NADH Malat Fumarat 1 FADH Oxaloasetat Suksinat As. Piruvat 1 NADH Asetil Ko.A Sitrat Siklus TCA Alfa-ketoglutarat 1 NADH, 1 GTP Sis-Akonitat Iso-Sitrat 1 NADH Glutamat
HASIL ENERGI TCA As. Piruvat --> asetil Ko.A : 1 NADH = 3 ATP Iso-Sitrat --> Alfa-Ketoglutarat : 1 NADH Alfa-Ketoglutarat --> Suksinat : 1 NADH & 1 GTP = 1 ATP Suksinat --> Fumarat : 1 FADH = 2 ATP Malat --> Oxaloasetat : 1 NADH
Total : 4 NADH = 4 x 3 ATP = 12 ATP 1 FADH = 1 x 2 ATP = 2 ATP 1 GTP = 1 ATP --------------- Total ATP dari 1 SIKLUS TCA:15 ATP
2. Siklus Glioksilat 1. Siklus ini terjadi jika, produksi Energi berlebih 2. Siklus ini merup. Modifikasi dari Siklus TCA 3. Dari Iso Sitrat, langsung ke Suksinat dan membentuk Asam Glioksilat 4. As. Glioksilat bergabung dg Asetil Ko.A membentuk As. Malat
1 NADH Malat Fumarat 1 FADH As. Piruvat 1 NADH Asetil Ko.A Oxaloasetat Sitrat Siklus Glioksilat As. Glikoksilat Suksinat Alfa-ketoglutarat 1 NADH, 1 GTP Sis-Akonitat Iso-Sitrat 1 NADH
JADI : Dalam 1 Siklus ini, butuh 2 Asetil Ko.A, SHG Siklus ini digunakan untuk BIOSINTESIS dan Sel mikroba sudah cukup/kelebihan Energi. Jika Sel sudah agak kurang Energinya, maka Siklus akan kembali ke Siklus TCA.
Jika Siklus TCA diarahkan utk BIOSINTESA, maka Respirasi menurun & Produksi Energi Berkurang. SHG, Sel mikroba harus melakukan Kontrol : 1. Mengatur kekurangan Energi 2. Sistem Kontrol antara Produksi Energi dan Produk Biosintesa, yg disebut : REAKSI ANAPLEROTIK
Mikroba memp. 5 Enzim utk melakukan ANAPLEROTIK : 1. Enzim Piruvat Karboksilase Piruvat + CO2 Oxalo asetat 2. Enzim Posfo Enol Piruvat (PEP) Karboksilase PEP + CO2 Oxalo asetat + Pi 3. Enzim PEP Karboksi kinase PEP + CO2 + ADP Oxalo asetat + ATP
4. Enzim PEP Karboksi trans Fosforilase PEP + CO2 + Pi Oxalo asetat + PPi 5. Enzim Malat Piruvat + CO2 Malat + NADP+ Digunakan untuk Sintesa Aspartat
Aspartat 1 NADH Malat Fumarat 1 FADH Oxaloasetat Suksinat Fosfo Enol Piruvat As. Piruvat 1 NADH Asetil Ko.A Sitrat Siklus TCA Alfa-ketoglutarat 1 NADH, 1 GTP Sis-Akonitat Iso-Sitrat 1 NADH
3. Oksidasi Asam Lemak 1. Lemak dapat digunakan sbg Sumber Energi dan Sumber Karbon oleh mikroba 2. Lemak dihidrolisis menjadi Asam lemak dan Gliserol 3. Asam lemak akan dioksidasi mjd Energi 4. Gliserol akan diproses mjd Asam Piruvat
Proses Penguraian Lemak LEMAK Gliserol FFA Beta-Oksidasi Gliseraldehid Asetil Ko.A Fosfoenol Piruvat As. Piruvat Silus TCA ENERGI
TAHAPAN BETA-OKSIDASI (3 Tahap) 1. Aktivasi Asam lemak bebas (FFA) oleh Ko.A --> Thio-Ester Ko.A O O R-CH2-CH2-C-OH + Ko.A-SH R-CH2-CH2-C-S-Ko.A ATP AMP
2. Oksidasi pada posisi Beta dari Thio-Ester Ko.A O FAD FADH O O R-CH2-CH2-C-S-Ko.A R-C-CH2-C-S-Ko.A NAD NADH 3. Pemecahan O O O O R-C-CH2-C-S-Ko.A + Ko.A-SH + R-C-S-Ko.A CH3-C-S-Ko.A Asetil Ko.A
3. Pemecahan O O O O R-C-CH2-C-S-Ko.A + Ko.A-SH + R-C-S-Ko.A CH3-C-S-Ko.A Asetil Ko.A Dilakukan Beta Oksidasi lebih lanjut Sisanya Dioksidasi lagi sampai habis Asetil Ko.A
4. Oksidasi Asam Amino
Protein Asam amino Asam Keto Asetil Ko.A Silus TCA
Perubahan As. Keto ke Siklus TCA ada 5 Jalur 1. 10 As. Amino diubah mjd Asetil Ko.A 2. 5 As. Amino diubah mjd Alfa-Keto Glutarat 3. 3 As. Amino diubah mjd Suksinil Ko.A 4. 2 As. Amino diubah mjd Oxalo Asetat 5. 2 As. Amino diubah mjd Fumarat
Alanin, Treonin, Glisin, Serin & Sistein As. Piruvat Asetil Ko.A Asparta, Asparagin Oxaloasetat Malat Fenil alanin, Tirosin TCA Fumarat Suksinat Suksinil Ko.A Isoleusin, Metionin & Valin Aseto Asetil Ko.A Sitrat Sis-Akonitat Iso-Sitrat Alfa-ketoglutarat Fenil alanin, Tirosin, Leusin, Lisin & Triptopan Arginin, Histidin, Glitamin,& Prolin Glutamat
Ada 3 cara Perubahan dari as. Amino mjg As. Keto: 1. REDUKSI : dilakukan oleh Enzim Dehidrogenase dg. H sbg Donor O H H O R CH2-C-C OH + 2H+ R CH2-C-C OH + NH3 NH2 H 2. OKSIDASI: Oleh Enzim Oksidase. H O O O R CH2-C-C OH + 1/2O2
R CH2
C OH
+ NH3 NH2
R 3. TRANS AMINASI: menggunakan Piruvat atau Alfa-Keto Glutarat sebagai Aseptor H O O H O CH2-C-C OH + CH3-C-COOH
R CH2
C OH
NH2 H
O CH2
COOH NH2
METABOLIT METABOLIT : Produk Hasil Metabolisme METABOLIT Ada 2 : 1. Metabolit Primer : Produk Utama 2. Metabolit Skunder : Produk Alternatif (Produk Samping)
METABOLIT PRIMER 1. Dihasilkan pada JALUR UTAMA Metabolisme. 2. Dihasilkan pada keadaan NORMAL (suhu, pH, Nutrisi, dll) 3. Bisa berupa produk akhir dalam metabolism dg BM rendah spt. Asam amino, purin, pirimidin, vitamin. Yang akan digunakan sbg seny. Pembangun makromolekul atau dikonversi mjd Ko enzim
METABOLIT PRIMER 4. Juga bisa berupa senyawa antara (intermediet) pada jalur Biosintesis Pentosa Pospat, TCA. Mis. As. Sitrat, fumarat, dll. 5. Tidak diproduksi dalam jumlah banyak (berlebih) krn diperlukan bagi pertumbuhan sel. 6. Diproduksi pd fase pertumbuhan cepat
METABOLIT PRIMER GLUKOSA Glukosa- 6P Fruktosa- 6P Fruktosa- 1,6 P GLISERALDEHID 3-POSPAT 3-Fosfo gliseral Posfat 3-Fosfo gliserat 2-Fosfo gliserat Fosfoenol Piruvat AS. PIRUVAT
Malat Fumarat Oxaloasetat Suksinat As. Piruvat Asetil Ko.A Sitrat Siklus TCA Alfa-ketoglutarat Sis-Akonitat Iso-Sitrat
METABOLIT SKUNDER 1. Diproduksi pada kondisi lingkungan yang ekstrim (terpaksa) 2. Merupakan upaya mikroba untuk mempertahan diri dari kondisi ekstrim (suhu tinggi/rendah, ph asam/basa, kekurangan nutrisi, dll) 3. Metabolit yang bukan kebutuhan pokok untuk kehidupan sel
METABOLIT SKUNDER 4. Diproduksi bukan pada fase pertumbuhan cepat, tetapi pada fase akhir pertumbuhan sel. 5. Metabolit skunder bisa mempengaruhi pertumbuhan sel yang memproduksinya. 6. Bisa sebagai NUTRISI DARURAT bagi sel untuk bertahan hidup
Malat Fumarat Oxaloasetat Suksinat As. Piruvat Asetil Ko.A Sitrat Siklus TCA Alfa-ketoglutarat Sis-Akonitat Iso-Sitrat GLUTAMAT
PENGATURAN METABOLIK Merupakan upaya MENGATUR atau MEMODIFKASI jalur metabolisme, agar bisa menghasilkan Produk Metabolit yang DIHARAPKAN Misal. Diharapkan menghasilkan produk : Asam sitrat, gliseraldehid, asam glutamate, penicillin, dll.
PENGATURAN METABOLIK Ada 5 cara : 1. INDUKSI 2. Pengaturan KATABOLIT 3. Pengaturan UMPAN BALIK 4. Pengaturan pada Jalur Bercabang 5. Pengaturan asam amino pada SINTESA RNA
PENGATURAN METABOLIK 1. INDUKSI Pemberian suatu senyawa (inductor) yang dapat memacu produksi enzim tertentu. Enzim tersebut akan menghasilkan produk metabolit yang diharapkan. Senyawa penginduksi (inductor) biasanya berupa substrat yang akan dipecah, atau Bisa berupa senyawa hasil suatu reaksi.
PENGATURAN METABOLIK 2. PENGATURAN KATABOLIT Katabolit : adalah SUBSTRAT (senyawa) yang akan diurai Ketika Mikroba di beri substrat (senyawa) yang disukai, maka ia akan memproduksi enzim untuk mengurai substrat tsb, meskipun masih substrat yang lain
PENGATURAN METABOLIK 2. PENGATURAN KATABOLIT Mikroba akan mengurai substrat yang mudah dicerna terlebih dahulu. Setelah substrat tsb habis, maka mikroba akan memproduksi enzim untuk mebgurai substrat yang tersedia Kesimpulan: Pemberia jebis substrat, akan menentukan jenis enzim yang akan diperoduksi mikroba
PENGATURAN METABOLIK 3. PENGATURAN UMPAN BALIK (Produk Akhir) Enzim-enzim yang berperan dalam Bosintesa, biasanya mengunakan pengaturan jenis ini Ada 2 cara : a. INHIBITION : Metabolit akhir akan mencegah AKTIVITAS
PENGATURAN METABOLIK Enzim sebelumnya b. REPRESSION: Metabolit akhir akan MENCEGAH pembentukan enzim sebelumnya A B C D E
PENGATURAN METABOLIK 4. PENGATURAN pada Jalur Bercabang Pengaturan ini ada 3 macam : a. Isoenzim : Ada 3 enzim yang mengatur di jalur awal. Masing-masing enzim dihambat oleh 3 produk akhir yang berbeda
AMP S
AMP PRPP
IMP S
AMP AMP
XMP GMP
PENGATURAN METABOLIK 4. PENGATURAN pada Jalur Bercabang b. Harmonis: Hanya ada 1 enzim pada jalur awal. Tapi 3 produk akhir harus BERSAMA-SAMA dan berlebih untuk menghambat enzim tsb. Jika hanya 1 atau 2 produk akhir, tidak bisa menghambat
PENGATURAN METABOLIK 4. PENGATURAN pada Jalur Bercabang c. Kumulatif: Hanya ada 1 enzim pada jalur awal. 3 produk akhir menghambat secara komulatif. Mis. 1 produk akhir menghabat 30%, 2 produk akhir 60% dan 3 produk akhir 100%.
Contoh PENGATURAN pada Jalur Bercabang (HARMONIS) ASPARTAT Aspartat Semi Aldehid Homoserin dehidrogenase HOMOSERIN METIONIN LISIN Threonin Jika Enzim Homoserin dehydrogenase dihambat, proses mengarah ke LISIN. Homoserin sedikit, sehingga ISO LEUSIN METIONIN dan THREONIN sedikit. Krn HARMONIS, maka LISIN akan menumpuk dan tidak akan menghambat proses
PENGATURAN METABOLIK 5. PENGATURAN Asam amino pada Sintesa RNA Jika medium kehabisan asm amino, maka pembentukan RNA akan terhenti. Sehinga, sintesa enzim akan terhenti, krn RNA transfer tidak diproduksi. Agar suatu enzim tidak diproduksi, maka bisa diatur dg membatasi jenis asam amino yang diperlukan untuk pembentukan enzim tsb.
BIOSINTESIS METABOLIT PRIMER Biosintesis Metabolit Primer, menggunakan Pengaturan UMPAN BALIK: 1. Membatasi Penumpukan Produk Akhir Metode ini, Yang dipanen bukan Produk Akhir. Sering digunakan untuk menghasilkan senyawa antara, baik jalur tungga atau bercabang
Enzim C A B C D E Mikroba yang kekurangan Enzim c, akan menghasilkan C banyak. Tapi E tidak ada. Maka, E harus diberi dalam jumlah sedikit, hanya cukup untuk pertumbuhannya. Karena jika E banyak, akan menghambat enzim A. Ini untuk menghasilkan produk C
Contoh PENGATURAN pada Jalur Bercabang (KOMULATIF) PRPP IMP S-AMP XMP AMP GMP AMP tidak dihasilkan, shg IMP diubah mjd GMP GMP yang banyak akan menghambat pembentukan XMP SHG IMP tdk dapat diubah IMP akan menumpuk shg bisa dipanen
BIOSINTESIS METABOLIT PRIMER Biosintesis Metabolit Primer, menggunakan Pengaturan UMPAN BALIK: 2. Penumpukan Produk Akhir Metode ini, Yang dipanen Produk Akhir. Sering digunakan untuk menghasilkan produk akhir jalur bercabang
Contoh PENGATURAN pada Jalur Bercabang (HARMONIS) ASPARTAT Aspartat Semi Aldehid Homoserin dehidrogenase HOMOSERIN METIONIN LISIN Threonin Jika Enzim Homoserin dehydrogenase dihambat, proses mengarah ke LISIN. Homoserin sedikit, sehingga ISO LEUSIN METIONIN dan THREONIN sedikit. Krn HARMONIS, maka LISIN akan menumpuk dan tidak akan menghambat proses
BIOSINTESIS METABOLIT SKUNDER Biosintesis Metabolit Primer, menggunakan Pengaturan UMPAN BALIK: 3. Pembentukan Mutan yg Resisten pada Produk Akhir Metode ini, Yang dipanen Produk Akhir. Sering digunakan untuk menghasilkan produk akhir jalur Tunggal
A B C D E Mikroba dilatih agar tahan terhadap produk akhir E. Dg cara menumbuhkan mikroba dalam substrat A dan ditambahkan E jumlah agak banyak. Ini untuk menghasilkan produk C
KINETIKA PERTUMBUHAN MIKROBA Pertumbuhan : Kenaikan Jml materi sel (massa sel atau jumlah sel) Jml materi sel ditentukan dg cara: 1. Gravimetri : BK, BB, DNA atau Protein 2. Perhitungan : Jumlah Sel
Pertumbuhan Optimum Sel : Tdk merata selama Fase pertumbuhan, sesuai Rumus S U = U max --------------- Ks + S U = Kecep. Pertumb Spesifik (gram sel yang dihasilkan/jam/gram sel awal)
S = Kons Substrat Ks = Konstanta Kejenuhan (Kons Substrat pd saat U=Umax/2
Fase Pertumbuhan Mikroba 1. Fase Lag : fase adapasi dg lingkungan baru 2. Fase Eksponensial U = U max 3. Fase Pertumbuhan lambat U < U max ; populasi tetap meningkat ; krn NUTRISI mulai berkurang
4. Fase Seimbang : Nutrisi habis, laju pertumbuhan = laju kematian; U = 0; Mulai Produkasi Metabolit Skunder 5. Fase Kematian: Populasi menurun; U < 0;
KINETIKA PERTUMBUHAN MIKROBA meliputi : 1. Kecepatan Pertumbuhan Spesifik (u) 2. Waktu Generasi (tg) 3. Jumlah Generasi 4. Konstanta Kecepatan Pertumbuhan Eksponensial (k)
1. Kecepatan Pertumbuhan Spesifik (u) Adalah : Perubahan jumlah massa sel atau jumlah sel atau komponen sel tiap satuan waktu Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to U = Kecep. Pertumb Spesifik (siklus log/jam)
Nt = Jumlah sel pada waktu ke-t No= Jumlah sel pada waktu ke-0 t = Waktu ke-t to = Waktu ke-0
Contoh 1 : Pada awalnya jumlah sel 102 sel/ml, stelah inkubasi 4 jam, jumlah sel menjadi 108 sel/ml. Berapa kecepatan pertumbuhan spesifik mikroba ? Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to Log 108 - Log 102 U = ------------------------- 4 - 0
8 - 2 U = ---------- 4 U = 6/4 U = 1,5 siklus log/jam
Contoh 2 : Jika diharapkan jumlah sel 108 sel/ml setelah 3 jam inkubasi, berapa jumlah mikroba awal yang harus ada ? Diketahui U = 1 siklus log/jam. Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to Log 108 - Log No 1 = ------------------------- 3
8 - Log No 1 = ----------------- 3 1 x 3 = 8 - Log No 3 = 8 - Log No Log No = 8 - 3 Log No = 5 No = 105
Contoh 3 : Pada awal inkubasi. Jumlah mikroba 103 sel/ml. Jika diharapkan jumlah sel 107 sel/ml, berapa lama inkubasi yang diperlukan? Diketahui U = 2 siklus log/jam. Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to Log 107 - Log 103 2 = ------------------------- t
7 - 3 2 = ----------------- t 2 x t = 4 4 T = -------- 2 T = 2 jam
Soal 1. jumlah sel 103, setelah Pada diinkubasi selama 4 jam jumlah sel menjadi 109. Jika diharapkan jumlah sel 107, berapa lama inkubasi yang dilakukan ?. awal
Soal 2. Kecepatan pertumbuhan spesifik bakteri sebesar 2 siklus log/jam. Berapa jumlah mikroba yang dihasilkan selama 6 jam jika mikroba awalnya sebanyak inkubasi 1000 ?.
2. Waktu Generasi (tg) Adalah : Waktu yang diperlukan oleh mikroba untuk menjadi 2 kali lipat (membelah diri) Log Nt - Log No U = ------------------------- (t - to) tg
Log Nt - Log No U = ------------------------- (t - to) tg Jika tg, maka Nt = 2xNo SHG 2xNo ( Log 2xNo - Log No ) Log ------- No U = ------------------------- tg Log 2 Log 2 U = ----------- tg = --------- tg U
SEHINGGA : Waktu Generasi (tg) Log 2 tg = --------- U
Contoh 1 : Berapa waktu generasi mikroba yang mempunyai nilai U = 1 siklus log/jam. Log 2 tg = --------- U 0,301 tg = --------- tg = 0,301 jam = ..... menit 1
Contoh 2 : Pada awalnya jumlah sel 102 sel/ml, stelah inkubasi 4 jam, jumlah sel menjadi 108 sel/ml. Berapa waktu generasi mikroba ? Log Nt - Log No U = ------------------------- t - to Log 108 - Log 102 U = ------------------------- 4 - 0
8 - 2 U = ---------- 4 U = 6/4 U = 1,5 siklus log/jam Log 2 tg = --------- U 0,301 tg = --------- tg = 0,2006 jam 1,5
Contoh 3 : Mikroba mempunyai waktu generasi 0,301 jam. Jika jumlah sel awal 104 sel/ml. Setelah 3 jam inkubasi, berapa jumlah mikroba?
3. Jumlah Generasi Adalah : Berapa kali sel membelah diri atau naik 2 kali lipat. Nt/No 3. Jumlah Generasi Adalah : Berapa kali sel membelah diri atau naik 2 kali lipat. Nt/No 2 Log(Nt/No) Jumlah Generasi = ---------------- Log 2
Contoh 1 : Pada awalnya jumlah sel 2x104 sel/ml, setelah inkubasi beberapa waktu, jumlah sel menjadi 16x104 sel/ml. Berapa jumlah generasinya mikroba tersebut? Log(Nt/No) Jumlah Generasi = ---------------- Log 2
16x104 Log(-----------) 2x104 Jumlah Generasi = ---------------- Log 2 Log 8 Jumlah Generasi = ------------- Log 2 0.903 = ------------ 0,301
Jumlah Generasi = 3 generasi
Soal 1 : Pada awalnya jumlah sel 102 sel/ml, stelah inkubasi 3 jam, jumlah sel menjadi 108 sel/ml. a. Berapa waktu generasi mikroba ? b. Dari 102 menjadi 108 (selama 3 jam inkubasi), brp jml generasinya? c. Stl diinkubasi 2 jam, berapa jumlah generasinya ? d. Pada jumlah generasi= 15, berapa jumlah mikrobanya?
4. Konstanta Kecepatan Pertumbuhan Eksponensial (k) Adalah : Jumlah generasi per satuan waktu Log Nt - Log No k = ------------------------- log 2 x t
U k = --------- log 2 atau 1 k = --------- tg Karena : log 2 tg = -------- U
Contoh 1 : Pada awalnya jumlah sel 102 sel/ml, stelah inkubasi 4 jam, jumlah sel menjadi 108 sel/ml. a. Berapa waktu generasi mikroba ? b. Berapa jumlah generasi selama 4 jam ? c. Berapa jumlah generasi selama 3 jam ? d. Berapa konstanta kecep pertumb eksponensial ?
Contoh 2 : Mikroba mempunyai waktu generasi 0,301 jam. Jika jumlah sel awal 104 sel/ml. a. Berapa jumlah mikroba setelah 3 jam ? b. Berapa u ? c. Berapa k ?
Contoh 3 : Mikroba mempunyai nilai k= 3,5. Jika anda diminta memproduksi starter mikroba tsb sebanyak 1012 sel/ml. Baagaimana anda melakukannya jika waktu anda maksimal 6 jam.
KINETIKA FERMENTASI Kinetika Fermentasi : Mempelajari Perhitungan dalam Fermentasi Meliputi : 1. Pembentukan Produk 2. Pemakaian Substrat 3. Produksi Sel 4. Persen Konversi
Kinetika Fermentasi al: 1. Kecepatan Produksi Spesifik (qp) 2. Kecepatan Pemakaian Substrat Spesifik (qs) 3. Produksi Sel per Substrat (Y x/s) 4. Produksi Produk per Substrat (Y p/s) 5. Produksi Produk per Sel (Y p/x) 6. % Konversi
1. Kecepatan Produksi Spesifik (qp) Adalah : Banyaknya produk (gram) yang dihasilkan oleh setiap gram sel per jam gram produk ---------------- Gram sel Qp = --------- jam
Contoh 1. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 100 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 40 gram/l, biomassa sel 10 gram/l dan sisa glukosa 20 gram/l. Berapa kecepatan produksi spesifik ?
gram produk ---------------- Gram sel Qp = --------- jam Produk (asam sitrat) = 40 g/l Jumlah sel = 10 g/l Waktu = 2 jam
40 ---------------- 10 Qp = --------- 2 4 Qp = -------- = 2 2
2. Kecepatan Pemakaian Substrat Spesifik (qs) Adalah : Banyaknya SUBSTRAT yang terpakai (gram) oleh setiap gram sel per jam gram Substrat terpakai ----------------------------- Gram sel qs = --------- jam
Contoh 2. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. Berapa kecepatan pemakaian substrat spesifik ?
gram susbtrat terpakai ------------------------------ Gram sel qs = --------- jam Substrat terpakai (glukosa) = Substrat awal - substrat sisa = 76,59 - 5,91 g/l = 70,68 g/l Jumlah sel = 12,98 g/l Waktu = 2 jam
70,68 ---------------- 12,98 qs = --------- 2 5,44 qs = -------- = 2,72 2
3. Produksi Sel per Substrat (Y x/s) Adalah : Banyaknya SEL yang dihasilkan (gram) oleh setiap gram subtrat yang digunakan Gram sel yang dihasilkan Y x/s = gram Substrat terpakai
Contoh 3. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. Berapa produksi sel per substrat?
Gram sel yang dihasilkan Y x/s = gram Substrat terpakai Substrat terpakai (glukosa) = Substrat awal - substrat sisa = 76,59 - 5,91 g/l = 70,58 g/l Jumlah sel = 12,98 g/l Waktu = 2 jam
12,98 Y x/s = --------- 70,68 Y x/s = 0,18
4. Produksi Produk per Substrat (Y p/s) Adalah : Banyaknya Produk yang dihasilkan (gram) oleh setiap gram subtrat yang digunakan Gram Produk yang dihasilkan Y p/s = gram Substrat terpakai
Contoh 4. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. Berapa produksi produk per substrat?
Gram produk yang dihasilkan Y p/s = gram Substrat terpakai Produk (as. Sitrat) yang dihasilkan = 10,99 g/l Substrat terpakai (glukosa) = Substrat awal - substrat sisa = 76,59 - 5,91 g/l = 70,58 g/l Jumlah sel = 12,98 g/l Waktu = 2 jam
10,99 Y p/s = --------- 70,58 Y p/s = 0,15
5. Produksi Produk per Sel (Y p/x) Adalah : Banyaknya Produk yang dihasilkan (gram) oleh setiap gram Sel Gram Produk yang dihasilkan Y p/x = gram Sel
Contoh 5. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. Berapa produksi produk per Sel ?
Gram produk yang dihasilkan Y p/x = gram Sel Produk (as. Sitrat) yang dihasilkan = 10,99 g/l Substrat terpakai (glukosa) = Substrat awal - substrat sisa = 76,59 - 5,91 g/l = 70,58 g/l Jumlah sel = 12,98 g/l Waktu = 2 jam
10,99 Y p/x = --------- 12,98 Y p/x = 0,84
Contoh 6. Proses fermentasi asam asetat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 120 (gram/l) dengan qp = 3 dan q2 = 8. Berapa asam asetat yang dihasilkan setelah fermentasi selama 4 jam dan berapa sisa glukosanya.
6. % Konversi Adalah : Prosentasi Jumlah (mol) Produk yang dihasilkan oleh setiap (mol) substrat yang digunakan Mol Produk yang dihasilkan % Konversi = --------------------------- x 100% Mol Substrat yang digunakan
Contoh 6. Proses fermentasi asam sitrat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 76,59 (gram/l). Setelah difermentasi selama 2 jam, dihasilkan asam sitrat sebanyak 10,99 gram/l, biomassa sel 12,98 gram/l dan sisa glukosa 5,91 gram/l. BM glukosa 180, BM Asam sitrat .... Berapa % Konversi ?
Mol Produk yang dihasilkan % Konversi = --------------------------- x 100% Mol Substrat yang digunakan BM asam sitrat = 192; BM glukosa = 180 Mol produk = 10,99/BM asam sitrat = 10,99/192 = 0,057 Mol Substrat terpakai (glukosa) = 70,58/BM glukosa 70,58/180 = 0,39
0,057 % Konversi = -------------- x 100 % 0,39 % Konversi = 14,61 %
Proses fermentasi asam asetat menggunakan substrat glukosa dengan jumlah 120 (gram/l) dengan qp = 3 dan q2 = 8. Berapa asam asetat yang dihasilkan setelah fermentasi selama 4 jam dan berapa sisa glukosanya. Berapa % konversinya.
METODE PENGUKURAN PERTUMBUHAN MIKROBA A. Cara Langsung B. Cara Tidak Langsung Cara Langsung 1. Pengukuran Jumlah Sel 2. Pengukuran Massa Sel (gram)
Cara Tidak Langsung 1. Konsumsi Nutrien 2. Komponen Sel 3. Produk yang Terbentuk 4. Panas yang Dihasilkan 5. Viscositas
Pengukuran Jumlah Sel a. Perhitungan Mikroskopik Langsung b. Hitungan Cawan (Sel hidup) c. Perhitungan Sel Secara Otomatis Pengukuran Massa Sel a. Pengukuran Berat Kering Sel b. Kekeruhan c. Volume Sel yang Dipadatkan
Pengukuran Berat Kering Sel Sel disaring/disentrifuse Kmd dicuci dengan air/buffer Dikeringkan pada suhu 80 oC, 24 jam atau 110 oC, 8 jam Ditimbang berat sel (berat kering)
Penyaringan/sentrifuse : Bertujuan memisahkan Sel dari cairan Pencucian : Untuk menghilangkan padatan non sel Non sel yang terikat saat penyarigan Mis. Ca Karbonat atau garam lain yang mungkin berasal dari Buffer dicuci dg ASAM Hidrokarbon : Dicuci dg PELARUT ORGANIK
Pencucian dpt mengurangi Komponen Sel Terutama yang Larut dlm Air dan BM Rendah Jumlahnya kira-kira 5 - 10 % dari berat Sel Suhu dijaga agar Komponen Sel Tdk banyak Menguap
Hasil dari Analisa ini, kira-kira 30% dari massa sel sebenarnya. Hasil ini adalah sel yang hidup maupun yang Mati. Tapi Sel yang Lisis tidak terhitung dalam analisa ini.
Metode Perhitungan dg KEKERUHAN Metode ini paling banyak digunakan menghitung pertumbuhan Bakteri atau Khamir OD (Optical Density) berbanding Lurus dg Konsentrasi Sel Diukur pada panjang gelombang : 600 - 700 nm
1 unit Absorbansi kira-kira Setara dg 1,5 g/l berat kering Untuk menghitung berat sel, menggunakan Kurva Standar
Metode Perhitungan VOLUME SEL YG DIPADATKAN Dilakukan dg Sentrifuse berkala sampai konsentrasi padatan tertentu, BJ tertentu, Volume tertentu Massa Sel = Vol x BJ x Kons Padatan Mis: Sel mengandung 20 % padatan, BJ = 1 g/ml, Volumen cairan sel = 50 ml.
Massa Sel = Vol x BJ x Kons Padatan Massa sel = 50 x1 = 50 gram. Karena cairan sel padatannya 20%, maka Massa sel = 50 g x 20 % = 10 gram.
Sumber C + Sumber N + O2 + Massa Sel + Produk + CO2 + H2O + Panas Massa Sel sesuai dengan : Pemakaian Substrat (C, H, O, N) atau Pembentukan Produk (produk, CO2, panas) A. Metode Konsumsi Substrat (Sumber C) Umumnya Sel kering mengandung 50 +- 3% (b/b) C
C (konsumsi) = C (massa sel) + C (CO2) + C (produk) Misal : Fermentasi asam asetat selama 4 hari memerlukan 10 g glukosa dan menghasilkan 4 gram asam asetat dan 2 gram CO2. Berapa berat sel kering jika jumlah C dalam sel kering sebesar 50%. 6 x 12 Gram C dalam glukosa = -------x 10 = 4 180
12 Gram C dalam CO2 = -------x 2 = 1 44 24 Gram C dalam Asetat = -------x 4 = 1,6 60 Gram C Sel = gram C Glukosa - (C CO2 + C Asetat)
Gram C Sel = 4 - ( 1 + 1,6) Gram C Sel = 4 - 2,6 = 1,4 gram Jumlah C dalam sel kering adalah 50% SHG, gram sel kering = 1,4 x 100/50 = 1,4 x 2 = 2,8 gram
FERMENTOR Ada 2 macam : 1. Sistem Bath 2. Sistem Kontinyu Sistem Bath Penambahan substrat hanya pada awal Fermentasi Setelah Pertumbuhan M.o mencapai max, selanjutnya akan menurun
Pertumbuhan eksponensial hanya sesaat Sistem Kontinyu Pertumbuhan eksponensial dipertahankan dalam waktu yg lama Medium steril scr perlahan dimasukkan dlm tabung fermentasi Produk scr kontinyu dialirkan ke luar tabung fermentasi
Volume Medium dalam tabung dipertahankan konstan dg CARA mengatur medium masuk dan produk keluar Volumen hrs SAMA Jumlah mikroba dlm tabung Fermentasi dibuat KONSTAN CARANYA : Kecep pertambahan sel = Kecepatan Kehilangan sel U x N = D x N
U = Kecep pertumbuhan spesifik D = Kecepatan pengenceran D = Kecep aliran/Volume medium total D = f/v f = Kecep aliran V = Volume medium total Jika u > D : jml sel makin bertambah nutrient berkurang pertumb terhambat Jika u < D : jml sel makin berkurang
Konsentrasi Nutrien terbatas hrs Konstan Substrat yang ditambahkan dlm tangki = Subst yg digunakan mikroba + Subst yg hilang keluar aliran Misal : Tangki fermentasi dg volume medium 500 ml dg kecep aliran 10 ml/jam. Maka : D = 10/500 = 1/50 per jam Agar jml mikroba tetap konstan, maka : U = D = 1/50
U = D = 1/50, artinya : tiap jam terjadi pergantian medium 1/50 dari volume total, Atau tiap 50 jam terjadi pergantian 1 kali volume total yaitu 500 ml. Kecepatan kehilangan sel = 1/50 x N (jml mikroba ) Kecepatan Pertambahan sel = u x N
1. Mengatur kecep aliran agar jml mikroba konstan Mis : No = 102 sel/ml V = 10.000 ml Nt = 106 sel/ml U = 0,5 siklus log/jam Agar jml mikro konstan, maka :
U x No = f/V x Nt 0,5 x 102 = f/10.000 x 106 0,5 x 102 / 106 = f/10.000 0,5 x 10-4 x 10.000 = f F = 0,5 x 1 = 0,5 ml/jam Jadi, kecepatan alirannya adalah : 0,5 ml/jam
2. Mengatur kons Substrat yg ditambahkan agar kons substrat dalam medium konstan Mis : Substrat awal 100 g/ml Sisa substrat stl 1 jam = 20 g/ml Volume total = 5000 ml Substrat yang ditambahkan dlm tangki = Subst yg digunakan mikroba + Subst yg hilang keluar aliran
PROBLEMATIKA PRODUKSI DAN PENGEMBANGAN PRODUK OLEH : MOH. SU'I TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS WIDYAGAMA MALANG
PENDAHULUAN MATA KULIAH INI MEMPELAJARI 2 HAL : • 1. Problematika Produksi • 2. Pengembangan Produk MATA KULIAH ini Merupakan Aplikasi dari seluruh Mata Kuliah di THP • Harus sudah Menempuh Mata Kuliah Dasar-Dasar Pengolahan (Mikrobiologi Pengolahan, Teknologi Pengolahan, Fisiologi Pasca Panen) dan Mata Kuliah Pengolahan (Tek. Pengl Buah Sayur, Ternak Ikan, Tanaman Pangan, dll)
Problematika Produksi: Mempelajari Permasalahan (problem) yang sering dihadapi dalam produksi Bahan Pangan (Makanan dan Minuman) Contoh : • Problem dalam pengolahan Roti : • 1. Roti tidak mengembang • 2. Tekstur roti agak keras (tidak empuk) • 3. Warna roti tidak menarik (warna pucat) atau malah gosong
Problem dalam pengolahan Jahe Instan : • 1. Jahe instan tidak bisa mengkristal (encer) • 2. Setelah diseduh, jahe instan terdapat endapan • 3. Rasa kurang tepat (terlalu pedas atau rasa jahe kurang terasa) Problem dalam pengolahan Buah Kaleng : • 1. Buah dalam kaleng menjadi lunak • 2. Rasa buah menjadi hambar • 3. Sirup dalam buah kaleng menjadi kental
Setelah mengetahui problem yang sering dihadapi, selanjutnya Mempelajari penyebab terjadinya Masalah tersebut Misalnya: • Roti tidak bisa mengembang karena apa ? • Ada beberapa kemungkinan penyebabnya : • 1. Ragi sudah mati (rusak) • 2. Adonan belum kalis • 3. Tepung yang digunakan tidak tepat, dll
Selanjutnya adalah : Menemukan solusi untuk mengatasi masalah tersebut. Contoh : • Bagaimana mengatasi masalah Roti tidak mengembang ? • 1. Ragi diganti dengan yang masih baik • 2. Pengadukan adonan harus benar • 3. Tepung yang digunakan harus yang mengandung protein tinggi
PENGEMBANGAN PRODUK Mempelajari bagimana menciptakan atau mengembangkan produk baru Misalnya : • 1. Membuat produk baru dengan kualitas yang lebih baik dari yang sudah ada 2. Menciptakan produk dari bahan lain (baru) yang belum dimanfaatkan 3. Melakukan modifikasi (rekayasa) proses pengolahan untuk tujuan efisiensi atau efektifitas proses (proses lebih singkat)
TUJUAN AKHIR MATA KULIAH INI 1. Mahasiswa mampu menyelesaikan (memberikan solusi) atas permasalahan yang terjadi dalam pengolahan pangan. 2. Mahasiswa mampu menjadi konsultan dalam bidang pengolahan pangan (bagi industry kecil, sedang maupun besar) 3. Mahasiswa mampu menciptakan varian-varian produk pangan baru yang lebih baik atau memanfaatkan bahan-bahan yang belum digunakan
MASALAH DALAM PRODUKSI PANGAN Tujuan : • Bisa memberikan solusi atas permasalahan yang dihadapi dalam Pengolahan Pangan Untuk mencapai Tujuan Tersebut, maka harus : • 1. Mengetahui Prosedur (Tahapan) Proses Pengolahan Produk Pangan • 2. Bisa Membuat Produk Pangan tersebut dengan baik • 3. Memahami Fungsi dari setiap Bahan yang digunakan dan pengaruhnya terhadap Mutu Produk 4. Memahami Tujuan dari setiap Tahap dalam Proses Pengolahan, hubungannya dengan Mutu Produk Akhir
Prosedur Pengolahan Pangan Bisa diperoleh dari referensi (Buku, majalah, internet atau bertanya pada nara sumber atau orang yang sudah memproduksi) Dari prosedur, bisa diketahui titik kritis (tahap) penyebab masalah dalam proses pengolahan
PROSES PENGOLAHAN SUSU KEDELAI KEDELAI Pemisahan kotoran Disangrai/direbus Direndam air Ditambah air Digiling Disaring SARI KEDELAI Ditambah gula Direbus Dikemas SUSU KEDELAI
1. Kedelai disortasi
pemisahan kotoran
berupa kerikil, sisa kulit, daun atau ranting, kedelai yang rusak.
agar susu kedelai yang dihasilkan berkualitas baik. Kedelai yang rusak mempengaruhi rasa susu kedelai.
2. Direndam 15 menit dilakukan dalam air bersih memudahkan proses penghancuran. kedelai menjadi lebih lunak. SHG lebih mudah dihancurkan untuk memperoleh sari kedelai
3. Direbus selama 20 menit • agar enzim-enzim yang merugikan bisa dinonaktifkan. • Enzim lipoksigenase dapat mengoksidasi asam lemak dalam kedelai. • Hasil oksidasi menimbulkan bau langu tidak disukai pada susu kedelai. • Enzim lipoksigenase non aktif pada suhu di atas 90 oC. • Enzim ini tahan panas dibanding enzim lainnya
pemanasan pada air mendidih selama 20 menit enzim lipoksigenase menjadi non aktif. Sehingga tidak ada oksidasi dalam kedelai. • Dengan demikian, susu kedelai yang dihasilkan terbebas dari bau langu.
4. Dihancurkan
bertujuan untuk mengecilkan ukuran
sehingga memudahkan proses ekstraksi sari kedelai. Semakin kecil ukuran (makin halus), semakin banyak sari yang dihasilkan saat ekstraksi.
ditambahkan air secukupnya untuk memudahkan proses penggilingan atau blending. Penambahan air berkisar antara 4 - 5 kali berat kedelai awal sebelum direndam (kedelai kering).
5. Disaring dengan kain saring menggunakan kain saring.
Jika terlalu kasar ampas tidak ikut tersaring
Jika terlalu halus proses penyaringan akan terlalu lama.
saat penyaringan ditambahkan air 4 - 5 kali berat kedelai kering.
Total jumlah air yang ditambahkan antara 9 - 10 kali berat kedelai kering.
6. Perebusan sari kedelai Sebelum direbus, ditambah gula pasir antara 5 - 7% dari jumlah sari kedelai. Penambahan gula untuk memberikan cita rasa.
direbus hingga mendidih untuk membunuh mikroba
sari kedelai lebih tahan lama dalam penyimpanan.
7. Penambahan flavor Untuk memperbaiki flavor susu kedelai
bisa ditambahkan coklat, moka, pandan, sari nanas atau strawberi.
selain menambah flavor susu kedelai juga bisa menekan bau langu pada susu kedelai.
Penambahan flavor harus dilakukan setelah susu kedelai agak dingin.
Jika kondisi masih panas, maka aromanya banyak berkurang atau bahkan hilang sama sekali.
Masalah yang sering terjadi dalam Pembuatan susu kedelai Dalam pembuatan susu kedelai, tidak jarang dijumpai beberapa kendala atau permasalahan. Permasalahan yang sering dihadapi dalam proses pengolahan susu kedelai diataranya : 1. Susu kedelai berbau tidak enak (langu/lengur) • 2. Terbentuk endapan di bagian bawah setelah disimpan beberapa lama 3. Cepat rusak (basi) selama penyimpanan
1. Bau langu pada susu kedelai • Bau langu merupakan hasil oksidasi asam lemak yang terkandung dalam kedelai Reaksi oksidasi lemak pada kedelai akan dipacu (dipercepat) oleh enzim lipoksigenase Saat proses penghancuran, asam lemak akan keluar, enzim lipoksigenase keluar dan bertemu dengan oksigen dari udara. Pertemuan ketiga senyawa tersebut akan mengakibatkan terjadinya oksidasi lemak.
Untuk menghindari terjadinya oksidasi lemak dalam kedelai, dapat dilakukan dengan menghilangkan salah satu dari ketiga senyawa tersebut di atas yaitu enzim lipoksigenase. pemanasan kedelai sebelum penghancuran (penggilingan), enzim tersebut akan rusak sehingga tidak dapat bekerja memacu oksidasi lemak
enzim lipoksigenase lebih tahan panas dari pada enzim lainnya. • enzim lipoksigenase rusak diatas suhu 90 oC. • Namun, apabila pemanasan pada suhu 40-50 oC, enzim ini justru semakin aktif
SHG, untuk menghindari bau langu pada susu kedelai, perlu dilakukan tahap pemanasan terlebih dahulu sebelum proses penggilingan dengan cara perebusan (air mendidih) atau • dengan cara disangrai (digoreng tanpa minyak). • Metode penyangraian lebih efektif dari pada perebusan. • Ini karena kedelai yang disangrai suhunya lebih tinggi sehingga enzim lipoksigenase cepat rusak.
2. Adanya endapan setelah disimpan • Endapan disebabkan oleh adanya karbohidrat seperti pati atau adanya protein. Pati dan protein dalam sari kedelai jika didiamkan akan mengendap • Hal ini karena pati bersifat tidak larut dalam air. • Sedangkan protein ada yang bersifat larut dan ada yang tidak.
Ada dua cara untuk mencegah terjadinya pengendapan dalam susu kedelai a) Sebelum susu kedelai dikemas, sebaiknya didiamkan terlebih dahulu. Susu kedelai yang telah direbus disarankan untuk dibiarkan selama 5- 6 jam. Selama didiamkan, susu kedelai harus ditutup agar tidak dihinggapi mikroba yang dapat menyebabkan susu kedelai cepat rusak.
b) Ditambahkan stabiliser • Stabiliser berfungsi mencegah terjadinya pemisahan antara bahan padatan dengan cairan. Stabiliser bekerja dengan cara berikatan dengan air sehingga air (cairan) akan tersebar merata ke seluruh bagian (atas, bawah atau bagian tengah). Dengan menyebarnya air ke seluruh bagian maka kesempatan bahan padatan untuk menyatu dan mengendap menjadi lebih kecil.
Stabiliser yang bisa digunakan ada beberapamacam diantaranya, Natrium Carboxy Metyl Celulosa (Na-CMC), pectin, gum arab, gum xantan, dll. Penggunaan bahan penstabil (stabilizer) tersebut berkisar antara 0,1- 1 %dari total bahan (susu kedelai). Penambahan yang lebih tinggi dari itu akan menyebabkan viskositas susu kedelai meningkat (susu menjadi kental) sehingga menjadi tidak disukai dan tidak menarik.
Penstabil berupa Na-CMC akan berfungsi dengan baik pada pH 5. • Jika pH terlalu rendah atau terlalu asam (pH < 3), Na-CMC akan mengendap sehingga tidak bisa berfungsi. Sedangkan stabilizer yang digunakan adalah pectin, pH yang baik adalah antara 3,2 - 3,5.
c) Kedelai dibuat kecambah terlebih dahulu sebelum digiling. • Proses perkecambahan akan menguraikan senyawa kompleks atau makro molekul (berukuran besar) menjadi senyawa yang lebih kecil (senyawa sederhana). Biji kedelai yang dikecambahkan akan terjadi penguraian pati menjadi glukosa, maltosa dan malto dekstrin. Sedangkan protein akan diurai menjadi asam amino dan peptida.
PROSES PENGOLAHAN KERUPUK Tepung Tapioka :air 2 : 1 Pengadukan Garam, bumbu Adonan Dicetak Dikukus Dijemur Digoreng KERUPUK
1. Pembuatan adonan • Tepung tapioka (boleh dicampur dengan tepung lain) ditambah air dengan perbandingan 1 : 2 (50 ml air dengan 100 g tepung). • Setelah ditambah air, campuran diaduk sehingga air tercampur merata dengan tepung.
Jumlah air yang ditambahkan tidak mutlak, yang penting semua tepung sudah mendapatkan air dengan merata. jika ada bagian tepung yang yang tidak mendapatkan air maka saat pengukusan tidak terjadi gelatinisasi. Atau dengan kata lain ada bagian yang belum matang setelah dikukus. • Pengukusan yang benar adalah, setelah dikukus seluruh bagian adonan matang merata mulai dari bagian luar hingga bagian dalam. Jika adonan diiris, maka semua bagian adonan warnanya sama.
Cara penambahan air ada dua metode yaitu bisa ditambahkan air panas atau juga bisa air dingin. Bedanya, jika ditambahkan air panas maka proses gelatinisasi akan lebih cepat terjadi sehingga pengukusan lebih singkat.
Apabila penambahan air terlalu banyak, tidak mengganggu proses gelatinisasi. Tetapi masalahnya adalah pada saat pencetakan akan sulit karena adonan terlalu lembek sehingga sulit dibentuk. Disamping itu, penambahan air yang terlalu banyak akan butuh waktu lama saat penjemuran. Ini karena penjemuran dilakukan hingga semua air dalam adonan kerupuk menguap.
2. Pencetakan. • Adonan yang sudh terbentuk dan homogen, selanjutnya dilakukan pencetakan. Bentuk cetakan sesuai dengan selera yang diinginkan. • Pada umumnya bentuk cetakan yang sering dilakukan adalah :
a. Adonan dicetak berbentuk silinder • diameter 4 - 5cm dan panjang 12 - 15 cm. • Selanjutya adonan dikukus hingga matang kemudian diiris tipis dengan tebal 2 - 3 mm.
b. Adonan dicetak dengan alat pencetak berbentuk anyaman • berupa lingkaran dengan diameter 5 cm atau persegi panjang ( 4 x 4 cm). Adonan yang telah dicetak selanjutnya dikukus hingga matang.
3. Pengukusan • bertujuan agar terjadi gelatinisasi pada pati yang ada dalam adonan. • Gelatinisasi ini sangat menentukan terhadap daya kembang kerupuk setelah digoreng. Jika adonan tidak tergelatinisasi dengan sempurna, maka kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik dan kerupuk tidak bisa matang.
Peristiwa gelatinasasi terjadi karena granula pati menyerap air. • akibatnya granula pati akan pecah. • Peristiwa pecahnya granula pati karena menyerap air ini disebut dengan gelatinisasi. secara umum, pati akan tergelatinisasi pada suhu 70 - 80 oC pada kondisi air yang cukup.
Akibat dari gelatinisasi pada adonan, terjadi perubahan struktur dalam adonan pati. Granula-granula pati yang pecah tersebut akan membentuk struktur tiga dimensi (matrik) mirip sarang lebah yang tertutup rapat pada seluruh sisi luarnya. Air terjebak di dalam rongga matrik tersebut sehingga tidak lagi bebas bergerak sehingga cairan pati menjadi kental atau adonan kerupuk menjadi kenyal.
Gelatinisasi sempurna, maka struktur sarang lebah tersebut terbentuk dengan baik. Sebaliknya jika gelatinisasi tidak terjadi dengan baik, maka dinding- dindingnya belum terbentuk dengan baik. Proses pembentukan struktur tiga dimensi dari granula pati pada proses gelatinisasi dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambat 7. Keterangan : (a) pati belum mengalami gelatinisasi; (b) granula pati pecah karena proses gelatinisasi ; (c) granula pati membentuk matrik tiga dimensi
4. Pengeringan • Pengeringan dilakukan hingga semua air yang terdapat dalam adonan kerupuk menguap semuanya. Setelah pengeringan selesai, kadar air kerupuk mentah berkisar antara 5 - 6%. artinya kerupuk mentah masih terdapat sisa air yang tidak bisa menguap lagi pada suhu pengeringan 60 - 70 oC.
Pada kadar air tersebut , tepat bagi kerupuk untuk digoreng. • Jika air masih terlalu banyak maka kerupuk tidak mengembang setelah digoreng. Pada kadar air yang terlalu tinggi, struktur matrik pada kerupuk tidak kuat karena lembek.
Akibatnya ketika digoreng struktur tersebut tidak mampu menahan uap yang dihasilkan saat penggorengan. Begitu pula sebaliknya, jika air terlalu rendah, kerupuk juga tidak bisa mengembang. jika air terlalu rendah, maka struktur matrik menjadi rapuh. • Struktur yang rapuh, tidak mampu menahan dorongan uap/udara terdapat dinding rongga sehingga kerupuk juga tidak bisa mengembang.
5. Penggorengan • Penggorengan dilakukan pada suhu yang tinggi antara 180 - 200 oC. • bisa menggunakan minyak goreng, pasir hitam ataupun menggunakan oven. Penggorengan yang benar, kerupuk dimasukkan ketika suhu benar- benar panas atau mencapai suhu tersebut di atas. Jika suhu masih belum cukup panas, maka kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik.
Tahap penggorengan, menyebabkan kerupuk bisa mengembang dan renyah. Pengembangan kerupuk trerjadi karena panas dari media penggoreng menyebabkan terjadinya pemuaian udara dalam rongga matrik sarang lebah. Udara yang memuai akan mendorong dinding rongga ke segala arah. • Akibatnya volume rongga akan lebih besar dari ukuran semula sehingg kerupuk akan mengembang.
Pada saat penggorengan, selain terjadi pengembangan kerupuk juga terjadi proses pematangan kerupuk. Dengan panas yang diberikan, maka pati dalam kerupuk akan mengalami pematangan. Proses pengembangan dan pematangan kerupuk harus berlangsung secara serentak saat proses penggorengan. Tahap pengembangan kerupuk saat penggorengan dapat dilihat pada Gambar 8.
Proses pengembangan kerupuk saat penggorengan Digoreng Kerupuk mentah Kerupuk matang
Apabila suhu terlalu tinggi, maka pematangan lebih cepat dari pada pengembangan kerupuk. Pada saat kerupuk mencapai pengembangan optimal, ternyata kerupuk sudah kelewat matang atau gosong. Begitu juga sebalikmya, jika suhu terlalu rendah, pemuaian udara tidak terjadi dengan maksimal sehingga tidak mampu mendorong rongga-rongga dalam matrik. Akibatnya kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik meskipun kerupuk sudah matang.
Masalah Dalam Pengolahan Kerupuk Kerupuk Tidak Mengembang Penyebabnya : • a. Air tidak merata saat mencampur adonan • b. Proses pengukusan kurang maksimal • c. Kadar air terlalu ting ataupun terlalu rendah ketika akan digoreng. • d. Cara penggorengan yang tidak tepat. • e. Penambahan bahan lain selain tepung (pati) terlalu besar seperti ikan, udang atau tempe
a. Pencampuran air tidak merata dalam adonan. • Air yang tidak merata ke seluruh bagian tepung saat mencampur adonan mengakibatkan adonan tidak matang setelah dikukus. • Meskipun pengukusan dilakukan dalam waktu yang lama, adonan tetap tidak bisa matang karena air untuk proses gelatinisasi tidak cukup.
Gelatinisasi ditentukan 2 hal : • Pertama, pati (tepung) harus mengandung air yang cukup dan tercampur merata ke seluruh bagian tepung. Kedua, harus ada panas yang cukup agar pati mampu menyerap air dalam junlah banyak (berlebih) sehingga granula pati bisa pecah. Untuk mengatasi kekurangan air dalam adonan,maka saat mencampur harus ditambah air yang cukup. Tetapi itu saja tidak cukup,melainkan harus dilakukan pengadukan dengan baik sehingga tidak ada bagian tepung yang tidak basah (belum mendapatkan air).
Menambahkan air sebaiknya dilakukan secara bertahap. • Jangan menambahkan air sekaligus ke dalam tepung yang dapat mengakibatkan air hanya terkumpul pada bagian tertentu saja dari adonan. Jika air terkumpul di bagian tertentu saja maka memerlukan waktu yang lama agar air meresap ke bagian lain dari adonan. Agar air merata, maka setelah pengadukan adonan, Sebaiknya didiamkan terlebih dahulu beberapa saat untuk memberi kesempatan kepada air untuk meresap ke seluruh bagian adonan.
Dalam menambahkan air lebih baik kelebihan dari pada kurang. • Jika air yang ditambahkan kelebihan akibatnya tidak sebesar jika kekurangan air. Kelebihan air hanya berdampak pada tektur adonan yang lembek dan memerlukan waktu pengeringan yang lebih lama. Tetapi adonan tetap bisa matang dan setelah dijemur hingga kering kerupuk masih bisa mengembang.
b. Pengukusan kurang maksimal • Pengukusan berfungsi memberi panas kepada granula pati • Agar menyerap air sebanyak-banyaknya. • Lama dan suhu pengukusan sangat menentukan tahapan ini. • Umumnya gelatinisasi terjadi pada suhu 70 - 80 oC. • Adonan bisa dimasukkan ketika air sudah mendidih.
Yang sering terjadi : pengukusan kurang lama sehingga adonan belum cukup matang atau belum mengalami ghelatinisasi dengan sempurna. Untuk mengatasi masalah seperti ini maka, perlu dicoba pengukusan yang berbeda misalnya 30, 60, 90 dan 120 menit. Kemudian dilihat lama pengukusan berapa menit adonan tersebut matang dengan baik.
Untuk mengetahui apakah pengukusan sdh cukup, • Adonan diiris melintang • Jika warna merata (sama) pada seluruh bagian dan halus berarti adonan sudah matang. Tetapi bila warna bagian tengahnya Nampak putih keruh dibanding bagian permukaannya maka adonan belum matang.
Penempilan Irisan Adonan Kerupuksetelah dikukus Belum matang Sudah matang matang
c. Jumlah bahan selain tepung terlalu banyak. • Sering terjadi pada pembuatan kerupuk udang, ikan, tempe, • Atau menambahkan bahan selain tepung ke dalam adonan. • Jika bahan lain tersebut tidak mengandung pati yang cukup, maka bisa berakibat adonan tidak bisa matang setelah dikukus. Oleh karena itu, komposisi tepung campuran yang tepat harus dipelajari terlebih dahulu melalui percobaan.
Bahan seperti udang, ikan dan tempe memiliki kandungan protein yang tinggi tetapi patinya rendah. Kerupuk agar mengembang, jumlah pati yang cukup. • Sifat protein berbeda dengan pati • Protein tidak bisa mengalami gelitinisasi meskipun dikukus dalam waktu yang lama. Kerupuk yang proteinnya terlalu tinggi tidak bisa mengembang dengan baik.
Serat yang tinggi juga bisa mengakibatkan kerupuk kurang mengembang. Penambahan sayuran dari daun, wartel, atau buah berserat seperti nanas, mangga dalam pembuatan kerupuk harus hati-hati perbandingannya. Pada prinsipnya, penambahan bahan lain dengan kandungan pati yang rendah berpotensi mengganngu pengembangan kerupuk.
Jenis pati juga mempengaruhi tingkat pengembangan kerupuk. Pati dengan amilopektin rendah seperti tepung beras, tepung terigu, tepung jagung Jika digunakan dalam pembuatan kerupuk kurang mimiliki tingkat pengembangan yang baik. Hanya pati dengan amilopektin tinggi seperti tepung tapioka, tepung sagu, tepung ketan yang memiliki daya kembang tinggi terhadap kerupuk .
d. Pengeringan (penjemuran) tidak tepat sehingga kerupuk kurang kering atau terlalu kering Pengeringan bertujuan untuk mengurangi jumlah air • Air dalam akan dikurangi jumlahnya hingga mencapai antara 5 - 6% dalam kerupuk mentah melalui penjemuran atau pengeringan.
Sisa air dalam kerupuk mentah tidak boleh terlalu rendah ataupun terlalu tinggi. Jika terlalu rendah, kerupuk tidak bisa mengembang setelah digoreng. Karena struktur matrik menjadi tidak kuat atau rapuh. • Dinding yang rapuh tersebut tidak mampu menahan desakan udara yang memuai saat pengggorengan.
Jika sisa air terlalu tinggi, struktur matrik gel menjadi lunak (lembek). • Dinding yang lunak tersebut juga tidak mampu menahan pemuaian udara di dalam gel ketika kerupuk digoreng. Jika air terlalu rendah kerupuk didiamkan setelah dijemur • SHG kadar air naik • Untuk mengetahui kadar air kerupuk sudah cukup atau belum biasanya dari pengalaman. Dengan cara mematahkan kerupuk bisa diketahui apakah pengeringan sudah cukupatau belum.
Metode pengeringan yang tidak tepat, mengakibatkan kerupuk tidak bisa mengembang. Jika suhu pengeringan terlalu tinggi akan menyebabkan terjadinya case hardening Yaitu kerupuk hanya kering di bagian permukaannya saja. Sedangkan di bagian dalamnya kerupuk masih belum kering. Hal ini terjadi karena dengan suhu yang terlalu tinggi, permukaan kerupuk cepat sekali kering dan permukaannya menjadi keras. Jika bagian permukaan mengeras, maka air di bagian dalam tidak bisa menguap lagi meskipun pengeringan dilanjutkan.
Pengeringan yang baik adalah kecepatan penguapan air dibagian permukaan kerupuk seimbang dengan perpindahan air dari bagian dalam menuju permukaan kerupuk. Apabila pengeringan menggunakan alat pengering, maka suhu pengeringan harus diatur agar tidak terlalu tinggi yaitu anatar 60-70 oC. Jika cetakan (irisan) kerupuk lebih tebal,maka suhu pengeringan harus lebih rendah pada awalpengeringan. Kerupuk mulai agar kering, suhu pengeringan bisa ditingkatkan secara bertahap.
e. Cara penggorengan yang tidak benar. • Kesalahan yang sering terjadi adalah memasukkan kerupuk ke dalam minyak yang belum panas. Panas yang kurang tinggi tidak mampu memuaikan udara yang ada di dalam kerupuk mentah. Jika udara di dalam rongga kerupuk tidak memuai dengan baik maka tidak mampu mendorong dinding roingga sehingga kerupuk tidak bisa mengembang.
Minyak terlalu panas, kerupuk tidak mengembang. • Terjadi pada kerupuk yang ikan atau udang. • Kerupuk ikan atau udang jika digoreng dalam minyak yang terlalu panas, maka kerupuk tidak bisa mengembang dengan baik. Bagian permukaan sudah mengembang tetapi bagian dalam tidak mengembang.
Untuk mengatasi hal ini, sebaiknya kerupuk udan dan ikan digoreng secara bertahap. Pertama digoreng dalam minyak yang tidak terlalu panas, agar bagian dalam kerupk bisa mengembang. Setelah itu,kerupuk dipindah pada minyak yang panas sehingga seluruh bagian kerupuk mengembang.
PROSES PENGOLAHAN JAHE INSTAN RIMPANG JAHE (1 KG) Dicuci dengan air Diparut/digiling Ditambah air Diperas/dipres AMPAS SARI JAHE Didiamkan (30 ') ENDAPAN Sari Jahe Jernih Dimasak (api sedang) HINGGA KENTAL Ditambah gula 1:1 Diangkat Terus Diaduk JAHE INSTAN
1. Menyiapkan bahan baku rimpang jahe. Rimpang dipilih yang baik (jahe yang tua, tidak rusak atau busuk) Kandungan minyak atsiri dan oleoresin tinggi. Biasanya jehe emprit yang sudah tua Karena kandungan minyak atsiri dan oleoresinnya tinggi.
Jahe yang rusak atau busuk menurunkan mutu jahe instant
2. Pencucian.
Membersihkan jahe dari kotoran
seperti tanah, mikroorganisme atau kotoran lain
3. Pemarutan/penggilingan Ditambah air secukupnya (setengan dari berat jahe) dan diparut/digiling. Untuk menghancurkan jaringan beserta sel-sel rimpang jahe. • Dengan merusak jaringan dan sel, sari jahe (minyak atsiri dan oleoresin) akan mudah terekstrak keluar dari rimpang jahe masuk ke dalam air. Makin kecil ukuran hasil pemarutan atau penggilingan, sari jahe yang dihasilkan makin baik (aroma dan rasa makin kuat).
Air yang tidak boleh berlebihan atau terlalu sedikit.
Jika terlalu banyak, sari jahe yang dihasilkan terlalu encer. SHG memerlukan waktu menguapkan seluruh air dalam sari jahe. yang sangat lama Hal terbentuk jika semua air sudah menguap. ini karena dalam pembuatan jahe instant, kristal akan untuk
Jika air terlalu sedikit ekstraksi tidak maksimal. • Komponen masih banyak yang terikut ke dalam ampas. • Penambahan air biasanya antara ½ hingga 1 kali jumlah jahe yang digunakan
4. Penyaringan/pengepresan Disaring atau dipres sehingga diperoleh sari jahe. Tujuan, memisahkan ampas dari sari jahe. Pengepresan yang benar akan dihasilkan sari mnaksinal dengan aroma dan rasa yang kuat. jahe yang
5. Sari jahe didiamkan Didiamkan selama 30-60 menit. Bertujuan mengendapkan bahan padatan dalam sari jahe.
Jika tidak, maka akan terdapat endapan di bagian bawah. Dalam sari jehe ada senyawa BM tinggi: protein dan serat kasar. Senyawa-senyawa tersebut akan mengendap
Pengendapan lebih cepat di ruang yang dingin. Bisa juga dg sentrifuse. Setelah mengendap, bagian atas diambil hasil pemisahan ini siap diproses lebih lanjut.
6. Pemasakan. Sebelum dimasak, ditambah gula dengan perbandingan 1:1 (dalam 1 kg rimpang jahe ditambah 1 kg gula). Gula harus dibersihkan dari kotoran, Gula jika tidak dibersihlkan akan mengendap dalam jahe instan
Penambahan gula bertujuan untuk pembentukan kristal atau instan. Disamping itu, gula berfungsi sebagai pengawet dan rasa manis.
Setelah gula ditambahkan, dimasak dengan api sedang • Sambil diaduk agar semua gula larut. • Saat pemasakan, harus berhati-hati • pemasakan tidak boleh melebihi 170 oC. • Karena pada suhu tersebut, gula akan mengalami karamelisasi.
Gula yang mengalami karamelisasi akan membentuk fruktosa dan glukosa. Fruktosa daya larutnya lebih besar dari pada sukrosa sehingga tidak mudah mengkristal.
Jika terjadinya karamelisasi, kristalisasi sulit terjadi Meskipun sari membentuk kristal, tetapi keras seperti gula batu. pemanasan diteruskan, jahe akan
Sebetulnya, pada awal pemasakan boleh dengan api agak besar asalkan tidak melebihi 170 oC. Setelah cairan agak kental, api harus dikurangi. • Hal ini karena cairan yang kental, suhu lebih cepat meningkat
Karamelisasi juga menyebabkan warna menjadi kehitaman dan ranya agak pahit. Karena gula akan kehilangan molekul air dan membentuk senyawa melanoidin Melanoidin berwarna coklat kehitaman dan rasanya agak pahit.
Pemilihan gula yang akan digunakan harus tepat. • Gula yang banyak mengandung fruktosa akan mengakibatkan sulitnya pembentukan kristal (instan). Gula pasir (sukrosa) merupakan gula yang biasa digunakan dalam pembuatan jahe instan. Sukrosa kelarutannya lebih rendah sehingga lebih mudah membentuk kristal.
PENGEMBANGAN PRODUK Mempelajari bagimana menciptakan atau mengembangkan produk baru Misalnya : • 1. Membuat produk baru dengan kualitas yang lebih baik dari yang sudah ada 2. Menciptakan produk dari bahan lain (baru) yang belum dimanfaatkan 3. Melakukan modifikasi (rekayasa) proses pengolahan untuk tujuan efisiensi atau efektifitas proses (proses lebih singkat)
Beberapa contoh Pengembangan Produk : A. Produk baru dengan kualitas yang lebih baik dari yang sudah ada • 1. Pembuatan kecap manis dengan omega 3 • 2. Roti dengan antioksidan tinggi • 3. Susu kedelai dengan Vitamin E tinggi • 4. Kerupuk sayur (wortel, bayam, dll)
B. Produk Baru dengan Bahan Baku yang Berbeda • 1. Kecap dari ikan • 2. Roti dari ketela rambat (ungu) • 3. Tempe dari kacang koro • 4. Tahu dari kacang hijau
C. Produk menggunakan Bahan yang Belum dimanfaatkan • 1. Limbah ikan dibuat menjadi kecap • 2. Limbah tahu dibuat menjadi kerupuk • 3. Kulit manggis dibuat menjadi sari buah • 4. Biji durian diolah menjadi kerupuk • 5. Mengkudu dioleh menjadi sari buah
D. Membuat Produk dengan Melakukan Modifikasi Proses • 1. Membuat minyak kelapa dengan waktu lebih cepat • 2. Membuat dodol dengan cara gelatinisasi singkat. • 3. Pembuatan kecap dengan metode hidrolisis
Sebelum Melakukan Pengembangan Produk, Harus: • Bisa Membuat Produk yang Standart (yang sudah ada) • Memahami batasan atau definisi produk yang dimaksud, mis : Kecap adalah : Cairan kental warna hitam yang mengandung protein terlarut; Dodol adlh : makanan setengah basah yang terbuat dari tepung dengan tekstur kenyal, manis, tidak lengket dan warna coklat • Hal atau faktor-faktor yang menentukan terbentuknya produk (produk bisa terbentuk atau tidak), mis. Dodol, Tepung Ketan harus tergetaisasi dan tidak lengket; Roti: Pengembangan adonan, Kerupuk : Harus mengembangn dan renyah saat dimakan • Kriteria mutu dari produk tersebut
A. MEMBUAT PRODUK BARU YANG LEBIH BAIK Langkah-Langkah: • 1. Jelaskan Kelebihan produk baru dibanding produk yang sudah ada Nilai gizi, Manfaat kesehatan, Rasa, Penampilan, dll. 2. Urainkan kendala dalam membuat produk tersebut, misal: bahan yang ditambahkan tidak bisa bercampur sempurna, atau rasanya tidak enak, atau menyebabkan tekstur lebih keras. 3. Jelaskan bagaimana cara mengatasi kendala tersebut. Misal : ditambahkan pengemulsi, atau ditabkan bahan untuk menekan rasa tidak enak, atau ditambah bahan untuk memperbaiki tekstur.
Pengembangan produk Kerupuk (plus vitamin A dan serat) • Kerupuk umumnya hanya mengandung karbohidrat (pati) • Semua kelompok umur kahususnya anak-anak suka kerupuk • Anak-anak kurang suka makan sayur dan buah sebagai sumber vitamin, mineral da serat. Perlu menciptakan kerupuk yang mengandung vitamin, mineral dan serat. WORTEL banyak mengandung vitamin khususnya vitamin (A, C). mineral (Ca, P, Fe) dan serat
Kandungan Gizi Wortel Komponen Kalori (kal) Protein (g) Lemak (g) Karbohidrat (g) Calsium (mg) Fosfor (mg) Zat besi (mg) Vitamin A (IU) Vitamin B (mg) Vitamin C (mg) Air (g) Bagian yang dapat dimakan (%) Jumlah 42 1,2 0,3 9,3 39 37 0,8 12.000 0,06 6,0 88 88
KENDALANYA: • Penambahan wortel yang terlalu banyak menyebabkan kerupuk tidak bisa mengembang Karena : Kerupuk harus mengandung pati yang cukup • Jika kebanyakan wortel, jumlah pati dalam adonan kerupuk akan kurang Sehingga gelatinisasi tidak bisa sempurna • Akibatnya, kerupuk tidak bisa mengembang
SEHINGGA : • Perlu menemukan perbandingan wortel dan tepung yang tepat sehinga dihasilkan kerupuk wortel yang mengembang, renyak dan tentunya cukup mengandung vitamin A dan serat serta mineral.
Air PROSES PENGOLAHAN KERUPUK WORTEL Wortel Tepung Tapioka Penghancuran Bubur Wortel Pengadukan Garam, bumbu Adonan Dicetak Dikukus Dijemur Digoreng KERUPUK WORTEL
1. Pembuatan bubur wortel • Wortel dikupas kmd dimasukkan dalam belender dan ditambah air secukupnya agar bisa diblender. Setelah diblender, akan doperoleh bubur wortel. 2. Pembuatan adonan (buat variasi perbandinagn ........) • Bubur wortel dicampur dengan tepung tapioka • Penelitian Hardig, perbandingan yang optimal antara bubur wortel dengan tepung adalah adalah 1:2; 2:2; 2:1 Selanjutnya bumbu juga ditambahkan antara lain bawang putih 2%, garam 2% dan gula 2%.
Kemudian diaduk hingga homogen. • Untuk memudahkan pengadukan, ditambahkan air panas sedikit demi sedikit. Jumlah air yang ditambahkan tidak mutlak, yang penting semua tepung sudah mendapatkan air dengan merata. Ini sangat penting karena jika ada bagian tepung yang yang tidak mendapatkan air maka saat pengukusan tidak terjadi gelatinisasi dengan sempurna. Akibatnya, adonan tidak bisa matang dan kerupuk setelah digoreng tidak bisa mengembang.
3. Pencetakan. • Setelah adonan homogen, kemudian dicetak. • Bentuk cetakan sesuai dengan selera yang diinginkan. • Umumnya bentuk cetakan adalah berbentuk silinder dengan diameter 4 - 5cm dan panjang 12 - 15 cm atau berupa anyaman berbentuk lingkaran dengan diameter 5 cm atau persegi panjang ( 4 x 4 cm).
3. Pengukusan (buat variasi lama pengukusan.........) • Setelah adonan dicetak, kemudian dikukus (30, 60, 90 menit) hingga matang. Karena ada penambahan wortel yang tidak mengandung pati, maka pengukusan harus tepat sehingga adonan matang sempurna. Adanya bahan lain selain pati, akan mengakibatkan proses gelatinisasi memerlukan waktu lebih lama. Adonan yang dicetak berbentuk silinder, setelah dikukus kemudian dilakukan pengirisan dengan tebal 2-3 mm. Setelah diiris tipis selanjunya kerupuk dikeringkan.
4. Pengeringan • Pengerikan dilakukan dibawah sinar matahari atau menggunakan alat. • Pengeringan dianggap cukup apabila kadar air mencapai 5 - 6%. 5. Penggorengan • Kerupuk yang telah cukup kering, kemudian digoreng dalam minyak panas. Penggorengan kerupuk dilakukan pada suhu yang tinggi yaitu antara 180 - 200 oC.
B. Pembuatan Produk dari Bahan Baku Berbeda HAL YANG HARUS DKETAHUI: • Harus Tahu, Bahan Baku yang Bagaimana yang Bisa digunakan, ATAU • Syarat Bahan Baku yang bisa mengantikan • Harus tahu Batasan produk : Misalnya: Kecap harus dibuat dari Bahan Baku yang Mengand PROTEIN Susu : Harus mengandung Karbohidrat, Protein, Lemak, Vitamin dan Mineral (Zat GIZI lengkap)
Apa Kendalanya jika menggunakan Bahan Baku tersebut • Bagaimana Sulusi untuk mengatasi Kendala tersebut TARGET : Produk Baru Kualitasnya Minimal Sama dengan Produk Lama yang Sudah Ada
SEHINGGA : • Harus Tahu, kriteria mutu produk yang akan dikembangkan • Produk dikatakan baik, apa saja kriterianya (parameternya) • Syarat mutu untuk susu yang terpenting adalah • protein minimal 3 %, • kadar lemak 3 %, • kadar padatan yang terlarut 10 %, • kandungan bakteri maksimal 300 koloni/gram dan tidak mengandung bakteri coli, ( Anonimous, 1998).
Pembuatan Susu Nabati Susu mengandung Zat Gizi LENGKAP (Karbohidrat, protein, lemak, vitamin dan mineral) Komponen gizi tersebut harus terlarut dalm air, SHG tidak mengandap setelah dikemas. Ada yang tidak bisa mengkonsumsi susu hewani (tidak suka baunya, kolesterol, laktosa intoleran, vegetarian, dll) SHG perlu ada alternative susu dari bahan nabati • Mencari Bahan Baku yang mengandung komponen tersebut • Kacang2an : Tinggi protein, mengand lemak, vitamin dan mineral • Misalnya : Kacang tanah, Kedelai, Kacang Tunggak, Kacang Koro • Kacang
Komponen Kalori (kal) Protein (g) Lemak (g) Karbohidrat (g) Calsium (mg) Fosfor (mg) Zat besi (mg) Vitamin A (IU) Vitamin B (mg) Vitamin C (mg) Air (g) Bagian yang dapat dimakan (Bdd) % Kacang Tanah 452,00 25,30 42,80 21,10 58,00 335,00 1,30 - 0,30 3,00 4,00 100 Kedelai 286,00 30,20 15,60 30,10 196,00 506,00 6,90 95,00 0,93 - 20,00 100
DIBUAT PENGEMBANGAN SUSU DARI KEDELAI Susu kedelai tidak mengandung kolesterol • Cocok bagi yang tidak menyukai aroma atau rasa Susu sapi • Kedelai Mengadung ISOFLAVON (Antioksidan) • Kandungan gizi tidak jauh dari susu sapi
Komponen Kalori (kal)
Protein (g)
Lemak (g)
Karbohidrat (g)
Calsium (mg)
Fosfor (mg)
Zat besi (mg)
Vitamin A (IU)
Vitamin B (mg)
Vitamin C (mg)
Air (g)
Susu Kedelai 41
3,5 2,5 5
50 45
0,7 200
0,08 2
87 Susu Sapi 61
3,2 3,5 4,3 143
60 1,7 130
0,03 1
88,3
MASALAHNYA : • Mangandung zat ANTI GIZI (merugikan kesehatan) al: Anti tripsin, Asam fitat, Oligosakarida, Hemaglutinin,
Antitripsin • Antitripsin adalah senyawa protein yang bersifat sebagai antinutrisi, • Yaitu mempunyai kemampuan untuk menghambat aktivitas enzim tripsin di dalam saluran pencernaan. Mekanisme penghambatan aktivitas enzim tripsin oleh antitripsin terjadi karena terbentuknya ikatan kompleks antara kedua zat tersebut (interaksi protein-protein).
Adanya antitripsin menyebabkan terjadinya penghambatan proses pertumbuhan dan menyebabkan terjadinya hipertrofi pankreas hewan percobaan yang diberi ransum kedelai mentah. Antitripsin dalam makanan menyebabkan pankreas memroduksi enzim tripsin lebih banyak dan oleh sebab itu, pankreas bekerja hiperaktif sehingga terjadi hipertrofi.
Hemaglutinin • Hemaglutinin atau disebut juga dengan lektin • adalah senyawa yang dapat menggumpalkan sel darah merah. • Hsl Penelitian, hemaglutinin yang diisolasi dari kacang kedelai bersifat toksik bila diinjeksikan pada hewan percobaan. Sensitivitas sel darah merah terhadap aglutinasi (penggumpalan) oleh hemaglutinin berbeda-beda untuk setiap hewan percobaan.
Hemaglutinin dapat menghambat pertumbuhan hewan percobaan, • Menurunkan nilai kecernaan protein, menghambat aktivitas enzim tertentu, dan mengakibatkan perubahan mikroflora pada usus. Oligosakarida • Konsumsi oligosakarida yang berlebih dapat menyebabkan timbulnya gejala flatulensi, Yaitu suatu keadaan menumpuknya gas-gas dalam lambung. • Secara alami, oligosakarida banyak terdapat dalam biji-bijian (serealia) dan kacang-kacangan. Oligosakarida terdiri dari verbaskosa, stakiosa, dan rafinosa.
Oligosakarida dari famili rafinosa, tidak dapat dicerna • Karena mukosa usus mamalia tidak mempunyai enzim pencernaannya, yaitu alfa-galaktosidase, SHG oligosakarida tersebut tidak dapat diserap oleh tubuh. • Bakteri-bakteri yang terdapat dalam saluran pencernaan (terutama pada bagian usus halus) akan memfermentasi rafinosa menghasilkan berbagai macam gas, seperti karbondioksida, hidrogen, dan sejumlah kecil metan. Gas-gas tersebutlah yang menyebabkan flatulensi.
Asam Fitat • Asam fitat dapat mengikat unsur-unsur mineral, terutama kalsium, seng, besi, dan magnesium, serta mengurangi ketersediaannya bagi tubuh karena menjadi sangat sulit untuk dicerna. Asam fitat juga dapat bereaksi dengan protein membentuk senyawa kompleks sehingga menghambat pencernaan.
Kandungan asam fitat yang tinggi (1% atau lebih) dalam makanan dapat menyebabkan defisiensi mineral seperti seng (Zn), magnesium (Mg), dan kalsium (Ca). Karena manusia tidak mempunyai kemampuan untuk memproduksi enzim fitase maka konsumsi kacang-kacangan yang mengandung fitat tinggi harus dihindari. Secara alami aktifitas enzim fitase akan meningkat dengan cepat pada saat kedelai mengalami germinasi (perkecambahan).
Proses Germinasi • Perkecambahan (Germinasi) meningkatkan daya cerna • Karena perkecambahan merupakan proses katabolis, selama perkecambahan kandungan glukosa dan fruktosa meningkat sepuluh kali lipat jika dibandingkan dengan kadar sebelum perkecambahan. Akan tetapi, kadar sukrosa hanya meningkat dua kali.
Adanya glukosa dan fruktosa menyebabkan kecambah terasa enak dan manis. Protein dari sel-sel penyimpanan akan dirombak oleh sekumpulan enzim proteolitik untuk menghasilkan suatu campuran asam amino bebas yang lebih mudah diserap dan digunakan tubuh (Astawan, 2004). Selain itu sari kecambah lebih mudah dicerna dan diserap oleh saluran pencernaan (Winarno, 2007).
SOLUSI : • Beberapa Anti Gizi (Asam Fitat) akan hilang dengan PROSES PERKECAMBAHAN Oligosakarida dan Anti Tripsin akan hilang dengan PEMANASAN TETAPI : • Perkecambahan yg terlalu lama akan menurunkan zat gizi • Jika terlalu singkat, zat anti gizi belum terurai
SEHINGGA : • Harus ditentukan lama perkecabahan yang TEPAT agar diperoleh susu kedelai dengan zat anti gizi yg rendah dan zat gizinya baik.
PROSES PENGOLAHAN SUSU KECAMBAH KEDELAI KEDELAI Pemisahan kotoran Direndam air Dikecambahkan (2 hari) Ditambah air Digiling Disaring SARI KECAMBAH KEDELAI Ditambah gula Direbus Dikemas SUSU KECAMBAH KEDELAI
Kecambah Lebih Kaya Vitamin dibanding Kedelainya. • Kecambah kedelai mempunyai vitamin lebih banyak dibandingkan dengan bentuk bijinya (kedelai) Vitamin B Selama perkecambahan, kadar vitamin B meningkat 2,5 - 3 kali lipat (Astawan, 2004). &
Vitamin E • Vitamin E juga meningkat dari 230 mg/100 gram biji kering kedelai menjadi 662 mg/100 gram kecambah. Defisiensi vitamin E pada tikus percobaan menunjukkan terjadinya gangguan pada reproduksi, seperti keguguran pada tikus betina hamil dan pembengkakan gonad pada tikus jantan (Astawan, 2008).
Vitamin C • Meningkat dari jumlah sangat sedikit menjadi 12 mg per 100 gram yang dikecambahkan selama 48 jam (Astawan, 2004). Peranan utama vitamin C adalah dalam pembentukan kolagen interseluler. Kolagen merupakan senyawa protein yang banyak terdapat dalam tulang rawan, kulit bagian dalam tulang; dentin, vaskulair endothelium. Selain itu, vitamin C juga berperan dalam proses penyembuhan luka serta daya tahan tubuh melawan infeksi dan stres (Winarno, 2004)
Asam Folat • Kedelai mengandung asam folat 2,3 mikrogram per gram dan akan mengalami peningkatan asam folat hingga 72 jam waktu perkecambahan, setelah itu menurun (Astawan, 2004). Asam folat sangat dibutuhkan untuk penderita gizi buruk karena pada penderita gizi buruk mengalami kegagalan dalam sintesis protein (Behrman dkk., 1999).
Penelitian pada binatang, asam folat diperlukan untuk pertumbuhan dan kehamilan. Asam folat juga berperan dalam hematopoiesis. • Defisiensi asam folat akan mengakibatkan hambatan sintesa DNA yang berakibat terjadinya prekursor erythrocite megaloblastik (Sediaoetama, 2010).
C. MEMBUAT PRODUK BARU DARI BAHAN YANG BELUM DIMANFAATKAN • 1. Mencari Bahan yang banyak, tapi belum dimanfaatkan • 2. Menemukan potensi yang ada dalam bahan (kandungan gizi, rasa, manfaat kesehatan, dll) 3. Apa kendalanya jika bahan tersebut diolah menjadi bahan pangan. Misal (rasa atau aroma tidak enak, ada zat anti gizi, warna tidak menarik, cepat rusak, dll) 4. Menemukan solusi untuk menyelesaikan kendala tersebut
TARGET : • Menghasilkan Produk minimal sama dengan Produkk yang sudah ada • Memanfaatkan bahan yang tidak digunakan
Mengolah Mengkudu menjadi Sari Buah POTENSI : • Jumlahnya banyak, tapi belum dimanfaatkan secar maksimal • Mengandung senyawa SEROTONIN yang bermanfaat bagi kesehatan KENDALA : • Rasa dan Bau tidak disukai • Ini disebabkan oleh Senyawa ASAM KAPROAT
SOLUSI : • Mengurangi asam kaproat dengan : penambahan arang atau Penambahan basa (air kapur atau soda kue)
PROSES PENGOLAHAN SARI BUAH MENGKUDU MENGKUDU Pengupasan Blanching Penghancuran Ditambah air Pemerasan SARI MENGKUDU Pemberian Arang (10-20%) Perendaman (6-9 jam) Disaring Ditambah air Pemasakan SARI BUAH MENGKUDU
a. Persiapan bahan • Buah mengkudu yang sudah tua dan lunak dipilih karena kadar sarinya lebih tinggi daripada yang masih keras. Buah yang busuk dipisahkan karena dapat menurunkan kualitas sari buah mengkudu. b. Pencucian • Buah mengkudu dicuci dengan air bersih untuk menghilangkan kotorang yang menempel di kulit mengkudu. Kotoran mungkin berupa tanah, getah atau mikroorganisme.
c. Blanching • Blanching untuk menonaktifkan enzim yang dapat menurunkan kualitas sari buah seperti enzim fenolasi dan peroksidase. Blanching dilakukan dengan cara merebus buah mengkudu dalam air panas (suhu 80 - 100 oC selama 15 menit).
d. Penghancuran • Mengkudu dihancurkan dengan cara diremas-remas dengan tangan hingga hancur. Pada saat meremas-remas, tangan sebaiknya menggunakan sarung tangan agar kulit tidak lecet.
e. Pemerasan • Buah mengkudu dimasukkan dalam kain saring dam diperas sehingga diperoleh sari mengkudu. Ampas, dan biji akan tertinggal di dalam kain saring. • Agar semua sari bisa keluar, ampas bisa ditambahkan air lagi kemudian diremas-remas dan diperas kembali. Jumlan air adalah dua kali dari jumlah sari yang diperoleh dari pemerasan pertama. Jika pemerasan pertama diperoleh sari buah sebanyak 100 ml, maka ditambah air sebanyak 200 ml.
f. Pemberian arang • Arang kayu yang telah dicuci bersih dan dikeringkan • Penambahan arang berkisar antara 10% - 20% dari jumlah sari buah • Atau 10 - 20 gram arang setiap 100 ml sari buah mengkudu. • Arang harus dikecilkan dulu ukurannya yaitu antara 2-3 cm. • Setelah sari buah ditambahkan arang, kemudian didiamkan selama 3 hingga 9 jam.
g. Penyaringan • Setelah arang direndam dalam sari buah, kemudian arang diambil dan sari buah disaring menggunakan kertas saring. Hal ini bertujuan agar serpihan arang yang terlarut ke dalam sari uah dapat dipisahkan. Jika serpihan tersebut tidak dipisahkan, maka sari buah mengkudu akan berwarna kehitaman.
h. Pemasakan • Sari buah mengkudu yang telah jernih, selanjutnya ditambah gula sebanyak 35% dari jumlah sari buah. Tujuan penambahan gula, untuk mendapatkan rasa yang diinginkan. • Pemasakan dilakukan sampai sari buah mendidih dan ditunggu selama 5 menit. Setelah itu, sari buah diangkat. Setelah sari buah mengkudu dingin, kemudian dikemas.
Sari buah mengkudu yang diproses menggunakan arang dapat mengurangi bau tang tidak disukai. Pemakaian arang sebanyak 20% dari jumlah sari buah dan arang tersebut direndam selama 6 jam menghasilkan sari buah mengkudu dengan bau yang paling disukai.
Jumlah arang (%) 10 10 10 20 20 20 Perlakuan Lama perendaman (jam) 3 6 9 3 6 9 Skor aroma (bau) 3,0 3,3 4,6 4,4 5,0 3,2