01.05.2013 Views

Chapter II.pdf - USU Institutional Repository - Universitas Sumatera ...

Chapter II.pdf - USU Institutional Repository - Universitas Sumatera ...

Chapter II.pdf - USU Institutional Repository - Universitas Sumatera ...

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

Tinjauan Umum Tentang Gadung<br />

TINJAUAN PUSTAKA<br />

Secara taksonomi gadung dapat diklasifikasikan sebagai berikut :<br />

Taksonomi umbi gadung Dioscorea hispida Dennst.<br />

Kingdom Plantae – Plants<br />

Subkingdom Tracheobionta – Vascular plants<br />

Superdivision Spermatophyta – Seed plants<br />

Division Magnoliophyta – Flowering plants<br />

Class Liliopsida – Monocotyledons<br />

Subclass Liliidae<br />

Order Liliales<br />

Family Dioscoreaceae – Yam family<br />

Genus Dioscorea L. – yam<br />

Species Dioscorea hispida Dennst. – intoxicating yam<br />

(Wikipedia1, 2009).<br />

Gambar 1. Dioscorea hispida Dennst.<br />

Berdasarkan data yang diperoleh diketahui bahwa Indonesia merupakan<br />

negara pengimpor produk pati termodifikasi. Pada tahun 2002 Indonesia<br />

mengimpor produk modifikasi pati sebanyak 80.000 ton sedangkan impor produk<br />

dekstrin diperkirakan sekitar 55-65 % dari total import modifikasi pati. Kisaran<br />

5<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara


harga dekstrin adalah US $425 per ton untuk dekstrin putih dan US $450 per ton<br />

untuk dekstrin kuning. Tingginya nilai impor indonesia akan produk pati<br />

termodifikasi atau dekstrin maupun produk modifikasi lainnya menggambarkan<br />

tingginya tingkat kebutuhan Indonesia akan produk tersebut terutama bagi industri<br />

pangan maupun nonpangan. Sedangkan potensi dan peluang pati dari sumber<br />

karbohidrat umbi-umbian sangatlah besar dan tersebar di seluruh pelosok<br />

Indonesia (Triyono, 2007).<br />

Di kawasan Asia tropis umbi D. hispida merupakan bahan makanan<br />

cadangan pada saat paceklik. Senyawa alkaloida dioscorin merupakan senyawa<br />

racun yang terdapat pada umbi cukup tinggi. Diperlukan keahlian dan waktu<br />

cukup lama untuk mempersiapkan umbi tsb sebagai bahan pangan, dengan cara<br />

seperti umbi diiris tipis-tipis, dicuci dengan air segar atau direbus beberapa kali<br />

dengan air garam, atau direndam dalam air mengalir. Umbinya dapat diektrak<br />

menjadi tepung dan digunakan untuk berbagai keperluan industri dan masakan.<br />

Seringkali ekstrak umbinya digunakan untuk racun binatang (a.l. ikan), atau<br />

pengusir hama pada tanaman. Kadangkala tumbukan umbinya digunakan secara<br />

eksternal sebagai antiseptik dan air rebusannya.(Gaman and Sherrington, 1992).<br />

Bagi yang belum tahu cara memasaknya, jenis umbi ini memang tak akan<br />

enak. Bahkan bisa beracun. Namun bagi yang sudah mengerti, bisa menjadi<br />

penganan gurih nan renyah jika dibikin kripik. Kripik gadung, demikian nama<br />

penganannya. Bahan penganan ini memang berasal dari gadung Sejenis umbi-<br />

umbian yang banyak tumbuh di Pulau Jawa. Terutama di wilayah Kota Solo dan<br />

sekitarnya. Di sinilah gadung bisa menawarkan solusi. Umbi tanaman merambat<br />

ini merupakan salah satu bahan yang dapat digunakan untuk membuat racun tikus.<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

6


Karena berbahan alami, racun tikus jenis ini bersifat mudah terurai<br />

(biodegradable) di alam, sehingga tak bakal mencemari lingkungan<br />

(Harahap, F. dan S. Ginting, 1984).<br />

Bioethanol merupakan energy alternative BBM yang bersumber dari<br />

bahan baku tanaman yan mengandung karbohidrat atau pati seperti singkong, ubi<br />

jalar, tebu, jagung, gandum, serta limbah pertanian seperti jerami. Bioethanol<br />

didapatkan dari hasil fermentasi singkong dengan menggunakan yeast<br />

saccaromises cerevisiae sehingga menghasilkan alcohol. Kemudian<br />

dilakukan proses distilasi untuk mencapai kemurnian 95 %. Energi alternative ini<br />

memiliki banyak kelebihan dibandingkan dengan BBM yang ada saat ini, yaitu<br />

dapat diperbaharui, ramah lingkungan, terjangkau masyarakat luas, serta<br />

konsumsinya pun lebih irit dibandingkan dengan premium. Bioethanol sangat<br />

cocok untuk diterapkan di Indonesia. Hal tersebut dikarenakan Negara Indonesia<br />

memiliki wilayah agraris yang subur. Tanaman gadung pun sangat mudah<br />

ditanam. Bioethanol ini adalah salah satu aplikasi dari teori 2 larutan yang<br />

bercampur sebagian. (Tim Nasional Pengembangan BBN,2007).<br />

Kadar glukosa dan alkohol dari umbi akar M.esculenta jenis SPP (sao<br />

pedro petro) lebih besar dari kadar glukosa dan alkohol dari umbi akar jenis biasa.<br />

Glukosa ditetapkan kadarnya dengan metode enzimatis 600-PAP. Kadar glukosa<br />

untuk M.esculenta jenis biasa adalah 8,36 g % 1,11 g %.Untuk jenis SPP kadarnya<br />

17,6 g % 0,43 g %. Etanol ditetapkan kadar dengan metode bobot jenis, kadar<br />

alkohol untuk M.esculenta jenis biasa 2,24 % v/v 0,31 % v/v dan 2,40 % b/b 0,39<br />

% b/b.Jenis SPP kadar alkoholnya 5,39 % v/v 0,51 % v/v dan 4,27 % b/b 0,375<br />

b/b.Selain itu ketela pohon terdapat kandungan rutin yang berasal dari flavonoid<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

7


dan falavonoid ini dari tumbuh-tumbuhan. Prinsip dasarnya adalah menghambat<br />

terjadinya reaksi antara substrat linamarin dan metillinamarin dengan enzim<br />

linamarase. Perendaman irisan umbi gadung dalam larutan garam 8 persen selama<br />

tiga hari, mampu mengurangi racun sianida dengan residu yang terbentuk relatif<br />

rendah. Sebaliknya, jika terlalu lama (lebih dari dua hari), tepung yang dihasilkan<br />

akan berwarna cokelat muda, berbau, bahkan terasa masam.Usaha pembuatan<br />

tepung lokal memiliki prospek pasar yang cerah. Usaha ini bisa dikembangkan di<br />

daerah-daerah sentra produksi umbi, buah, dan serealia. Pengembangan usaha ini<br />

diharapkan bisa berperan dalam meningkatkan pendapatan petani di pedesaan,<br />

membuka lapangan pekerjaan baru, sekaligus meningkatkan ketahanan pangan<br />

nasional (Sudarmadji dkk, 1989).<br />

Umbi Dioscorea Hispida Dennst dikenal di Indonesia dengan nama<br />

gadung (Jawa) dan Umbili (<strong>Sumatera</strong> Utara). Umbi Dioscorea Hispida Dennst<br />

tidak efisien digunakan untuk bahan pangan tetapi lebih baik digunanakan untuk<br />

bahan non pangan seperti pengental getah oleh masyarakat perkebunan karet,<br />

sebagai insektisida, dan lain-lain. Pada umbi ini masih mengandung senyawa<br />

beracun HCN yang cukup tinggi, sehingga jika diolah menjadi bahan pangan<br />

dapat menyebabkan kepala pusing, untuk itu sebaiknya umbi ini diolah untuk<br />

pembuatan biogas yaitu dengan teknologi bioproses agar umbi ini dapat<br />

termanfaatkan secara efektif. Pelaksanaan penelitian ini dilatar belakangi karena<br />

banyaknya ditemukan spesies ini di <strong>Sumatera</strong> Utara yang kurang termanfaatkan<br />

oleh masyarakat karena minimnya pengetahuan tentang pengolahannya menjadi<br />

biogas yang tentu saja menguntungkan sebagai energi alternatif. (Hamidah, 2003).<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

8


Karena diketahui umbi ini mempunyai kandungan pati dan karbohidrat<br />

yang tinggi, maka umbi dapat juga digunakan sebagai alternatif bahan sebagai<br />

sumber pati serta umbi ini dapat menjadi bahan pengganti amoniak yaitu berupa<br />

pengental getah yang dilakukan dengan beberapa perlakuan yaitu dengan melihat<br />

titik isoelektrik protein dari komponen getah umbi tersebut yaitu (USDA, 2008).<br />

Bioethanol adalah alkohol yang berasal dari bahan baku tanaman. Untuk<br />

membuat alkohol dilakukan melalui proses fermentasi dari bahan baku tumbuhan<br />

yang mengandung karbohidrat tinggi, seperti singkong, ubi jalar, tebu, jagung,<br />

sagu, gandum, serta limbah pertanian seperti jerami.<br />

Selama ini, alkohol selalu diasosiasikan dan diidentikkan dengan minuman keras<br />

(miras). Padahal fungsi alkohol itu sangat beragam. Secara umum bioethanol<br />

dapat digunakan sebagai bahan baku industri turunan alcohol, campuran untuk<br />

miras, bahan dasar industri farmasi, bahkan sebagai bahan bakar untuk kendaraan<br />

bermotor.(wikipedia 1, 2010).<br />

Opini yang mengaitkan makan gadung atau ubi dengan rawan pangan<br />

amat kontradiktif dengan upaya diversifikasi yang sudah digelar 30 tahun lalu.<br />

Bukankah gadung sebagai sumber karbohidrat. Gerakan diversifikasi pangan<br />

hanya kebijakan di atas kertas. Pasalnya konsumsi beras bukan menurun malah<br />

menaik. Jika tahun 1967 konsumsi beras 110 kg/kapita/tahun, sekarang meningkat<br />

menjadi 135 kg/kapita/tahun. Sayang, Indonesia yang dikenal memiliki banyak<br />

umbi-umbian sebagai sumber karbohidrat, ternyata tak cukup ampuh mengalihkan<br />

ketergantungan konsumsi rakyat terhadap beras. Nasib berbagai jenis umbi-<br />

umbian hanya sebatas makanan selingan. Bahkan mereka kerap menjadi korban<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

9


salah sangka sebagai makanan tak bergizi, dan acap didakwa membawa<br />

malapetaka (Hidayat, N., 2007).<br />

Umbi-umbian yang banyak tumbuh di lahan kering ternyata banyak<br />

mempunyai berbagai keunggulan, yaitu,: 1) mempunyai kandungan karbohidrat<br />

yang tinggi sebagai sumber tenaga, 2) daun ubi kayu dan ubi jalar kaya akan<br />

vitamin A dan sumber protein penting, 3) menghasilkan energi yang lebih banyak<br />

per hektare dibandingkan beras dan gandum, 4) dapat tumbuh di daerah marjinal<br />

di mana tanaman lain tidak bisa tumbuh, 5) sebagai sumber pendapatan petani<br />

karena bisa dijual sewaktu-waktu, dan 6) dapat disimpan dalam bentuk tepung dan<br />

pati. Sumber daya hayati umbi-umbian yang beraneka ragam jenisnya di Tanah<br />

Air ini belumlah dimanfaatkan secara optimal untuk memenuhi kecukupan<br />

pangan, khususnya sebagai sumber karbohidrat. Potensi dari komoditas tersebut<br />

belum didukung (Wikipedia 2 , 2010).<br />

Pada prinsipnya pengolahan pati dari umbi gadung adalah dengan cara<br />

pemecahan dinding sel, sehingga butir pati yang terdapat di dalamnya dapat<br />

keluar. Hal ini dapat dilakukan dengan jalan pemarutan dan dapat dibantu dengan<br />

alat pengepres. Dengan cara tersebut tidak semua pati yang ada dalam ubi dapat<br />

terlepas, sekitar 70 – 90 % dapat keluar sedang selebihnya tertinggal di dalam<br />

ampas pemerasan. Ampas pemerasan mengandung kadar tepung relatif tinggi<br />

karena teknologi yang ada sekarang ini tidak memungkinkan seluruh pati terpisah<br />

dari ampasnya. Di beberapa tempat ampas dikeringkan dalam bentuk bulatan dan<br />

digiling menjadi tepung asia yang umumnya digunakan sebagai bahan obat<br />

nyamuk, bahan pangan maupun pakan ( Remaja LIPI, 2006 ).<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

10


Pati merupakan cadangan karbohidrat dalam tutumbuh-tumbuhan dan<br />

merupakan karbohidrat utama yang dikonsumsi manusia di seluruh dunia.<br />

Komposisi amilosa dan amilopektin pada setiap jenis berbeda. Amilopektin pada<br />

umumnya terdapat dalam jumlah lebih besar. Sebagian besar pati mengandung<br />

antara 15 % dan 35 % amilosa. Dalam butiran pati, rantai-rantai amilosa dan<br />

amilopektin tersusun dalam bentuk semi kristal, yang menyebabkannya tidak larut<br />

dalam air dan memperlambat proses pencernaannya oleh amilase pankreas. Bila<br />

dipanaskan dengan air, struktur kristal rusak dan rantai polisakarida akan<br />

mengambil posisi acak. Hal inilah yang menyebabkannya mengembang dan<br />

memadat (gelatinisasi). Cabang-cabang yang terletak pada bagian amilopektinlah<br />

yang terutama sebagai penyebab terbentuknya gel yang cukup stabil. Proses<br />

pemasakan pati di samping menyebabkan terbentuknya gel juga dapat<br />

melunakkan dan memecah sel,sehingga mempermudah proses pencernaan. Dalam<br />

proses pencernaan semua bentuk pati akand ihidrolisa yang sebagian besar<br />

menghasilkan glukosa (Afrianti,.2004).<br />

Dalam proses gelatinasi, bahan baku ubi kayu, ubi jalar, atau jagung<br />

dihancurkan dan dicampur air sehingga menjadi bubur, yang diperkirakan<br />

mengandung pati 27-30 persen. Kemudian bubur pati tersebut dimasak atau<br />

dipanaskan selama 2 jam sehingga berbentuk gel. Proses gelatinasi tersebut dapat<br />

dilakukan dengan 2 cara, yaitu:<br />

1. Bubur pati dipanaskan sampai 130 o C selama 30 menit, kemudian didinginkan<br />

sampai mencapai temperature 95 o C yang diperkirakan memerlukan waktu sekitar<br />

¼ jam. Temperatur 95 o C tersebut dipertahankan selama sekitar 1 ¼ jam, sehingga<br />

total waktu yang dibutuhkan mencapai 2 jam.<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

11


2. Bubur pati ditambah enzyme termamyl dipanaskan langsung sampai mencapai<br />

temperatur 130 o C selama 2 jam.<br />

Gelatinasi cara pertama, yaitu cara pemanasan bertahap mempunyai<br />

keuntungan, yaitu pada suhu 95 o C aktifitas termamyl merupakan yang paling<br />

tinggi, sehingga mengakibatkan yeast atau ragi cepat aktif. Pemanasan dengan<br />

suhu tinggi (130 o C) pada cara pertama ini dimaksudkan untuk memecah granula<br />

pati, sehingga lebih mudah terjadi kontak dengan air enzym. Perlakuan pada suhu<br />

tinggi tersebut juga dapat berfungsi untuk sterilisasi bahan, sehingga bahan<br />

tersebut tidak mudah terkontaminasi.<br />

Gelatinasi cara kedua, yaitu cara pemanasan langsung (gelatinasi dengan<br />

enzyme termamyl) pada temperature 130 o C menghasilkan hasil yang kurang baik,<br />

karena mengurangi aktifitas yeast. Hal tersebut disebabkan gelatinasi dengan<br />

enzyme pada suhu 130 o C akan terbentuk tri-phenyl-furane yang mempunyai sifat<br />

racun terhadap yeast. Gelatinasi pada suhu tinggi tersebut juga akan berpengaruh<br />

terhadap penurunan aktifitas termamyl, karena aktifitas termamyl akan semakin<br />

menurun setelah meningkat (Wasito, 1981)<br />

Komposisi Kimia Gadung<br />

Umbi Dioscorea hispida merupakan bahan makanan cadangan pada saat<br />

paceklik. Senyawa alkaloida dioscorin merupakan senyawa racun yang terdapat<br />

pada umbi cukup tinggi. Diperlukan keahlian dan waktu cukup lama untuk<br />

mempersiapkan umbi tersebut. Sebagai bahan pangan, dengan cara seperti umbi<br />

diiris tipis-tipis, dicuci dengan air segar atau direbus beberapa kali dengan air<br />

garam, atau direndam dalam air mengalir. Umbinya dapat diekstrak menjadi<br />

tepung dan digunakan untuk berbagai keperluan industri dan masakan. Seringkali<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

12


ekstrak umbinya digunakan untuk racun binatang (antara lain ikan), atau pengusir<br />

hama pada tanaman. Kadangkala tumbukan umbinya digunakan secara eksternal<br />

sebagai antiseptik dan air rebusannya<br />

(Wikipedia 3, 2010).<br />

Adapun komposisi kimia Gadung dapat dilihat pada Tabel 1.<br />

Tabel 1. Komposisi Kimia Gadung (per 100 gram bahan kering)<br />

Komponen Jumlah<br />

Kalori (Kal) 102<br />

Protein (gram) 2,0<br />

Lemak (gram) 0,2<br />

Karbohidrat (gram) 23,3<br />

Kalsium (mg) 20<br />

Fosfor (mg) 50<br />

Besi (mg) 0,6<br />

Air (gram) 62,5<br />

Sumber : Wikipedia 4, 2010<br />

Kandungan HCN pada gadung bervariasi, namun diperkirakan ratarata<br />

dalam gadung yang menyebabkan keracunan di atas 50 mg/kg. HCN dihasilkan<br />

oleh gadung jika gadung tersebut dihancurkan, dikunyah, diiris, atau diolah. Jika<br />

dicerna HCN sangat cepat terserap oleh alat pencernaan masuk ke dalam saluran<br />

darah dan terikat bersama oksigen. Bahaya HCN pada kesehatan terutama pada<br />

sistem pernapasan, di mana oksigen dalam darah terikat oleh senyawa HCN dan<br />

terganggunya sistem pernapasan (sulit bernapas). Tergantung jumlah yang<br />

dikonsumsi, HCN dapat menyebabkan kematian jika pada dosis 0,5-3,5 mg<br />

HCN/kg berat badan (Winarno, 1997).<br />

Syarat-syarat ragi :<br />

1. Cepat berkembang biak<br />

2. Tahan terhadap alkohol kadar tinggi<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

13


3. Tahan terhadap suhu tinggi<br />

4. Cepat beradaptasi terhadap media fermentasi<br />

Faktor-faktor yang mempengaruhi kehidupan ragi Nutrisi (Zat gizi) Untuk<br />

tumbuh dan berkembang biak antara lain :<br />

Unsur C : pada karbohidrat,Unsur N : pada pupuk N,ZA,Urea,Amonia dsb dan<br />

Unsur P : pada pupuk fosfat dari NPK,TSP DSP dll, Mineral. Vitamin, dan<br />

Keasaman (pH) 4,8 – 5,0erat badan (Winarno, 1997).<br />

Penggunaan pupuk ZA ( Amonium sulfat) dan NPK yaitu sebagai sumber<br />

nitrogen dan sangat berpengaruh terhadap penurunan pH cairan fermentasi dan<br />

juga disebabkan oleh ionisasi H + , khamir mengkonsumsi senyawa ini untuk<br />

membentuk massa sel dalam bentuk R-NH3 dimana R adalah rantai karbon dan<br />

peningkatan NH3 akan melepaskan H kelingkungannya dan selama fermentasi ion<br />

H+ akan menurun sehingga pH juga menurun ( Fardiaz, 1989 ).<br />

Hidrolisis<br />

Hidrolisis onggok dapat dilakukan oleh asam atau enzim. Jika onggok<br />

dipanaskan dengan asam akan terurai menjadi molekul-molekul yang lebih kecil<br />

secara berurutan dan hasil akhirnya adalah glukosa.<br />

(C6H10O5)n + n-1 H2O n C6H12O6<br />

Pati Air Glukosa<br />

Hidrolisis onggok dapat dilakukan dengan cara hidrolisis dengan katalis<br />

asam, kombinasi asam dan enzim serta kombinasi enzim dengan enzim. Pada<br />

hidrolisis onggok dengan asam, diperlukan suhu yang tinggi. Semakin lama<br />

hidrolisis asam akan memecah molekul onggok secara acak dan gula pereduksi<br />

yang dihasilkan juga semakin besar (Judoamidjojo, et al., 1992).<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

14


Fermentasi Alkohol<br />

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan<br />

anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk<br />

respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang<br />

mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik .Gula<br />

adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi<br />

adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain<br />

dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal<br />

sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan<br />

etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya (Wikipedia, 2010 ).<br />

Beberapa organisme seperti Saccharomyces dapat hidup, baik dalam<br />

kondisi lingkungan cukup oksigen maupun kurang oksigen. Organisme yang<br />

demikian disebut aerob fakultatif. Dalam keadaan cukup oksigen, Saccharomyces<br />

akan melakukan respirasi biasa. Akan tetapi, jika dalam keadaan lingkungan<br />

kurang oksigen Saccharomyces akan melakukan fermentasi.Dalam keadaan<br />

anaerob, asam piruvat yang dihasilkan oleh proses glikolisis akan diubah menjadi<br />

asam asetat dan CO2. Selanjutnya, asam asetat diubah menjadi alkohol. Proses<br />

perubahan asam asetat menjadi alkohol tersebut diikuti pula dengan perubahan<br />

NADH menjadi NAD+. Dengan terbentuknya NAD+, peristiwa glikolisis dapat<br />

terjadi lagi. Dalam fermentasi alkohol ini, dari satu mol glukosa hanya dapat<br />

dihasilkan 2 molekul ATP. Fermentasi alkohol, secara sederhana berlangsung :<br />

Ringkasan reaksi :<br />

C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi<br />

( Isnan Mulia, 2009 ).<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

15


Fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga<br />

dihasilkan produk yang dikehendaki. Mikrobia yang umumnya terlibat dalam<br />

fermentasi adalah bakteri, khamir dan kapang. Beberapa contoh proses fermentasi<br />

diantaranya adalah pembuatan tempe, onggok dan sebagainya. Mikroba yang<br />

banyak terlibat pada fermentasi alkohol adalah Saccharomyces cerevisiae<br />

sedangkan dalam pembuatan tempe salah satunya adalah (Rhizopus sp) dan<br />

Monascus purpureus sering digunakan pada pembuatan onggok. Fermentasi dapat<br />

dilakukan dengan menggunakan kultur murni ataupun alami serta dengan kultur<br />

tunggal ataupun kultur campuran. Fermentasi menggunakan kultur alami<br />

umumnya dilakukan pada proses fermentasi tradisional yang memanfaatkan<br />

mikroorganisme yang ada di lingkungan. Salah satu contoh produk pangan yang<br />

dihasilkan dengan fermentasi alami adalah gatot dan growol yang dibuat dari<br />

singkong (Hidayat, 2007).<br />

Pemilihan sel khamir didasarkan pada jenis karbohidrat yang digunakan<br />

sebagai medium untuk memproduksi alkohol dari pati dan gula digunakan<br />

Saccharomyces cerevisiae. Suhu yang baik untuk proses fermentasi berkisar<br />

antara 25-30 o C. Derajat keasaman (pH) optimum untuk proses fermentasi sama<br />

dengan pH optimum untuk proses pertumbuhan khamir yaitu pH 4,0-4,5. Etanol<br />

pada proses fermentasi alkoholik terbentuk melalui beberapa jalur metabolisme<br />

bergantung jenis mikroorganisme yang terlibat. Untuk Saccharomyces serta<br />

sejumlah khamir lainnya, etanol terbentuk melalui jalur Embden Meyernof Parnas<br />

(EMP), reaksinya sebagai berikut (Rizani, 2000)<br />

Proses fermentasi dalam pembuatan alkohol terkadang tidak dapat<br />

terkontrol. Terkadang proses fermentasi terjadi dengan waktu yang cukup lama,<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

16


tergantung dari kemampuan ragi untuk merubah karbohidrat ke dalam alkohol.<br />

Dalam pemilihan ragi yang akan digunakan merupakan bagian yang paling<br />

penting dalam proses penyulingan alkohol. Ragi telah lama digunakan dalam<br />

proses penyulingan misalnya dalam proses pembuatan bir. Persiapan inokulasi<br />

ragi sering terkontaminasi oleh bakteri yang dibawa pada saat penyimpanan atau<br />

transportasi, sehingga kualitas alkohol yang dihasilkan harus disterilkan terlebih<br />

dahulu (Briggs, et al., 1981).<br />

Alkohol sebagai hasil fermentasi tipe anaerobik dari aktivitas khamir.<br />

Semua organisme membutuhkan energi untuk hidupnya yang diperoleh dari hasil<br />

perombakan bahan pangan yang mengandung gula. Dengan adanya oksigen<br />

beberapa mikroorganisme mencerna glukosa, karbon dioksida dan sejumlah besar<br />

energi (ATP) yang digunakan untuk tumbuh (Buckle, et al., 1987).<br />

Jenis-jenis alkohol dan reaksi alkohol<br />

Metanol dan etanol<br />

Dua alkohol paling sederhana adalah metanol dan etanol (nama umumnya<br />

metil alkohol dan etil alkohol) yang strukturnya sebagai berikut:<br />

H H H | | | H-C-O-H H-C-C-O-H | | | H H H metanol etanol<br />

Dalam peristilahan umum, "alkohol" biasanya adalah etanol atau grain<br />

alcohol. Etanol dapat dibuat dari fermentasi buah atau gandum dengan ragi.<br />

Etanol sangat umum digunakan, dan telah dibuat oleh manusia selama ribuan<br />

tahun. Etanol adalah salah satu obat rekreasi (obat yang digunakan untuk<br />

bersenang-senang) yang paling tua dan paling banyak digunakan di dunia. Dengan<br />

meminum alkohol cukup banyak, orang bisa mabuk. Semua alkohol bersifat<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

17


toksik (beracun), tetapi etanol tidak terlalu beracun karena tubuh dapat<br />

menguraikannya dengan cepat ( Wikipedia, 2010 ).<br />

Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena<br />

asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah<br />

menjadi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat<br />

menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul<br />

glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.<br />

Reaksinya<br />

:<br />

1. Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)<br />

2. Dekarboksilasi asam piruvat.<br />

Asampiruvat asetaldehid + CO2.<br />

piruvat dekarboksilase (CH3CHO)<br />

Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol<br />

(etanol).<br />

2 CH3CHO + 2 NADH2 2 C2HsOH + 2 NAD.<br />

alkohol dehidrogenase<br />

Ringkasan reaksi :<br />

C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi<br />

( Wikipedia, 2010 ).<br />

berikut:<br />

Tahapan-tahapan proses perubahan pati menjadi alkohol adalah sebagai<br />

1. Hidratasi pati : umbi-umbian digiling dan serbuk umbi-umbian diberi air<br />

sehingga terjadi dispersi.<br />

2. Gelatinisasi pati : ditentukan oleh tipe dari pati, hubungan antara suhu dan waktu,<br />

ukuran-ukuran partikel dan konsentrasi bubur. Hubungan optimal bervariasi<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara<br />

18


tergantung dari tipe pati yang digunakan. Tahap ini merupakan pemula (precursor)<br />

penting untuk proses.<br />

3. Hidrolisis pati : konversi pati untuk menghasilkan maltosa dan dekstrin yang tidak<br />

terfermentasi terjadi karena hidrolisis enzimatis. Reaksi ini akan mencapai<br />

keseimbangan bila telah tercapai rasio antara maltose-dekstrin yang dikendalikan<br />

oleh komposisi kimia dari pati. Komposisi kimia pati adalah amilosa dan<br />

amilopektin. Amilosa sebagai polimer dari glukosa yang merupakan rantai lurus<br />

dan secara kuantitatif dapat dihidrolisis menghasilkan maltosa, sedangkan<br />

amilopektin terhidrolosis sebagian.<br />

4. Konversi gula menjadi alkohol dengan cara fermentasi : gula sangat disukai oleh<br />

hampir semua makhluk hidup sebagai sumber energi. Khamir dapat<br />

memfermentasi glukosa, mannosa dan galaktosa dan tidak dapat memecah<br />

pentosa. Disakarida seperti sukrosa dan maltosa difermentasi dengan cepat oleh<br />

khamir karena mempunyai enzim sukrase atau invertase dan maltase untuk<br />

mengubah maltosa menjadi heksosa (Hidayat, dkk., 2006).<br />

Sumber Mikroba<br />

Klasifikasi khamir Saccharomyces cereviseae adalah sebagai berikut :<br />

Class : Ascomycetes<br />

Sub Class : Hemiascomycetidae<br />

Ordo : Endomycetales<br />

Famili : Saccharomycoideae<br />

Genus : Saccharomyces<br />

Species : Saccharomyces cereviseae<br />

(Pelczar, et al., 1983).<br />

20<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara


Khamir telah digunakan dalam waktu yang lama ditambahkan pada<br />

makanan, sebagai ragi roti dan ragi tape. Ragi pangan dan ragi pakan yang banyak<br />

digunakan adalah Torulopsis utilis, Candida utilis, Saccharomyces cereviseae,<br />

Saccharomyces fragii (Tjokroadikoesoemo, 1986).<br />

Ragi<br />

Kata ragi dipakai untuk menyebut adonan atau ramuan yang digunakan<br />

untuk pembuatan berbagai makanan dan minuman. Ragi mempunyai arti yang<br />

penting dalam makanan yang diolah secara fermentasi seperti dalam pembuatan<br />

brem, tape dan lain sebagainya . yeast merupakan tumbuhan mikroskopik bersel<br />

satu dan merupakan golongan fungi, tidak bercabang dan tidak mempunyai<br />

klorofil serta memperbanyak diri dengan cara budding (pertunasan). Yeast<br />

memfermentasi gula untuk menghasilkan etanol dan O2 dan produk samping<br />

lainnya. Yeast atau ragi yang digunakan dalam pangan adalah Saccharomyces<br />

cereviceae yang pada umumnya dinamakan ragi roti. Fermentasi gula oleh yeast<br />

terjadi pada proses anaerob dan keseluruhan reaksinya (Dwijoseputro, 1984).<br />

Perkataan "ragi" berasal dari Sansekerta 'yas' berarti "untuk bergolak atau<br />

mendidih". Ragi adalah makhluk hidup dan berada di udara sekitar kita. Ia adalah<br />

anggota dari keluarga jamur bersel satu dan terdapat sekitar 160 spesies yang<br />

berbeda. Ragi roti serta ragi bir termasuk species Saccharomyces cerevisiae.<br />

Menurut Louis Pasteur (1850), ragi segar adalah berwarna gading kekuning-<br />

kuningan, lunak dan basah, harus mudah hancur, berbau segar dan tidak ada<br />

warna gelap atau bagian yang kering. Ragi kering adalah ragi segar yang<br />

dikompres dan kering hingga kadar air hanya sekitar 8%.Butiran-butiran itu<br />

menjadi aktif kembali bila dicampur dengan air yang hangat. Keuntungan ragi<br />

21<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara


kering adalah memiliki ragi segar dengan konsentrasi tinggi dan tidak perlu<br />

didinginkan (Jaworski, 2008).<br />

Ragi adalah suatu inokulum atau starter untuk melakukan fermentasi<br />

dalam pembuatan produk tertentu.Ragi ini dibuat dari tepung beras, yang<br />

dijadikan adonan ditambah ramuan-ramuan tertentu dan dicetak dengan. diameter<br />

± 2 – 3 cm, digunakan untuk membuat arak, tape ketan, tape ketela (peuyeum),<br />

dan brem di Indonesia. Secara tradisional bahan-bahan seperti laos, bawang<br />

putih, tebu kuning atau gula pasir, ubi kayu, jeruk nipis dicampur dengan tepung<br />

beras, lalu ditambah sedikit air sampai terbentuk adonan. Adonan ini kemudian<br />

didiamkan dalam suhu kamar selama 3 hari dalam keadaan terbuka, sehingga<br />

ditumbuhi khamir dan kapang secara alami. Setelah itu adonan yang telah<br />

ditumbuhi mikroba diperas untuk mengurangi airnya, dan dibuat bulatan-bulatan<br />

lalu dikeringkan. Berdasarkan beberapa penelitian yang terdahulu bahwa pada<br />

ragi tape yang di jual di pasar traditional terdapat 2 macam isolat mikroba, yaitu<br />

isolat kapang dari dan khamir.Sesuaikandungan yang terdapat padaragi, maka<br />

proses fermentasi dibagi menjadi dua tahap yaitu perubahan pati menjadi gula<br />

sederhana.<br />

Jenis-jenis ragi antara lain adalah:<br />

- ragi instant/ragi dadak (misalnya: Fermipan, Mauripan), yang langsung<br />

dicampurkan pada bahan lainnya<br />

- ragi koral atau Active Dry Yeast, yang untuk mengaktifkannya harus direndam<br />

dulu dalam air hangat<br />

- ragi segar/ragi padat atau Compressed Yeast, yang penggunaannya sama dengan<br />

ragi instant tetapi harus selalu disimpan pada suhu rendah<br />

22<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara


Penggunaan ragi yang terlalu banyak akan menyebabkan adonan<br />

mengembang terlalu cepat dan aroma raginya tajam, akibatnya roti beraroma<br />

asam. Penggunaan air juga sebaiknya jangan terlalu panas karena akan membunuh<br />

ragi, akibatnya adonan tidak akan mengembang.<br />

( Nurhayani, 2000 ).<br />

Ada 2 jenis ragi yang ada di pasaran yaitu ragi padat dan ragi kering. Jenis<br />

ragi kering ini ada yang berbentuk butiran kecil-kecil dan ada juga yang berupa<br />

bubuk halus. Jenis ragi yang butirannya halus dan berwarna kecokelatan ini<br />

umumnya digunakan dalam pembuatan roti sedangkan ragi padat yang bentuknya<br />

bulat pipih sering digunakan dalam pembuatan tapai sehingga banyak orang<br />

menyebutnya dengan ragi tapai. Ragi ini dibuat dari tepung beras, bawang putih<br />

dan kayu manis yang diaduk hingga halus, lalu disimpan dalam tempat yang gelap<br />

selama beberapa hari hingga terjadi proses fermentasi. Setelah tumbuh jamur yang<br />

berwarna putih susu kemudian ragi ini dijemur kembali hingga benar-benar<br />

kering. Ragi padat memiliki aroma yang sangat tajam dengan aroma alkohol yang<br />

sangat khas (Wikipedia2 , 2009 )<br />

Penyulingan Alkohol<br />

Penyulingan atau distilasi pertama kali ditemukan oleh kimiawan Yunani<br />

sekitar abad pertama masehi yang perkembangannya dipicu terutama oleh<br />

tingginya permintaan akan spritus. Hypathia dari Alexandria dipercaya telah<br />

menemukan rangkaian alat untuk distilasi dan Zosimus dari Alexandria-lah yang<br />

telah berhasil menggambarkan secara akurat tentang proses distilasi pada sekitar<br />

abad ke-4 Bentuk modern distilasi pertama kali ditemukan oleh ahli-ahli kimia<br />

Islam pada masa kekhalifahan Abbasiah, terutama oleh Al-Razi pada pemisahan<br />

23<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara


alkohol menjadi senyawa yang relatif murni melalui alat alembik, bahkan desain<br />

ini menjadi semacam inspirasi yang memungkinkan rancangan distilasi skala<br />

mikro yang disebut The Hickman Stillhead dapat terwujud. Tulisan oleh Jabir<br />

Ibnu Hayyan (721-815) yang lebih dikenal dengan Ibnu Jabir menyebutkan<br />

tentang uap anggur yang dapat terbakar, ia juga telah menemukan banyak<br />

peralatan dan proses kimia yang bahkan masih banyak dipakai sampai saat kini.<br />

Kemudian teknik penyulingan diuraikan dengan jelas oleh Al-Kindi (801-873).<br />

(Wikipedia 3 , 2009)<br />

Distilasi fraksi alkohol bertujuan untuk memperoleh alkohol berkadar<br />

tinggi melalui pembuatan alat penyulingan fraksi dengan pemberian arang<br />

tempurung kelapa dan kapur sebagai penyerap. Alat penyulingan terdiri dari<br />

tempat penangas air, tangki pemanas, kolom fraksi, pipa pendingin, tangki<br />

pendingin dan tempat penampung distilat. Hasil pengujian terhadap kinerja alat<br />

penyulingan fraksi menunjukkan bahwa kecepatan kondensasi sampai berhenti<br />

penetesan distilat adalah 3 jam. Rendemen yang diperoleh sekitar 19 % dengan<br />

tingkat kemurnian antara 82 % Sampai 90 %. Hasil ini melebihi kandungan<br />

alkohol 40 % yang dihasilkan dari alat penyulingan tradisional<br />

(Suryanto, dkk., 2008).<br />

Karakteristik Alkohol<br />

Etanol atau etil alkohol yang di pasaran lebih dikenal sebagai alkohol<br />

merupakan senyawa organik dengan rumus kimia C2H5OH. Dalam kondisi<br />

kamar, etanol berwujud cairan yang tidak berwarna, mudah menguap, mudah<br />

terbakar, mudah larut dalam air dan tembus cahaya. Etanol adalah senyawa<br />

organik golongan alkohol primer. Sifat fisik dan kimia etanol bergantung pada<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara


gugus hidroksil. Reaksi yang dapat terjadi pada etanol antara lain dehidrasi,<br />

dehidrogenasi, oksidasi, dan esterifikasi (Rizani, 2000).<br />

Etanol (disebut juga etil-alkohol atau alkohol saja), adalah alkohol yang<br />

paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Karena sifatnya yang tidak<br />

beracun bahan ini banyak dipakai sebagai pelarut dalam dunia farmasi dan<br />

industri makanan dan minuman. Etanol tidak berwarna dan tidak berasa tapi<br />

memilki bau yang khas. Bahan ini dapat memabukkan jika diminum. Etanol<br />

sering ditulis dengan rumus EtOH. Rumus molekul etanol adalah C2H5OH atau<br />

rumus empiris C2H6O (Wikipedia 3 , 2009).<br />

Pembuatan alkohol dapat dilakukan dengan berbagai proses, antara lain<br />

produksi alkohol dengan cara fermentasi dan proses pembuatan alkohol dari tetes.<br />

Pada proses pembuatan alkohol dengan cara fermentasi bisa diproduksi dari 3<br />

macam karbohidrat yaitu :<br />

1. Bahan–bahan yang mengandung gula atau disebut juga substansi sakarin<br />

yang rasanya manis.<br />

2. Bahan yang mengandung pati<br />

3. Bahan yang mengandung selulosa<br />

4. Gas–gas hidrokarbon<br />

(Hamidah, 2003).<br />

Etanol merupakan produk fermentasi yang dapat dibuat dari substrat yang<br />

mengandung karbohidrat (gula, pati atau selulosa). Etanol merupakan nama<br />

IUPAC untuk “etil alkohol” (C2H5OH) , sering pula disebut sebagai<br />

“grain alcohol” atau alkohol saja. Bentuknya berupa cairan yang tidak berwarna<br />

dan mempunyai bau yang khas. Berat janisnya pada 15 oC adalah sebesar 0.7937<br />

25<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara


dan titik didihnya 78.32 oC pada tekanan 76 mm Hg. Sifat yang lain adalah larut<br />

dalam air dan eter dan mempunyai panas pembakaran 328 Kkal. Penggunaan<br />

etanol yang terbanyak adalah sebagai pelarut sebanyak 40 %, untuk membuat<br />

asetaldehid sebanyak 36 % (Judoamidjojo, dkk., 1992).<br />

Tabel 1. Sifat Fisik Etanol<br />

Sumber: Rizani (2000)<br />

Massa molekul relative 46,07 g/mol<br />

Titik beku -114,1 o C<br />

Titik didih normal 78,32 o C<br />

Dentitas pada 20 o C 0,7893 g/ml<br />

Kelarutan dalam air 20 o C sangat larut<br />

Viskositas pada 20 o C 1,17 cP<br />

Kalor spesifik, 20 o C 0,579 kal/g o C<br />

Kalor pembakaran, 25 o C 7092,1 kal/g<br />

Kalor penguapan 78,32 o C 200,6 kal/g<br />

<strong>Universitas</strong> <strong>Sumatera</strong> Utara

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!