Optimasi Temperatur Proses Pembuatan Minyak Simplah Secara Fermentasi
Zulkifli dan Halim Zaini
Abstrak
Kelapa di Indonesia umumnya sehari-hari di gunakan sebagai bahan penyedap masakan / bahan pangan. Kelapa yang merupakan tanaman palm sangat bermamfaat bagi kebutuhan manusia, dari batang, buah dan daunnya dapat digunakan. Bagi masyarakat Aceh kelapa di mamfaatkan sebagai minyak goreng dan minyak simplah yang pada umumnya dilakukan secara tradisional dengan proses pembusukan (Fermentasi). Dari variable yang dilakukan dapat dilihat jumlah mikroba yang tumbuh sangat berpengaruh terhadap temperatur, sehingga dapat diketahui kondisi yang optimal untuk di tetapkan pada proses pembuatan minyak simplah. Hasil minyak simplah sangat dipengaruhi oleh pembentukan mikroba yang dapat tumbuh di bawah temperatur 32 0C yaitu alkaligenis dengan nilai konstanta I yang tumbuh dengan baik untuk pembusukan daging buah kelapa. Berdasarkan hasil penelitian di dapat kondisi temperatur yang optimum tercapai pada 28 0C dengan laju pertumbuhan mikroba rata-rata 9 gr/hari dan jumlah minyak simplah 19,3 ml dari jumlah berat bahan total 1 kg (daging buah yang telah busuk) sisanya minyak goreng. Kata kunci : Temperatur optimum, Fermentasi, Alkaligenis. Pendahuluan Latar Belakang Kelapa merupakan salah satu hasil perkebunan di Indonesia yang beraneka ragam kegunaannya, salah satunya sebagai minyak goreng yang di lakukan dengan berbagai ragam proses. Tanaman kelapa tergolong tumbuhan palm tumbuh dengann baik di daerah tropis. Indonesia merupakan negara tropis yang menghasilkan kelapa terbesar setelah Filipina, ( Darwis abdul Aziz dkk) sangat cocok untuk pengembangan kelapa rakyat. Perkebunan kelapa di Aceh telah lama di tanam masyarakat untuk mendapat kopra, yaitu buah yang dikeringkan untuk diperdagangkan. Sebahagian juga diolah sendiri untuk mendapatkan minyak, dengan cara pembusukan (bantuan mikro organisme). Minyak yang dihasilkan dengan cara ini adalah minyak simplah dan minyak goreng. Ampasnya (pliek U) sebagai hasil samping yang dimamfaatkan sebagai makanan khas masyarakat Aceh. Pembusukan daging buah kelapa sangat tergantung dari jenis mikro organismme yang berperan untuk mendapatkan minyak, terutama minyak simplah. Minyak merupakan sumber protein bagi tubuh dan sangat mudah dicerna. Minyak dan lemak yang bersumber dari nabati atau hewani juga berfungsi sebagai cadangan energi dalam tubuh.
TINJAUAN PUSTAKA Buah kelapa pada umunya oleh masyarakat petani tidak di mamfaatkan secara ekonomis, pada saat dipetik / panen dijual kepasar dengan harga relatif murah. Apabila buah kelapa diolah menjadi kopra dan diproduksi untuk mendapatkan minyak tentu lebih menguntungkan. Minyak Simplah. Buah kelapa ( daging buah ) yang digunakan untuk mendapatkan minyak, ditentukan oleh umur buah kelapa yang didalamya terkandung beberapa komposisi kimia (dapat dilihat pada tabel I). Minyak Simplah oleh masyarakat Aceh sudah lama dikenal. Minyak ini mempunyai nilai ekonomis yang digunakan sebagai obat-obatan tradisional. Berdasarkan kandungan asam lemak, minyak ini digolongkan kedalam minyak asam laurat, karena kandungan asam laurat paling tinggi (44 % - 52 %) jika dibandingkan dengan asam lainnya ( S Kateren. 1986). Berdasarkan tingkat kejenuhan minyak simplah termasuk golongan minyak non drying oil, karena asam lemak tidak jenuh relatif rendah. Tetapi adanya asam-asam lemak bebas dalam jumlah banyak dapat menganggu hasil
minyak yang didapat. Asam-asam tersebut bersifat volatil dan larut sehingga menyebabkan warna dan bau yang tidak di sukai. Minyak kelapa umumnya selain mengandung asam lemak tidak jenuh juga mengandung asam lemak jenuh, kandungan asam lemak dapat dilihat pada tabel 2. A. Sifat fisik Minyak dan Lemak Minyak jika di tinjau dari sifat kimianya merupakan trigliserida, tetapi jika dinjau dari sifat fisiknya menunjukkan keragaman sifatnya yaitu : a. Tidak larut dalam air, dapat larut dalam pelarut minyak seperti : etil eter, benzen, kloroform, petroleum benzen. Tabel 1. Komposisi Kimia daging buah kelapa. Analisa (dlm 100 gr) Buah Muda Buah Setengan Tua Kalori 68.0 Kol 180.0 kol Protein 1.0 gr 1.0 gr Lemak 0.9 gr 13.0 gr Karbihidrat 14.0 gr 10.0 gr Kalsium 17.0 gr 8.0 mg Fosfor 30.0 gr 35.0 mg Besi 1.0 mg 1.3 mg Aktivitas Vit. A 0.0 Iu 10.0 Iu Thiamin 0.0 mg 0.5 mg Asiaskorbat 4.0 mg 4.0 mg Air 83.3 gr 83.3 gr Bagian yang dapat di 53.0 gr 53.0 gr makanan Sumber : Rony Palungkun 1993 Tabel 2. Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa No Asam Lemak 1 Asam Lemak Jenuh : - Asam Kaproat - Asam Kaprilat - Asam Kapart - Asam Laurat - Asam Miristat - Asam Palmitat - Asam Strearat - Asam Arachidat 2 Asam Lemak tidak Jenuh : - Asam Palmitoleat - Asam Oleat - Asam Linoleat
Buah Tua 359.0 kol 3.4 gr 34.7 gr 14.0 gr 21.0 gr 21.0 gr 2.0 mg 0.0 Iu 0.1 mg 2.0 mg 46.9 gr 53.0 gr
Rumus Kimia
Jumlah (%)
C5H11 COOH C7H17 COOH C9H19 COOH C11H23 COOH C13H27 COOH C16H31 COOH C17H35 COOH C19H39 COOH
0.0- 0.8 5.5 - 9.5 4.5 - 9.5 44.0 - 520.0 13.0 - 19.0 7.5 - 10.5 1.0 - 3.0 0.0 - 0.4
C15H29 COOH C17H33 COOH C17H31 COOH
0.0 - 1.3 5.0 - 8.0 1.5 - 2.5
Sumber : S. Kateren, 1986 b. Titik leburnya tidak tajam, tetapi merupakan suatu kisaran suhu yang disebabkan adanya berbagai jenis trigleserida dalam minyak, juga menunjukkan adanya variasi pada sifat tekstur dan daya pembentuk kreamnya. c. Lebih padat dalam keadaan memadat (beku) dari pada dalam keadaan cair, berat jenis lebih tinggi untuk trigliserida dan berat molekul rendah. Berat jenis 0.29, titik beku pada 18 0C dan cair pada 24 0C. d. Viskositas minyak dalam keadaan cair biasanya bertambah dengan bertambah panjangnya rantai karbon, berkurang dengan naiknya suhu dengan tidak jenuhnya rantai karbon. e. Lemak bila di panaskan pada suhu tertentu tibul asap tipis kebiruan, yang disebut titik asap. Bila pemanasan diteruskan maka tercapai titik flash point, disini minyak mulai terbakar, jika dibiarkan terus akan mencapai fire point. f. Minyak ditambahkan pelarut dan dilarutkan sempurna kemudian di panaskan dan didinginkan kembali akan kelihatan keruh yang disebut titik keruh. Pelarut yang digunakan : asam asetat glasial, amil alkohol dan alkohol 92 %. B. Sifat Kimia Minyak Pada umumnya minyak mengandung asam lemak jenuh yang mempunyai rantai lurus monokarboksilat dengan jumlah asam yang genap. Dari sifat-sifat kimia minyak terjadi beberapa reaksi, reaksi yang terjadi pada minyak simplah antara lain adalah reaksi : hedrolisa dan oksidasi
1. Hidrolisa Dalam reaksi hidrolisa minyak akan berobah menjadi asam-asam lemak bebas dan gliserol. Reaksi ini dapat mengakibatkan kerusakan minyak karena sejumlah air dalam minyak atau lemak, sehingga mengakibatkan bau tengik pada minyak. Reasi yang terjadi adalah : O Ⅱ HC O C R O Ⅱ H2C O C R + 3H OH H2C O C R Ⅱ
H2C OH O Ⅱ HC OH + 3R C OH H2C OH
O Minyak
Gliserol
As. Lemak
2. Oksidasi Proses oksidasi pada minyak terjadi pada ikatan rangkat dan dapat terjadi pada gugus karbonil , serta pada pada gugus hidrosil. Proses ini bisa menyebabkan perubahan, bau dan warna serta menurunkan jumlah persenyawaan kimia dan menaikkan bilangan asam lemak. Peroksida yang terbentuk akan pecah karena beisomer dengan adanya air menjadi aldehide, sehingga asam bebas dan keton terbentuk dapat menyebabkan bau yang tidak dikehendaki. Secara umum reaksi oksidasi pada minyak dapat di tulis sebagai berikut : Oks R CH2 CH = CH – CH2 R CH2 CH CH CH2 O O C. Bakteri Pembusuk (Pemproses) Untuk mendapat hasil yang optimal, klasifikasi dan identifikasi bakteri sangat berpengaruh dalam kultur dan karakter fisikologi bakteri. Kita meninjau secara ringkas sebab sangat berhubungan dengan pengawetan dan pembusukan makanan. Faktor utama yang dapat mempengaruhuii pertumbuhan bakteri adalah makanan, kelembaban, temperatur, konsentrasi ion hidrogen, oksidasi reduksi potensial dan substansi pengrusakan. Faktor ini yang akan mengkombinasikan semua bakteri yang diterima dengan mikro organisme yang akan tumbuh.
Secara Umum pertumbuhan bakteri harus terdapatnya kelembaban, kemampuan kerja jamur atau ragi. Bakteri tumbuh dengan baik dengan kadar gula dan garam pada konsentrasi rendah, kultur media untuk bakteri mengandung lebih kecil 3 – 4 % gula, 0.08 % yudium klorida dan 1 – 4.2 % kadar yudium klorida dapat mematikan beberapa bakteri. (Frazier w. c) Bakteri mempunyai proses resperasi dan di golongkan sebagai eorob jika mendapatkan oksigen bebas, aneorob jika tidak mendapatkan oksigen, akan tumbuh lebih baik pada keadaan vukultatif . Dalam pertumbuhannya mikroba memerlukan faktor-faktor pertumbuhannya antara lain : C, H, O, N, S dan P, unsur-unsur tersebut ti peroleh dengan mengubah protein, karbohidrat, dan zat-zat lain dalam media pertumbuhannya, sehingga zat dalam media tersebut akan berkarang. Sedangkan suhu, pH kadar oksigen dan waktu merupakan faktor yang sangat berpengaruh pada kehidupan dan pertumbuhannya mikroba dalam proses fermentasi. Bakteri yang sangat aktif pada proses pembusukan ini adalah tergolong dalam famili Pseudomonadaceae. (S Kateren), termasuk jenis Pseudomonas, suatu spesies yang sangat penting pada bakteri pembusuk acetobakter. Pseudomonas mempunyai beberapa karakteristik sehingga bermamfaat pada makanan anatara lain :
-
berkemampuan untuk memamfaatkan keseragaman non karbihidrat untuk energi. berkemampuan untuk mengahasilkan bermacam produk yang mempengaruhi terhadap rasa. mampu menggunakan nitrogen yang sedikit sebagai makanan; mampu mempersatukan faktor-faktor pertumbuhan mereka sendiri atau vitamin; dapat tumbuh dengan baik pada temperatur rendah dan mengahasilkan pigmen beberapa spesies.
Pseudomonas pertumbuhannya terbatas pada aw (0.97 – 0.98), sangat mudah mati oleh panas dan sinar, tumbuh dengan baik jika tidak tersediannya oksigen dan kurang baik atau tidak dapat tumbuh pada suhu yang tinggi. D. Pertumbuhan Mikroba. Secara umum mokroba terlihat dalam proses fermentasi meliputi bakteri, khamir dan kapang. Mikroba tersebut termasuk dalam thollofphyta, karena tidak dapat melakukan proses foto sentesis (tidak memiliki kloratif) sehingga harus mendapatkan makanan dari bahan-bahan organik. Pertumbuhan mikro organisme dan pembentukan produk merupakan hasil dari urutan reaksi kimiawi. Sama halnya yang terjadi pada semua reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan mikroba juga dapat dipengaruhi oleh suhu, ini dapat digambarkan seperti gambar no I. Diatas suhu pertumbuhan optimum, kecepatan tumbuh akan menurun secara cepat berlawan dengan naiknya suhu. Selama fermentasi batch, laju pertumbuhan spesifikasi adalah konstan dan tidak tergantung pada perubahan konstrukksi nutriennya. Fermentasi merupakan suatu proses perubahan kimia dalam suatu subtrat organik yang dapat berlangsung karena adanya aksi kutalisator biokimia, yaitu enzim yang dihasilkan mikroba-mikroba tertentu. Laju pertumbuhan seperti halnya laju reaksi kimiawi, pada kasus ini adalah nutrien-nutrien yang penting untuk pertumbuhan. Bentuk pertumbuhan hubungan laju dan konsentrasi subtrat diatas telah di teliti oleh ( Monot 1949) dan hasilnya hampir sama dengan kinetika jenuh pada penyerapan monomolekuler. Sehingga pertumbuhan model ini di sebut model Monat dengan bentuk persamaan : S = maks ------KS + S Dimana :
= laju pertumbuhan spesifik M maks = laju pertumbuhan spesifik yang max S = Konsentrasi Subtrat KS = Nilai Konstrat. Dari hasil penelitian Monat telah di tetapkan nilai konstanta beberapa subtrat seperti terlihat pada tabel di bawah ini : Tabel . 3 Nilai KS untuk pertumbuhan Mikroba
Substrat Glukosa
Ribase Metanol Amonium
KS 1.0 1.0 2,0 – 4.0 25.0 3.9 120 0.1
Organisme Alkalipenis Enterobacter Larogenis Escherial Coli Saccharomauces Serevisial Hal. Polymor pha Hal. Polymor pha Ebterobacter earogenes
Sumber : Hand Book Mikrobiologi Beberapa pengertian fisik dan biolapis dapat ditrapkan pada konstanta tersebut antara lain : Laju spesifik max untuk medium tertentu, temperatur spesifik dan pH. #. Pengrusakan Minyak dan Lemak Proses kerusakan minyak dan lemak dapat berlangsung sejak pengolahan sampai siap di konsumsi. Proses pengrusakan tidak hanya terjadi pada lemak atau minyak berkadar tinggi saja, tetapi juga dapat terjadi pada bahan makanan yang berkadar lemak rendah, misalnya : ketengikan. Ketengikan terjadi bila komponen, cita rasa dan bau yang mudah menguap membentuk sebagai akibat oksidatif dari minyak/lemak, sehingga terhidrolisa dan menghasilkan asam-asam lemak bebas yang dapat mempengaruhi cita rasa dan bau pada bahan tersebut atau disebabkan oleh kegiatan enzim. #. Metode Penelitian Proses pembuatan minyak simplah dilakukan dengan sangat sederhana, bahan dan peralatan yang digunakan mudah diperoleh disekitar kita (pasaran), perlakuan terhadap bahan dilakukan pada kondisi tertentu yang dapat diatur menurut kebutuhan. Penelitian ini dalam pelaksanaannya diperlukan beberapa tahap pengerjaan yaitu : persiapan bahan baku, peralatan, pelaksanaan operasi dan analisa. Dari hasil penelitian diharapkan dapat menunjukkan hubungan antara temperatur dengan pertumbuhan mikroba. Persiapan bahan dan peralatan. Untuk menunjang kelancaran operasi dari awal hingga tahap analisa sangat berhubungan dengan persiapan bahan dan peralatan. Adapun peralatan dan bahan yang digunakan untuk operasi sebagai berikut: a. Bahan yang digunakan : - buah kelapa yang sudah tua - goni sebagai isolater
- es untuk penstabil temperatur b. Peralatan. - drum plastik - termometer - cawan patri - oven - timbangan - saringan Prosedur Penelitian Untuk mendapat hasil yang diinginkan dilakukan beberapa tahap perlakuan: 1. Persiapan awal -. buah kelapa dipilih yang tua dikupas kulitnya -. pembelahan dan airnya disisihkan 2. Fermentasi -. tempatkan drum plastik yang telah dibungkus dengan goni ditempat kering dan tidak mendapat sinar matahari. -. masukkan kelapa yang telah dibelah……….. -. tutup drum rapat-rapat, berikan sedikit ruang udara dan pasang termometer pada bahagian atas drum. -. temperatur diatur sesuai dengan yang diinginkan dengan memberi es dibahagian luar sisi drum yang berisi kelapa. -. catat pertumbuhan mikroba setelah dua hari (to). -. timbang daging buah kelapa yang telah membusuk sebelum dan sesudah pengeringan (pengurangan kadar air). 3. Pengambilan minyak. -. setelah dibiarkan membusuk dengan sempurna lakukan pengukuran. -. biarkan 2-3 hari untuk mendapatkan minyak yang maksimal. -. peras kelapa dengan bantuan kain saring. -. minyak yang diperoleh agar bersih disaring kembali. -. minyak simplah (analisa) BLOK DIAGRAM SISTIMASI PEMBUATAN MINYAK SIMPLAH SECARA FERMENTASI
KELAPA YANG DIBELAH
PENYIMPANAN DALAM DRUM
PEMISAHAN AIR KELAPA
PEMBERIAN ES DALAM DRUM
FERMENTASI
PENGUKURAN
PEMERAMAN
KELAPA PEMERASAN YANG DIBELAH
AMPAS
DISARING
PLIEK U / AMPAS
MINYAK SIMPLAH
ANALISA Gambar 1. Block diagram pembuatan minyak simplah secara fermentasi Hasil dan pembahasan Alat dipergunakan yang merupakan plastik tempat pemeraman kelapa yang telah dibelah dan dibuang air diberi isolasi dibahagian luar agar temperatur terjaga pada kondisi tertentu diberi es, untuk mengamati temperatur bahagian dalam drum diberi thermometer sedikit lubang udara, seperti terlihat pada gambar 2 Dari data pengamatan dan hasil perhitungan, laju pertumbuhan mikroba pada empat kondisi temperatur. Ternyata kondisi optimum didapat pada temperatur 28 oC dengan pertumbuhan 0,30 gr/hari. Pada tabel dari data pengamatan dapat dilihat laju pertumbuhan mikroba dan perolehan minyak simplah pada temperatur yang berbeda. Menentukan laju pertumbuhan mikroba Dari tabel 4 data pengamatan dengan menggunakan pers. Monot pada temperatur optimum (28oC) didapat = maks adalah 0,30 gr/hari dan jumlah minyak simplah 19,3 ml. Dimana. maks = 0,90, Ks =1 dan S=0,5. Kadar Air dan AngkaAsam - Kadar Air.
Untuk menentukan kadar air dengan jumlah minyak yang didapat pada kondisi optimum adalah sebesar 2,0725 %, dimana berat contoh 19,3 gr; berat cawan patri (B) 8,9 gr; berat cawan patri + berat contoh 27,2 gr (C) dan berat cawan + berat contoh 26,8 gr (D), dengan ketentuan: -. Berat pada C adalah berat sebelum penguapan (gr). -. Berat pada D adalah berat setelah penguapan (gr). Berat yang hilang % Kadar Air =----------------------- X 100 % berat contoh - Angka Asam. Dari hasil perhitungan pada kondisi temperatur optimum didapat angka asam sebbesar 0,0054 % dengan ketentuan : V.N.BM Angka Asam = -----------------Berat contoh -. Berat contoh (minyak) W = 5 gr -. Volume KOH titrasi = 4,8 ml -. BM. KOH = 56,1 gr/mol -. Konsentrasi KOH = 0,1 mol/liter Dari tabel 5 Perolehan minyak simplah dapat dilihat dengan perolehan minyak yang optimal pada suhu 28 oC sebanyak 19,3 ml, ini menunjukkan pada suhu tersebut merupakan kondisi optimal bagi mikroba untuk memproduksi minyak simplah secara fermentasi.
Mikroorganisme yang sangat berperan dalam proses fermentasi minyak simplah adalah alkaligenes lipoliticus, dimana lemak dapat dipecahkan oleh bakteri tersebut sehingga menghasilkan asam-asam lemak. Hasil pemecahan lemak menyebabkan bau tengik pada minyak simplah. Pada proses pembuatan minyak simplah temperatur dua kelembaban mempunyai pengaruh yang besar. Sehingga genetika pertumbuhan dan pembentukan produk memperlihatkan kemampuan dalam memberikan respon terhadap lingkungannya. Temperatur juga dapat mempengaruhi aspek-asppek lain pada pertumbuhan mikroba, saat ini produksi biomassa yang terpenting adalah mencapai konversi maksimum subtrat kemassa sel, bila pertumbahan mikroba berlangsung dengan baik minyak yang dihasilkan akan optimal. Kurva pembentukan mikroba menunjukkan bahwa dengan kenaikan temperatur akan menurunkan produksi sel, dikarenakan mmedia sebahagiannya digunakan untuk mempertahankan hidup atau kekuatan untuk memepertahankan diri mmeningkat, sehingga peningkatan massa sel atau jumlah sel dapat terjadi bilakondisi kimiawi dan fisika terpenuhi. LAMPIRAN Lampiran tabel. 4 Data pengamatan laju perumbuhan mikroba pada temperatur yang berbeda.
Pemgambilan
Berat sampel (gram) 20oC
24 oC
28 oC
31 oC
2
-
0,33
0,81
0,79
4
-
0,41
0,87
0,83
6
-
0,49
0,89
1,02
8
-
0,51
0,94
0,91
10
-
0,47
0,91
0,87
12
-
0,41
0,93
0,83
14
-
0,37
0,93
0,83
16
-
0,33
0,93
0,81
=0,42
=0,9
=0,86
Sampel (hari)
Lampiran tabel. 5 Perolehan minyak simplah Temperatur (oC)
Perolehan minyak (ml)
Warna
20
-
-
24
6,4
Kuning
28
19,3
Kuning pucat
31
11,8
Kuning
Kurva Hubungan Antara Laju Pertumbuhan Mikroba Versus Temperatur (28oc)
Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan maka dapat diambil beberapa kesimpulan : 1. Dari temperatur yang divariasikan, hasil minyak yang paling optimal adalah pada 28 o C. 2. Kelembaban dan oksigen sangat berpengaruh terhadap perkembangbiakan mikroba, sehingga mikroba dapat mmelakukan aktivitasnya dengan sempurna. 3. Semakin tinggi temperatur fermentasi dapat memperkecil laju pembentukan mikroba, pertumbuhannya pada daging buah kelapa berkisar antara 20oC – 32oC. 4. Fermentasi minyak simplah, mikroba yang berperan aktif didalamnya adalah alkaligenes lipolyticus. Dalam penelitian ini masih banyak kekurangannya, supaya bagi peneliti ini dapat disempurnakan demi kemajuan teknologi boiproses.
Daftar Pustaka S. Kateren, “ Teknologi Minyak dan Lemak Pangan”, Universitas Indonesia Jakarta, 1986. Frazier W.C. “ Food Microbiologi”, Tata Mc. Graw-Hill Publishing Company Ltd, New Delhi. Roni Pulungkun, “Aneka Produk Buah Kelapa”, Penebar Swadaya Jakarta,1993. Darwis Abdul Azis, dkk. “ Teknologi Fermentasi”, Pusat Penelitian Universitas IPB, 1997.
Kurva Hubungan Antara Laju Pertumbuhan Mikroba Versus Temperatur (280 C)
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 μmaks 0,4 0,3 0,2 0,1 0 10
20
30 40 Temperatur oC
50
60
70
