BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Saat ini, kebutuhan terhadap asam laktat tinggi dan diperkirakan akan meningkat sekitar 130.000 – 150.000 (metric) ton setiap tahunnya (Mirasol, 1999). Asam laktat tersebut dimanfaatkan dalam berbagai bidang, yaitu di bidang pangan, kosmetik, farmasi dan industri kimiawi (Wee dkk., 2006; Meussen dkk, 2012). Asam laktat telah diklasifikasikan sebagai bahan yang aman, dikenal dengan GRAS (Generally Recognized As Safe) oleh FDA (Food and Drugs Administration), sehingga pemanfaatannya sangat luas dalam bidang pangan. Asam laktat dimanfaatkan sebagai pengatur keasaman bahan, perisa, bahan penyangga pH dan sebagai bahan pengawet. Dalam bidang industri kimiawi, asam laktat sebagai monomer dari poli-asam laktat, dapat digunakan dalam pembuatan bio-plastik yang dapat didegradasi (Yin dkk., 2013). Dengan kata lain, asam laktat dapat berperan menyelamatkan bumi dalam kampanye gerakan hijau. Asam laktat memiliki dua isomer optik, yaitu L(+)-asam laktat dan D(-)-asam laktat. Asam laktat yang digunakan dalam bidang farmasi, kosmetik dan pangan adalah asam laktat yang berjenis L(+)-asam laktat (Meussen dkk., 2012; Wee dkk., 2006). Hal ini dikarenakan hanya L(+)-asam laktat yang dapat dicerna oleh tubuh. Asam laktat bisa dihasilkan dengan dua cara, yaitu dengan sintesa kimiawi dan dengan fermentasi oleh mikrobia (Wee dkk., 2006; Datta, 1995; Buyukkileci, 2007). Dengan sintesa kimiawi, asam
1
laktat yang dihasilkan adalah DL-asam laktat sedangkan dengan fermentasi oleh mikrobia, asam laktat yang dihasilkan adalah murni isomer L(+)- atau D(-)- asam laktat. Produksi asam laktat dengan fermentasi oleh mikrobia umumnya menggunakan mikrobia jamur atau bakteri asam laktat. Fermentasi oleh jamur dapat menghasilkan secara spesifik L(+)-asam laktat, sementara fermentasi oleh bakteri asam laktat menghasilkan DL-asam laktat. Beberapa penelitian telah membuktikan bahwa Rhizopus oryzae merupakan jamur yang mampu menghasilkan asam laktat. Sumber karbon yang dipakai dalam fermentasi asam laktat oleh Rhizopus oryzae diantaranya adalah sukrosa (berasal dari sirup, jus dan molase), laktosa (berasal dari whey), maltosa (dihasilkan dari konversi pati secara enzimatis), glukosa (berasal dari konversi pati) (Narayanan dkk., 2004). Berbagai sumber karbon tersebut merupakan bentuk sederhana dari karbohidrat. Hal itu menunjukkan bahwa sumber karbon yang digunakan membutuhkan proses pengolahan awal, baik dengan hidrolisis menggunakan asam kuat maupun pemecahan enzimatis. Pengaruh dari sumber karbon yang dipakai terhadap produksi asam laktat oleh Rhizopus oryzae telah diteliti oleh Bulut dkk. (2004). Dalam proses fermentasi asam laktat, pH medium fermentasi mengalami penurunan akibat asam laktat yang dihasilkan. Asam laktat yang dihasilkan tersebut menghambat aktivitas mikrobia dan proses hidrolisis secara enzimatis, sehingga produktivitas asam laktat terhambat. Penambahan
2
kalsium karbonat ke dalam medium akan menyangga pH medium sehingga pH medium menjadi terjaga (Huanga dkk., 2005). Pada penelitian ini, sumber karbon yang dipakai adalah pati mentah yang diperoleh dari singkong. Pati mentah difermentasi menjadi gula sederhana oleh Amylomyces rouxii. Watanabe dan Oda (2008) mengemukakan bahwa Amylomyces rouxii mampu menghasilkan enzim glukoamilase dan invertase. Gula sederhana yang telah dihasilkan oleh Amylomyces rouxii dipakai oleh Rhizopus oryzae untuk fermentasi asam laktat. Fermentasi asam laktat oleh Rhizopus oryzae dilakukan dengan fermentasi submerged. Fermentasi submerged dipilih karena Rhizopus oryzae yang diinokulasi dalam bentuk pellet. Menurut Buyukkileci (2007) dan Shi dkk. (2013), bentuk inokulum mempengaruhi produksi asam laktat. Inokulum dalam bentuk pellet memberikan dampak transfer massa (nutrisi dan oksigen) yang lebih baik dibandingkan jika inokulum dalam bentuk massa miselia. Konversi pati mentah menjadi gula sederhana tersebut dilakukan dengan fermentasi substrat padat. Menurut Mussatto dkk. (2012), fermentasi substrat padat memiliki produktivitas tinggi dan mampu hasilkan yield yang lebih tinggi dibanding dengan fermentasi submerged. Dalam penelitian ini, fermentasi substrat padat dipilih karena substrat yang dipakai adalah pati mentah yang tidak mengalami proses gelatinisasi. Mussatto dkk. (2012) menyatakan bahwa sisa pengolahan pertanian yang masih kaya dengan gula, mineral dan protein cocok diolah dengan fermentasi substrat padat untuk menghasilkan berbagai komponen yang bernilai. Dalam fermentasi substrat
3
padat tersebut, sisa pengolahan pertanian tidak mengalami proses pengolahan awal. Hal tersebut mendukung penelitian ini, bahwa pati mentah yang digunakan tidak mengalami proses gelatinisasi. Tidak adanya proses pemanasan awal pada pati mentah memberikan keuntungan dalam penghematan konsumsi energi. Hal
yang
membedakan
penelitian
ini
dengan
penelitian
sebelumnya adalah bahwa penelitian ini memakai sistem fermentasi bertahap dan memakai sumber karbon berupa pati mentah yang tidak mengalami proses gelatinisasi. Fermentasi tahap pertama dilakukan oleh Amylomyces rouxii, yaitu memecah pati mentah menjadi gula sederhana dengan fermentasi substrat padat. Fermentasi tahap kedua dilakukan oleh Rhizopus oryzae, yaitu memproduksi asam laktat dari gula sederhana hasil pemecahan pati mentah oleh Amylomyces rouxii
dengan fermentasi submerged. Penelitian ini
bertujuan mengamati kemampuan Rhizopus oryzae mengkonversi gula sederhana menjadi asam laktat dengan adanya penambahan kalsium karbonat.
1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah yang dapat diambil dari latar belakang tersebut adalah 1. Apakah Amylomyces rouxii mampu memecah pati mentah yang tidak mengalami proses gelatinisasi menjadi gula sederhana? 2. Mampukah Rhizopus oryzae mengkonversi gula sederhana hasil pemecahan pati mentah oleh Amylomyces rouxii menjadi asam laktat dengan adanya kalsium karbonat?
4
1.3.Tujuan Penelitian Tujuan penelitian secara umum adalah untuk mengkonversi pati mentah menjadi asam laktat. Tujuan penelitian secara khusus antara lain: 1. Mengetahui kemampuan Amylomyces rouxii memecah pati mentah menjadi gula sederhana dengan fermentasi substrat padat. 2. Mengetahui kemampuan Rhizopus oryzae mengkonversi gula sederhana hasil pemecahan pati mentah oleh Amylomyces rouxii menjadi asam laktat dengan adanya penambahan kalsium karbonat.
1.4.Manfaat Penelitian Memberikan informasi kepada masyarakat umum, mahasiswa, maupun industri mengenai pemanfaatan singkong yang dapat digunakan sebagai sumber karbon untuk menghasilkan asam laktat, serta menumbuhkan inisiatif peneliti lainnya untuk mengembangkan sumber karbon lainnya dengan metode fermentasi yang lebih sesuai.
5
