Wednesday, January 16, 2013

Proses Fermentasi Singkong, Aspergillus Niger : Artikel dan Makalah

Artikel dan Makalah tentang Proses Fermentasi Singkong, Aspergillus Niger -  Produksi singkong di Indonesia terbilang cukup tinggi. Hal tersebut  disebabkan karena singkong merupakan  tanaman yang mudah tumbuh bahkan  pada kondisi tanah yang miskin akan  unsur hara. Pada masa panen, karena  produksi yang melimpah, harga  jual singkong dapat menurun.  Dalam usaha peternakan, 70% biaya  produksi ditentukan oleh biaya pakan. Oleh karena itu, faktor  keuntungan yang besar dapat diperoleh apabila ransum  dapat dimanipulasi secara efektif dan  efisien, terutama dalam penggunaan bahan  pakan yang kaya akan protein (Manurung,1995). Tuntutan akan kebutuhan pakan  dengan kandungan protein tinggi semakin meningkat. Hal ini menyebabkan  Indonesia harus mengimpor pakan berkualitas baik, terutama dengan kandungan  protein yang tinggi seperti bungkil kedelai dan tepung ikan (Purwadaria et al.,1997). Oleh sebab itu, pengembangan pakan ternak dengan sumber protein  lokal sangat diperlukan.


Pratiwi Erika, Sherly Widjaja, Lindawati, Fransisca Frenny 
Fakultas Teknobiologi, Universitas katolik Indonesia Atma Jaya, Jakarta 

ABSTRAK 

Umbi singkong dapat digunakan sebagai pakan ternak karena kandungan pati  yang tinggi serta nilai jual nya yang rendah. Akan tetapi, kadar protein singkong  sangat kecil (1-3%) sehingga kurang efektif dalam penggunaannya sebagai pakan  ternak terutama unggas. Peningkatan kadar protein singkong dapat dilakukan  dengan proses fermentasi substrat padat. Substrat yang dipakai diberi perlakuan  dengan diseduh terlebih dahulu sebagai  pengganti proses pengukusan dan  disuplementasi dengan amonium sulfat.  Penyeduhan substrat sebelum proses  fermentasi efektif digunakan. Selain  lebih ekonomis, kelangsungan proses  fermentasi tidak terhambat. Penambahan amonium sulfat pada substrat  menjadikan kandungan protein sejati (kadar protein kasar dikurangi sisa nitrogen  amonium sulfat) setelah proses fermen tasi menjadi lebih tinggi dibandingkan  substrat tanpa penambahan amonium sulfat.  Kenaikan nilai kadar protein sejati  mencapai 107%. 

Kata kunci: umbi singkong, protein, Aspergillus niger, amonium sulfat, seduh 

PENDAHULUAN

Umbi singkong memenuhi kriteria seba gai bahan pakan ternak karena memiliki beberapa keuntungan. Keuntungan penggunaan singkong sebagai pakan  ternak antara lain ialah harganya ya ng relatif murah, mudah didapatkan, dan kandungan patinya tinggi sehingga dapat di gunakan sebagai karbohidrat terlarut. Akan tetapi, singkong memiliki kandungan protein yang rendah sehingga diperlukan suatu pengolahan yang dapat me ningkatkan kadar protein dalam umbi singkong tersebut. Peningkatan kandunga n protein pada singkong dapat menjadikan singkong sebagai pakan ternak dengan kualitas yang baik. Fermentasi substrat padat dengan kapang  Aspergillus niger dapat digunakan untuk meningkatkan kadar protein singkong. Umbi singkong yang telah difermentasikan dengan menggunakan kapang A. niger dikenal sebagai  cassava protein (cassapro) (Sinurat  et al., 1995).  

Cassapro memiliki kandungan protein yang lebih tinggi dari bahan asalnya  yaitu singkong. Dengan demikian, cassapro dapat digunakan sebagai bahan  tambahan pada pakan ternak khususnya unggas (Kompiang et al., 1995; Sinurat et al., 1995; Supriyati, 2003). Penambahan cassapro juga memberikan keuntungan  karena apabila ditambahkan pada pakan  ternak utama dapat meningkatkan daya  cerna ternak terhadap pakan tersebut (Kompiang et al., 1995). Hal tersebut  disebabkan karena kemampuan A. niger  untuk menghasilkan enzim-enzim  pencernaan seperti selulase, amilase, protease, fitase, dan mananase yang dapat  membantu mencerna pakan ternak (Ogundero, 1982; Sani et al., 1992; Purwadaria et al., 1997; Purwadaria  et al., 1998).  

Pada proses pembuatan cassapro, substrat  yang dipakai terlebih dahulu dikukus. Hal ini dilakukan untuk mengur angi kontaminasi selama proses  fermentasi dan gelatinasi. Untuk fermentasi dalam skala besar, metode  pengukusan dapat menjadi masalah karena membutuhkan biaya yang cukup besar. Oleh karena itu, gelatinasi dapat dilakukan dengan menyeduh umbi singkong. Penambahan amonium sulfat diharapkan dapat meningkatkan kadar protein  selama proses fermentasi karena akan digunakan kapang A. niger  untuk  membentuk selnya. 

Penelitian ini bertujuan meningkatkan  kadar protein sejati produk cassapro dengan perlakuan penyeduhan dan mengetahui pengaruh penambahan amonium sulfat terhadap peningkata n kadar protein sejati.  

METODOLOGI 

Sumber Isolat dan Substrat  

Isolat kapang yang digunakan ialah inokulum A. niger  dari Balai  Penelitian Ternak. Substrat yang di gunakan berupa substrat umbi singkong kering. Singkong dikupas kulitnya kemudian dicacah dan dikeringkan dengan  sinar matahari. 

Produksi Cassapro 

Sebanyak 800 g singkong dibagi menjad i dua bagian masing-masing bagian 400 g. Setiap bagian diseduh dengan air panas sebanyak 400 ml selama dua jam. Kemudian singkong seduh dimasukkan ke dalam baki terpisah dan 8 g inokulum  A. niger  ditaburkan secara merata.  Satu bagian singkong ditambah dengan 23.2 g dan satu bagian tanpa amonium sulfat. Jadi pada produksi cassapro terdapat dua perlakuan yang berbeda, ya itu perlakuan diseduh tanpa penambahan amonium sulfat dan perlakuan diseduh de ngan penambahan amonium sulfat. Baki ditutup dengan kertas hisap dan disimpan pada suhu 28 oC - 30 oC selama tiga hari untuk proses fermentasi.

Pengamatan Visual Pertumbuhan Kapang 

Pengamatan secara visual dilakukan pada pembentukan air, pertumbuhan miselia dan jumlah spora, serta aroma  yang terbentuk setelah masa inkubasi tiga hari. 

Analisis Kimia 

Analisis kimia dilakukan pada singkong sebelum fermentasi dan cassapro setelah fermentasi. Analisis yang dila kukan meliputi penentuan kadar air, pH, kehilangan bahan kering, kadar protein  kasar dan protein terlarut, serta kadar protein sejati dari masing-masing bagi an. Penentuan kadar air dilakukan dengan menghitung hasil pengurangan bobot singkong  sebelum  dikeringkan  pada  suhu 100 oC dengan bobot singkong yang sudah dikeringkan pada suhu 100 oC yang kemudian dibagi dengan bobot singkong  sebelum dikeringkan dan kemudian dihitung dalam persentase. Pengukuran  pH dilakukan menggunakan pH meter, kadar protein kasar menggunakan metode AOAC (Williams, 1984), penentuan kadar protein terlarut menggunakan met ode Kjeldahl. Kadar protein sejati diperoleh dengan cara mengurangi  total protein dengan protein terlarut (Supriyati, 2003). 

HASIL DAN PEMBAHASAN 

Hasil pengamatan visual terhadap pertumbuhan kapang selama fermentasi substrat padat singkong dengan  A. niger menunjukkan bahwa penambahan (NH4)2SO4 mempengaruhi pembentukkan spora (Tabel 1). Hal ini berkaitan dengan ketersediaan zat gizi, khususnya sumber  nitrogen. Pada perlakuan tanpa amonium sulfat, sumber nitrogen terbatas hanya dari bahan singkong. Oleh karena itu, substrat lebih membatasi pertumbuhan miselia.setelah pertumbuhan miselia terhenti. Spora akan langs ung terbentuk untuk melidungi  dirinya dari cekaman kekurangan zat gizi. Dengan demikian, pada perlakuan dengan amonium sulfat, pertumbuhan miselia menjadi lebih baik.   

Tabel 1.  Fermentasi singkong dengan penyeduhan dan penambahan (NH4)2SO4 menggunakan Aspergillus niger

Perlakuan Singkong
Miselia
Jumlah Spora
Aroma
Kandungan Air
Seduh + (NH4)2SO4
Banyak
Sedang
Kurang Menyengat
Banyak
Seduh  - (NH4)2SO4
Banyak
Banyak
Menyengat
Banyak

Berdasarkan pada pengamatan kuantitatif terjadi penurunan pH setelah fermentasi selama tiga hari (Tabel 2). Perubahan pH yang terjadi setelah proses fermentasi menurun pada singkong yang diseduh dengan air panas, baik pada perlakuan yang diberi penambahan ataupun tanpa penambahan amonium sulfat. Akan tetapi, penurunan pH pada perlakuan penambahan amonium sulfat lebih besar (2.64) dibandingkan dengan tanpa penambahan amonium sulfat (1.41).

Penurunan pH ini merupakan bukti telah terjadi proses fermentasi yang dilakukan oleh kapang di mana karbohidrat singkong diubah oleh amilase dan selulase kapang menjadi glukosa (Purwadaria et al., 1997) yang kemudian diubah menjadi asam. Pada perlakuan dengan amonium sulfat, pertumbuhan kapang menjadi lebih baik sehingga karbohidrat yang dipecah menjadi asam lebih tinggi. Dengan demikian, proses fermentasi pada substrat yang diberi perlakuan dengan amonium sulfat berlangsung lebih baik dibandingkan dengan proses fermentasi tanpa amonium sulfat.

Tabel 2 Hasil analisis kimia cassapro sebelum dan sesudah fermentasi

Analisis Kimia

Masa Inkubasi
(hari)
Perlakuan (NH4)2SO4
Dengan
Tanpa
Nilai pH

0
6.42
6.41
3
3.78
5.00
Kadar air (%)

0
51.20
49.60
3
52.34
49.84
Kehilangan bahan kering (%)

0
0.00
0.00
3
8.48
6.49
Kadar protein kasar (%)

0
9.42
2.10
3
12.06
2.90
Kadar protein terlarut (%)

0
6.20
0.00
3
5.43
0.00
Kadar protein sejati (%)

0
3.32
2.17
3
6.87
2.98

Kadar air setelah fermentasi pada perlakuan dengan penambahan amonium sulfat mengalami peningkatan sedikit lebih tinggi (1.14%) dibandingkan dengan perlakuan amonium sulfat (0.24%). Pada perlakuan amonium sulfat pertumbuhan kapang lebih baik sehingga lebih meningkatkan kadar air respirasi yang dilakukan oleh kapang.

Penurunan bahan kering terjadi pada singkong dengan perlakuan ammonium sulfat dan singkong tanpa amonium sulfat. Penurunan bahan kering tersebut menunjukkan adanya bahan kering singkong yang hilang selama proses fermentasi. Kapang yang tumbuh selama fermentasi kemungkinan menyebabkan terjadinya kehilangan bahan kering singkong (substrat) karena kapang tersebut melakukan proses respirasi yang merubah bahan kering organik singkong menjadi air dan karbon dioksida selama proses fermentasi untuk proses pertumbuhannya.

Oleh karena itu, semakin besar kehilangan bahan kering, semakin baik pula pertumbuhan mikroorganismenya. Pada perlakuan dengan atau tanpa penambahan amonium sulfat nilai persentase kehilangan bahan kering cukup besar (8.48 versus 6.49%). Nilai persentase kehilangan bahan kering pada perlakuan dengan amonium sulfat lebih besar dibandingkan dengan perlakuan tanpa amonium sulfat. Kapang menggunakan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen sehingga pertumbuhannya menjadi lebih baik.

Kadar protein sejati pada singkong dengan perlakuan amonium sulfat setelah fermentasi selama tiga hari mengalami peningkatan, yaitu dari 2-3% pada 0 hari menjadi 2-6% setelah fermentasi selama 3 hari. Peningkatan kadar (%) protein sejati menunjukkan adanya protein yang terbentuk selama proses fermentasi. Hal ini disebabkan karena kapang menggunakan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen untuk membuat protein dengan energi dan sumber karbon dari proses pemecahan pati singkong. Sedangkan pada singkong dengan perlakuan tanpa amonium sulfat, kapang hanya sedikit membentuk protein karena Kadar air setelah fermentasi pada perlakuan dengan penambahan amonium sulfat mengalami peningkatan sedikit lebih tinggi (1.14%) dibandingkan dengan perlakuan amonium sulfat (0.24%). Pada perlakuan amonium sulfat pertumbuhan kapang lebih baik sehingga lebih meningkatkan kadar air respirasi yang dilakukan oleh kapang.

Penurunan bahan kering terjadi pada singkong dengan perlakuan ammonium sulfat dan singkong tanpa amonium sulfat. Penurunan bahan kering tersebut menunjukkan adanya bahan kering singkong yang hilang selama proses fermentasi. Kapang yang tumbuh selama fermentasi kemungkinan menyebabkan terjadinya kehilangan bahan kering singkong (substrat) karena kapang tersebut melakukan proses respirasi yang merubah bahan kering organik singkong menjadi air dan karbon dioksida selama proses fermentasi untuk proses pertumbuhannya.

Oleh karena itu, semakin besar kehilangan bahan kering, semakin baik pula pertumbuhan mikroorganismenya. Pada perlakuan dengan atau tanpa penambahan amonium sulfat nilai persentase kehilangan bahan kering cukup besar (8.48 versus 6.49%). Nilai persentase kehilangan bahan kering pada perlakuan dengan amonium sulfat lebih besar dibandingkan dengan perlakuan tanpa amonium sulfat. Kapang menggunakan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen sehingga pertumbuhannya menjadi lebih baik.

Kadar protein sejati pada singkong dengan perlakuan amonium sulfat setelah fermentasi selama tiga hari mengalami peningkatan, yaitu dari 2-3% pada 0 hari menjadi 2-6% setelah fermentasi selama 3 hari. Peningkatan kadar (%) protein sejati menunjukkan adanya protein yang terbentuk selama proses fermentasi. Hal ini disebabkan karena kapang menggunakan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen untuk membuat protein dengan energi dan sumber karbon dari proses pemecahan pati singkong. Sedangkan pada singkong dengan perlakuan tanpa amonium sulfat, kapang hanya sedikit membentuk protein karenaKadar air setelah fermentasi pada perlakuan dengan penambahan amonium sulfat mengalami peningkatan sedikit lebih tinggi (1.14%) dibandingkan dengan perlakuan amonium sulfat (0.24%). Pada perlakuan amonium sulfat pertumbuhan kapang lebih baik sehingga lebih meningkatkan kadar air respirasi yang dilakukan oleh kapang.

Penurunan bahan kering terjadi pada singkong dengan perlakuan ammonium sulfat dan singkong tanpa amonium sulfat. Penurunan bahan kering tersebut menunjukkan adanya bahan kering singkong yang hilang selama proses fermentasi. Kapang yang tumbuh selama fermentasi kemungkinan menyebabkan terjadinya kehilangan bahan kering singkong (substrat) karena kapang tersebut melakukan proses respirasi yang merubah bahan kering organik singkong menjadi air dan karbon dioksida selama proses fermentasi untuk proses pertumbuhannya.

Oleh karena itu, semakin besar kehilangan bahan kering, semakin baik pula pertumbuhan mikroorganismenya. Pada perlakuan dengan atau tanpa penambahan amonium sulfat nilai persentase kehilangan bahan kering cukup besar (8.48 versus 6.49%). Nilai persentase kehilangan bahan kering pada perlakuan dengan amonium sulfat lebih besar dibandingkan dengan perlakuan tanpa amonium sulfat. Kapang menggunakan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen sehingga pertumbuhannya menjadi lebih baik.

Kadar protein sejati pada singkong dengan perlakuan amonium sulfat setelah fermentasi selama tiga hari mengalami peningkatan, yaitu dari 2-3% pada 0 hari menjadi 2-6% setelah fermentasi selama 3 hari. Peningkatan kadar (%) protein sejati menunjukkan adanya protein yang terbentuk selama proses fermentasi. Hal ini disebabkan karena kapang menggunakan amonium sulfat sebagai sumber nitrogen untuk membuat protein dengan energi dan sumber karbon dari proses pemecahan pati singkong. Sedangkan pada singkong dengan perlakuan tanpa amonium sulfat, kapang hanya sedikit membentuk protein karena tidak tersedia sumber nitrogen yang melimpah. Peningkatan protein disebabkan karena kehilangan karbohidrat (kehilangan bahan kering) sehingga menyebabkan terjadinya pemekatan protein.

Pertumbuhan kapang dan peningkatan kadar protein dapat dilakukan dengan perlakuan substrat singkong yang diseduh dengan air panas. Selain itu pembentukan protein selama fermentasi membutuhkan penambahan amonium sulfat. Peningkatan kadar protein pada perlakuan dengan penambahan mineral akan lebih tinggi daripada perlakuan tanpa mineral (Kompiang et al., 1994).

Amonium sulfat merupakan mineral yang terdiri atas nitrogen anorganik. Jadi, perlakuan substrat yang terbaik untuk fermentasi substrat padat pada singkong adalah diseduh dengan air panas dan diberi penambahan amonium sulfat. Untuk produksi cassapro sebagai pakan ternak dalam skala besar dapat dilakukan metode penyeduhan sebelum proses fermentasi berlangsung. Metode ini selain bertujuan untuk mengurangi kontaminasi dari kapang dan bakteri dapat pula mengurangi biaya produksi. Biaya produksi yang tinggi disebabkan karena proses pengukusan atau sterilisasi dengan autoklaf membutuhkan banyak biaya dan energi. Melalui hasil penelitian ini terlihat bahwa metode penyeduhan mampu menghasilkan cassapro yang berkualitas dengan biaya produksi dan penggunaan energi yang lebih kecil dari penggunaan metode pengukusan. Dengan demikian apabila ingin memproduksi cassapro sebagai pakan ternak dapat dipakai metode penyeduhan ini agar lebih ekonomis. Selain itu, untuk memperoleh cassapro dengan kandungan protein yang lebih tinggi maka sebelum dilakukan proses fermentasi substrat singkong terlebih dahulu disuplementasi dengan amonium sulfat.

KESIMPULAN

Peningkatan kadar protein sejati pada perlakuan dengan penambahan amonium sulfat setelah tiga hari fermentasi lebih tinggi (3-6%) dibandingkan dengan peningkatan kadar protein sejati tanpa amonium sulfat (2%). Dengan demikian diketahui bahwa pembentukan protein selama fermentasi membutuhkan penambahan amonium sulfat sebagai sumber nitrogennya. Jadi, perlakuan substrat yang baik untuk fermentasi substrat padat ialah diseduh dengan air panas dan diberi penambahan amonium sulfat. Kadar cassapro dalam pakan ternak perlu diteliti lebih lanjut untuk mengetahui batas maksimal pemberian cassapro.

DAFTAR PUSTAKA

Kompiang I.P., Purwadaria T., Darma J., Supriyati K., & Haryati T. 1994. Pengaruh kadar mineral terhadap sintesis protein dan laju pertumbuhan Aspergillus niger. Pros. Sem. Hasil Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi II. Cibinong, 6-7 September, 1994. hlm. 468-473.

Kompiang I.P., Sinurat A.P., Purwadaria T., Darma J., dan Supriyati. 1995. Cassapro in broiler ration: interaction with rice bran. JITV. 1(2):86-88. Manurung T. 1995. Penggunaan hijauan leguminosa pohon sebagai sumber protein ransum sapi potong. JI TV. 1(3):143-148.

Ogundero V. W. 1982. The production and activity of hydrolytic exoenzymes by toxigenic species of Aspergillus from gari. Nigerian J. Sci. 16:11-20.

Purwadaria T., Haryati T., Sinurat A.P., Kompiang I.P., Supriyati, and Darma J. 1997. The correlation between amylase and cellulose activities with starch an fibre contents on the fermentation of cassapro (cassava proein) with Aspergillus niger. Proc. Indonesian Biotechnology Conference. Jakarta, 17-19 Juni, 1997. Vol. I. hlm. 379-390.

Sani A., Awe F.A., dan Akiyanju J. A. 1992. Amylase synthesis in Aspergillus flavus and Aspergillus niger grown on cassava peel. J. Indust. Microbiol. 10:55-59.

Sinurat A.P., Setiadi P., Purwadaria T., Setioko A.R., dan Dharma J. 1995. Nilai gizi bungkil kelapa yang difermentasikan dan pemanfaatannya dalam ransom itik jantan. JITV. 1(3):161-168.

Supriyati. 2003. Onggok terfermentasi dan pemanfaatannya dalam ransum ayam ras pedaging. JITV. 8(3):146-150.

Williams J. 1984. Analytical Official Methods of Chemistry. Mc Graw-Hill Book Co. New York.