BAB II

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Karbohidrat
1. Pengertian Karbohidrat
Karbohidrat adalah senyawa yang mengandung unsur-unsur; C, H dan O,
terutama terdapat didalam tumbuh-tumbuhan yaitu kira-kira 75% disamping itu
bagian yang padat dari tanaman-tanaman tersusun dari zat ini. Dinamakan
karbohidrat karena senyawa-senyawa ini sebagai hidrat dari kabon; dalam
senyawa tersebut perbandingan antara H dan O adalah 2 berbanding 1 seperti air.
Karbohidrat merupakan zat yang mempunyai sifat aktif optik, sedangkan
gliseridaldehid (HOCH2-CHOH-CHO) adalah merupakan induk karbohidrat.
2. Klasifikasi Karbohidrat
Klasifikasi karbohidrat dibagi menjadi beberapa klas atau golongan sesuai
dengan sifat-sifatnya terhadap zat-zat penghidrolisis. Karbohidrat dibagi menjadi
tiga kelas pokok:
a. Gula yang sederhana, atau monosakarida, kebanyakan adalah senyawa yang
mengandung lima dan enam atom karbon. Karbohidrat yang mengandung 6
karbon disebut heksosa. Gula yang mengandung 5 karbon disebut pentosa.
Glukosa adalah gula yang dihasilkan dari hasil hidrolisis yang sempurna
dari selulosa, seperti pati dan maltosa. Secara perdagangan glukosa dibuat
dari hidrolisis pati (Harjdjono Sastrohamidjojo, 2005).
b. Disakarida, umumnya mempunyai rumus molekul C6H12O11, sehingga satu
sama
lain
adalah
isomer
struktur.
Yang
berbeda
hanya
satuan
monosakaridanya dan tipe ikatan glikosidanya. Tiga disakarida yang biasa
dijumpai dialam ialah maltosa, sukrosa dan laktosa, yang bila dihidrolisis
masing-masing menghasilkan dua monosakarida (Ponis Tarigan, 1983)
c. Polisakarida, dimana didalamnya terikat lebih dari satu gula sederhana yang
dihubungkan dalam ikatan glikosida. Disakarida merupakan polisakarida
yang sederhana dimana mengandung beberapa satuan gula, namun demikian
antara disakarida dan polisakarida tak ada batas yang tegas. Polisakarida
meliputi: pati, selulosa dan dekstrin merupakan substan yang amorph
sebagian besar tak larut dalam air dan tak berasa mempunyai perumusan
(C6H10O5)n.H2O, dimana n sangat besar. Bila polisakarida dihidrolisis
diperoleh gula-gula: C6- atau C5 (Hardjono Sastrohamidjojo, 2005).
B. Pati/Amilum
1. Pengertian Pati
Polisakarida ini banyak terdapat di alam yaitu pada sebagian besar
tumbuhan. Umbi yang terdapat pada ubi jalar atau akar pada ketela pohon atau
singkong mengandung pati yang cukup banyak, sebab ketelapohon tersebut selain
dapat digunakan sebagai makanan sumber karbohidrat, juga digunakan sebagai
bahan baku dalam pabrik tapioka.
Amilum terdiri atas dua macam polisakarida yang kedua-duanya adalah
polimer dari glukosa, yaitu amilosa (kira-kira 20-28%) dan sisanya anmilopektin.
Amilosa terdiri atas 250-300 unit D-glukosa yang terikat dengan ikatan α 1,4-
glikosidik, jadi molekulnya merupakan rantai yang terbuka. Amilopektin juga
terdiri atas molekul D-glukosa yang sebagian besar mempunyai ikatan 1,4glikosidik dan sebagian lagi ikatan 1,6-glikosidik. Adanya ikatan 1,6-glikosidik
ini menyebabkan terjadinya cabang, sehingga molekul amilopektin berbentuk
rantai terbuka dan bercabang.
Molekul amilopektin lebih besar dari pada molekul amilosa karena terdiri
atas lebih dari 1000 unit glukosa. Butr-butir pati tidak larut dalam air dingin tetapi
apabila suspensi air dianaskan, akan teijadi suatu larutan koloid yang kental.
Larutan koloid ini apabila diberi larutan iodium akan berwarna biru. Warna biru
tersebut disebabkan oleh molekul amilosa yang membentuk senyawa.
Amilopektin dengan iodin akan memberikan warna ungu atau merah lembayung
(Anna Pujiadi, 1994).
2. Reaksi Pati dengan Iodin
Pati yang berikatan dengan iodin (I2) akan menghasilkanwarna biru. Sifat
ini dapat digunakanuntuk menghidrolisis adanya pati. Hal ini disebabkan oleh
struktur molekul pati yang berbentuk spiral, sehingga akan meningkat molekul
iodin dan terbentuklah warna biru. Dari percobaan-percobaan didapat bahwa pati
akan merefleksikan warna biru bila berupa polimer glukosa yang lebih besar dari
dua puluh, misalnya molekul-molekul amilosa. Bila poimernya kurang dari
duapuluh seperti amilopektin , maka akan dapat dihasilkan warna merah. Sedang
dekstrin dengan polimer 6,7 dan 8 membentuk warna coklat. Polimer yang lebih
kecil dari lima tidak memberikan warna dengan iodin (F.G Winarno, 2004).
C. Onggok (ampas tapioka)
Onggok merupakan hasil samping dari pembuatan tapioka ubi kayu pada
proses pengolahan tepung tapioka , limbah yang dihasilkan berupa limbah padat
dan limbah cair. Limbah ini mempunyai beberapa kegunaan bila diolah kembali
(Anonim, 2000).
Onggok adalah serat yang merupakan hasil samping pembuatan pati dari
ubi kayu (cassava). Pemanfaatan onggok masih sangat sederhana dan
dikatagorikan sebagai hasil samping yang bernilai ekonomi sangat rendah. Serat
terdiri dari hemiselulosa, pektin dan selulosa. Hasil sementara yang diperoleh
menunjukkan bahwa penambahan asam 20 ml merupakan kondisi optimal untuk
proses hidrolisa pati dari onggok dan kurang lebih 80% onggok mampu
terhidrolisa menjadi glukosa pada 24 jam fermentasi (Trisanti Anindyawati,
2007).
Salah satu jenis industri yang cukup banyak menghasilkan limbah adalah
pabrik pengolahan tepung tapioka. Dari proses pengolahan singkong menjadi
tepung tapioka, dihasilkan limbah sekitar 2/3 bagian atau sekitar 75% dari bahan
mentahnya. Dalam keadaan kering, onggok sudah mengeluarkan bau tak sedap
apalagi dalam keadaan basah saat musim hujan. Bau tak sedap ini muncul akibat
terjadinya proses pembusukan onggok yang amat cepat. Seperti diketahui,
kandungan karbohidrat singkong ini cukup tinggi yakni mencapai 72,49% 85,99%, sementara kadar airnya 14,09%. Tingginya kandungan karbohidrat dan
kadar air inilah yang mempermudah aktifitas mikroba pengurai. Proses
penguraian bisa bersifat aerob (membutuhkan oksigen) dan bisa pula bersifat
anaerob (tidak membutuhkan oksigen). Onggok menghasilkan bau berupa H2S
dan NH3 serta berbagai gas berbau menyengat lainnya. Meskipun disimpan dalam
tempat
khusus
misalnya,
bau
tak
sedap
ini
tetap
sulit
dibendung
(F:\ONGGOK\onggokl \Biokonversi penangkal bau.mht).
D. Fermentasi
1. Pengertian Fermentasi
Fermentasi adalah proses perubahan senyawa-senyawa kompleks dari
bahan menjadi senyawa sederhana dengan disertai bau yang spesifik atau khusus
oleh aktifitas mikrobia halofilik. Sedangkan pengertian lain dari fermentasi adalah
proses penguraian glukosa menjadi alkohol dan karbondioksida yang disebabkan
oleh aktifitas sel-sel khamir yang tumbuh dan berkembang biak dengan cairan (E.
Gumbira Said, 1987).
Fermentasi bahan pangan adalah sebagai hasil kegiatan beberapa jenis
mikroorganisme diantara beribu-ribu jenis bakteri. Khamir dan kapang yang telah
dikenal.
Mikroorganisme
yang
memfermentasikan
bahan
pangan
untuk
menghasilkan perubahan yang diinginkan dapat dibedakan dari mikroorganismemikroorganisme yang menyebabkan kerusakan dan penyakit yang ditularkan
melalui makanan. Dari organisme-organisme yang memfermentasi bahan pangan
yang paling penting adalah bakteri pmbentuk asam laktat, bakteri pembentuk
asam asetat dan beberapa khamir penghasil alkohol. Jenis-jenis kapang tertentu
juga berperan utama dalam fermentasi beberapa bahan pangan.
2. Jenis Mikroorganiseme fermentasi
a. Khamir sejak dulu berperan dalam fermentasi yang bersifat alkohol dimana
produk utama dari metabolismenya adalah etanol. Saccharomyces cerevisiae
adalah jenis yang utama yang berperan dalam produksi minuman beralkohol
sepertibir dan anggur dan juga digunakan untuk fermentasi adonan dalam
perusahaan roti.
b. Kapang jenis-jenis tertentu digunakan dalam persiapan pembuatan beberapa
macam keju dan beberapa fermentasi bahan pangan Asia seperti kecap dan tempe.
Jenis-jenis yang termasuk golongan aspergilus, rhizopus dan Penicillium
sangat penting dalam kegiatan tersebut (K.A. Buckle dkk, 1985).
3. Proses Fermentasi
Sel khamir dalam suasana anaerobik akan memfermentasi glukosa menjadi
etanol. Hasil akhir proses fermentasi alkohol melalui lintasan ini adalah 92 gram
etanol, 88 gram CO2 dan enersi (ATP) untuk setiap 180 gram glukosa. Sehingga
secara teoritis, setiap satu gram glukosa akan menghasilkan 0,51 gram etanol dan
0,49 gram CO2. Tetapi dalam prakteknya , jumlah etanol yang dapat diperoleh
tidak lebih dari 90-95 persen dari perhitungan teoritis. Hasil ini disaebabkan
karena nutrien yang tersedia dalam medium juga digunakan untuk pembentukan
biomassa dan pembentukan sel. Disamping itu pada fermentasi ini juga terjadi
reaksi-reaksi samping yang biasanya menghasilkan gliserol dan asam suksinat.
Reaksi samping ini diperkirakan mengkonsumsi substrat sebanyak 4-5 persen.
Selama fermentasi alkohol berlangsung, diperlukan sedikit oksigen yaitu
sekitar 0,05-0,10 mmHg tekanan O2, yang diperlukan oleh sel khamir untuk
biosintesa lemak-lemak tidak jenuh dan lipid. Jumlah oksigen yang lebih tinggi
dapat merangsang pertumbuhan sel khamir , sehingga produktifitas produksi
etanol menjadi lebih rendah (Pasteur Effect).
Tergantung pada speciesnya sel khamir mampu menggunakan berbagai jenis
substrat. Pada umumnya sel khamir dapat tumbuh dan memproduksi etanol secara efisien
pada pH 3,5-6,0 dan pada suhu 28-35°C. Peningkatan suhu sampai 40°C dapat
mempertinggi kecepatan awal produksi etanol, tetapi produktifitas fermentasi secara
keseluruhan menurun karena meningkatnya pengaruh penghambatan oleh etanol terhadap
pertumbuhan sel khamir (Djundjung Daulai,Ansori Rahmar, 1992).
Waktu
fermentasi
berkisar
antara
(36-48) jam,
bergantung
kepada
konsentrasi dan komposisi sakarida, unsur-unsur nutrisi, inhibitor, pH, dan suhu selama
proses berlangsung. Suhu optimum untuk proses fermentasi alkohol adalah sekitar (3133) °C,(P. Soebiyanto Tjokroadikoesoemo, 1993).
E. Kamir / Ragi
1. Morfologi
Khamir adalah mikroorganismebersel tunggal dengan ukuran antara 5 dan 20
mikron. Biasanya berukuran 5 sampai 10 kali lebih besar dari bakteri. Sel-sel kamir
sering dijumpai secara tunggal tetapi apabila anak-anak sel tidak dilepaskan dari
induknya setelah pembelahan maka akan terrjadi bentuk yang disebut pseudomiselium.
Kamir tidak bergerak karena itu tidak memiliki struktur tambahan dibagian luarnya
seperti flagella.
2. Pertumbuhan
Khamir dapat tumbuh dalam media cair dan padat dengan cara yang sama seperti
bakteri. Pembelahan sel terjadi secara aseksual dengan pembentukan tunas. Bagi
kebanyakan khamir seperti sacharomyces cerevisae, tunas dapat berkembang dari tiap
bagian permukaan sel induk tetapi bagi beberapa spesies hanya pada bagian tertentu saja.
3. Penggunaan
Khamir mempunyai peranan penting dalam industri makanan. Banyak
kegiatannya dalam makanan memang dikehendaki
dan banyak dimanfaatkan dalam
pembuatan bir, anggur, minuman keras, roti dan produk makanan terfermentasi, dan juga
merupakan sumber potensial dari protein sel tunggal untuk fortifikasi makanan ternak.
Galur (strain) Sacharomyces cerevisiae hingga saat ini yang paling banyak digunakan
untuk keperluan diatas.
Bahan yang dipakai dalam industri khamir adalah baik molases (tetes) dari gula
bit (yang ditambah vitamin, biotin) atau tetes dari gula tebu, diencerkan sampai
mengandung kira-kira 10% gula. Garam-garam amonium dan fosfor ditambahkan, juga
magnesium sulfat untuk mensuplai zat-zat gizi lainnya yang dibutuhkan untuk
pertumbuhan khamir pH harus diatur sekitar 4,5 dan media inokulasi dengan benih
khamir yang diperoleh dari kultur murni. Volume inokulum biasanya sekitar 5% dari
jumlah akhir volume keseluruhan (K.A Buckle dkk., 1985).
Secara teoritis untuk setiap 100 bagian dari gula yang terdapat dalam cider
dihasilkan 51 bagian alkohol dan 49 bagian karbondioksida. Dalam praktek diperoleh
antara 45 sampai 47 bagian alkohol karena sebagian dari gula digunakan untuk khamir
atau hilang untuk menghasilkan substansi-substansi lain. Untuk cider yang mengandung
kadar gula awal 10 persen dihasilkan kira-kira 4,6 persen alkohol bila fermentasi oleh
khamir sempurna (Norman W. Desrosier, 1988).
F. Alkohol
Etil (CH3CH2OH) juga dikenal dengan nama alkohol, adalah suatu cairan tak
berwarna dengan bau yang khas. Berat spesifik cairan ini pada 15 °C sebesar 0,7937.
Alkohol mulai mendidih pada suhu 78,32 °C (760 mm air raksa). Bahan ini mudah larut
dalam air dan eter. Kandungan kalorinya sebesar 7.100 kalori/gram, dengan panas
pembakaran sebesar 328 kkal (cair).
(P. Soebiyanto Tjokroadikoesoemo, 1993).
Dalam kimia alkohol / alkanol adalah istilah istilah umum untuk senyawa organik
apapun yang memiliki gugus hidroksil (OH-) yang terikat pada atom karbon, yang etanol
sendiri terikat pada atom hydrogen atau atom karbon lain.Gugus fungsional alkohol
adalah gugus hidroksil yang terikat pada karbon hibridasi sp3. Ada 3 jenis utama alkohol
( primer sekunder dan tersier). Nama-nama ini merujuk pada jumlah karbon yang terikat
pada karbon C-OH. Etanol dan metanol adalah alkohol primer. Rumus kimia alkohol
ialah CnH2n+1OH. Ada dua nama untuk alkohol yaitu nama umum dan nama IUPAC
(Wilkipedia Indonesia, 2007).
Etanol yang digunakan dalam minuman diperoleh dari peragian karbohidrat yang
berkataliskan enzim (fermentasi gula dan pati) satu tipe enzim mengubah karbohidrat ke
glukosa, kemudian keetanol, tipe yang lain menghasilkan cuka (asam asetat), dengan
etanol sebagai zat antara (Tranggono dkk., 1987).
G. Penetapan Kadar Alkohol
1. Definisi
Kadar alkohol atau etanol adalah persen volume atau persen bobot zat yang
ditetapkan dengan cara destilasi.
2. Dasar Penetapan
Sampel / contoh dilakukan penyulingan. Hasil penyulingan dilakukan penetapan
Bj (berat jenis) nya, kemudian ditetapkan alkoholnya dengan menggunakan daftar bobot
jenis dan kadar alkohol pada suhu 200C.
Sampel yang dilakukan penetapan ialah sampel yang telah dilakukan hidrolisa
asam dengan HCl 3% dan difermentasi dengan penambahan ragi 1%, 2%, 3%, 4% dan
5%.
3. Cara Uji
Alkohol dipisahkan dari semua bahan tambahan dengan cara destilasi. Piknometer
yang telah diketahui beratnya diisi dengan sampel pada suhu 200C, ditimbang dengan
neraca analitik dan dicatat beratnya. Kemudian dilakukan hal yang sama untuk aquadest.
Setelah diketahui berat masing-masing, berat berat jenis sampel dibandingkan dengan
berat jenis aquadest sehingga didapat berat jenis destilat. Kemudian dilihat kadar etanol
pada daftar % v/v pada suhu 200C.
H. Kerangka Teori
Onggok
Hidrolisa asam (HCl 3%)
3%
Glukosa
4%
Fermentasi
Variasi Ragi
5%
6%
Kadar Alkohol
7%
I. Kerangka Konsep
Variabel bebas
Variasi Jumlah Ragi
Variabel terikat
Kadar Alkohol