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