perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user
advertisement
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGGUNAAN RESPONSE SURFACE METHODOLOGY UNTUK OPTIMASI PRODUKSI ASAM LAKTAT DAN BIOMASSA DARI SARI BUAH SEMU JAMBU METE (Anacardium occidentale L.) DENGAN PENAMBAHAN MEDIUM EKSTRAK TAUGE KACANG HIJAU (Phaseolus radiatus Linn) OLEH Lactococcus lactis FNCC 0086 Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan Guna memperoleh derajat Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Oleh : Rezki Tiara Siwi H 0607078 Pembimbing Utama : Rohula Utami, S.TP, MP Pembimbing Pendamping : Esti Widowati, S.Si, MP PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2012 i perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user ii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id KATA PENGANTAR Alhamdulillah, Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelasaikan skripsi dengan judul “Penggunaan Response Surface Methodology Untuk Optimasi Produksi Asam Laktat Dan Biomassa Dari Sari Buah Semu Jambu Mete (Anarcadium occidentale L.) Dengan Penambahan Medium Ekstrak Tauge Kacang Hijau (Phaseolus radiatus Linn) oleh Lactococcus lactis FNCC 0086”. Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa untuk mencapai gelar Sarjana Stratum Satu (S-1) pada program studi Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, untuk itu tidak lupa penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Allah SWT atas segala rahmat, berkah, dan kemudahan-Nya. 2. Keluarga Tersayang, Mama, Papa, Dito, dan Bagas yang senantiasa memberi doa, kebahagian, motivasi, nasehat, dan bantuan serta lain yang begitu banyak terhadap penulis 3. Prof. Dr. Ir. Bambang Pujiasmanto, MS. selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Ir. Bambang Sigit A, M.Si selaku Ketua Jurusan Teknologi Hasil Pertanian. 5. Rohula Utami S.TP., MP. selaku Pembimbing Utama Skripsi dan PP 2 yang selalu memberi masukan, bimbingan dan nasehat kapada penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. 6. Esti Widowati, S.Si., MP. Selaku Pembimbing Pendamping Skripsi yang telah memberikan masukan kepada penulis sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. 7. Lia Umi Khasanah, ST. MT. selaku Dosen Penguji Skripsi yang telah memberikan arahan selama kuliah serta masukan dan saran demi memperbaiki skripsi penulisi. commit to user iii perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 8. Ir. Nur Her Riyadi P., MS. sselaku Pembimbing Akademik yang selalu memberikan motivasi kepada penulis. 9. Keluarga Besar Penulis, Tante, Om, Pade, Bude, Lik, serta Sepupu yang selalu memberikan perhatian, support, baik materil maupun non materil. 10. Bapak dan Ibu Dosen serta seluruh staf Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta atas segala bantuan selama masa perkuliahan penulis. 11. Sri Liswardani, S.TP, Pak Slamet, Pak Giyo, Pak Joko, Pak Rebo terima kasih banyak atas segala bantuannya. 12. Teman-teman satu jurusan, satu angkatan THP 2007 yang banyak membantu saya dalam menyelesaikan skripsi. Terutama Nyonya Alfi, Dede dei, RKC, Rum2, Novy, Woro, Prasty, dan Laskar pelangi bidikan Ibu Dian Rachmawati terima kasih teman, kita untuk selamanya. 13. Shelly Anggriana, mb Yiyi, Rachel, Reni, Pade Jo, Dadap, mas Fito dan semua teman-teman SD, SMP, dan SMA yang tidak bisa disebut satu persatu namanya Terima kasih buat doa, support, dan nasehatnya 14. Mantan-mantan pacar penulis terima kasih atas doa, perhatian, nasehat, dan support materil maupun non materilnya. 15. Semua pihak yang telah membantu kelancaran penyusunan skripsi ini dan memberi dukungan, doa serta semangat bagi penulis untuk terus berjuang. Pada penulisan skripsi ini penulis menyadari bahwa ” tidak ada yang sempurna di dunia ini kecuali ciptaan-Nya”. Namun penilis berharap skripsi ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan bagi penulis khususnya. Surakarta, Februari 2012 Penulis commit to user iv perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ ii KATA PENGANTAR.................................................................................... iii DAFTAR ISI..................................................................................................... v DAFTAR TABEL ............................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ viii RINGKASAN ................................................................................................... ix SUMMARY......................................................... ............................................. x 1. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ....................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah .................................................................................. 3 C. Tujuan Penelitian ................................................................................... 4 D. Manfaat Penelitian ................................................................................ 4 2. LANDASAN TEORI A. Tinjaun Pustaka...................................................................................... 5 1. Asam Laktat ....................................................................................... 5 2. Fermentasi Asam Laktat .................................................................... 6 3. Jambu Mete ........................................................................................ 8 4. Penggunaan Jambu Mete Sebagai Media Fermentasi ........................ 11 5. Bakteri Asam Laktat .......................................................................... 12 6. Lactococcus lactis .............................................................................. 12 7. Tauge.................................................................................................. 14 8. Ekstrak Tauge Sebagai Sumber Nutrien ............................................ 17 9. Suhu ................................................................................................... 17 10. Optimasi Response Surface Methodology ....................................... 18 B. KerangkaBerpikir ................................................................................... 19 C. Hipotesis ................................................................................................ 20 3. METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................ 21 B. Bahan dan Alat ....................................................................................... 21 1. Bahan ............................................................................................... 21 commit to user 2. Alat................................................................................................... 21 v perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 3. Tahap Penelitian .............................................................................. 22 a. Pembuatan Media....................................... .............................. 22 b. Pembiakan Bakteri Inokulum....................................... ............ 24 c. Inokulasi dan Bakteri Fermentasi....................................... ...... 24 d. Optimasi Produksi Asam Laktat............................................... 24 C. RancanganPercobaan .............................................................................. 24 D. Metode Analisa ....................................................................................... 25 4. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Optimasi Kadar Asam Laktat ................................................................. 26 1. Pengaruh Konsentrasi Karbon dan Konsentrasi Nitrogen terhadap Kadar Asam Laktat .................................................................. 28 2. Pengaruh Konsentrasi Karbon dan suhu terhada Kadar Asam Laktat ........................................................................................ 31 3. Pengaruh Konsentrasi Nitrogen dan suhu terhadap Kadar Asam Laktat. ................................................................................................ 33 B. Optimasi Jumlah Sel dalam Memproduksi Asam Laktat...................... 35 1. Pengaruh Konsentrasi Karbon dan Konsentrasi Nitrogen terhadap Jumlah Biomassa Sel Lactococcus lactis dalam Memproduksi AsamLaktat ...................................................................................... 37 2. Pengaruh Konsentrasi Nitrogen dan Suhu terhadap Jumlah Biomassa Sel Lactococcus lactis dalam Memproduksi Asam Laktat .......................................................................................... . 39 3. Pengaruh Pengaruh Konsentrasi Nitrogen dan suhu terhadap Jumlah Biomassa Sel Lactococcus lactis dalam Memproduksi Asam Laktat .......................................................................................... . 41 5. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ........................................................................................... 45 B. Saran ................................................................................................... 45 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 46 LAMPIRAN……………………………………………………………….. . commit to user vi 52 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Ciri Fisik Asam Laktat ..................................................................... 5 Tabel 2.2 Kandungan Gizi Buah Semu Jambu Mete………..……………….. 10 Tabel 2.3 Kandungan Gizi Buah Semu Jambu Mete ……………………….. 10 Tabel 2.4 Perbandingan Komposis dan Nilai Gizi antara Biji Kacang Hijau dan selama kecambah dalam 100 g………………………………. 15 Tabel 2.5 Kandungan Jenis Asam Amino dan Mineral Tauge Kacang Hijau dan Tauge Kedelai dalam 1 Cup (104 g) Bahan................…….. 16 Tabel 3.1 Kode dan Tingkatan Parameter Design Experimental Pada Proses Produksi Asam Lakta dan Biomassa…….……………………….. 24 Tabel 3.2 Desain Tiga Variabel Box-Behnken Dalam Produksi Asam Laktat dan Biomassa ....................................................................... 25 Tabel 3.3 Metode Analisis Produksi Asam Laktat dan Biomassa ................... 25 Tabel 4.1 Presentase Kadar Asam Laktat pada Berbagai Kombinasi Kondisi Proses............................................................................................... 27 Tabel 4.2 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Karbon dan Nitrogen Terhadap Kadar Asam Laktat ......................................... 28 Tabel 4.3 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Nitrogen dan Suhu Terhadap Kadar Asam Laktat.......................................................... 31 Tabel 4.4 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Nitrogen dan Suhu Terhadap Kadar Asam Laktat.......................................................... 33 Tabel 4.5 Eksperimental Design Jumlah Sel Lactococcus lactis dalam Memproduksi Asam Laktat pada Berbagai Kombinasi Kondisi Proses ................................................................................................ 36 Tabel 4.6 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Karbon dan Nitrogen Terhadap Sel Lactococcus lactis ..................................... 37 Tabel 4.7 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Karbon dan Suhu Terhadap Sel Lactococcus lactis ....................................................... 39 Tabel 4.8 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Nitrogen dan Suhu Terhadap Sel Lactococcus lactis ..................................................... commit to user vii 41 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Jalur Metabolisme Bakteri Asam Laktat Yang Bersifat Homofermentative (solid line) dan Heterofermentative (dotted line). ................................................................................... 7 Gambar 2.2 Jambu Mete .................................................................................. 9 Gambar 2.3 Lactococcus lactis ........................................................................ 13 Gambar 2.4 Tauge Kacang Hijau Berumur 48 jam ......................................... 15 Gambar 3.1 Pembuatan Media Fermentasi ...................................................... 23 Gambar 4.1 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentarsi Gula dan Konsentrasi Nitrogen Terhadap Kadar Asam Laktat... 29 Gambar 4.2 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentarsi Gula dan Suhu Terhadap Kadar Asam Laktat……………….... 32 Gambar 4.3 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentarsi Nitrogen dan Suhu Terhadap Kadar Asam Laktat…..………... 33 Gambar 4.4 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentarsi Gula dan Konsentrasi Nitrogen Terhadap Log Jumlah Sel Lactococcus lactis Dalam Memproduksi Asam Laktat….…….... 38 Gambar 4.5 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentrasi Karbon dan Suhu Terhadap Log Jumlah Sel Lactococcus lactis Dalam Memproduksi Asam Laktat………..………………….... 40 Gambar 4.6 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentrasi Nitrogen dan Suhu Terhadap Log Jumlah Sel Lactococcus lactis Dalam Memproduksi Asam Laktat………..………………….... commit to user viii 42 perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id PENGGUNAAN RESPONSE SURFACE METHODOLOGY UNTUK OPTIMASI PRODUKSI ASAM LAKTAT dan BIOMASSA DARI SARI BUAH SEMU JAMBU METE (Anacardium occidentale L.) dengan PENAMBAHAN MEDIUM EKSTRAK TAUGE KACANG HIJAU (Phaseolus radiatus Linn) OLEH Lactococcus lactis FNCC 0086 Rezki Tiara Siwi1 Rohula Utami, S.TP, MP.2 and Esti Widowati, S.Si., MP. 3 RINGKASAN Asam laktat adalah salah satu asam organic yang banyak digunakan, yaitu sebagai acidulant, perasa, pH buffers, antimicrobial agent,, dan i pengawet. Karena itu asam laktat diklarifikasikan oleh US FDA sebagai bahan tambahan yang sifatnya aman digunakan atau generally recognized as safe (GRAS). Asam laktat bisa didapat dengan dua cara yaitu: secara kimiawi dan fermentasi bacterial. Fermetasi secara batch lebih banyak digunakan oleh industri dalam memproduksi asam laktat. Keuntungan utama menggunakan proses fermetasi secara bacterial dibandingkan dengan kimiawi adalah dapat mengarahkan jenis hasil yang ingin didapat yaitu bisa bersifat homofermentatif atau heteroferentatif, selanjutnya dengan fermentasi bacterial dapat menggunakan media yang sifatnya dapat diperbarui sebagai media fermentasi dalam memproduksi asam laktat. Produk-produk Agro industri atau residu yang harganya murah dapat digunakan sebagai alternatif substrat dalam proses industri. Salah satunya, buah semu jambu mete yang merupakan residu agrikultural, dan nutrisi dalam sari buah semunya dapat digunakan sebagai substrat yang digunakan dalam produksi asam organik dengan harga murah. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk optimasi pengunaan sari buah semu jambu mete sebagai substrat yang murah untuk perkembangan Lactococcus lactis FNCC 0086 dan asam laktat, selain itu untuk mengetahui konsentrasi optimum dari masing-masing variabel serta interaksi antar variabel. Medium ekstrak tauge digunakan sebagai satusatunya sumber nitrogen. Penelitian ini menggunakan design Box-Behnken 3 faktor 3 level. Variabel yang digunakan adalah Konsentrasi karbon (50%, 75%, 100% (b/v)), konsentrasi sumber nitrogen ( 5%, 10%, 15% (v/v)), dan suhu fermentasi (30°C, 33°C, dan 36°C). selanjutnya data diproses dan dianalisisi dengan menggunakan Response Surface Methodology (RSM). Hasil penelitian menunjukkan dengan menggunakan analisis RSM, diketahui kondisi optimum proses jumlah sel dalam memproduksi asam laktat optimum sebesar 7,9283 Log jumlah sel dengan konsentrasi gula sebesar 68,7825% (b/v) dan suhu sebesar 32,4396°C. Untuk kondisi optimum proses untuk asam laktat sebesar 0.1579% dengan konsentrasi karbon 57,79% (b/v), konsentrasi nitrogen 10,46% (v/v), dan suhu 35,15 °C. Kata kunci: asam laktat, sari buah semu jambu mete, medim ekstrak tauge (MET), Lactococcus lactis FNCC 0086, response surface methodology (RSM). 1 . Mahasiswa Jurusan/Program Studi Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta dengan NIM H0607078 2 . Dosen Pembimbing Utama 3 . Dosen Pembimbing Pendamping commit to user ix perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id THE USE OF RESPONSE SURFACE METHODOLOGY IN OPTIMATION LACTIC ACID of CASHEW APPLE JUICE (Anacardium occidentale L.) as SUBSTRATE with MUNGBEAN MEDIUM EXTRACT (Phaseolus radiatus Linn) by Lactococcus lactis FNCC 0086 Rezki Tiara Siwi1 Rohula Utami, S.TP, MP.2 and Esti Widowati, S.Si., MP. 3 SUMMARY Lactic acid is one of the most used organic acids, is used as an acidulate, flavor, pH buffering, and antimicrobial agent, and with a long history of usage in preservation of foodstuffs. Due to of that lactic acid is classified as generally recognized as safe (GRAS) for use as a food additive by the United of State Food and Drug Administration (FDA). Lactic acid is produced by two methods: the chemical method and the fermentative method. The batch fermentation remains the most commonly used approach in industrial lactic acid production. The major advantages of fermentation over the chemical route are that kind of homofermentative or heterofermentative, furthermore lactic acid can be produced and renewable resources are used as raw materials. Agro industrial products or residues form the cheaper alternatives substrates for industrial process. That one of, cashew apple is considered an agriculture residue and its nutritive juice can be a suitable low cost substrate for production of organic acids. The aim of the research was to investigate optimation the use of cashew apple juice as a low cost substrate for Lactococcus lactis FNCC 0086 cultivation and lactic acid production, after that which the best concentration each of variables and interaction relation of variable . mungbean medium extract was employed as the only exogenous nitrogen source. Experiment design was Box-Behnken design consist of 3 factors and 3 level. they were of cashew apple juice carbon (50%, 75%, 100% b/v) and, mungbean medium extract concentration (5%, 10%, 15% v/v), and the temperature fermentation (30°C, 33°C, and 36°C). The data that were obtained from this research then were analyzed with response surface methodology (RSM). Result of research showed From the RSM analysis, the optimum processing conditions were found as conditions: 57,79% (b/v) of cashew apple juice carbon concentration10,46% (v/v) of mungbean medium extract concentration and fermentation carried out at 35,15 °C, and the optimum process of lactic acid conditions obtained 0.1579 %. Be in optimum biomass of Lactococcus lactis FNCC 0086 7.9261 Log amount of cell, with 74,67% (b/v) of cashew apple juice carbon concentration 8,73% (v/v) of mungbean medium extract concentration and fermentation carried out at 32,45 °C. Key word: Lactic Acid, cashew apple juice, mungbean medium extract (MET), Lactococcus lactis FNCC 0086, response surface methodology (RSM). 1 . Student of the Major Food Science and Technology Agricultural Department Sebelas Maret University Surakarta with NIM H0607078 2 . Supervisor 3 . Co-supervisor commit to user x perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Asam laktat merupakan salah satu asam organik yang penting bagi industri, terutama di industri pangan. Pada industri pangan asam laktat biasa digunakan sebagai acidulant, flavor, pH buffering, dan antimicrobial agent. Selain itu, Food and Drug Administration (FDA) mengklasifikan asam laktat sebagai senyawa yang bersifat Generally Recognized as Safe (GRAS) jika digunakan sebagai bahan pengawet. Untuk menghasilkan asam laktat dapat dilakukan dengan dua cara yaitu sintesis kimia dan fermentasi (Wee et al, 2006). Asam laktat mempunyai 2 optically active, Dextro (D(-)) dan Levo (L(+)) yang jika diproses secara sintetis kimia terbentuk racemic (DL) yang tercampur pada produksi asam laktat. Sedangkan jika menggunakan metode fermentasi dengan mikrobia asam laktat dapat terproduksi menurut tipe mikroorganisme yang dapat bersifat homofermentatif atau heterofermentatif (Gündüz, 2005), 70 – 80% asam laktat dunia diproduksi secara fermentasi bakterial sedangkan sisanya diperoleh secara sintesis kimia. Kelebihan metode fermentasi dapat mengurangi tingginya biaya yang dikeluarkan dibandingkan dengan proses sintesis kimia karena menggunakan bahanbahan residu atau limbah, seperti limbah pertanian. Limbah pertanian dapat dimanfaatkan sebagai substrat fermentasi dalam memproduksi asam laktat seperti penelitian yang dilakukan Silveira et al. (2010) dan Honorato et al. (2006) yang menggunakan buah semu jambu mete sebagai substrat dalam produksi asam laktat melalui proses fermentasi. Menurut Jumari dkk. (2009), jambu mete (Anacardium occidentale L.) terdiri atas buah sejati (biji mete) dan buah semu (jambu mete). Buah semu jambu mete merupakan tangkai bunga yang berdaging dan berasa manis, agak wangi, asam, sepet, dan mengandung substansi seperti minyak yang terasa pahit. Di Indonesia buah semu jambu mete masih belum dimanfaatkan commit to user secara maksimal. Padahal buah semu jambu mete mengandung komposisi 1 perpustakaan.uns.ac.id 2 digilib.uns.ac.id dan nilai gizi yang tinggi, seperti mengandung komponen makronutrient, riboflavin (vitamin B2), asam askorbat (vitamin C), dan kalsium (Soehartono, 1993). Buah semu jambu mete mengandung glukosa. Kandungan gula alami yang terdapat dalam buah semu jambu mete dapat dimanfaatkan oleh Bakteri Asam Laktat (BAL) dalam proses fermentasi untuk memproduksi asam laktat. Fermentasi dapat menggunakan bakteri Lactococcus lactis yang bersifat homofermentatif (Jay, 1997; Cock and de Stouvenel, 2006; Pool, 2008 dan Sunatmo, 2009). Glukosa yang merupakan gula sederhana menjadi piruvat melalui glikolisis, selanjutnya difermentasikan menjadi asam laktat. Selain membutuhkan sumber karbon dalam proses fermentasinya, nutrien lain yang dibutuhkan oleh bakteri asam laktat adalah ketersedian sumber nitrogen, mineral, vitamin, dan air untuk pertumbuhan dan perkembang biakan (Riadi, 2007). Beberapa penelitian menggunakan ekstrak yeast, peptone, ammonium sulfat, urea, whey, limbah cair tahu dan tapioka untuk memperkaya nutrien sebagai sumber nitrogen. Selain bahan tersebut, ekstrak tauge dapat digunakan sebagai nutrien alami. Menurut Shuler and Kargi (1992), dalam Manfaati (2010), sumber nitrogen organik menghasilkan pertumbuhan biomassa lebih cepat dibandingkan nitrogen anorganik. Tauge merupakan salah satu sumber nitrogen organik yang mudah diperoleh, ekonomis, dan tidak menghasilkan senyawa yang berefek toksik. Tauge bisa didapat dari beberapa famili kacang-kacangan, salah satunya tauge yang berasal dari kacang hijau. Tauge kacang hijau mengandung makronutrien, mikronutrien, vitamin, asam amino, serta gula yang dibutuhkan bagi pertumbuhan mikroba dalam proses fermentasi (Iskandar, dkk. 1996; Prihantini dkk., 2003; Prihantini dkk., 2007 dan Kamil, 2011). Komposisi nutrien yang lengkap dan konsentrasi nutrien yang tepat menentukan produksi biomassa dan kandungan asam laktat yang dihasilkan. Keberhasilan metode fermentasi juga bergantung pada kesesuaian beberapa faktor lingkungan. Wijaningsih (2008) dan Brown (1991) dalam commit to user Prihantini dkk., (2007) menyatakan bahwa upaya untuk meningkatkan 3 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id produksi biomassa dapat dilakukan dengan mengatur faktor lingkungan seperti cahaya, suhu, pH, dan media. Suhu pertumbuhan Lactoccocus lactis dalam memproduksi asam laktat adalah 30°C-37°C, dengan kisaran pH 5-6.5 (Hofvendahl et al, 1999; dan Silveira et al, 2010 ). Berdasarkan potensi dan kelebihan buah semu jambu mete, ekstrak tauge, serta Lactococcus lactis maka perlu dilakukan penelitian dengan memanfaatkan buah semu jambu mete, ekstrak tauge, serta Lactococcus lactis dalam memproduksi asam laktat. Salah satunya adalah dengan mengoptimasi produksi asam laktat dengan menggunakan metode Response Surface Methodology (RSM). Optimasi menggunakan metode RSM merupakan suatu teknik untuk mengetahui respons yang ingin dicapai dipengaruhi oleh beberapa peubah sehingga respons tersebut berada pada titik optimumnya (Santoso dkk., 2002). Beberapa parameter yang digunakan dalam penelitian ini adalah variasi konsentrasi sumber karbon, sumber nitrogen, dan suhu fermentasi. Diharapkan dapat diketahui titik optimum pada produksi asam laktat dengan menggunakan substrat sari buah jambu mete dengan penambahan ekstrak tauge sebagai sumber nitrogen. B. Perumusan Masalah Dari latar belakang di atas, dapat dirumuskan permasalahan bagaimanakah hasil optimasi dari penggunaan substrat sari buah semu jambu mete dalam memproduksi asam laktat dan biomassa? C. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui optimasi sari buah semu jambu mete sebagai substrat yang murah untuk perkembangan Lactococcus lactis FNCC 0086 dalam memproduksi asam laktat dan biomassa. commit to user 4 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id D. Manfaat Penelitian Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah 1. Manfaat untuk ilmu pengetahuan. Memberikan informasi mengenai titik optimum, serta variabel dalam optimasi produksi asam laktat dan biomassa pada sari buah semu jambu mete. 2. Manfaat pengguna informasi. - Memberikan solusi alternatif lain dalam produksi asam laktat. - Memberikan informasi mengenai titik optimum, dalam produksi asam laktat dan biomassa pada variasi konsentrasi sumber karbon, sumber nitrogen, dan suhu fermentasi, sehingga dapat diaplikasikan oleh masyarakat dan industri yang fokus terhadap jambu mete dan asam laktat. . commit to user perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id II. LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka 1. Asam Laktat Asam laktat (Nama IUPAC: asam 2-hidroksipropanoat (CH3-CHOH-COOH), dikenal juga sebagai asam susu) adalah senyawa penting dalam beberapa proses biokimia. Asam laktat pertama kali ditemukan dalam susu asam oleh Scheele pada tahun 1780, yang awalnya menganggap merupakan komponen susu. Pada tahun 1789, Lavoisier menamai komponen susu ini acide lactique, yang menjadi asal istilah asam laktat. Pada tahun 1857, Pasteur menemukan bahwa asam laktat bukan komponen susu, tetapi fermentasi metabolit yang dihasilkan oleh mikroorganisme tertentu. Selain hasil dari fermentasi metabolit, asam laktat memiliki karakteristik intenitas warna yang dihasilkan rendah(Naryanan et al, 2004). Menurut Harbec, (2010) secara struktur kimia, asam laktat termasuk asam karboksilat dengan satu gugus hidroksil yang terikat pada gugus karboksil. Dalam air, asam laktat terlarut lemah dan melepas proton (H+), membentuk ion laktat dan bersifat menyerap air (higroskopik), serta non-volatile. menurut Holten, (1971) dan Lockwood (1965), dalam Gündüz (2005) ciri fisik asam laktat dapat dilihat pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Ciri Fisik Asam Laktat Karakteristik Bobot molekul Titik leleh Titik didih Tetapan disosiasi (Ka pada 25 0C) Densitas Kalor jenis (Cp pada 20 0C) commit to user 5 Nilai 90.08 g mol-1 16.8 - 330C 82 0C pada 0.5 mmHg 122 0C pada 14 mmHg 1.37 x 10-4 1215 kg m-3 190 J mol-1 0C-1 6 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2. Fermentasi Asam Laktat Produksi asam laktat dapat dilakukan dengan dua cara yaitu sintesis kimia dan fermentasi karbohidrat. Pada proses fermentasi, bakteri asam laktat bermetabolisme dan menghasilkan asam laktat. Produksi dengan menggunakan fermentasi asam laktat sangat menguntungkan dibandingkan produksi asam laktat dengan metode sintesis kimia, karena dalam fermentasi asam laktat oleh bakteri asam laktat dapat menggunakan a stream of lactic acid bacteria menghasilkan hanya satu isomer optical produk asam laktat yang bisa diperoleh (Narayanan et al., 2004). Menurut Purwoko (2007), fermentasi asam laktat yang dapat terjadi dengan bantuan Bakteri Asam Laktat (BAL), dimana BAL mampu mengubah glukosa menjadi asam laktat. Ada 2 jalur fermentasi asam laktat, yaitu heomofermentatif dengan jalur glikolisis melalui jalur Emden-Meyerhof-Parnas (EMP) yang menghasilkan 1 jenis produk dan heterofermentatif dengan jalur glikolisisnya melalui jalur Heksosa Mono Fosfat (HMP) yang menghasilkan beberapa jenis produk . Jalur perubahan glukosa menjadi asam laktat seperti terlihat pada Gambar 2.1. Jalur EMP disebut juga jalur glikolisis, pemecahan gula secara anaerob sampai asam piruvat yang dilakukan oleh kebanyakan mikroorganisme dari tingkat tinggi hingga tingkat rendah. Reaksi glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan tidak menggunakan oksigen sebagai aseptor elektronnya. Asam piruvat mempunyai kedudukan yang penting karena merupakan titik pusat dari berbagai reaksi pemecahan maupun pembentukan. Jalur EMP terdiri atas 3 tahapan penting metabolisme yaitu fosforilasi ganda heksosa, pemecahan heksosa bifosfat menjadi 2 triosa fosfat, defosforilasi triosa bifosfat menjadi energi dan piruvat. Mikroorganisme yang bersifat fakultatif anaerob commit to usermelakukan fermentasi gula secara misalnya Saccharomyces cerevisiae 7 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.1 Jalur metabolisme bakteri asam laktat yang bersifat homofermentative (solid line) dan heterofermentative (dotted line). P, phosphate; ADP, adenosine 5'-diphosphate; ATP, adenosine 5'triphosphate; NAD+, nicotinamide adenine dinucleotide; NADH, nicotinamide adenine dinucleotide (reduced form); (1), lactate dehydrogenase; (2), alcohol dehydrogenase (Narayanan et al., 2004; Prescott et al., 2005). commit to user 8 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id anaerob menjadi alkohol dan CO2. Lactococcus sp. yang homofermentatif merombak gula secara anaerob menjadi asam laktat (Sumarsih, 2003 dan Harbec, 2010). Menurut Sunatmo (2009), BAL yang bersifat homofermentatif mempunyai aldose, dan mengubah fruktosa-2P menjadi triosa fosfat, kemudian dikonversi menjadi asam laktat dan menghasilkan 2 ATP. Menurut Schorder (1978), dalam Retnati (2009), selama fermentasi asam laktat BAL bersifat bakteriosin dan menurunkan pH pada substrat, sehingga menghambat bagi mikroorganisme pembusuk maupun mikroorganisme pathogen dan pertumbuhan bakteri asam laktat akan lebih dominan serta proses fermentasi dapat berjalan secara optimal. Fermentasi asam laktat dapat memberikan flavor, bentuk dan tekstur yang dikendaki pada produk, terutama pada produk pangan. 3. Jambu Mete Jambu mete atau jambu monyet berasal dari Brazil kemudian menyebar ke Meksiko, Amerika Serikat dan merupakan tumbuhan eksotis di Kamboja, Gambia, India, Indonesia, Kenya, Myanmar, Filipina, Sri Lanka, Tanzania, Thailand, Uganda, dan Vietnam. Jambu mete merupakan tanaman dari super divisi Spermatophyta karena buah sejati atau biji jambu mete memiliki dua keping biji yang besar tetapi embrionya kecil, berbentuk ginjal, berkulit dan berwarna coklat kernerah-rnerahan. Sedangkan buah semu jambu mete memiliki daging buah tebal, panjang 2-3 cm, dan bewarna merah, jingga, kuning, dan putih. Jambu mete akan berbuah lebih baik di daerah beriklim kering dan curah hujan kurang dari 500 mm per tahun. Tanaman ini dapat tumbuh di berbagai jenis tanah, kecuali ditanah lempung yang pekat dan tergenang air. (Rusmin, 2008). Klasifikasi jambu mente (Gambar 2.2) menurut Mus (2008) sebagai berikut commit to user 9 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Kingdom Subkingdom Superdivisi Divisi Class Subclass Ordo Famili Genus Species : Plantae : Tracheobionta : Spermatophyta : Magnoliophyta : Magnoliopsida : Rosidae : Sapindales : Anacardiaceae : Anacardium : Anacardium occidentale L. Gambar 2.2 Jambu Mete (Rusmin, 2008). Buah semu jambu mete mengandung karbohidrat yang sebagian besar merupakan gula reduksi, yaitu berkisar 6,7% – 10,6%. Buahnya banyak mengandung air. Sari buahnya mempunyai nilai Brix 12-14o, dan kadar asam 0,35% sebagai asam malat (Muljohardjo, 1990). Menurut Jumari dkk. (2009), kandungan buah semu jambu mete (Tabel 2.2) berdasarkan kadarnya dalam 100 gram bahan antara lain kandungan makronutrien terbesarnya adalah karbohidrat sebesar 15,9 gram, kandungan mikronutrien vitamin C sebesar 197 miligram (lebih besar dibanding buah jeruk), vitamin B1 (thiamin), B2 (riboflavin) dan niacin, dan vitamin A serta kandungan mineral yang cukup tinggi terutama fosfor. Sedangkan menurut Mohanty et al., (2005) kandungan gizi jambu mete (Tabel 2.3) antara lain gula reduksi yang tinggi yaitu sekitar 11,80 gram, kandungan tanninnya yang mencapai 1,90 gram, namun kandungan nitrogennya rendah yaitu sekitar 0,13 gram untuk setiap 100 gram buah. Rasa sepat dan gatal yang terdapat pada buah semu jambu mete commit to user 10 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Tabel 2.2 Kandungan Gizi Buah Semu Jambu Mete Unsur Gizi Air (g) Protein (g) Lemak (g) Karbohidrat (g) Mineral (g) Kalsium (g) Fosfor (g) Besi (mg) Vitamin A (mcg) Vitamin B (mcg) Vitamin C (mcg) Kadar/100 gram bahan 82.5 0.7 0.6 15.9 0.3 4 13 0.5 15 0.02 197 Sumber: Jumari dkk., (2009). Tabel 2.3 Kandungan Gizi Buah Semu Jambu Mete Komposisi Kadar Air Gula Reduksi Serat Kasar Asam Askorbat Abu Nitrogen Tannin Kadar/ 100 (g) 85.00 11.80 0.64 0.195 0.33 0.13 1.90 Sumber: Mohanty et al., (2005). akan mempengaruhi aseptabilitas untuk dikonsumsi. Untuk menghilangkan atau mengurangi adanya rasa sepat dan gatal tersebut maka dapat dilakukan dengan proses pendahuluan. Tannin yang terdapat pada buah semu jambu mete akan mengalami peningkatan proses polimerisasi dan kondensasi, sehingga tannin yang semula sifatnya larut akan berubah menjadi molekul-molekul tannin yang tidak larut. Dengan demikian rasa sepat dari buah jambu mete akan berkurang. Buah semu jambu mete mengandung askorbat, benzaldehid, beta karoten, kalsium, thiamin, riboflavin, dan asam salisilat. Pendinginan pada suhu 00C selama 12 jam terhadap buah semu jambu mete akan mengurangi rasa tosepet commit user dan kadar tannin. Perlakuan 11 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id pendinginan dan penjernihan buah semu dengan gelatin 0,25 % dapat mengurangi kadar tannin 50-75%, sedangkan pemanasan dengan uap air panas selama menyebabkan 15 menit perubahan akan meningkatkan cita rasa kekeruhan, dan sari buah pada (Kasiani dan Nurika, 2007). 4. Penggunaan Jambu mete sebagai media Fermentasi Penelitian menggunakan sari buah jambu mete sebagai substrat telah banyak digunakan, seperti Neelakandan and Usharani (2009) yang menggunakan limbah buah semu jambu mete dalam optimasi produksi bioetanol dari sari buah semu jambu mete menggunakan Saccharomyces cerevisiae. Proses pembuatan sari buah semu jambu mete melalui beberapa tahapan. Buah dipotong menjadi irisan dalam rangka untuk mempermudah dan mempercepat pembuatan jus buah. Jus buah semu jambu mete disterilkan dalam panci stainless steel pada suhu 85°C untuk menghilangkan yeast dan bakteri patogen. Jus ini juga mengandung tanin yang tinggi, oleh karena itu perlu ditambahkan gelatin untuk menghilangkan tanin dan padatan tersuspensi. Kalium digunakan untuk menghambat pertumbuhan jenis mikroorganisme yang tidak diinginkan seperti bakteri asam asetat, yeast, dan kapang. Jus diisi dalam toples dan diawetkan pada suhu 4°C untuk mencegah kemungkinan rusak selama penyimpanan. Sedangkan penelitian Silveira et al. (2010), perlakuan awal pada sari buah jambu mete yang akan digunakan dalam fermentasi asam laktat, yaitu sari buah semu jambu diberi serbuk gelatin sebesar 1% (b/v) untuk mengurangi kadar tannin, dilanjutkan proses homogenisasi dan filtrasi, serta sterilisasi. Honorato et al. (2007), yang juga menggunakan buah semu jambu mete sebagai substrat dan Leuconostoc mesenteroides dengan metode fermentasi juga menambahkan bubuk gelatin, filtrasi dan disimpan dalam suhu dingin -20° C, untuk menghilangkan kadar tannin dantopadatan commit user lainnya. perpustakaan.uns.ac.id 5. 12 digilib.uns.ac.id Bakteri Asam Laktat (BAL) Bakteri Asam Laktat terdiri dari bakteri Gram positif antara lain genus Carnobacterium, Enterococcus (Ent), Lactobacillus (Lb), Lactococcus (Lc), Leuconostoc (Leu), Oenococcus, Pediococcus (Ped), Streptococcus (Str), Tetragenococcus, Vagococcus, dan Weissella. Bakteri asam laktat biasanya berbentuk cocci, dengan pengecualian Lactobacillus dan Carnobacterium yang berbentuk batang, tidak dapat mensintesis ATP pada respirasinya, dan membentuk asam laktat sebagai produk akhir utama dari energy-conserving fermentation of sugars. Kebanyakan BAL adalah anaerobik fakultatif, katalase negatif, nonmotil dan nonsporing. Bakteri Asam Laktat (BAL) memiliki toleransi asam tinggi dan bertahan dibawah pH 5,0. Toleransi asam dari bakteri asam laktat memberi keunggulan kompetitif atas bakteri lain. Suhu optimal untuk pertumbuhan bervariasi antara genus yaitu 20°C sampai 45°C. Sebagian bakteri asam laktat dianggap Generally Regarded as Safe (GRAS) (Hofvendahl and Bȁrbel, 2000). Istilah bakteri asam laktat (BAL) mulanya ditujukan hanya untuk sekelompok bakteri yang menyebabkan keasaman pada susu (milksouring organisms). Kelompok ini tidak mempunyai porfirin dan sitokrom serta tidak melangsungkan transport elektron fosfolirasi dan memperoleh energi hanya dari fosfolirasi taraf substrat. Semua BAL tumbuh anaerob, tetapi tidak seperti bakteri anaerob lain, sebagian besar BAL tidak sensitif O2 dan dapat tumbuh dengan dan tanpa Oksigen sehingga disebut anaerob aerotoleran. Umunya BAL mempunyai kemampuan sintesis tetapi membutuhkan nutrien kompleks termasuk asam amino, vitamin, purin, dan pirimidin (Pato, 2003 dan Sunatmo, 2009). 6. Lactococcus lactis Lactococcus lactis merupakan bakteri Gram positif, fakultatif anaerob, dan coccoid prokaryote. Lactococcus lactis, sering dikenal commit to ini user Streptococcus lactis, dan bakteri merupakan bakteri penghasil asam 13 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id laktat. Lactococcus lactis mengalami pembelahan biner atau pembelahan sel. Lactococcus lactis juga salah satu bakteri yang terlibat dalam produksi asam laktat selama fermentasi susu. Lactococcus merubah laktosa susu menjadi asam laktat. Lactococcus lactis sangat penting dalam produksi keju seperti Roquefort, Brie dan Camambert. Klasifikasi Lactococcus lactis (Gambar 2.3) menurut Todar (2009), sebagai berikut Domain: Phylum: Class : Order : Family : Genus : Species: Bacteria Firmicutes Bacilli Lactobacillales Streptococcaceae Lactococcus Lactococcus lactis Gambar 2.3 Lactococcus lactis (Todar, 2009). Samaržija et al (2001) menjelaskan mayoritas mikroorganisme dari kelompok Lancefield Streptococcus N telah dialihkan ke dalam genus Lactococcus. Kelompok mobil streptococci N telah diintegrasikan ke dalam genus Vagococcus. Genus ini meliputi lima spesies, yaitu Lactococcus garvieae, Lactoccus piscium, Lactococcus plantarum, Lactoccus raffinolactis dan Lactococcus lactis. Namun, di antara spesies dari genus ini hanya L. lactis digunakan dalam teknologi pengolahan susu. Spesies ini memiliki dua subspesies dan biovar yaitu Lactococcus lactis subsp. lactis; Lactococcus lactis subsp. cremoris; L. lactis subsp. lactis biovar diacetylactis. Menurut Valdez-Sanchez (2005), pada tahun 1873, ilmuwan commitdengan to usersusu yang direbus sebagai media Joseph Lister bereksperimen 14 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id nutrisi dan memperoleh kultur murni pertama untuk bakteri ini. Eksperimen ini didorong, karena untuk membuktikan Pasteur’s germ theory pada proses fermentasi memang ada. Pada tahun 1909, bakteri ini kemudian berganti nama dari strain Streptococcus lactis menjadi Lactococcus lactis. Lactococci umumnya dikenal sebagai bakteri yang aman untuk dikonsumsi dalam olahan produk makanan, dan strain Lactococci tidak pernah teridentifikasi sebagai penyebab penyakit menular. Saat ini, bakteri tersebut digunakan dalam jumlah besar, terutama pada industri susu dalam memproduksi produk olahan susu. Ukuran Lactococcus lactis tergantung pada kondisi pertumbuhan, dan berukuran 0.5-1.5 µm. Karakteristik dari Lactococcus lactis yang membuat berbeda dari genus Streptococcus, adalah spesies ini tumbuh 2 berpasangan atau dalam rantai pendek, tidak seperti rantai panjang yang berupa spesies Streptococcus. Untuk dapat tumbuh didalam susu Lactococcus lactis bergantung pada degradasi protein susu yang menjadi peptida. Hal penting lainnya adalah fungsi plasmid dan metabolik pada lactococcal strains. Gen plasmid lactococcal strains mengendalikan metabolisme sukrosa, galaktosa, mannose, xylose, glukosa, penggunaan sitrat, agregasi sel, produksi bacteriocin, mucoid dan ketahanan terhadap ion anorganik. 7. Tauge Menurut Astawan (2005) dalam Maulana (2010), Kecambah adalah tumbuhan kecil yang baru tumbuh dari biji kacang-kacangan yang disemaikan atau melalui perkecambahan. Perkecambahan merupakan suatu proses keluarnya bakal tanaman (tunas) dari lembaga. Proses ini disertai dengan mobilisasi cadangan makanan dari jaringan penyimpanan atau keping biji ke bagian vegetative (sumber pertumbuhan embrio atau lembaga). Kecambah berasal dari kacangkacangan, kecambah yang banyak di kenal masyarakat berasal dari kacang kedelai yang disebut tauge kedelai, dan kacang hijau yang commit to user disebut tauge kacang hijau (Gambar2.4). 15 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.4 Tauge Kacang Hijau Berumur 48 jam Kandungan zat gizi pada biji sebelum dikecambahkan berada dalam bentuk tidak aktif atau terikat. Setelah perkecambahan, bentuk tersebut diaktifkan sehingga meningkatkan daya cerna bagi manusia. Peningkatan zat gizi pada tauge mulai tampak sekitar 24-48 jam saat perkecambahan. Pada saat perkecambahan, terjadi hidrolisis karbohidrat, protein, dan lemak menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana sehingga mudah dicerna tubuh, seperti terlihat pada Tabel 2.4 perbandingan nilai gizi antara biji kacang hijau dan kecambah. Walaupun beberapa kandungan gizi dalam kecambah memiliki kadar lebih rendah dibandingkan biji kacang hijau, tetapi kandungan gizi tersebut dalam bentuk senyawa terlarut yang lebih mudah diserap tubuh (Anggrahini, 2009 dalam Astawan, 2005). Tabel 2.4 Perbandingan Komposis dan Nilai Gizi antara Biji Kacang Hijau dan selama kecambah dalam 100 g Nilai Gizi Komposis Gizi Dalam Biji Dalam Kecambah Kalori (kal) 345 23 Protein (gr) 22.2 2.9 Lemak (gr) 1.2 0.2 Kalsium (mg) 125 29 Fosfor (mg) 320 69 Besi (mg) 6.7 0.8 Vitamin A (IU) 57 10 Vitamin B1 (mg) 0.64 0.07 Vitamin C (mg) 6 15 Air (mg) 10 92.4 Sumber:Direktoral Gizi Departement Kesehatan dalam Maulana (2010) Selama berkecambah, kadar vitamin B meningkat 2,5 sampai 3 kali lipat. Demikian juga dengan vitamin E, mengalami peningkatan dari 24-230 mg per 100commit gram biji kering menjadi 117-662 mg per 100 to user 16 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id gram kecambah. Vitamin C yang tidak terdapat dalam biji, mulai terbentuk pada hari pertama berkecambah hingga mencapai 12 mg per 100 gram setelah 48 jam. Peningkatan vitamin B1 (thiamin), B2 (riboflavin), B3 (niasin), piridoksin, biotin juga terjadi selama proses berkecambah. Proses berkecambah juga meningkatkan kandungan vitamin E (tokoferol) secara nyata (Supriyanto, 2010). Sedangkan, kandungan jenis asam amino dan minerals yang terdapat pada tauge kacang hijau Nutrition Facts USDA-SR 21 (2011) dapat dilihat pada Tabel 2.5. Tabel 2.5 Kandungan Jenis Asam Amino dan Mineral Tauge Kacang Hijau dan Tauge Kedelai dalam 1 Cup (104 g) Bahan. Jenis Asam Amino dan Mineral Triptofan Fenilalanin Treonin Tirosin Valin Arginin Isoleusin Leusin Lisin Metionin Aspartat Glutamate Kalsium Besi Magnesium Pottasium Sodium Zinc Kadar 37 mg 117 mg 78 mg 52 mg 130 mg 197 mg 132 mg 175 mg 166 mg 34 mg 479 mg 161 mg 13.5 mg 0.9 mg 21.8 mg 155 mg 6.2 mg 0.4 mg Tauge mengandung nilai gizi tinggi, murah, dan mudah didapat. Selain banyak digunakan di dalam berbagai jenis masakan di Indonesia. Tauge mempunyai vitamin lebih banyak dibandingkan dengan bentuk bijinya. Vitamin yang ditemukan dalam tauge adalah vitamin C, thiamin, riboflavin, niasin, asam pantothenik, vitamin B6, folat, kolin, β-karoten, vitamin A, vitamin E (α-tokoferol), dan vitamin K. Mineral yang ditemukan dalam tauge adalah kalsium (Ca), besi (Fe), magnesium commit to user 17 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id (Mg), fosfor (P), potasium (K), sodium (Na), zinc (Zn), tembaga (Cu), mangan (Mn), dan selenium (Se). Asam amino esensial penting yang terkandung dalam tauge, antara lain triptofan, treonin, fenilalanin, metionin, lisin, leusin, isoleusin, dan valin (Amilah, 2006; USDA, 2009). 8. Ekstrak Tauge Sebagai Sumber Nutrien Medium Ekstrak Tauge (MET) pernah digunakan sebagai media kultur pertumbuhan Scenedesmus dan Chlorella spp. (Prihantini dkk., 2003 dan Prihantini dkk.,2007). Tahap pembuatan MET diawali dengan kecambah biji kacang atau tauge yang berumur 48 jam. dilanjutkan dengan membuat larutan stok (b/v) dengan merebus tauge. Air rebusan tauge berupa ekstrak disaring. Selanjutnya, ekstrak tauge disterilisasi secara bertahap (tyndalisasi) pada suhu 100°C selama 1 jam, dilakukan tiga kali berturut-turut dengan selang waktu 24 jam (Prihantini dkk., 2007). 9. Suhu Suhu merupakan salah satu faktor penting dalam kehidupan mikrorganisme. Beberapa mikrorganisme dapat tumbuh pada kisaran suhu yang luas. Berkait dengan suhu pertumbuhannnya, mikroba dapat dibedakan menjadi 3 golongan, yaitu psikrofil, mesofil, dan termofil (Hidayat dkk., 2006). Suhu optimum adalah suhu yang paling baik untuk kehidupan mikroorganisme tumbuh (Hidayat dkk., 2006), sedangkan Riadi (2007) mendifinisikan suhu pertumbuhan optimum digunakan untuk mengklasifikasikan mikroorganisme yang nantinya mempengaruhi laju pertumbuhan. Untuk mikroba psikrofil suhu optimum pertumbuhannya adalah 15°C, mikroba mesofil suhu optimum pertumbuhannya adalah 25°C- 37°C, dan mikroba termofil suhu optimum pertumbuhannya 55°60°C. Pertumbuhan Lactococcus lactis sangat dipengaruhi oleh suhu, commit to user dan bakteri ini termasuk kategori bakteri mesofil. Lactococcus lactis 18 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id dapat tumbuh pada suhu 10°C – 40°C. Namun untuk mengetahui suhu optimum pada pertumbuhan Lactococcus lactis tergantung pada substrat tepat bakteri ini hidup ( Cock and de Stouvenel, 2006). 10. Optimasi Response Surface Methodology (RSM) Optimasi kondisi proses merupakan salah satu tahapan yang paling kritis dalam pengembangan bioprocess yang bersifat efisien dan ekonomis. RSM adalah model matematika yang kuat dengan kumpulan teknik statistik didalamnya, interaksi antara beberapa variabel proses dapat diidentifikasi dengan percobaan eksperimental yang lebih sedikit. Hal ini banyak digunakan untuk menguji dan mengoptimalkan variabel operasional untuk merancang percobaan, model pengembangan dan optimasi faktor dan kondisi. Ada berbagai keuntungan menggunakan metodologi statistik dalam hal kecepatan dan reliable short listing of process conditions, pemahaman interaksi antara varibel dan tremendous reduction dalam jumlah eksperimen. Response Surface Methodology (RSM) berguna untuk mempertimbangkan efek gabungan semua faktor yang terlibat, berdasarkan prinsip-prinsip statistik (Karuppaiya et al, 2010). Menurut Santoso dkk. (2002), dalam penelitian – penelitian yang berkaitan dengan optimasi proses saat ini telah banyak dikembangkan menggunakan proses RSM. Optimasi dengan RSM secara luas sudah diterapkan pada penelitian di bidang ilmu pangan (Teknologi Hasil Pertanian), ilmu teknik, ilmu kimia, teknik kimia, bioteknologi, sosial, ilmu kesehatan, ilmu ekonomi. Didalam optimasi proses menggunakan Respons Surface Methodology (RSM) dipengaruhi oleh desain yang digunakan. Jenisjenis desain yang sering digunakan dalam metode RSM adalah Desain tiga variabel Box–Behnken, Central Composite Design (CCD), dan Central Composite Face-Centered (CCF). Jenis desain yang digunakan tergantung dengan jumlah level (aras), faktor, serta kombinasi commit to user perlakuan (Oramahi, 2007). 19 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id B. Kerangka Berfikir. Asam Laktat Sintetis Kimia Industri Fermentasi Metode populer dan murah Substratnya dapat dibuat dari limbah Mengandung Asam Amino, Vit A, B6, C, dan K. Mineral Ca, Na, Cu, Fe, dan Zn. Tauge Limbah buah semu jambu mete telah diteliti sebagai sumber karbon Lactococcus lactis Faktor lain yang berpengaruh Sumber Nitrogen, Vitamin, dan mineral Suhu 10°C - 40°C Kombinasi substrat dan suhu yang optimum belum diketahui RSM commit to user Optimasi Sumber Karbon, Sumber Nitrogen, dan Suhu yang terbaik 20 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id C. Hipotesis Terdapatnya pengaruh perbedaan konsentrasi sari buah jambu mete sebagai sumber karbon, ekstrak tauge sebagai sumber nutrien dan suhu terhadap optimasi produksi asam laktat, yaitu ditinjau dari interaksi dari tiap variabel yang menunjukkan kondisi optimum. commit to user perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id III. METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Rekayasa Proses Pengolahan Pangan dan Hasil Pertanian, Jurusan/Program Studi Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, dan Laboratorium Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam PUSAT Sublab Biologi, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penelitian dilaksanakan pada bulan Juli - September 2011. B. Bahan dan Alat 1. Bahan Bahan utama dalam penelitian ini berupa buah semu jambu mete yang berwarna merah dan berasal dari Desa Dayu, Kabupaten Karang Anyar; sumber nitrogen berupa kecambah kacang berumur 48 jam yang diperoleh dari Pasar Gede, Surakarta; dan kultur murni bakteri asam laktat yang dipakai dalam penelitian ini Lactococcus lactis FNCC 0086 dari Pusat Studi Pangan Gizi Universitas Gadjah Mada (PSPG UGM) yang merupakan biakan murni dalam media agar miring. Bahan analisa yang digunakan antara lain aquades steril, indikator Phenolphthalein 1% (pH 8,3-10), dan NaOH 0.1 N Bahan kimia lainnya yang digunakan adalah gelatin, larutan NaOH 3M, alkohol 70%, de Mann Rogose Sharpe (MRS) Agar, dan spiritus. 2. Alat Alat yang digunakan pada preparasi sampel antara lain, pisau, baskom, blender, wadah tempat minum, botol fermentasi, kain mori, kertas saring Whatman no. 42, beaker glass, pipet volum, Erlenmeyer 1000 ml, gelas ukur 500 ml, vortex, rak tabung, plastik, kertas buram, kompor, autoclave, dan timbangan analitik. Untuk pembiakan bakteri, pemanenan biomassa dan stok kultur, inokulasi bakteri, dan selama proses fermentasi digunakan Laminar Air Flow (LAF), bunsen, oose, korek api, tabung reaksi, Erlenmeyer 250 ml, dan inkubator. Sedangkan, commit to user 21 22 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id alat untuk pengujian total asam adalah Erlenmeyer 50 ml, pipet ukur 1 ml, pipet tetes, pipet volum, buret, dan statif. Alat untuk perhitungan jumlah sel adalah satu set haemocytometer (Neubaheur), pipet tetes, handtally counter, cover glass, dan mikroskop binokuler. 3. Tahapan Penelitian a. Pembuatan Media Fermentasi Proses pembuatan media sari buah jambu mete dengan penambahan medium ekstrak tauge pada penelitian ini didasarkan pada metode dari Silveira, et al (2010) dan Honorato, et al (2006) yang dimodifikasi. Modifikasi dilakukan pada penggunaan blender untuk penghancuran buah, kertas saring untuk penyaringan sari buah dari endapan dan penambahan sumber nitrogen alami dan murah yaitu dengan medium ekstrak tauge seperti yang dilakukan oleh Prihantini, dkk. (2007). Komposisi media fermentasi yang digunakan adalah konsentrasi karbon yang dipakai 50%, 75%, 100% (b/v), dan konsentrasi sumber nitrogen 5%, 10%, 15% (v/v). Untuk membuat konsentrasi karbon 50% misalnya dilakukan dengan cara mencampurkan 50% sari buah semu jambu mete yang merupakan sumber karbon dengan 50% aquadest, sedangkan untuk 5% dibuat dengan menambahkan 5 ml stok MET dengan 95 ml aquadest. Diagram alir proses pembuatan media fermentasi terdapat pada Gambar 3.1. b. Pembiakan Bakteri Inokulum Bakteri Lactococcus lactis FNCC 0086 disubkultur pada MRS agar miring. Kultur diinkubasi selama 24 jam pada suhu 30°C di dalam inkubator. Setelah masa inkubasi, biomassa dipanen dengan cara menambahkan aqudest steril dan mengikis permukaan agar miring dengan oose. Kultur dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 ml steril. Hasil ini ditampung dan siap digunakan sebagai kultur, serta dihitung jumlahnya dengan Haemocytometer (Hofvendahl et al., commit to user 1999; Toledo et al.,2010). 23 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Buah semu jambu mete Pencucian dan pemotongan buah semu jambu mete menjadi bentuk dadu 100 gram Tauge Penghalusan dengan blender jambu mete (tanpa penambahan air) Pembersihan dan pencucian Penyaringan Perebusan tauge dalam 500 ml air mendidih Filtrat Gelatin 1% (b/v) Perebusan selama 1 jam Penempatan dalam wadah dan Pengendapan pada suhu 4°C selama 15 menit Penyaringan dan pedinginan Penyaringan kembali dengan kertas saring hingga jernih Sari buah semu jambu mete dengan konsentrasi 50%, 75%, dan 100%, (b/v) Medium ekstrak tauge dengan konsentrasi 5%, 10%, dan 15% (v/v) 8-13 tetes pipet tetes NaOH 3M Pengaturan pH hingga 6.5 Pengisian kedalam botol fermentasi Sterilisasi secara bertahap dalam autoclave pada suhu 100°C selama 1 jam (dilakukan tiga kali dengan selang waktu 24 jam) commit to user Media Steril 24 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 3.1 Pembuatan Media Fermentasi c. Inokulasi Bakteri dan Fermentasi Proses inokulasi bakteri dilakukan dalam kondisi yang aseptis. Lactococcus lactis FNCC 0086 diinokulasikan ke dalam masing-masing media fermentasi sebanyak 106 sel/ml (Gerber et al, 2007) perhitungan dengan haemocytometer. Kemudian media difermentasikan selama 24 jam di dalam inkubator. d. Optimasi Produksi Asam Laktat Optimasi asam laktat dilakukan dengan memvariasikan konsentrasi karbon, konsentrasi sumber nitrogen, dan suhu fermentasi. Konsentrasi karbon yang dipakai 50%, 75%, 100% (b/v), konsentrasi sumber nitrogen 5%, 10%, 15% (v/v), dan suhu fermentasi 30°C, 33°C, dan 36°C menggunakan inkubator. Proses fermentasi dilakukan pada pH awal yang dikondisikan 6,5. Pengamatan dilakukan setelah fermentasi 24 jam C. Rancangan Penelitian Rancangan percobaan pada penelitian ini menggunakan 3 variasi (konsentrasi karbon, konsentrasi nitrogen, dan suhu fermentasi) dengan 3 kali pengulangan sampel yang dirata-rata. Untuk perhitungan optimasinya menggunakan RSM dengan metode Box-Behnken. Kode dan tingkatan parameter design tersaji pada Tabel 3.1, sedangkan desain tiga variable Box-Behnken (Oramahi, 2007). dalam RSM tersaji pada Tabel 3.2. Tabel 3.1 Kode dan Tingkatan Parameter Design Experimental Pada Proses Produksi Asam Laktat dan Biomassa Parameter Kode Level -1 0 1 Konsentrasi karbon (% b/v) X1 50 75 100 Konsentrasi nitrogen (% v/v) X2 5 10 15 Suhu (°C) X3 30 33 36 commit to user 25 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Tabel 3.2 Desain Tiga Variabel Box-Behnken Dalam Produksi Asam Laktat dan Biomassa Run X1 X2 X3 Y1 -1 0 -1 1 -1 1 0 2 -1 -1 0 3 -1 0 1 4 0 -1 -1 5 0 -1 1 6 0 0 0 7 0 0 0 8 0 0 0 9 0 1 -1 10 0 1 1 11 1 -1 0 12 1 1 0 13 1 0 1 14 1 0 -1 15 D. Metode Analisa Metode analisis produksi asam laktat pada sari buah jambu mete dapat dilihat pada Tabel 3.3. Tabel 3.3 Metode Analisis Produksi Asam Laktat dan Biomassa. Macam Uji Asam Laktat Biomassa Metode Titrasi Asam Laktat (Fardiaz, 1987). Metode Petroff–hausser (Waluyo, 2004). commit to user perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Asam laktat merupakan produk asam organik komersial. Selain itu, asam laktat dikenal juga sebagai asam susu yang merupakan senyawa kimia penting dalam kehidupan manusia. Dalam kehidupan manusia asam laktat dimanfaatkan sebagai bahan pengawet untuk makanan yang berasal dari daging sapi, kambing, dan unggas, kosmetik, dan produk perawatan kesehatan. Salah satu cara untuk menghasilkan asam laktat dapat dilakukan melalui proses fermentasi menggunakan bantuan bakteri asam laktat. Berdasarkan manfaat asam laktat banyak penelitian mengenai optimasi asam laktat. Optimasi dilakukan untuk mendapatkan hasil optimum. Salah satunya yaitu mengoptimasi substrat dan suhu pertumbuhan bakteri asam laktat. Optimasi yang dilakukan dalam penelitian ini menggunakan sari buah semu jambu mete yang menjadi sumber karbon dengan penambahan medium ekstrak tauge kacang hijau yang menjadi sumber nitrogen. Proses fermentasi batch (batch process), yaitu pada media fermentasi tidak dilakukan lagi penambahan komponen substrat, selama 24 jam untuk menghasilkan asam laktat dan biomassa. Menurut Manfaati (2010), beberapa faktor yang mempengaruhi proses fermentasi adalah pH, waktu fermentasi, konsentrasi inokulum, suhu, konsentrasi substrat awal, serta komposisi substrat. Konsentrasi ion hidrogen mempengaruhi penyerapan nutrisi dan aktifitas fisiologis mikroba, sehingga mempengaruhi pula pertumbuhan biomassa dan pembentukan produk. A. Optimasi Kadar Asam Laktat Asam laktat (2-hydroxypropanoic acid) adalah asam hidroksi organik yang tersebar secara luas di alam. Karakteristik dan manfaat asam laktat yang baik untuk manusia menyebabkan asam laktat banyak digunakan dalam berbagai industri, salah satu cara untuk membantu mendapatkan hasil yang terbaik dalam memproduksi asam laktat dengan cara mengoptimasi. Optimasi asam laktat dilakukan untuk mengetahui faktor mana yang memberikan commit to user pengaruh, serta mencari titik optimum baik maksimum maupun minimum 26 perpustakaan.uns.ac.id 27 digilib.uns.ac.id dari masing-masing factor. Hasil penghitungan dianalisis menggunakan software Matlab 7.0 untuk mengetahui kadar asam laktat optimum dengan metode Response Surface Methodology (RSM) dan desain rancangan BoxBehnken. Pada Tabel 4.1 ditampilkan hasil analisis kadar asam laktat. Tabel 4.1 Presentase Kadar Asam Laktat pada Berbagai Kombinasi Kondisi Proses Run X1 X2 X3 Y -1(50) 0(10) -1(30) 1 0.0652 -1(50) 1(15) 0(33) 2 0.1385 -1(50) -1(5) 0(33) 3 0.1222 -1(50) 0(10) 1(36) 4 0.1792 0(75) -1(5) -1(30) 5 0.1303 0(75) -1(5) 1(36) 6 0.1385 0(75) 0(10) 0(33) 7 0.171 0(75) 0(10) 0(33) 8 0.1467 0(75) 0(10) 0(33) 9 0.1467 0(75) 1(15) -1(30) 10 0.1385 0(75) 1(15) 1(36) 11 0.1303 1(100) -1(5) 0(33) 12 0.1303 1(100) 1(15) 0(33) 13 0.1303 1(100) 0(10) 1(36) 14 0.1303 1(100) 0(10) -1(30) 0.1467 15 Response Surface Methodology (RSM) digunakan untuk menentukan kondisi optimal kadar asam laktat (%) dengan tiga faktor yaitu, konsentrasi karbon (X1) 50%, 75%, dan 100% (b/v), konsentrasi nitrogen (X2) 5%, 10%, dan 15% (v/v) , dan suhu fermentasi (X3) 30, 33, dan 36°C. Angka –1, 0, dan 1 merupakan simbol yang menunjukan nilai dari variabel. Angka –1 menunjukkan nilai variabel terendah, angka 0 menunjukkan nilai variabel medium dan angka 1 menunjukkan nilai variabel tertinggi. Range antara –1 ,0 dan 1 harus sama. Untuk menyelesaikan masalah metodologi respon permukaan biasanya digunakan model matematika polynomial orde satu dan orde dua. Orde dua dipilih dalam penelitian ini karena unuk mengetahui interaksi lebih commit to user lanjut antar variabel. Selain itu orde dua sering digunakan untuk menganalisis 28 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id desain Box-Behken 3 faktor. Selanjutnya dibuat model regresi kuadrat polynomial untuk memprediksi faktor Y (kadar asam laktat, dalam satuan %) yang optimum. Model matematis untuk respon yang terbentuk adalah sebagai berikut: Ŷ = b0 + b1x1 + ... + bnxn + b11x12 + ... + bnnxn2 +b12x1x2 + ... + bn-1.nxn-1xn 1. Pengaruh Konsentrasi Karbon dan Konsentrasi Nitrogen terhadap Kadar Asam Laktat Hasil optimasi menggunakan Matlab 7.0 yang menginteraksikan antara faktor konsentrasi karbon (X1) dan konsentrasi nitrogen (X2) didapatkan fungsi respon yaitu: Y= 0.154807+ 0.0041 X1 + 0.0020 X2 - 0.0143X12 - 0.0102X22 0.0041X1X2 Untuk mengetahui interaksi antara faktor penambahan konsentrasi karbon dengan konsentrasi nitrogen selam proses fermentasi 24 jam, serta menentukkan gambar plot surface dan plot contour di butuhkan nilai eigen value. Nilai eigen value (Tabel 4.2) matrix Y untuk pengaruh konsentrasi karbon dan konsentrasi nitrogen. Tabel 4.2 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Konsentrasi Karbon dan Konsentrasi Nitrogen. Kondisi optimum Nilai eigen Faktor rendemen X1 0.1331 -0.0151 0 0.1552 X2 0.0713 0 -0.0094 Hasil analisis eigen value seperti disajikan pada Tabel 4.2 diperoleh nilai Negatif. Hal ini berarti bahwa kondisi optimum titik pusat (X0) berada pada titik minimum faktor yang berpengaruh pada kadar asam laktat menunjukkan respon yang sama, sehingga masing-masing faktor memberikan respon yang minimum. Konsentrasi karbon dan konsentrasi nitrogen memberikan pengaruh terhadap perolehan asam laktat menggunakan sari buah jambu mete yang commit to user 29 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id (a) ( b ) (a) (b) Gambar 4.1 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentrasi Karbon dan Konsenrasi Nitrogen Terhadap Kadar Asam Laktat ditambahkan medium ekstrak tauge (MET) terlihat pada Gambar 4.1. Medium sari buah jambu mete mengandung jumlah karbon yang tinggi, sedangkan penambahan medium ekstrak tauge mengandung jumlah protein yang tinggi dan mengandung nitrogen, sehingga media tersebut dapat dimanfaatkan bakteri asam laktat (BAL) sebagai sumber karbon dan energi pada proses fermentasi. Menurut Karinawatie dkk. (2008), media yang mengandung sumber karbon, dan menurut penelitian Honorato et al. (2007) dan Silveira et al. (2010), untuk buah semu jambu mete mengadung sumber karbon berupa glukosa dan fruktosa. Glukosa diubah menjadi asam laktat melalui jalur Embden Meyerhoff Parnas (EMP). Setelah diubah menjadi glukosa, fruktosa dapat memasuki jalur EMP dan diubah menjadi asam laktat. Selanjutnya Salminen and Wright (1998) dalam Kariawatie dkk. (2008), menambahkan setiap 1 mol glukosa akan menghasilkan 2 mol asam laktat dan 2 ATP. Untuk memperoleh energi tersebut, bakteri asam laktat terlebih dulu harus memecah substrat. Selanjutnya Jay (1997), menambahkan bahwa glukosa yang diubah menjadi asam laktat oleh bakteri golongan homofermentatif mencapai 95% dan ATP yang dihasilkan commit tojuga user lebih banyak. Hal inilah yang perpustakaan.uns.ac.id 30 digilib.uns.ac.id menyebabkan golongan homofermentatif mampu menghasilkan asam laktat dalam jumlah yang lebih besar dibandingkan dengan golongan heterofermentatif. Hal ini sesuai dengan Gambar 4.1, dimana semakin tinggi konsentrasi karbon yang ada dalam media, semakin banyak Lactococcus lactis merubah glukosa menjadi asam laktat melalui jalur EMP, sehingga asam laktat yang dihasilkan semakin meningkat. Namun selain penambahan kadar glukosa yang mempengaruhi jumlah asam laktat, banyaknya penambahan konsentrasi nitrogen juga mempengaruhi dari jumlah asam laktat yang dihasilkan. Hal ini diperkuat dengan penelitian Herawati dan Andang (2007), yang menyatakan adanya penambahan protein menyebabkan aktivitas mikrobia meningkat. Karena ketersediaanya sumber nitrogen yang terdapat pada media, digunakan oleh bakteri asam laktat untuk hidup dan berkembang biak (memperbanyak diri). Semakin banyak jumlah nitrogen yang terdapat didalam sampel maka akan semakin tinggi jumlah sel yang ada karena sebagian besar komponen penyusun mikrobia atau bakteri adalah protein. Semakin banyaknya sel bakteri dalam media, maka semakin banyak asam laktat yang diproduksi, hal ini dikarenakan bakteri Lactococcus lactis merombak gula yang ada di dalam media substrat menjadi asam laktat. Menurut penelitian Honorato et al. (2007) menyatakan, terdapatnya gula reduksi (glukosa), sumber eksternal nitrogen (yeast extract), fosfat (K2HPO4) dan garam mineral yang digunakan menunjukkan hasil yang signifikan terhadap peningkatan produksi jumlah biomassa, dextran, oligosakarida, dan asam laktat. Selanjutnya diperkuat dengan penelitian Jin Bo et al. (2005) dalam Manfaati (2010). Bahwa penambahan sumber nitrogen 1-5 g/l akan meningkatkan 8-14% konsentrasi asam laktat dan laju konversi karbon. Selanjutnya menurut penelitian Silveira et al. 2010, penambahan jumlah konsentrasi karbon dan nitrogen memberikan hasil yang signifikan. Konsentrasi jumlah karbon berpengaruh terhadap produksi asam laktat, to usernitrogen mempengaruhi jumlah sedangkan penambahan commit konsentrasi 31 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id biomassanya. Persamaan untuk faktor konsentrasi karbon dan konsentrasi nitrogen menghasilkan titik stasioner (0,1331; 0,0713; 0,1552). Berdasarkan titik stationer yang didapat, diketahui bahwa interaksi antara konsentrasi karbon sebesar 78,33% (b/v) dan konsentrasi nitrogen sebesar 10,37% (v/v) akan menghasilkan asam laktat sebesar 0,1552% ( Lampiran e.1). 2. Pengaruh Konsentrasi Karbon dan Suhu terhadap Kadar Asam Laktat Hasil Optimasi menggunakan Matlab 7.0 yang menginteraksikan antara faktor konsentrasi karbon (X1) dan suhu (X3) didapatkan fungsi respon yaitu: Y= 0.154807+ 0.0041 X1 + 0.0122X3 - 0.0143X12 0.0326X1X3 - 0.0102X32 - Hasil eigen value seperti disajikan pada Tabel 4.3 diperoleh nilai positif dan negatif. Hal ini berarti bahwa kondisi optimum titik pusat (X0) berada pada titik minimum dan maksimum di mana faktor yang berpengaruh pada asam laktat menunjukkan respon yang berbeda, sehingga masing-masing faktor memberikan respon yang berbeda pula seperti yang terlihat pada Gambar 4.2. Tabel 4.3 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Karbon dan Suhu Kondisi Optimum Nilai eigen Faktor Asam Laktat X1 0.6553 -0.0287 0 0.1534 X2 -0.4491 0 0.0042 Hubungan antara konsentrasi karbon dengan suhu fermentasi dalam menghasilkan asam laktat dengan menggunakan sari buah jambu mete yang ditambahkan sumber nitrogen yaitu medium esktark tauge terlihat pada Gambar 4.2 gambar model permukaan respon tersebut berbentuk saddle point. Dikarenakan gambar model tersebut berbentuk saddle point maka tidak dapat memberikan informasi yang optimal sehingga kondisi perlakuan yang diharapkancommit akan menghasilkan kadar asam laktat optimum to user 32 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id tidak dapat ditentukan secara langsung. Penentuan kondisi optimum dapat dilakukan dengan menganalisa tingkat pengaruh konsentrasi karbon dan suhu terhadap permukaan respon kadar asam laktat. (a) (b) Gambar 4.2 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentrasi Karbon dan Suhu Terhadap Kadar Asam Laktat Hasil eigen value seperti disajikan pada Tabel 4.3 diperoleh nilai positif dan negatif. Hal ini berarti bahwa kondisi optimum titik pusat (X0) berada pada titik minimum dan maksimum di mana faktor yang berpengaruh pada asam laktat menunjukkan respon yang berbeda, sehingga masing-masing faktor memberikan respon yang berbeda pula. Persamaan tersebut menghasilkan titik stasioner ( -0,4501; -0,1951; 21,0582). Berdasarkan titik stationer yang didapat, diketahui bahwa interaksi antara konsentrasi karbon sebesar 91,38% (b/v) dan suhu fermentasi sebesar 31,63°C akan menghasilkan asam laktat sebesar 0,1534% (Lampiran e.2). Menurut teori hubungan antara karbon dan suhu dalam produksi asam laktat sangat berpengaruh. penelitian Hofvendahl et al. (1999) menunjukkan suhu fermentasi yang optimum akan berpengaruh terhadap perolehan biomassa, sehingga banyak karbon yang digunakan untuk menghasilkan energi. Energi yang dihasilkan digunakan bakteri untuk commit to user tumbuh dan memperbanyak diri. 33 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 3. Pengaruh Konsentrasi Nitrogen dan Suhu terhadap Kadar Asam Laktat Hasil Optimasi menggunakan Matlab 7.0 yang menginteraksikan antara faktor konsentrasi nitrogen (X2) dan suhu (X3) didapat fungsi respon yaitu: Y= 0.154807+ 0.0020 X2 + 0.0122X3 - 0.0102X22 - 0.0102X32 0.0041X2X3 - Tahap selanjutnya untuk mengetahui interaksi antara faktor penambahan konsentrasi nitrogen dengan suhu selama proses fermentasi 24 jam, serta menentukan gambar plot surface dan plot contour di butuhkan nilai eigen value. Nilai eigen value matrix Y untuk pengaruh konsentrasi Nitrogen dan suhu dapat dilihat pada Tabel 4.4. Tabel 4.4 Analisis Nilai Eigen Value Faktor Konsentrasi Nitrogen dan Suhu Kondisi optimum Nilai eigen Faktor Asam Laktat X1 -0.0231 -0.0082 0 0.1585 X2 0.6027 0 -0.0123 (a) (b) Gambar 4.3 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentrasi Nitrogen dan Suhu Terhadap Kadar Asam Laktat Pada Gambar 4.3 terlihat bahwa terdapat pengaruh antara commit to user konsentasi nitrogen dan suhu fermentasi memberikan korelasi hasil yang 34 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id maksimum. Penambahan nutrien seperti nitrogen dan fosfor dan keberadaan nutrien lain pada konsentrasi lebih tinggi memiliki efek positif pada produksi asam laktat secara bakterial. Jumlah konsentrasi nitrogen yang dibutuhkan bakteri asam laktat untuk pertumbuhan biomassa jauh lebih banyak dibandingkan untuk pembentukan asam laktat (Manfaati. 2010). Selain faktor penambahan konsentrasi nitrogen yang berpengaruh,, faktor suhu optimum fermentasi juga penting dalam menghasilkan asam laktat yang optimum. Menurut menurut Ahmed et al. (2006), suhu terbaik untuk menghasilkan atau memproduksi asam laktat adalah 10-42 0C. sedangkan menurut penelitian Hovendahl et al. (1999) pada suhu 30 0C – 37 0C terjadi kenaikan jumlah asam laktat sebesar 23%. Dan suhu optimum untuk menghasilkan asam laktat dengan menggunakan maltose dan Lactococcus lactis ssp. lactis ATCC 19435 terdapat pada suhu 30 0C. sedangkan menurut Silveira et al. (2010), suhu optimum dan maksimum produksi asam laktat menggunakan Lactobacillus casei B-442 pada sari buah jambu mete yaitu pada suhu 37 0C. Menurut Guo et al. (2010), suhu optimum pertumbuhan bakteri asam laktat berpengaruh terhadap jumlah asam laktat yang dihasilkan. Pada suhu yang optimum maka dihasilkan pula jumlah asam laktat yang maksimum. Persamaan tersebut menghasilkan titik stasioner ( 0,1432 ;-0,4211 ;21,2654). Berdasarkan titik stationer yang didapat, diketahui bahwa interakasi antara interaksi antara konsentrasi nitrogen sebesar 9,88% (v/v) dan suhu sebesar 34,80 °C akan menghasilkan asam laktat sebesar 0,1585% (Lampiran e.3). Fungsi respon yang didapat dari interaksi ketiga faktor yaitu konsentrasi karbon (X1), konsentrasi nitrogen (X2), dan suhu (X3) terhadap asam laktat yang dihasilkan yaitu : Y= 0.154807+ 0.0041 X1 + 0.0020 X2 + 0.0122X3 - 0.0143X12 0.0102X22 - 0.0102X32 - 0.0041X1X2 - 0.0326X1X3 - 0.0041X2X3 Dari persamaan tersebut menghasilkan titik stationer (-0.6881; to user titik stationer yang didapat, 0.0921; 0.7178; 0.1579).commit Berdasarkan 35 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id diketahui bahwa kondisi optimum kadar asam laktat diperoleh sebesar 0.1579 % dengan perlakuan fermentasi batch: Konsentrasi karbon 57,79% (b/v), Konsentrasi nitrogen 10,46% (v/v), dan Suhu fermentasi 35,15 °C (Lampiran e.4). B. Optimasi Jumlah Sel dalam Memproduksi Asam Laktat Teknik optimasi bertujuan meningkatkan jumlah produksi, operasional rendah, biaya dan energi minimal. Tahapan untuk menyelesaikan permasalahan optimasi adalah (1) analisa proses dengan variabel proses dan karakteristik spesifik, (2) menentukkan kriteria optimasi dan menentukkan tujuan penggunaaan variabel- faktor sehingga menghasilkan model kinerja yang bersifat ekonomis, (3) menggunakan persamaan matematis, mengembangkan model proses atau alat yang tepat (valid) berhubungan dengan variabel input-output proses dan koefisien terkait. Menggunakan batas kesamaan dan ketidaksamaan dengan prinsip-prinsip neraca massa, hubungan empiris, konsep implisit dan batasan luar (Edgar dan Himmelblau 2001, dalam Dwi 2011). Penggunaan metode permukaan respon dalam penelitian ini diharapkan dapat menentukan persamaan yang tepat untuk menggambarkan respon yang diinginkan (Suryani dkk, 2007). Menurut Montgomery (2001), Response Surface Methodology (RSM) adalah kumpulan teknik matematis dan statistik yang digunakan untuk pemodelan dan analisis masalah dalam suatu respon yang dipengaruhi oleh beberapa faktor dan tujuannya adalah untuk mengoptimasi respon tersebut. Dengan menggunakan cara yang sama dengan optimasi kadar asam laktat, dimana hasil penghitungan dianalisis menggunakan Matlab 7.0 untuk mengetahui asam laktat dan biomassa optimum yang ditampilkan melalui Response Surface Methodology (RSM) dengan desain rancangan BoxBehnken. Pada Tabel 4.5 ditampilkan jumlah sel Lactococcus lactis dalam memproduksi asam laktat pada berbagai kombinasi kondisi proses. commit to user 36 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Tabel 4.5 Eksperimental Design Jumlah Sel Lactococcus lactis dalam Memproduksi Asam Laktat pada Berbagai Kombinasi Kondisi Proses. Run 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 X1 -1(50) 0(75) -1(50) -1(50) 1(100) 0(75) 1(100) 1(100) 1(100) 0(75) -1(50) 0(75) 0(75) 0(75) 0(75) X2 0(10) -1(5) -1(5) 0(10) -1(5) -1(5) 1(15) 0(10) 0(10) 1(15) 1(15) 1(15) 0(10) 0(10) 0(10) X3 -1(30) -1(30) 0(33) 1(36) 0(33) 1(36) 0(33) 1(36) -1(30) -1(30) 0(33) 1(36) 0(33) 0(33) 0(33) Y 7.773 7.84 7.702 7.696 7.936 7.695 7.593 7.564 7.705 7.773 7.99 7.68 7.937 7.912 7.903 Response Surface Methodology (RSM) digunakan untuk menentukan kondisi optimal jumlah sel dalam memproduksi asam laktat (Log jumlah sel) dengan tiga parameter yaitu, konsentrasi karbon (X1) 50%, 75%, dan 100% (b/v), konsentrasi nitrogen (X2) 5%, 10%, dan 15% (v/v) , dan suhu fermentasi (X3) 30, 33, dan 36°C. Angka –1, 0, dan 1 merupakan simbol yang menunjukan nilai dari variabel. Angka –1 menunjukkan nilai variabel terendah, angka 0 menunjukkan nilai variabel medium dan angka 1 menunjukkan nilai variabel tertinggi. Range antara –1 ,0 dan 1 harus sama. Selanjutnya dibuat model regresi kuadrat polynomial untuk mengetahui pengaruh interaksi antar variabel.Model matematis untuk respon yang terbentuk adalah sebagai berikut: Ŷ = b0 + b1x1 + ... + bnxn + b11x12 + ... + bnnxn2 +b12x1x2 + ... + bn-1.nxn-1xn commit to user 37 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 1. Pengaruh Konsentrasi Karbon dan Konsentrasi Nitrogen terhadap Jumlah Biomassa Sel Lactococcus lactis dalam Memproduksi Asam Laktat Hasil optimasi menggunakan Matlab 7.0 yang menginteraksikan antara faktor konsentrasi karbon (X1) dan konsentrasi nitrogen (X2) didapatkan fungsi respon yaitu: Y= 7.917287 - 0.0454 X1 - 0.0171X2 - 0.0873X12 - 0.0248X22 0.1578X1X2 Hasil dari persamaan tersebut selanjutnya di analisis eigen value seperti disajikan pada Tabel 4.6 diperoleh nilai eigen value menunjukkan hasil positif dan negatif. Hal ini berarti bahwa kondisi optimum titik pusat (X0) berada pada titik minimum dan maksimum dimana faktor yang berpengaruh pada jumlah sel Lactococcus lactis dalam memproduksi asam laktat berbeda, sehingga masing-masing faktor memberikan respon yang berbeda pula. Tabel 4.6 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Karbon dan Suhu Terhadap Sel Lactococcus lactis Faktor X1 Hasil Optimum Log jumlah Sel -0,0275 Nilai Eigen -0.1409 0 0 0.0288 7.9201 X2 -0,2573 Pengaruh konsentrasi karbon dengan konsentrasi nitrogen terhadap perolehan jumlah sel dalam memproduksi asam laktat terlihat pada Gambar 4.4. Pada gambar model permukaan respon tersebut berbentuk saddle point. Dikarenakan gambar model tersebut berbentuk saddle point maka tidak dapat memberikan informasi yang optimal sehingga kondisi perlakuan yang diharapkan akan menghasilkan jumlah sel dalam memproduksi asam laktat tertinggi tidak dapat ditentukan secara langsung. Menurut Suryani dkk (2007), hal tersebut menujukkan bahwa prediksi kondisi optimum tidak valid, artinya ada kemungkinan batas atas konsentrasi karbon dan nitrogen ditetapkan masih diatas konsentrasi commityang to user 38 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id tersebut. Dengan demikian kondisi optimum terkait dengan respon rendemen tidak dapat ditemukan pada batas tersebut. (a) (b) Gambar 4.4 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentrasi Karbon dan Konsentrasi Nitrogen terhadap Log jumlah Sel Lactococcus lactis Dalam Memproduksi Asam Laktat Namun menurut teori antara konsentrasi karbon dan konsentrasi nitrogen memiliki hubungan penting bagi bakteri, karena karbon dan nitrogen merupakan nutrisi penting yang dibutuhkan bakteri untuk metabolisme, tumbuh, memperbanyak diri, dan menghasilkan energi. Ketersedian sumber karbon dan nitrogen yang cukup, berpengaruh terhadap jumlah biomassa dan produk yang dihasilkan. (Riadi, 2007). Persamaan dari faktor konsentrasi karbon dan konsentrasi nitrogen tersebut menghasilkan titik stasioner (-0,2487 ; -0,1868 ; 7,9283). Berdasarkan titik stationer yang didapat, diketahui bahwa interaksi antara konsentrasi karbon sebesar 74,31 % (b/v) dan konsentrasi nitrogen sebesar 9,87 % (v/v) akan menghasilkan jumlah sel Lactococcus lactis dalam memproduksi asam laktat sebesar 7,9201 Log jumlah sel (Lampiran e.6). commit to user 39 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id 2. Pengaruh Konsentrasi Karbon dan Suhu terhadap Jumlah Sel Biomassa Lactococcus lactis Dalam Memproduksi Asam Laktat. Hasil Optimasi menggunakan Matlab 7.0 yang menginteraksikan antara faktor konsentrasi karbon (X1) dan suhu (X3) didapatkan fungsi respon yaitu: Y= 7.917287 - 0.0454 X1 - 0.0570X3 - 0.0873X12 - 0.1455X32 0.0160X1X3 Untuk membantu analisis karakteristik permukaan respon, digunakan metode analisis kanonik (Nuryanti, 2008). Analisis kanonik adalah mencari nilai eigen dari matrik. Nilai eigen value matrix Y untuk pengaruh konsentrasi karbon dan suhu terlihat pada Tabel 4.7. Tabel 4.7 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Karbon dan Suhu Terhadap Sel Lactococcus lactis Hasil Optimum Nilai Eigen Faktor Log jumlah Sel X1 -0,2487 -0.0868 0 7.9283 X2 -0,1868 0 -0.1460 Nilai Eigen value dari pengaruh faktor konsentrasi karbon dan suhu (Tabel 4.7) diperoleh nilai negatif. Hal ini menunjukkan kondisi optimum titik pusat (X0) berada pada titik maksimum dimana faktor yang berpengaruh pada jumlah sel Lactococcus lactis dalam memproduksi asam laktat menunjukkan respon yang sama, sehingga bentuk respon permukaan dan konturnya terlihat pada Gambar 4.5 menunjukkan hasil yang maksimum. Menurut Neves et al. (2005), pengaruh penambahan sumber karbon berpengaruh terhadap metabolism Lactococus lactis yang relatif sederhana, Lactococus lactis mengubah karbon menggunakan jalur glikolisis yang menghasilkan piruvat, selanjutnya mereduksi menjadi asam laktat (Homofermentative) dan energi. Sumber energi yang dihasilkan selanjutnya dipakai untuk perbanyakan dan pembelahan sel. Sehingga semakin banyak jumlah commit biomassa yang dihasilkan karena digunakan to user 40 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id sebagai sumber nutrisi untuk pertumbuhan serta pembentukan dinding dan membran sel. (a) (b) Gambar 4.5 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentrasi Karbon dan Suhu Terhadap Jumlah Sel Lactococcus lactis Dalam Memproduksi Asam Laktat Perkembangan dan pembentukan produk asam laktat mengikuti pola pertumbuhan sel-sel terhadap penurunan pH dan peningkatan suhu (Hofvendahl et al, 1999). Suhu optimum merupakan karekteristik dasar untuk semua bakteri asam laktat, yang mana membantu membedakan mereka dari yang lain, suhu terkontrol memudahkan untuk mengetahui pertumbuhan BAL. Suhu pertumbuhan yang optimum dalam memproduksi sel Lactococcus lactis antara 20-35 0C (Ahmed et al, 2006). Menurut beberapa penelitian suhu optimum pertumbuhan berbeda-beda tergantung ketersedian faktor pendukung serta jenisnya yang digunakan untuk pertumbuhan, seperti penelitian Ǻkerberg et al. (1998) mengatakan suhu optimum pertumbuhan Lactococcus lactis ssp. lactis ATCC 19435 yaitu 33 0C dengan menggunakan tepung gandum hidrolisa sebagai media pertumbuhan, sedangkan penelitian Ohashi et al. (1999), dalam Cock and Stouvenel (2006), suhu 37 0C merupakan suhu optimum pertumbuhan Lactococcus lactis yang menggunakan molase. commit to user 41 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Persamaan antara faktor konsentrasi karbon dan suhu menghasilkan titik stasioner ( -0.2487; -0.1868; 7.9283). Berdasarkan titik stationer yang didapat, diketahui bahwa interkasi antara Konsentrasi karbon sebesar 68,78% (b/v) dan suhu sebesar 32,44°C akan menghasilkan jumlah sel dalam memproduksi asam laktat optimum sebesar 7,9283 Log jumlah sel (Lampiran e.7). 3. Pengaruh Konsentrasi Nitrogen dan Suhu terhadap Jumlah Sel Lactococcus lactis dalam Memproduksi Asam Laktat. Hasil Optimasi menggunakan Matlab 7.0 yang menginteraksikan antara faktor konsentrasi nitrogen (X2) dan suhu (X3) didapat fungsi respon yaitu: Y= 7.917287 - 0.0171X2 - 0.0570X3 - 0.0248X22 - 0.1455X32 + 0.0130 X2X3 Untuk mengetahui interaksi antara faktor penambahan konsentrasi nitrogen dengan suhu fermentasi, serta menentukan gambar plot surface dan plot contour di butuhkan nilai eigen value. Nilai eigen value matrix Y untuk pengaruh konsentrasi nitrogen dan suhu terdapat pada Tabel 4.8. Tabel 4.8 Analisis Nilai Eigen Value Untuk Faktor Sumber Nitrogen dan Suhu Terhadap Sel Lactococcus lactis Hasil Optimum Nilai Eigen Faktor Jumlah Sel X1 -0,4008 -0.0245 0 7.9268 X2 -0,2138 0 -0.1458 Hasil analisis eigen value seperti disajikan pada Tabel 4.8 diperoleh nilai negatif. Hal ini berarti bahwa kondisi optimum titik pusat (X0) berada pada titik maksimum di mana faktor yang berpengaruh pada jumlah sel Lactococcus lactis dalam memproduksi asam laktat menunjukkan respon yang sama, sehingga masing-masing faktor memberikan respon yang maksimum seperti yang terlihat pada Gambar 4.6. commit to user 42 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Faktor lain yang juga memberikan pengaruh terhadap jumlah sel Lactococcus lactis adalah konsentrasi nitrogen dan suhu. Pada Gambar 4.6 terlihat bahwa terdapat pengaruh antara konsentrasi nitrogen dan suhu fermentasi terhadap jumlah sel Lactococcus lactis menunjukkan hasil yang optimum. Menurut Kok et al. (2005), Lactococcus lactis bersifat auxotroph: yaitu jenis mikroba yang mensintesa semua struktur kimia kompleks dalam selnya ( protein, lemak, karbohidrat, vitamin, dinding sel, asam nukleat ) dari karbondioksida atau senyawa karbonat dan beberapa senyawa anorganik sederhana seperti ammonium sulfate, magnesium sulfate, ferric chloride, potassium phosphate dan sodium chloride serta senyawa organik seperti asam amino dan nitrogen. Nitrogen merupakan komponen penyusun protein sel dan asam nukleat. Didalam sel sumber nitrogen mengalami sistem protelisis. Sistem proteolisis digunakan untuk menghasilkan asam amino yang dibutuhkan untuk pertumbuhan, sehingga jumlah biomassanya tinggi. Selanjutnya menurut Guo et al. (2010), semakin tinggi konsentrasi nitrogen berpengaruh terhadap jumlah sel Lactococcus lactis yang dihasilkan. (a) (b) Gambar 4.6 Plot surface 3-D (a), Plot contour (b), dari Faktor Konsentrasi Nitrogen dan Suhu terhadap Log Jumlah Sel Lactococcus lactis Dalam Memproduksi Asam Laktat commit to user 43 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Sedangkan pengaruh suhu terhadap jumlah sel Lactococcus lactis yang menggunakan sari buah jambu mete dengan penambahan medium ekstrak tauge memberikan hasil yang maksimum, hal ini terlihat pada Gambar 4.2 dan Gambar 4.3. Bakteri asam laktat (BAL) dapat tumbuh sangat cepat dan memiliki rentang suhu BAL dapat tumbuh. Pembelahan sel sangat sensitif terhadap kerusakan yang disebabkan suhu. Namun setiap bakteri asam laktat (BAL) memiliki suhu optimal, ketika bakteri asam laktat tumbuh di suhu yang optimal maka jumlah biomassa yang dihasilkan juga optimal. Menurut Ahmed et al. (2006), untuk genus Lactococcus lactis tumbuh pada suhu 20-300C, namun beberapa strain Lactococcus lactis dapat tumbuh hingga suhu 400C, sehingga spesies ini termasuk kedalam bakteri mesophilic. Sedangkan menurut Ademberg et al. (2003) dalam Ibrahim et al. (2010). range suhu optimal untuk strains Lactococcus lactis yaitu 270C – 330C. Namun belum ada informasi maupun penelitian yang mengatakan adanya hubungan antara konsentrasi nitrogen dengan suhu terhadap jumlah sel bakteri asam laktat yang dihasilkan, sehingga hubungan antar faktor ini bersifat mandiri, artinya tidak ada hubungannya antara satu sama lain, walaupun konsentrasi nitrogen dan suhu merupakan faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri. Persamaan untuk faktor sumber nitrogen dan suhu menghasilkan titik stasioner (0,4008 ; -0,2138 ; 7,9268). Berdasarkan titik stationer yang didapat, diketahui bahwa interaksi antara konsentrasi nitrogen sebesar 7,99% (v/v) dan suhu fermentasi sebesar 32,36 °C akan menghasilkan jumlah sel dalam memproduksi asam laktat sebesar 7,9268 Log jumlah Sel ( Lampirane.8). Menurut Manfaati (2010), media fermentasi harus mengandung komponen-komponen yang diperlukan untuk pertumbuhan sel, pembentukan metabolit dan menyediakan energi yang cukup untuk biosintesis dan pemeliharaan sel. Nutrisi yang diperlukan oleh mikroorganisme diklasifikasikan sebagai berikut: commit to user 44 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Makronutrien yang diperlukan oleh mikroorganisme adalah C, N, S,P, Mg2+ dan K+ . Mikronutrien yang diperlukan oleh mikroorganisme berupa element seperti Mo2+, Zn2+, Cu2+, Mn2+, Fe2+, Ca2+, Na+, vitamin, hormon pertumbuhan. Persamaan yang menggambarkan penggunaan nutrisi untuk pertumbuhan biomassa dan pembentukan sel adalah sebagai berikut : Sumber C + sumber-N + mineral + O2 biomassa + produk + CO2 + H20 +ΔH Panduan awal untuk menyusun formula suatu media fermentasi adalah berdasarkan komposisi unsur-unsur penyusun suatu sel. Fungsi respon yang didapat dari interaksi ketiga faktor yaitu konsentrasi karbon (X1), konsentrasi nitrogen (X2), dan suhu (X3) yaitu : Y= 7.917287 - 0.0454 X1 - 0.0171X2 - 0.0570X3 - 0.0873X12 - 0.0248X22 0.1455X32 - 0.1578X1X2 - 0.0160X1X3 + 0.0130 X2X3 Dari persamaan untuk faktor sumber karbon, sumber nitrogen, dan suhu menghasilkan titik stationer (-0.0133 ; -0.2544; -0.1838; 7.9261). Berdasarkan titik stationer yang didapat, diketahui bahwa kondisi optimum Jumlah sel Lactococcus lactis dalam memproduksi asam laktat diperoleh sebesar 7.9261 Log jumlah sel dengan perlakuan fermentasi batch. Konsentrasi karbon 74,67 % (b/v), Konsentrasi nitrogen 8,73 % (v/v), dan Suhu 32,45 °C. (Lampiran e.5). commit to user perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Dari penelitian “Penggunaan Untuk Optimasi Produksi Asam Laktat oleh Lactococcus lactis FNCC 0086 dari Sari Buah Semu Jambu Mete (Anacardium occidentale L.) Dengan Penambahan Medium Ekstrak Tauge Kacang Hijau (Phaseolus radiatus linn) ” dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: kondisi optimum asam laktat diperoleh sebesar 0.1579 % dengan perlakuan fermentasi batch terhadap faktor konsentrasi karbon 57,79% (b/v), konsentrasi nitrogen 10,46% (v/v), dan suhu fermentasi 35,15°C. Sedangkan, kondisi optimum jumlah sel Lactococcus lactis diperoleh sebesar 7.9261 Log jumlah sel dengan perlakuan fermentasi batch: konsentrasi karbon 74,67% (b/v), konsentrasi nitrogen 8,73 % (v/v), dan suhu fermentasi 32,45°C. B. Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai perluasan range baik untuk rentang jarak yang digunakan, dan banyaknya variabel yang digunakan, serta penggunaan desain Response Surface Methodology lain, seperti CCD, factorial, dan CCF dalam mengoptimasi variabel-variabel yang mempengaruhi fermentasi, seperti penambahan konsentrasi karbon, konsentrasi ekstrak tauge kacang hijau yang ditambahkan, pH, suhu, dan lama fermentasi, pada fermentasi sari buah semu jambu mete supaya didapat pembentukan asam laktat dan biomassa yang optimum. 45 commit to user
