biokimia fermentasi

A.  JUDUL PERCOBAAN

FERMENTASI

B.  TUJUAN PERCOBAAN

Untuk mempelajari kemampuan memfermentasi amilum, glukosa, fruktosa, mannosa, galaktosa oleh beberapa jenis inokulum murni ragi roti     ( saccharomyces cerecisiasae ), ragi tape dan inokulum murni.

C.  LANDASAN TEORI

Teknologi fermentasi merupakan teknologi yang menggunakan mikroorganisme untuk produksi makanan dan minuman seperti keju, yoghurt, minuman alkohol, cuka, sosis, kecap, dan beberapa produk fermentasi lainnya. Teknologi fermentasi dapat memanfaatkan mikroorganisme guna menghasilkan :

1.    Metabolit primer, seperti gliserol, asam asetat, aseton, butanol, asam organik, asam amino, vitamin, polisakarida, dan xanthan.

2.    Metabolit sekunder, seperti penicilin, streptomycin, oksitetrasiklin, sefalosporin, giberalin, alkoloid, dan aktinomisin.

3.    Enzim industri, seperti invertase, asparaginase, amilase, restriksi, endonuklease, dan ligase.

Dewasa ini, teknologi fermentasi telah menggunakan sel tumbuhan tingkat tinggi dan hewan yang dikenal sebagai kultur sel atau jaringan. Kultur jaringan tumbuhan diarahkan untuk pembentukan produk sekunder seperti alkaloid dan cita rasa.   (Danial, 2006 : 17 )

            Karbihidrat dapat difermentasi menjadi alkohol. Glukosa dapat difermentasi oleh sel-sel khamir (ragi) menjadi alkohol sambil membebaskan gas CO₂, tetapi bahan pati /amilum dan karbohidrat monosakarida selain glukosa tidak dapat difermentasi oleh sel-sel ragi. Ragi yang banyak digunakan untuk fermentasi singkong dan beras ketan, sebenarnya bukan ragi murni, melainkan terdiri dari beberapa jenis mikroba antara lain khamir (S. Cerevisiae) dan kapang (Rhizopus atau Aspergilus). Rhizopus dan Aspergilus mengkonversi pati menjadi glikosa sedangkan khamir sendiri mengkonversi glukosa menjadi etanol dan karbon dioksida            (Tim Dosen Biokimia, 2010 : 1)

            Ragi merupakan obyek penelitian terpilih, untuk meneliti alur metabolisme dasar yang telah diuraikan diatas. Sudah sejak Gay-Lussac telah dirumuskan pengubahan glukosa menjadi etanol, dalam bentuknya sekarang :

C₆H₁₂O₆                        2CO₂ + 2 C₂H₅OH

Peragian glukosa menjadi etanol dan karbondioksida oleh ragi (shaccaromyces cerevisiae) terjadi melalui alur fruktosa difosfat. Transformasi piruvat menjadi etanol mencakup dua tahap. Pada tahap pertama piruvat didekarboksilasi menjadi asetaldehida oleh piruvat dekarboksilase (1) dengan keikutsertaan tiamin pirofosfat, asetaldehida oleh alkohol dehidrogenase (2) direduksi dengan NADH₂ menjadi etanol.

Glukosa                                                             2 piruvat

            2 NAD                                    2 NADH₂                                            2 CO₂

Etanol                                                                2 asetaldehid

(Schlegel & Schmidt, 1994 : 304)

            Inokulum tempe disebut juga sebagai starter tempe dan banyak pula yang menyebut dengan ragi tempe. Meskipun dalam istilah ilmiah ragi dimaksudkan sebagi inokulum untuk pembuatan tapai, tetapi dikalangan masyarakat umumnya ragi diartikan sebagai agensia pengubah suatu bahan menjadi produk melalui proses fermentasi. Starter tempe adalah bahan yang mengandung biakan jamur tempe, digunakan sebagai agensia pengubah kedelai rebusmenjadi tempe akibat tumbuhnya jamur tempe pada kedelai dan melakukan kegiatan fermentasi yang menyebabkan kedelai berubah karakteristiknya menjadi tempe (Hidayat, 2006 : 92)

Fermentasi cair juga memanfaatkan substrat bahan-bahan pertanian seperti tepung serealia, biji-bijian, pati, malosa dan sebagainya, hanya pada konsentrasinya yang lebih kecil dibandingakan dengan fermentasi padat. Mikroba yang akan ditumbuhkan dimasukkan dalam bentuk inokulum. Biasanya jumlah 10% sudah dianggap cukup baik untuk pertubuhan. Umumnya fermentasi padat dalam menghasilkan suatu produk membutuhkan waktu lebih lama dibandingkan dengan fermentasi cair. Pada fermentasi cair, pengukuran pertumbuhan sel atau pemantauan fase hidup bakteri dapat menjadi petunjuk akan waktu panen.pada proses fermentasi, sejumlah sel dengan karakteristik yang sama dibiakan pada kondisi tertentu dan terkontrol. Proses fermentasi dapat dilakukan hanya dengan mencampur mikroorganisme dengan satu nutrisi dan membiarkan komponennya bereaksi    (Danial, 2006 : 17-21)

Fermentasi adalah proses produksi energi dala sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk anaerobik, akan tetapi terdapat defenisi yang lebih jelas yang mendefenisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal. Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasilfermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal) dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi (Anonim, 2007)

Beberapa organisme seperti saccharomyices dapat hidup baik dalam kondisi lingkungan cukup oksigen maupun kurang oksigen. Organisme yang demikian disebutaerob fakultatif. Dalam keadaan cukup oksigen, saccharomyces akan melakukan respirasi biasa. Akan tetapi jika dalam keadaan lingkungan kurang oksigen, saccharomyces akan melakukan fermentasi. Dalam keadaan anaerob, asam piruvat yang dihasilkan oleh proses glikolisis akan diubah menjadi asam asetat dan CO₂. Selanjutnya asam asetat akan diubah menjadi alkohol. Proses perubahan asam asetat menjadi alkohol tersebut  diikuti pula dengan perubahan NADH menjadi NAD⁺ (Anonim, 2010)

D.  ALAT DAN BAHAN

a.       Alat yang digunakan :

1.      Plat tetes 1 buah

2.      Pipet tetes

3.      Tabung reaksi 12 buah

4.      Sendok 1 buah

5.      Rak tabung reaksi 2 buah

6.      Batang pengaduk

7.      Gelas kimia 50 ml 3 buah

8.      Botol semprot

9.      Gelas kimia 1000 ml 1 buah

10.  Stopwatch

11.  Lap kasar dan lap halus

12.  1 set pemanas

b.      Bahan yang digunakan:

1.      Ragi roti

2.      Ragi tape

3.      Ragi tempe (Rhizopus oligosporus)

4.      Amilum 1%

5.      Glukosa

6.      Fruktosa

7.      Sukrosa

8.      Iod 0,1%

9.      Pereaksi benedict

10.  Aquadest

11.  Kapaspenutup 12 buah

12.  Tissue

13.  Label

E.  PROSEDUR KERJA

a.    Tes hidrolisis Pati

1.      Membuat suspensi ragi tape, ragi roti,  dan ragi tempe dengan jalan melarutkan 1/10 bagian sendok teh masing-masing kedalam 15 ml aquadest.

2.      Mengisi 10 lubang plat tetes masing-masing 2 tetes larutan amilum 1%, lalu beri nomor 1-10.

3.      Menambahkan masing-masing 2 tetes  suspensi roti pada lubang 2,3,4; 2 tetes suspensi tape pada lubang 5,6,7 dan 2 tetes suspensi tempe pada lubang 8,9,10.

4.      Menambahkan masing-masing 2 tetes iod 0,1% setelah 10 menit kedalam lubang 2,5 dan 8, mencatat warna yang terbentuk. Melakukan hal yang sama pada lubang 3,6 dan 9 dan pada lubang 4,7, dan 10 masing-masing setelah 20 menit dan 20 menit.

5.      Mencatat perubahan warna setiap10 menit, 20 menit dan 30 menit.

b.    Fermentasi alkohol

1.      Menyiapkan 12 buah tabung reaksi

2.      Mengisi 6 ml larutan amilum kedalam tabung 1,2 dan 3, kemudian menutup dengan kapas. Tabung tidak boleh terisi lewat dari sepertiganya.

3.      Melakukan perlakuan yang sama terhadap tabung lainnya masing-masing dengan glukosa, fruktosa dan sukrosa.

4.      Mensterilkan pada suhu 110^oC selama 10 menit

5.      Setelah dingin (temperatur kamar) ketiga tabung reaksi yang berisi amilum, tabung 1 ditambahkan 10 tetes suspensi ragi roti, tabung 2 dengan 10 tetes ragi tape dan tabung 3 dengan 10 tetes ragi tempe (penambahan ragi dilakukan secara aseptis).

6.      Melakukan perlakuan yang sama masing-masing terhadap glukosa, fruktosa, dan sukrosa.

7.      Inkubasi pada temperatur kamar, kemudian periksa adanya gas karbondioksida dengan jalan menggoyang-goyangkan tabung reaksi setelah 24 jam. Setelah itu periksa juga adanya bau alkohol dengan jalan membuka tutup tabung kemudian mencium mulut tabung.

8.      Menguji benedict untuk tabung yang berisi amilum (tabung 1-3). Membuat kesimpulan hasil percobaan.

F.   HASIL PENGAMATAN

1.      Hidrolisis pati

1/10 ragi (tempe, tape, roti) + 15 ml H₂O                 suspensi roti, suspensi tape, dan suspensi tempe

Ø 2 tetes amilum + 2 tetes suspensi roti > biru tua > biru > biru

Ø 2 tetes amilum + 2 tetes suspensi tape > biru > biru muda > biru muda

Ø 2 tetes amilum + 2 tetes suspensi tempe > biru > biru muda > biru muda

2.      Fermentasi alkohol

Ø Tabung 1,2,3, + 6 ml amilum                      tutup kapas

Ø Tabung 1,2,3, + 6 ml glukosa                     tutup kapas

Ø Tabung 1,2,3, + 6 ml sukrosa                     tutup kapas

Ø Tabung 1,2,3, + 6 ml fruktosa                    tutup kapas

Semua tabung                   autoclave  suhu kamar

a.    Amilum

Ø Tabung 1 + 10 tetes ragi roti  24 jam

Ø Tabung 2 + 10 tetes ragi tape  24 jam

Ø Tabung 3+ 10 tetes ragi tempe  24 jam

b.    Glukosa

Ø Tabung 1 + 10 tetes ragi roti  24 jam

Ø Tabung 2 + 10 tetes ragi tape  24 jam

Ø Tabung 3+ 10 tetes ragi tempe  24 jam

c.    Sukrosa

Ø Tabung 1 + 10 tetes ragi roti  24 jam

Ø Tabung 2 + 10 tetes ragi tape  24 jam

Ø Tabung 3+ 10 tetes ragi tempe  24 jam

d.   Fruktosa

Ø Tabung 1 + 10 tetes ragi roti  24 jam

Ø Tabung 2 + 10 tetes ragi tape  24 jam

Ø Tabung 3+ 10 tetes ragi tempe  24 jam

Tabel hasil inkubasi selama 24 jam

pengamatan

pati

sukrosa

glukosa

fruktosa

1

2

3

1

2

3

1

2

3

1

2

3

warna

keruh

bening

bening

bening

bening

bening

bening

bening

bening

orange

orange

orange

Bau alkohol

x

x

x

bau

bau

x

bau

x

x

bau

bau

bau

Gas CO2

x

x

x

ada

ada

x

ada

x

x

ada

ada

ada

Endapan putih

ada

ada

ada

ada

ada

ada

ada

ada

ada

ada

ada

ada

Untuk amilum dilakuka uji benedict

Ø Tabung 1 + 3 tetes benedict                   larutan biru                     larutan biru, tidak ada endapan

Ø Tabung 2 + 3 tetes benedict                   larutan biru                     larutan biru, tidak ada endapan

Ø Tabung 3 + 3 tetes benedict                   larutan biru                     larutan biru, tidak ada endapan

G.  PEMBAHASAN

1.      Tes Hidrolisis Pati

Pada percobaan ini amilum akan dihidrolisis menjadi glukosa dengan melakukan penambahan mikroba yaitu ragi roti, ragi tape, dan ragi tempe. Sebelumnya ketiga ragi tersebut dibuat suspensi dengan cara melarutkan dengan aquadest. Dalam pengujian digunakan plat tetes sebagai medianya. Kemudian plat tersebut diberi no 1 sampai 10. Semua lubang diisi dengan amilum. Pada lubang plat tetes 2,3,4 ditambahkan dengan suspensi roti, lubang 5,6,7 ditambah dengan suspensi tape dan lubang 8,9,10 ditambah dengan suspensi tempe. Setelah 10 menit ditambahkan dengan iod untuk plat 2,5,8 dan setelah 20 menit ditambahkan iod untuk plat 6,3,9 dan 30 menit berikutnya ditambahkan iod untu plat 4,7,10. Adapun tujuan dari penambahan iod adalah untuk menggetahui adanya pembentukan kompleks amilum yang ditandai dengan warna biru.

Dari hasil pengamatan diperoleh plat 2,6,7,9 dan 10 menghasilkan warna biru muda sedangkan pada plat 3,4,5 dan 8 menghasilkan warna biru. Hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan teori, dimana semakin lama waktu yang digunakan maka amilum semakin banyak terhidrolisis oleh ketiga ragi tersebut dan warna sebenarnya yang dihasilkan  yaitu warna ungu atau agak pudar. Adapun persamaan reaksi hidrolisis pati yaitu :

Pada saat penambahan ragi roti pada plat 2,3,4 semua menghasilkan warna putih keruh. Hal ini menandakan bahwa ragi roti dapat menghidrolisis amilum menjadi monosakarida ataupun oligosakarida dengan reaksi :

Pada plat 5,6 menghasilkan warna larutan bening setelah penambahan ragi tape, namun pada plat 7 berubah menjadi orange. Hal ini membuktikan bahwa ragi tape tidak dapat menghidrolisis amilum.

Pada plat 8,9 dan 10 menghasilkan warna larutan yang tidak berwarna. Hal ini menandakan bahwa ragi tempe dapat menghidrolisis amilum menjadi amilopektin, menurut persamaan reaksi :

   

2.      Fermentasi alkohol

Pada percobaan ini bertujuan untuk mempelajari kemampuan memfermentasi amilum, glukosa, fruktosa dan sukrosa oleh beberapa jenis inokulum murni ragi roti, ragi tape dan ragi tempe sehingga menghasilkan alkohol dan membebaskan gas karbondioksida.

Menyiapkan 12 tabung reaksi, setiap 3 tabung masing-masing diisi dengan amilum, glukosa, fruktosa, dan sukrosa, kemudian ditutup rapat dengan menggunakan kapas lalu disterilisasi pada suhu 110^oC. Tujuan dari ditutup dengan kapas yaitu mencegah adanya O₂ dalam tabung pada saat sterilisasi. Sedangkan sterilisasi berfungsi untuk agar mikroorganisme yang terdapat dalam tabung dapat mati sehingga tidak mengganggu proses fermentasi yang akan dilakukan oleh ketiga jenisragi tersebut.

Setelah mencapai suhu 110oC, tabung didinginkan pada suhu kamar, kemudian ketiga tabung reaksi yang berisi amilum masing-masing ditambahkan dengan ragi roti, ragi tape dan ragi tempe. Melakukan perlakuan yang sama untuk masing-masing tabung terhadap glukosa, fruktosa, dan sukrosa. Melakukan inkubasi selama 24 jam terhadap masing-masing tabung.

Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh bahwa pada tabung yang berisi amilum tidak berbau alkohol dan tidak terdapat gas CO₂. Hal ini menandakan bahwa pada amilum tidak terjadi fermentasi alkohol. Secara teori ragi tape dapat mengkonversi pati/ amilum menjadi glukoosa dan gula-gula yang jauh lebih sederhana. Didalam kapang terdapat enzim amilotik sehingga dapat memecah amilum menjadi gugus yang sederhana. Proses ini sering disebut sakarifikasi. Lalu khamir akan merubah gula-gula sederhana tersebut menjadi alkohol. Begitu pula pada ragi roti dan tempe yang dapat memecah pati menjadi alkohol dan karbondioksida. Penyebab dari penyimpangan ini yaitu adanya gangguan bakteri lai pada saat proses fermentasi berlangsung ataupun disebabkan oleh rusaknya bahan akibat adanya kontaminasi dengan zat lain atau udaraluar.

Pada tabung berisi sukrosa hanya ragi temppe yang tidak menghasilkan bau alkohol dan gas CO₂. Sedangkan ragi roti dan ragi tape menghasilkan bau alkohol dan gas CO₂. Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwaragi roti (khamir) dapat memfermentasi glukosamenjadi alkohol dan membebaskan gas CO₂. Adapun persamaan reaksi yaitu :

Pada tabung yang berisi glukosa hanya ragi roti yang menghasilkan bau alkohol dan mengeluarkan gas CO₂ sedangkan ragi tape dan ragi tempe tidak menghasilkan bau alkohol dan gas CO₂. Hal ini sesuai dengan teori dimana ragi roti (khamir) dapat memfermentasi glukosa menjadi alkohol sambil membebaskan gas CO₂ menurut persamaan reaksi :

Pada tabung yang berisi fruktosa menghasilkan uji positif dimana semua tabung yang berisi ragi roti, ragi tape, dan ragi tempe menghasilkan bau alkohol dan terdaapat gas CO₂ menurut persamaan reaksi :

Untuk tabung yang berisi amilum dilakukan uji benedict untuk pengujian gula-gula pereduksi pada amilum. Ketiga tabung ditambahkan dengan larutan benedict menghasilkan warna biru kemudian dipanaskan larutan tetap berwarna biru dan tidak terdapat endapan. Percobaan initidak sesuaidengan teori dimana pada uji benedict diperoleh endapan merah bata. Hal inidisebabkan larutan yang digunakan kurang baik akibat adanya kontaminasi denga zat lain atau udara luar. Meurut persamaan reaksi :

H.  PENUTUP

a.       Kesimpulan

1.      Ragi roti menghidrolisis pati menjadi glukosa dalam bentuk amilosa dan ragi tempe menghidrolisis patimenjadi glukossa dalam bentuk amilopektin.

2.      Ragi tape dapat memfermentasi sukrosa dan fruktosasedangkan glukosa dan amilum tidak mengalami fermentasi.

b.      Saran

Diharapkan praktikan lebih teliti dalam melakukan percobaan agar hasil yang diperoleh lebih akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2010. Fermentasi. Online (http://id.shvoong.com) . diakses pada 05 Desember 2010

Anonim. 2007. Fermentasi Alkohol. Online (http://ptp.wordpress.com) . Diaksespaada 05 desember 2010

Danial. 2006. Mikrobiologi Industri. Makassar : Badan Penerbit UNM

Hidayat. 2006. Mikrobiologi Industri. Yogyakarta : ANDI

Schlegel, HG, & Schmidt, K. Mikrobiologi Umum. Yogyakarta : Gajah Mada University Prees

Tim Dosen Biokimia. 2010. Penuntun Praktikum Biokimia. Makassar : Lab. Kimia FMIPA UNM

JAWABAN PERTANYAAN

1.    Karbohidrat yang positif difermentasi oleh saccharomyces cerevisiae, ragi tape, dan Rhizopus Oligosporus adalah glukosa karena glukosa yang menimbulkan bau alkohol dan gas CO₂.

2.    Reeaksi fermentasi yang terjadi pada :

+  saccharomyces cerevisiae                 C₂H₅OH + CO₂

Glukosa

                        + ragi tape                    C₂H₅OH + CO₂

Glukosa

                        + Rhizopus Oligosporus                      C₂H₅OH + CO₂

Glukosa

silahkan download disini