5 TINJAUAN PUSTAKA Vinegar Vinegar berasal

5
TINJAUAN PUSTAKA
Vinegar
Vinegar berasal dari bahasa Perancis, yaitu vinaige, yang artinya adalah
anggur yang telah asam. Vinegar merupakan produk hasil fermentasi dari bahan
yang mengandung gula dan pati. Vinegar dihasilkan dari fermentasi gula menjadi
alkohol yang dilanjutkan dengan fermentasi alkohol menjadi asam asetat. Produk
akhir vinegar mengandung asam asetat minimal 4 gam/100 ml (Waluyo, 1984).
Menurut Adam (1985) dalam Munthe (2004), vinegar merupakan larutan
asam asetat yang diproduksi melalui dua tahapan fermentasi. Pada tahap pertama
terjadi perubahan gula menjadi alkohol oleh khamir, biasanya dari Saccharomyces
cereviceae, dan pada tahap kedua terjadi perubahan alkohol menjadi asam asetat
oleh bakteri dari genus Acetobacter.
Frazier (1967) mendefinisikan vinegar sebagai bahan penyedap masakan
yang dibuat dari bahan-bahan yang mengandung gula atau pati dengan melalui
proses fermentasi alkohol yang dilanjutkan dengan fermentasi asam asetat. Mutu
vinegar sangat tergantung pada mutu dari bahan baku yang digunakan. Buahbuahan yang digunakan dalam pembuatan vinegar harus sehat, bersih dan
mempunyai derajat kematangan yang optimal (Waluyo, 1984).
Vinegar biasanya digunakan sebagai bahan penyedap untuk memperbaiki
flavor pada berbagai jenis masakan. Vinegar juga dikonsumsi sebagai minuman
setelah dilakukan proses aging/penuaan terhadap vinegar tersebut. Minuman
vinegar memiliki keistimewaan tersendiri karena memiliki flavor (perpaduan
antara rasa dan bau) yang baik (Kwartiningsih dan Mulyati, 2005).
5
6
Asam asetat merupakan komponen utama pada vinegar. Asam asetat adalah
cairan yang tidak berwarna dan memiliki bau yang tajam dan rasa yang jelas.
Berat jenis asam asetat adalah 1,049 dengan titik didih sebesar 118,1 oC pada
tekanan 1 atmosfer (Egan, dkk, 1981). Menurut Ebner (1982), vinegar merupakan
larutan jernih tidak berwarna atau berwarna, tergantung dari bahan yang
digunakan, dan pada umumnya tingkat keasaman vinegar berkisar antara 3 – 3,5.
Tabel 1. Syarat mutu vinegar fermentasi berdasarkan Codex Standard For Vinegar
No.
Kriteria uji
Satuan
Persyaratan
1
Kadar asam asetat
g/l
Min 50
2
Sisa alkohol
%v/v
Maks 1
3
Padatan terlarut
g/l
Min 2
4
Cemaran logam
- Timbal (Pb)
mg/kg
Maks 1
- Arsen (As)
mg/kg
Maks 1
- Tembaga (Cu)
mg/kg
Maks 10
- Seng (Zn)
mg/kg
Maks 10
- Besi (Fe)
mg/kg
Maks 10
Sumber : (Codex, 2000)
Berbagai produk hasil pertanian yang memiliki kadar gula tinggi dapat
digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan asam asetat. Beberapa negara di
benua Amerika dan Eropa menggunakan sari buah dari berbagai jenis buahbuahan sebagai bahan baku pembuatan asam asetat (Rahman, 1988).
Selain digunakan sebagai bahan penyedap makanan, asam cuka juga
banyak digunakan sebagai bahan baku industri untuk memproduksi asam-asam
alifatis terpenting. Senyawa yang termasuk golongan senyawa alifatis antara lain
adalah hidrokarbon alkana, alkena, dan alkuna. Asam cuka juga digunakan
sebagai bahan dasar pembuatan anhidrida asam asetat yang diperlukan untuk
destilasi, terutama dalam pembuatan selulosa asetat, sebagai pengawet dalam
pembuatan obat-obatan, bahan pewarna dan parfum. Larutan asam cuka yang
7
dihasilkan melalui proses fermentasi mempunyai keunggulan dibandingkan
dengan produk asam cuka yang beredar di pasaran, yang pada umumnya diperoleh
dari reaksi kimia, hal ini disebabkan karena asam cuka (vinegar) yang diperoleh
dari hasil fermentasi memiliki flavor yang lebih baik (Waluyo, 1984).
Kopi
Kopi merupakan salah satu komoditas hasil tanaman perkebunan utama di
Indonesia dan merupakan salah satu penghasil sumber devisa Negara dan
berperan penting dalam pengembangan industri perkebunan. Pengolahan kopi
akan menghasilkan limbah padat maupun cair yang sangat besar. Penanganan
limbah dari hasil pengolahan kopi ini merupakan salah satu permasalahan utama
dalam proses pengolahan kopi. Kulit kopi merupakan salah satu jenis limbah yang
dihasilkan dari proses pengolahan kopi. Kulit kopi memiliki kandungan nutrisi
dan senyawa potensial yang dapat diubah menjadi produk samping yang lebih
bermanfaat dan bernilai ekonomis tinggi yang dapat meningkatkan pendapatan
dan peluang usaha di sektor perkebunan kopi rakyat (Widyotomo, 2013).
Buah kopi terdiri dari kulit buah (epikarp) yang merupakan bagian terluar
dari buah kopi, daging kulit (mesokarp) merupakan bagian yang mempunyai
kandungan air yang cukup tinggi dan mempunyai rasa yang manis, kulit tanduk
(endokarp) merupakan bagian kulit kopi yang paling keras, mengandung selulosa
dan hemiselulosa, kulit ari (spermoderm) merupakan kulit yang paling tipis dan
menempel pada kulit kopi dan keping biji (endosperm) yang merupakan bagian
buah kopi yang diambil dan dimanfaatkan untuk diolah menjadi kopi bubuk
(Bressani, dkk, 1972).
8
Anatomi buah kopi (Widyotomo, 2013) dapat dilihat pada Gambar 1.
Kulit cangkang
Kulit
luar
Kulit buah
Biji
Biji
Tangkai
Kulit ari
Gambar 1. Anatomi buah kopi
Kopi diperoleh dari serangkaian proses pengolahan. Salah satu proses
pengolahan yang dilakukan dalam pembuatan kopi adalah proses pemisahan kulit
kopi dengan biji kopi (proses pulping). Limbah yang dihasilkan dari proses
pemisahan kulit kopi dengan biji kopi (proses pulping) dalam bentuk biomassa
sangat melimpah jumlahnya, dan hanya beberapa persen dari limbah tersebut yang
dimanfaatkan sebagai makanan ternak dan kompos (Raudah dan Ernawati, 2012).
Kulit Kopi
Kulit kopi merupakan salah satu limbah yang diperoleh dari proses
pengolahan kopi. Salah satu komponen penting dalam limbah kulit kopi yang
menjadikan limbah kulit kopi masih dapat dimanfaatkan adalah sukrosa. Kadar
gula dalam buah kopi akan meningkat dengan cepat selama proses pematangan
buah kopi yang dapat diidentifikasikan dengan meningkatnya rasa manis pada
9
buah (Widyotomo, 2013). Siswati, dkk (2012) menyatakan bahwa bioetanol dapat
dihasilkan dari proses fermentasi limbah kulit kopi. Kandungan selulosa yang
terdapat di dalam limbah kulit kopi sebesar 65,2%. Selulosa memiliki potensi
sebagai bahan baku alternatif pembuatan etanol.
Limbah padat dan cair pengolahan kopi mengandung materi organik yang
cukup tinggi dan sangat potensial sebagai media tumbuh mikroorganisme untuk
dapat diubah menjadi produk bernilai tambah (Pandey, dkk, 2000).
Proses fermentasi dilakukan untuk mengubah limbah kulit kopi menjadi
produk bioetanol. Proses fermentasi tersebut dilakukan dengan bantuan mikroba
yang akan mengubah gula yang terkandung dalam limbah kulit kopi menjadi salah
satu sumber energi terbaru yaitu bioetanol. Salah satu jenis mikroba yang mampu
mengubah gula menjadi bioetanol ialah jenis ragi Saccharomyces cerevisiae
(Raudah dan Ernawati, 2012).
Kandungan atau komposisi gizi yang terdapat dalam kulit buah kopi dapat
dilihat dalam Tabel 2.
Tabel 2. Kandungan nutrisi kulit kopi
Nutrisi
Ekstrak eter
Serat kasar
Protein kasar
Abu
Ekstrak nitrogen bebas (NFE)
Tanin
Zat pectic
Gula non reduksi
Gula reduksi
Asam klorogenat
Kafein
Total asam caffeic
Sumber : GTZ-PPP, 2002
Kandungan bahan (%)
0,48
21,40
10,10
1,50
31,30
7,80
6,50
2,00
12,40
2,60
2,30
1,60
10
Bahan Tambahan Pada Pembuatan Vinegar
Gula
Gula dapur atau yang dalam istilah kimianya lebih dikenal dengan
sukrosa merupakan suatu disakarida yang dibentuk dari monomer-monomer
berupa glukosa dan fruktosa, dengan rumus molekul C12H22O11. Gula dapur
diperoleh dari gula tebu atau gula bit. Produksi gula setiap tahunnya mencapai
sekitar 150 juta ton. Penambahan gula dalam media berfungsi sebagai sumber
karbon. Proses fermentasi gula melibatkan mikroorganisme yang menggunakan
substrat gula sebagai sumber untuk menghasilkan energi dengan melepaskan
karbondioksida dan produk samping berupa alkohol (Wikipediac, 2014).
Asam asetat dapat diproduksi dari berbagai produk hasil pertanian yang
mengandung kadar gula tinggi. Beberapa negara di benua Amerika dan Eropa
menggunakan sari buah dari berbagai jenis buah-buahan sebagai bahan baku
pembuatan asam asetat (vinegar). Beberapa negara lain seperti Jepang
memproduksi asam asetat menggunakan bahan baku beras yang telah mengalami
proses sakarifikasi (Rahman, 1988).
Proses awal pembuatan vinegar adalah perombakan gula menjadi etanol
oleh Saccharomyces cereviceae. Etanol yang dihasilkan kemudian dirombak
menjadi asam asetat oleh Acetobacter aceti. Dengan demikian, jumlah gula pada
bahan akan mempengaruhi jumlah etanol yang dihasilkan dan juga mempengaruhi
jumlah asam asetat yang dihasilkan (Rahman, 1992).
Saccharomyces cereviceae memerlukan energi untuk pertumbuhannya,
sumber energi yang dibutuhkan oleh Saccharomyces cereviceae berasal dari
karbon. Salah satu substrat yang mengandung karbon dan lebih disukai oleh
11
Saccharomyces cereviceae adalah gula. Oleh karena itu, dalam proses fermentasi
gula menjadi alkohol, konsentrasi gula sangat mempengaruhi kuantitas alkohol
yang dihasilkan (Waluyo, 1984).
Ragi (Saccharomyces cereviceae)
Khamir sejak dulu berperan dalam proses fermentasi yang bersifat alkohol
dengan produk utama dari hasil proses metabolismenya adalah etanol.
Saccharomyces cereviceae merupakan jenis khamir utama yang berperan dalam
proses pengolahan minuman beralkohol seperti bir dan anggur dan juga digunakan
dalam proses fermentasi adonan dalam pengolahan roti (Rahman, 1992).
Pemilihan mikroorganisme didasarkan pada jenis karbohidrat yang
digunakan sebagai medium pertumbuhan dari mikroorganisme tersebut. Untuk
memproduksi alkohol dari pati dan gula digunakan khamir Saccharomyces
cereviseae. Pemilihan tersebut dilakukan karena Saccharomyces cereviseae
mampu tumbuh dengan cepat dan mempunyai toleransi terhadap konsentrasi gula
yang tinggi, mampu menghasilkan alkohol dalam jumlah yang banyak dan tahan
terhadap alkohol tersebut (Simanjuntak, 2009).
Nilai pH optimal untuk pertumbuhan Saccharomyces cereviceae adalah
berkisar 4,0 – 4,5 sedangkan suhu optimal untuk pertumbuhannya adalah 25oC
sampai 30oC dan suhu maksimalnya antara 35oC sampai 47oC. Saccharomyces
cereviceae membutuhkan energi yang berasal dari karbon untuk pertumbuhannya.
Gula merupakan sumber karbon yang lebih disukai dan lebih umum digunakan.
Konsentrasi gula yang digunakan sangat mempengaruhi kuantitas alkohol yang
dihasilkan (Waluyo, 1984).
12
Media pertumbuhan Saccharomyces cereviceae harus memiliki kadar gula
optimum 10-15% untuk dapat menghasilkan etanol sebesar 8-10%. Semakin besar
etanol yang dihasilkan dalam proses fermentasi maka semakin besar asam asetat
yang terbentuk, selama kondisi lingkungan tetap mendukung pertumbuhannya
(Rahman, 1988).
Acetobacter aceti
Berbagai jenis bakteri fermentatif mampu menghasilkan asam asetat,
namun hanya spesies-spesies tertentu dari golongan bakteri asam asetat tersebut
yang dapat digunakan untuk memproduksi asam asetat secara komersil. Bakteri
asam asetat yang umum digunakan tersebut adalah Gluconobacter dan
Acetobacter (Rahman, 1992).
Kebanyakan spesies bakteri pembentuk asam asetat termasuk dalam jenis
Acetobacter dan Gluconobacter. Kedua jenis bakteri tersebut dapat mengoksidasi
alkohol menjadi asam asetat. Spesies bakteri yang lebih sering dan umum
digunakan dalam industri pembuatan asam asetat yaitu Acetobacter acetii dan
Gluconobacter suboxydans (Fardiaz, 1992).
Bakteri pembentuk asam asetat termasuk dalam golongan bakteri gam
negatif yang berbentuk batang dan termasuk dalam genus Acetobacter. Proses
metabolisme bakteri ini lebih bersifat aerobik. Peranan utama Acetobacter dalam
proses fermentasi bahan pangan adalah kemampuannya untuk mengoksidasi
alkohol menjadi asam asetat (Muchtadi, 1989 dalam Munthe, 2004).
Acetobacter merupakan kelompok bakteri yang berperan dalam proses
asetifikasi dan merupakan bakteri oksidatif yang memiliki beberapa sifat khusus
yang perlu diperhatikan selama proses fermentasi dalam pembuatan vinegar.
13
Sifat-sifat dari Acetobacter antara lain adalah memiliki kepekaan terhadap
kekurangan oksigen, memiliki kepekaan terhadap kekurangan etanol, dan
memiliki kepekaan terhadap perubahan suhu (Prescot dan Dunn, 1982).
Proses Pengolahan Vinegar
Sortasi dan Pencucian
Sortasi merupakan suatu proses dalam penanganan pasca panen yang
bertujuan untuk memisahkan bahan utama (produk utama) dengan bahan pengotor
(losses) atau bahan yang tidak diinginkan/dibutuhkan. Proses sortasi ini sering
disebut juga dengan pemisahan (Brainly, 2014).
Pencucian (washing) dilakukan pada produk hasil pertanian yang tumbuh
dekat tanah untuk membersihkan kotoran yang menempel. Selain itu dengan
dilakukannya proses pencucian dapat mengurangi residu pestisida dan hama
penyakit yang terdapat pada bahan pangan. Pencucian disarankan menggunakan
air yang bersih, penggunaan desinfektan pada air pencuci juga dianjurkan
(Mutiarawati, 2009).
Penyaringan
Penyaringan merupakan suatu proses yang dilakukan berdasarkan
kemampuan bahan untuk melewati lubang-lubang halus yang terdapat pada alat
saring. Penyaringan digunakan dalam proses pemisahan dan dalam penyaringan
partikel-partikel yang melayang di dalam suatu bahan cair. Lubang-lubang halus
yang dibutuhkan dalam proses penyaringan terdapat pada kain penyaring. Laju
bahan yang melewati saringan dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama sifat
alamiah partikel, bentuk partikel, frekuensi, dan jumlah pergerakan (Earle, 1969).
14
Filtrasi atau penyaringan merupakan pembersihan partikel padat dari suatu
fluida dengan cara melewatkannya pada medium penyaringan atau septum, yang
di atasnya padatan akan terendapkan atau terpisah dari fluida. Tingkat
penyaringan pada industri dimulai dari penyaringan sederhana hingga pemisahan
yang kompleks. Fluida yang disaring dapat berupa cairan atau gas. Aliran yang
lolos dari saringan mungkin saja cairan, padatan, atau keduanya tergantung pada
tujuan penyaringannya (Wikipediad, 2014).
Fermentasi Alkohol
Fermentasi merupakan suatu reaksi oksidasi atau reaksi dalam sistem
biologi yang menghasilkan energi di mana donor dan aseptor merupakan
senyawa organik. Senyawa organik yang biasa digunakan dalam proses fermentasi
adalah gula. Senyawa organik tersebut akan diubah oleh reaksi reduksi dengan
katalis enzim menjadi senyawa lain (Fardiaz, Winarno, 1984 dalam Kwartiningsih
dan Mulyati, 2005).
Metode yang digunakan untuk mengubah kulit kopi menjadi bioetanol
adalah metode fermentasi. Bantuan mikroba sangat berperan penting dalam
mengubah gula yang terkandung dalam kulit kopi menjadi bioetanol. Mikroba
yang mampu untuk mengubah gula menjadi bioetanol salah satunya ialah jenis
ragi Saccharomyces cerevisiae (Raudah dan Ernawati, 2012).
Reaksi yang terjadi dalam proses fermentasi tersebut berlangsung dalam
kondisi anaerob. Etanol merupakan produk utama dari fermentasi tersebut. Selain
etanol juga terdapat beberapa produk hasil fermentasi lain diantaranya adalah
asam laktat, asetaldehid, gliserol dan asam asetat. Etanol yang diperoleh dari hasil
15
fermentasi tersebut maksimal sekitar 15% (Salle, 1974 dalam Kwartiningsih dan
Mulyati, 2005).
Dalam pembuatan vinegar terdapat dua kali proses fermentasi. Fermentasi
yang
pertama
adalah
fermentasi
pembentukan
alkohol
dengan
yeast
Saccharomyces cereviceae. Pada proses fermentasi ini terjadi perombakan
glukosa menjadi alkohol dan gas CO2 dengan reaksi sebagai berikut :
C6H12O6
(Glukosa)
2 CH3CH2OH + 2 CO2
(Etanol)
Fermentasi Asetat
Fermentasi alkohol menjadi asam asetat dilakukan dengan bantuan bakteri
asam asetat. Fermentasi ini berlangsung dalam kondisi aerobik menggunakan
bakteri dari genus Acetobacter (Frazier, 1967). Menurut Ebner (1982), rendemen
etanol yang dikonversikan menjadi asam asetat berkisar 95% - 98%, minimal
4g/100 ml asam asetat.
Proses produksi asam asetat dapat dilakukan secara kimiawi dan biologis.
Proses kimiawi produksi asam asetat yang banyak dilakukan adalah oksidasi
butana. Untuk kebutuhan pangan, produksi asam asetat harus dilakukan melalui
proses biologis, salah satunya adalah fermentasi dari bahan baku alkohol.
Fermentasi dilakukan dengan menggunakan bakteri dari genus Acetobacter dalam
kondisi aerobik (Hardoyo, dkk, 2007).
Fermentasi perubahan alkohol menjadi asam asetat dan air dilakukan
dengan bantuan bakteri Acetobacter aceti. Reaksi fermentasi pembentukan asam
asetat dituliskan sebagai berikut:
CH3CH2OH + O2
(Etanol)
CH3COOH + H2O
(As. Asetat)
16
Fermentasi perubahan alkohol menjadi asam asetat dilakukan dalam
kondisi aerob. Pada fermentasi pembentukan asam asetat tersebut terjadi
perubahan etanol menjadi asetaldehid dan asetaldehid diubah menjadi asam asetat
dengan reaksi sebagai berikut :
CH3CH2OH + ½ O2
Etanol
CH3CHO + ½ O2
Asetaldehid
CH3CHO + H2O
Asetaldehid
CH3COOH
Asam asetat
(Salle, 1974 dalam Kwartiningsih dan Mulyati, 2005).
Tempat penyimpanan asam asetat yang telah difermentasi harus ditutup
dengan baik dan harus dapat menghindari masuknya oksigen, karena enzim-enzim
bakteri asam asetat akan merombak asam asetat dan menghasilkan gas
karbondioksida dan air jika asam asetat terkontaminasi dengan udara
(Waluyo, 1984). Menurut Daulay dan Rahman (1992), kriteria mutu vinegar yang
utama adalah kadar asam asetat, cuka memiliki daya simpan yang lama
disebabkan kandungan asetat didalamnya. Sebanyak 0,1% asam asetat dapat
menghambat pertumbuhan bakteri pembentuk spora penyebab keracunan
makanan dan 0,3% asam asetat dapat mencegah kapang penghasil metoksin.
Pasteurisasi
Pasteurisasi merupakan salah satu tahapan dalam proses produksi santan
yang paling kritis. Pasteurisasi adalah proses pemanasan untuk memperpanjang
umur simpan bahan pangan melalui pemanasan pada suhu di bawah 100 oC yang
bertujuan untuk membunuh mikroorganisme seperti bakteri, kapang dan khamir
serta menginaktivasi enzim yang terdapat dalam bahan pangan itu sendiri dengan
masih mempertimbangkan mutunya (Fellow, 1992).
17
Berbeda dengan sterilisasi, pasteurisasi tidak dimaksudkan untuk
membunuh seluruh mikroorganisme yang ada dalam bahan pangan. Pasteurisasi
bertujuan untuk mengurangi jumlah mikroorganisme sehingga tidak lagi bisa
menyebabkan penyakit terhadap orang yang mengkonsumsinya (dengan syarat
produk yang telah dipasteurisasi didinginkan dan digunakan sebelum tanggal
kadaluarsa) (Wikipediad, 2014).
Pengemasan
Kemasan adalah suatu benda yang digunakan sebagai wadah atau tempat
yang dapat digunakan sebagai perlindungan sesuai dengan tujuan yang
diinginkan. Kemasan dapat membantu mencegah ataupun mengurangi terjadinya
kerusakan dan melindungi bahan dari pencemaran serta gangguan fisik lainnya
seperti gesekan, benturan dan getaran (Syarief, 1989).
Botol kaca merupakan salah satu jenis kemasan. Botol yang digunakan
adalah botol yang bersih dan steril serta tertutup yang berfungsi untuk mencegah
masuknya udara dari luar. Pasteurisasi yang dilakukan pada vinegar dilakukan
dengan suhu 60 oC sampai 66 oC selama 30 menit (Desrosier, 1970).
Kemasan gelas atau kaca memiliki beberapa keunggulan, diantaranya
adalah inert, tahan terhadap asam, basa dan lingkungan, dapat dibuat tembus
pandang atau gelap, selama pemakaian bentuknya tetap, tidak berbau dan tidak
berpengaruh terhadap bahan yang dikemas, dan merupakan barier yang baik
terhadap uap air, air, dan gas-gas lain. Kemasan gelas juga memiliki beberapa
kelemahan, yaitu rapuh/mudah pecah, memiliki bobot yang besar, memerlukan
bahan pengemas kedua, dan membutuhkan banyak energi (Ebookpangan, 2007).