Potensi Membran Nanofiltrasi dan Osmosa Balik dalam Proses Pemekatan Konsentrat Kacang Hijau (Phaseolus radiatus L.) Terfermentasi sebagai Bahan Tambahan Makanan Berprobiotik (Probiotic Ingredient)

SKRIPSI

POTENSI MEMBRAN NANOFILTRASI DAN OSMOSA BALIK DALAM PROSES PEMEKATAN KONSENTRAT KACANG HIJAU (Phaseolus

radiatus L.) TERFERMENTASI SEBAGAI BAHAN TAMBAHAN MAKANAN BERPROBIOTIK (Probiotic Ingredient)

Oleh :

DIANA WANGSAMULIA F24101087

2006

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOBOR

POTENSI MEMBRAN NANOFILTRASI DAN OSMOSA BALIK DALAM PROSES PEMEKATAN KONSENTRAT KACANG HIJAU (Phaseolus

radiatus L.) TERFERMENTASI SEBAGAI BAHAN TAMBAHAN MAKANAN BERPROBIOTIK (Probiotic Ingredient)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan

Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh

DIANA WANGSAMULIA F24101087

2006

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

POTENSI MEMBRAN NANOFILTRASI DAN OSMOSA BALIK DALAM PROSES PEMEKATAN KONSENTRAT KACANG HIJAU (Phaseolus

radiatus L.) TERFERMENTASI SEBAGAI BAHAN TAMBAHAN MAKANAN BERPROBIOTIK (Probiotic Ingredient)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan

Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh

DIANA WANGSAMULIA F24101087

Dilahirkan pada tanggal 20 Desember 1982 Di Tangerang, Banten

Tanggal lulus : 19 Januari 2006

Menyetujui. Bogor, Januari 2006

Prof. Dr. Ir. Rizal Syarief, DESS Ir. Agustine Susilowati, MM Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Mengetahui,

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Ketua Departemen ITP

BIODATA PENULIS

Penulis dilahirkan di Tangerang pada tanggal 20 Desember 1982 dari pasangan Heryanto Wangsamulia dan Loa Tjeng Nio sebagai anak pertama kembar dari empat bersaudara. Pendidikan TK diselesaikan penulis di TK Dewi Sartika I Tangerang kemudian penulis melanjutkan pendidikan tingkat SD di SD Strada Santa Maria I Tangerang. Tingkat pendidikan SLTP diselesaikan penulis di SLTP Santa Ursula II BSD dan melanjutkan pendidikan di SMU Santa Ursula II BSD. Penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor pada tahun 2001 lewat jalur UMPTN.

Selama berkuliah di Institut Pertanian Bogor, penulis pernah menjabat sebagai Bendahara dalam organisasi Keluarga Mahasiswa Buddhis Addhithanna IPB pada tahun 2002. Selain itu penulis beberapa kali menjadi anggota dalam kepanitiaan kegiatan yang dilakukan dalam lingkup kampus.

Diana Wangsamulia. F24101087. Potensi Membran Nanofiltrasi dan Osmosa Balik dalam Proses Pemekatan Konsentrat Kacang Hijau (Phaseolus radiatus L.) Terfermentasi sebagai Bahan Tambahan Makanan Berprobiotik (Probiotic Ingredient). Di bawah bimbingan Rizal Syarief dan Agustine Susilowati. 2006

RINGKASAN

Konsentrat kacang hijau (Phaseolus radiatus L.) terfermentasi berpotensi untuk dikembangkan menjadi bahan tambahan makanan berprobiotik (probiotic ingredient) untuk menghasilkan produk pangan bersumber protein nabati dengan cita rasa dasar umami. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari optimasi kinerja membran nanofiltrasi dan osmosa balik pada proses pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi sehingga diperoleh retentat sebagai bahan tambahan makanan berprobiotik dengan jumlah bakteri asam laktat yang tinggi. Proses pembuatan prosuk dilakukan melalui fermentasi menggunakan kultur campuran Lactobacillus sp. dan Streptococcus thermophillus-IN dengan konsentrasi 15% (b/b), penambahan sukrosa 12% (b/b) dan susu skim sehingga kadar protein substrat mencapai 3% kemudian produk diinkubasi pada 40 oC selama 48 jam. Produk kemudian dipekatkan menggunakan membran nanofiltrasi dan osmosa balik selama 180 menit dan pengamatan dilakukan tiap 30 menit. Proses pemekatan dengan menggunakan membran nanofiltrasi dilakukan pada tekanan 2500 kPa (25 bar) sedangkan membran osmosa balik menggunakan tekanan sebesar 3500 kPa(35 bar) pada suhu proses dan frekuensi motor yang sama, yaitu 25 oC dan 20 Hz. Analisa dilakukan terhadap jumlah mikroba, total solid, total soluble solid (TSS), total asam, total protein terlarut , total gula pereduksi, kadar garam dan fluks permeat. Rancangan percobaan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap dengan enam waktu pemekatan (W), yaitu 30 menit (w1), 60 menit (w2), 90 menit (w3), 120 menit (w4), 150 menit (w5) dan 180 menit (w6) dan dua jenis membran (M), yaitu nanofiltrasi (m1) dan osmosa balik (m2) dengan masing-masing dua kali ulangan.

Hasil penelitian menunjukkan, pemekatan dengan menggunakan membran nanofiltrasi menghasilkan retentat sebagai bahan tambahan makanan berprobiotik yang optimum pada 120 menit dengan jumlah bakteri asam laktat 2,4 x 1010 cfu/ml, total solid 19,56%, total soluble solid 18 oBrix, total asam 1,32%, total protein terlarut 3,85%, total gula pereduksi 160,63 mg/ml, kadar garam 0,59% dan fluks permeat 11,49 liter/m2.jam. Sedangkan pemekatan dengan menggunakan membran osmosa balik menghasilkan retentat sebagai bahan tambahan makanan berprobiotik yang optimum pada 180 menit dengan jumlah bakteri asam laktat 8,7 x 1010 cfu/ml, total solid 21%, total soluble solid 17 oBrix, total asam 1,69%, total protein terlarut 4,90%, total gula pereduksi 178,13 mg/ml, kadar garam 0,61% dan fluks permeat 2,32 liter/m2.jam.

KATA PENGANTAR

Terima kasih kepada Yang Maha Esa atas berkatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikannya di Institut Pertanian Bogor. Penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam penyelesaian skripsi ini.

1. Prof. Dr. Ir. Rizal Syarief, DESS dan Ir. Agustine Susilowati, MM selaku dosen pembimbing atas kesabarannya membimbing penulis

2. Dr. Ir. Budiatman Satiawihardja, M.Sc. selaku dosen penguji atas masukan yang diberikan

3. Pak Aspiyanto, Pak Hanafi dan seluruh staf P2K KIMIA LIPI PUSPIPTEK yang telah banyak membantu

4. Papi, Mami, Delia, Martin dan Dianita serta segenap keluarga 5. Nancy, teman seperjuangan

6. Teh Yati, Teh Hani, Teh Fathia yang selalu direpotkan selama penelitian 7. Ko Asin, yang selalu bersedia menampung keluh kesah

8. Amanda, Devi, Endi, Fajar, Hana, Fanny, Mohung, Astri dan semua TPG 38 yang tidak dapat disebutkan satu persatu

9. Bunga, Daniel, Sara dan semua Perwira 12 Member Semoga hasil penelitian ini berguna bagi yang membutuhkan.

Bogor, 23 Januari 2006

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ...iii

DAFTAR ISI ...iv

DAFTAR TABEL ...vi

DAFTAR GAMBAR ...vii

DAFTAR LAMPIRAN ...x

I. PENDAHULUAN ...1

A. LATAR BELAKANG...1

B. TUJUAN ...2

II. TINJAUAN PUSTAKA ...3

A. PROBIOTIK ...2

B. BAKTERI ASAM LAKTAT ...3

a. Lactobacillus sp. ...5

b. Streptococcus thermophillus ...5

C. KACANG HIJAU TERFERMENTASI ...6

1. Pembuatan Inokulum Kacang Hijau Terfermentasi ...6

2. Pembuatan Kacang Hijau Terfermentasi ...7

3. Pembuatan Ekstrak Kacang Hijau Terfermentasi dan Pemisahan Ekstrak Kacang Hijau Terfermentasi Menggunakan Teknik Membran Mikrofiltrasi ...9

D. TEKNOLOGI MEMBRAN ...12

1. Definisi Membran ...12

2. Klasifikasi Membran ...13

3. Proses Pemisahan dengan Membran ...14

E. BAHAN TAMBAHAN MAKANAN ...18

III. BAHAN DAN METODE ...20

A. ALAT DAN BAHAN ...20

1. Bahan ...20

b. Bahan analisa kimia ...20

2. Alat ...21

B. METODE ...22

1. Penelitian Pendahuluan ...22

a. Analisa bahan baku ...22

b. Pembuatan inokulum bakteri asam laktat ...22

c. Penentuan kondisi dan waktu fermentasi optimum dalam pembuatan biomassa asam laktat ...23

2. Penelitian Utama ...24

3. Rancangan Percobaan ...25

4. Rancangan Respon ...27

a. Analisa kadar air ...27

b. Analisa total solid ...27

c. Analisa total asam ...27

d. Analisa total protein terlarut...28

e. Analisa total gula pereduksi ...29

f. Analisa total soluble solid ...29

g. Analisa kadar garam ...30

h. Analisa jumlah bakteri asam laktat ...30

i. Analisa total protein ...31

j. Analisa nilai pH ...31

k. Pengukuran nilai fluks ...32

l. Pengukuran rejeksi ...32

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...33

A. PENELITIAN PENDAHULUAN ...33

1. Karakteristik Konsentrat Kacang Hijau Terfermentasi ...33

2. Karakteristik Inokulum Bakteri Asam Laktat ...33

3. Pengaruh Waktu dan Kondisi Fermentasi Optimum terhadap Komposisi Biomassa ...33

B. PENELITIAN UTAMA ...37

1. Kondisi Proses Pemekatan ...38

3. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Solid ...44

4. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Asam ...46

5. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Soluble Solid ...49

6. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Protein Terlarut ...51

7. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Gula Pereduksi ...54

8. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Kadar Garam ...57

V. KESIMPULAN DAN SARAN ...58

A. KESIMPULAN ...58

B. SARAN ...59

DAFTAR PUSTAKA ...60

LAMPIRAN ...64

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1. Matriks Rancangan Percobaan ...26 Tabel 2. Karakteristik Konsentrat Kacang Hijau Terfermentasi ...34 Tabel 3. Karakteristik Bahan Setelah Fermentasi ...37

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Diagram Alir Pembuatan Kacang Hijau Terfermentasi ...8

Gambar 2. Kacang Hijau Terfermentasi (Crude Kaldu) ...9

Gambar 3. Diagram Alir Pembuatan Ekstrak Kacang Hijau Terfermentasi dan Pemisahan Menggunakan Membran Mikrofiltrasi ...11

Gambar 4. Konsentrat Kacang Hijau Terfermentasi ...12

Gambar 5. Klasifikasi Membran ...13

Gambar 6. Sistem Cross Flow Filtration ...15

Gambar 7. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fluks ...16

Gambar 8. Skema Terjadinya Fouling ...17

Gambar 9. Starter Campuran Lactobacillus sp. dan Streptococcus thermophillus-IN ...20

Gambar 10. Modul Lab Stak M-20 DSS dengan Sistem Aliran Cross Flow Filtration ...21

Gambar 11. Diagram Alir Pembuata Inokulum Bakteri Asam Laktat ...23

Gambar 12. Penentuan Waktu dan Kondisi Fermentasi Optimum ...24

Gambar 13. Diagram Alir Proses Pemekatan dengan Sistem Membran ...25

Gambar 14.Refraktometer ...30

Gambar 15. Konduktivitimeter ...30

Gambar 16. Hubungan Waktu Fermentasi terhadap pH Produk ...34

Gambar 17. Hubungan Waktu Fermentasi terhadap Total Asam Produk ...36

Gambar 18. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Fluks Membran ...39

Gambar 19. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Jumlah Mikroba Retentat ...41

Gambar 20. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Jumlah Mikroba Permeat ...42

Gambar 21. Produk Hasil Pemekatan dengan Jumlah Bakteri Asam Laktat Tertinggi ...44

Gambar 22. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Solid Produk ...45

Gambar 23. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Asam Produk ...47

Gambar 24. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Soluble Solid Produk 49 Gambar 25. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Protein Terlarut Retentat ...52

Gambar 26. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Protein Terlarut Permeat ....53 Gambar 27. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Gula Pereduksi Retentat ....55 Gambar 28. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Gula Pereduksi Permeat ...56 Gambar 29. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Kadar Garam Produk ...58

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Contoh Perhitungan Penentuan Jumlah Skim ...64

Lampiran 2. Data Analisa pH Penelitian Pendahuluan ...65

Lampiran 3. Data Analisa Total Asam Tertitrasi Penelitian Pendahuluan ...66

Lampiran 4. Data Pengamatan Proses Pemekatan menggunakan Sistem Membran .67 Lampiran 5. Data Hasil Perhitungan Jumlah Mikroba selama Proses Pemekatan ...68

Lampiran 6. Hasil Pengolahan Statistik terhadap Jumlah Mikroba ...69

Lampiran 7. Data Hasil Perhitungan Total Solid selama Proses Pemekatan ...72

Lampiran 8. Hasil Pengolahan Statistik terhadap Total Solid ...73

Lampiran 9. Data Hasil Perhitungan Total Asam selama Proses Pemekatan ...76

Lampiran 10. Hasil Pengolahan Statistik terhadap Total Asam ...77

Lampiran 11. Data Total Soluble Solid selama Proses Pemekatan ...82

Lampiran 12. Hasil Pengolahan Statistik terhadap Total Soluble Solid ...83

Lampiran 13. Data Hasil Perhitungan Protein Terlarut selama Proses Pemekatan ...88

Lampiran 14. Hasil Pengolahan Statistik terhadap Protein Terlarut ...89

Lampiran 15. Data Hasil Perhitungan Gula Pereduksi selama Proses Pemekatan ....92

Lampiran 16. Hasil Pengolahan Statistik terhadap Total Gula Pereduksi ...93

Lampiran 17. Data Hasil Analisa Kadar Garam selama Proses Pemekatan ...97

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Makanan berfungsi sebagai sumber energi dan zat gizi. Saat ini, efek fisiologis dari makanan dan pengaruhnya terhadap kesehatan banyak mendapat perhatian masyarakat. Tuntutan masyarakat akan makanan tidak hanya lezat, namun juga menyehatkan tubuh. Makanan yang dapat memberikan manfaat kesehatan bagi tubuh disebut pangan fungsional. Pangan fungsional yang saat ini banyak mendapat perhatian masyarakan adalah probiotik. Probiotik adalah suplemen makanan yang berisi mikroba hidup yang menguntungkan bagi inangnya karena dapat menjaga keseimbangan mikroflora usus (Fuller,1989). Fungsi probiotik dalam meningkatkan kesehatan saluran pencernaan adalah dengan meningkatkan keseimbangan mikroflora usus, menekan pertumbuhan mikroba patogen, mensintesis vitamin dan protein, membantu penyerapan zat gizi, mengatasi maldigestion terhadap laktosa, serta merangsang fungsi kekebalan tubuh (Yukuguchi et al., 1992).

Konsentrat kacang hijau (Phaseolus radiatus L.) terfermentasi dapat ditingkatkan nilainya menjadi pangan fungsional melalui proses fermentasi bakteri asam laktat dan pememekatan menggunakan membran. Produk fermentasi ini berpotensi sebagai agensia probiotik untuk produk-produk pangan nabati dengan cita rasa dasar umami, seperti mayonaise, saus, condiment, ataupun bahan coating berbumbu untuk makanan ringan. Fermentasi bakteri asam laktat dengan substrat konsentrat kacang hijau terfermentasi memungkinkan diperolehnya produk fermentasi dengan cita rasa campuran umami disertai keasaman analog salad dressing atau jenis makanan tambahan berbumbu yang langsung disantap atau ditambahkan tampa pemanasan. Produk ini lebih aman dikonsumsi karena tidak mengandung kolesterol ataupun komponen pemicu penyakit degeneratif (Aspiyanto dan Susilowati, 2005b).

Peningkatan nilai komoditas konsentrat konsentrat kacang hijau terfermentasi dilakukan dengan pemekatan menggunakan teknologi membran nanofiltrasi dan osmosa balik. Pemekatan dengan menggunakan sistem

membran memiliki beberapa keunggulan, di antaranya adalah tidak dilibatkannya perubahan fase sehingga energi yang digunakan lebih rendah, tidak melibatkan panas sehingga baik diaplikasikan untuk produk dengan komponen yang rentan terhadap susu, misalnya protein dan bakteri asam laktat. Jenis membran serta waktu pemekatan akan berpengaruh terhadap produk yang dihasilkan (Aspiyanto,2002).

B. TUJUAN

Penelitian ini bertujuan untu mempelajari optimasi kinerja membran nanofiltrasi dan osmosa balik dalam menghasilkan bahan tambahan makanan berprobiotik dengan jumlah bakteri asam laktat dan nilai gizi yang tinggi. Penelitian ini juga bertujuan untuk menciptakan alternatif dan diversifikasi olahan produk probiotik.

III. BAHAN DAN METODE

A. ALAT DAN BAHAN 1. Bahan

Bahan yang digunakan pada penelitian ini meliputi bahan baku, bahan penolong dan bahan untuk analisa kimia.

a. Bahan baku

Bahan baku yang digunakan berupa konsentrat kacang hijau terfermentasi dan starter campuran Lactobacillus sp. dan Streptococcus thermophillus-IN yang diperoleh dari Laboratorium Pangan Pusat Penelitian Kimia (P2K) LIPI PUSPIPTEK, Serpong,Tangerang, susu skim dan susu full cream komersial. Pada Gambar 9 diperlihatkan starter campuran campuran Lactobacillus sp. dan Streptococcus thermophillus-IN.

Gambar 9. Starter Campuran Lactobacillus sp. dan Streptococcus thermophillus-IN

b. Bahan analisis kimia

Bahan kimia yang dibutuhkan adalah bahan-bahan kimia yang digunakan untuk analisa kimia untuk analisa kadar protein terlarut, kadar protein total, kadar gula pereduksi, kadar total asam, kadar garam dan jumlah mikroba. Bahan-bahan tersebut adalah Na2CO3, NaOH, CuSO4,

Na-K-Tartarat, Folin, akuades, standar protein albumin, Na2CO3 anhidrat atau Na2CO3.4H2O, NaHCO3, CuSO4.5H2O, H2SO4 pekat, (NH4)6.Mo7O24.4H2O, NaHASO4.7H2O, standar glukosa, MRSA(deMan, Rogosa and Sharpe Agar) dan NaCl murni.

2. Alat

Alat-alat yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah Modul Lab Stak M-20 DSS dengan menggunakan membran komposit nanofiltrasi dan osmosa balik dan sistem aliran cross flow filtration yang terdapat di Laboratorium Membran Pusat Penelitian Kimia PUSPIPTEK LIPI Serpong, alat-alat pengolahan seperti kompor, baskom, homogenizer, alat-alat fermentasi skala labroratorium (autoclave, inkubator, termometer, pipet ependorf, pembakar spiritus dan lain sebagainya), alat-alat analisa fisika (oven, timbangan, refraktometer, konduktivitimeter dan sebagainya), alat-alat analisa kimia (spektrofotometer, buret, labu Kjehdal, dekstruksi protein, alat destilasi, soxlet, dan alat-alat gelas seperti labu takar, gelas piala, gelas ukur, labu erlenmeyer, pipet volumetrik, corong, tabung reaksi).

Gambar 10. Modul Lab Stak M-20 DSS dengan Sistem Aliran Cross Flow Filtration

B. METODE PENELITIAN 1. Penelitian Pendahuluan

Penelitian pendahuluan terdiri atas beberapa tahapan penelitian, yaitu analisa bahan baku yang berupa konsentrat kacang hijau terfermentasi, pembuatan inokulum bakteri asam laktat dari konsentrat kacang hijau terfermentasi, penentuan waktu fermentasi bakteri asam laktat dan kondisi optimum dalam pembuatan biomassa.

a. Analisa bahan baku (konsentrat kacang hijau terfermentasi)

Konsentrat kacang hijau terfermentasi dari ekstrak kacang hijau terfermentasi menggunakan inokulum Rhizopus sp. C1 yang didapatkan dari Laboratorium Pangan Pusat Penelitian Kimia (P2K) PUSPIPTEK, Serpong dianalisa komposisinya, meliputi kadar air, total solid, Total Soluble Solid, protein terlarut dan total proteinnya.

b. Pembuatan inokulum bakteri asam laktat dari konsentrat kacang hijau terfermentasi

Kultur bakteri asam laktat yang akan dipergunakan pada penelitian ini adalah kultur campuran Lactobacillus sp dan Streptococcus thermophylus-IN yang telah diadaptasikan pada kondisi hidrolisat protein kaldu kacang hijau yang berbeda dengan kondisi susu. Bakteri asam laktat yang telah diadaptasikan pada kondisi bahan baku disebut inokulum bakteri asam laktat. Metode pembuatan inokulum bakteri asam laktat diperlihatkan pada Gambar 11.

Keterangan : *) kultur campuran Lactobacillus sp. dan Streptococcus thermophillus

Gambar 11. Diagram Alir Pembuatan Inokulum Bakteri Asam Laktat

c. Penentuan kondisi dan waktu optimum fermentasi bakteri asam laktat dalam pembuatan biomassa

Setelah didapatkan inokulum bakteri asam laktat, dilakukan pembuatan biomassa dari konsentrat kacang hijau terfermentasi melalui proses fermentasi bakteri asam laktat. Kondisi fermentasi yang digunakan adalah konsentrasi inokulum bakteri asam laktat sebesar 15, 20 dan 25% dan suhu inkubasi pada suhu kamar dan 40 oC. Proses fermentasi berlangsung selama 48 jam dengan selang pengamatan setiap enam jam. Kondisi dan waktu fermentasi optimum akan ditentukan berdasarkan pH dan total asam produk. Pada tahapan ini susu skim berfungsi sebagai pendukung pertumbuhan bakteri asam laktat sehingga penambahan susu skim dilakukan hingga kadar protein

Konsentrat kacang hijau terfermentasi

Pemanasan 70 oC

Pencampuran Gula (12% b/b)

Susu Skim (10% b/b)

Pasteurisasi (80 o_{C, 15 menit)}

Pendinginan hingga 40 oC

Inokulasi Starter BAL* 15%

Inkubasi (40 oC, 18 jam)

akhir bahan sebesar 3 % (b/b protein). Contoh perhitungan penentuan jumlah susu skim yang ditambahkan diperlihatkan pada Lampiran 1. Metode penentuan waktu dan kondisi fermentasi optimum diperlihatkan pada Gambar 12.

Gambar 12. Diagram Alir Penentuan Waktu dan Kondisi Fermentasi Optimum

2. Penelitian Utama

Penelitian utama terdiri atas dua tahapan, yaitu analisa karakteristik biomassa setelah fermentasi kemudian dilanjutkan dengan proses pemekatan menggunakan memran nanofiltrasi dan osmosa balik. Analisa karakteristik biomassa awal meliputi jumlah mikroba, total padatan, total padatan terlarut (TSS), total asam tertitrasi, kadar protein terlarut, total gula pereduksi dan kadar garam. Proses pemekatan yang dilakukan menggunakan dua jenis membran, yaitu nanofiltrasi dan osmosa balik. Proses pemekatan dengan menggunakan sistem membran diperlihatkan pada Gambar 13.

Konsentrat kacang hijau terfermentasi

Pemanasan 70 o_C

Pencampuran Gula 12 % (b/b)

Susu skim

Pasteurisasi (80 oC, 15 menit)

Inokulum bakteri asam laktat 15%,

20%, 25% (b/b) Inokulasi

Inkubasi pada suhu kamar dan 40 oC Selama 0 – 48 jam

Keterangan: *) Kondisi operasi nanofiltrasi : Tekanan 2500 kPa (25 Bar), frekuensi motor pompa 20 Hz, suhu operasi 25 oC

**) Kondisi operasi osmosa balik : Tekanan 3500 kPa (35 Bar), frekuensi motor pompa 20 Hz, suhu operasi 25 oC Gambar 13. Diagram Alir Poses Pemekatan dengan Sistem Membran

3. Rancangan Percobaan

Rancangan percobaan yang digunakan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 6 waktu pemekatan (W) dan 2 jenis membran (M) dan masing-masing 2 kali ulangan. Faktor W memiliki 6 taraf, yaitu :

w1 (30 menit) w2 (60 menit) w3 (90 menit) w4 (120 menit) w5 (150 menit) w6 (180 menit)

Sedangkan faktor M memiliki 2 taraf, yaitu :

m1 (Membran nanofiltrasi) m2 (membran osmosa balik)

Model matematika untuk rancangan tersebut :

Yijk = μ + Wi + Mj + (WM)ij + εijk Biomassa

Penghomogenasian, 2500 rpm, 10 menit

Pemisahan dengan membran

nanofiltrasi * membran osmosa balik** Pemisahan dengan

Retentat

Permeat Permeat

Di mana :

Yijk = nilai pengamatan (respon) dari kelompok ke-1, yang memperoleh taraf ke- i dari faktor W dan taraf ke- j dari faktor M

μ = nilai rata - rata sesungguhnya

Wi = pengaruh waktu pemekatann pada taraf ke- i Mj = pengaruh jenis membran pada taraf ke- j

(WM)ij = pengaruh interaksi taraf ke- i faktor waktu pemekatan dan taraf ke- j faktor jenis membran

εijk = pengaruh galat percobaan pada kelompok ke- 1 yang akan memperoleh taraf ke- i faktor W dan taraf ke- j faktor M

Jika hasil yang diperoleh pada uji Fhitung berbeda nyata, maka keragaman perlakuan terhadap variabel respon diuji dengan menggunakan Uji Perbandingan Berganda Duncan (Duncan Multiple Range Test, DMRT) pada taraf 5%. Uji lanjut digunakan untuk menguji perbedaan di antara pasangan perlakuan yang mungkin tanpa memperhatikan jumlah perlakuan yang ada dari percobaan tersebut serta masih dapat mempertahankan tingkat nyata yang ditetapkan. Pada Tabel 1 diperlihatkan perlakuan yang diberikan selama penelitian.

Tabel 1. Matriks Rancangan Perlakuan Waktu Pemekatan

(W)

Jenis Membran (M)

Nanofiltrasi (m1) Osmosa Balik (m2)

30 menit (w1) w1m1 w1m2

60 menit (w2) w2m1 w2m2

90 menit (w3) w3m1 w3m2

120 menit (w4) w4m1 w4m2

150 menit (w5) w5m1 w5m2

4. Rancangan Respon

a. Analisa kadar air (Metode Gravimetri, AOAC 1980)

Prinsip : Sampel dikeringkan dalam oven 100 – 105 oC hingga diperoleh berat tetap

Cara Kerja : Cawan yang akan digunakan dipanaskan pada suhu 105 oC kemudian didinginkan dalam desikator. Setelah itu ditimbang hingga diperoleh berat konstan. Sampel ditimbang ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya. Dimasukkan dalam oven 105 oC selama ± 3 jam. Didinginkan dalam desikator hingga diperoleh berat kontan kemudian ditimbang

Kadar air = − ker ×100%

basah sampel Berat ing sampel Berat basah sampel Berat

b. Analisa Total Solid (Metode Gravimetri, AOAC 1980)

Prinsip : Sampel dikeringkan dalam oven 100 – 105 oC hingga semua air dalam sampel menguap

Cara Kerja : Cawan yang akan digunakan dipanaskan pada suhu 105 oC kemudian didinginkan dalam desikator. Setelah itu ditimbang hingga diperoleh berat konstan. Sampel ditimbang ke dalam cawan yang telah diketahui beratnya. Dimasukkan dalam oven 105 oC selama ± 3 jam. Didinginkan dalam desikator hingga diperoleh berat kontan kemudian ditimbang

Total solid = − ×100%

basah sampel Berat hilang yang Berat basah sampel Berat

c. Analisa Total Asam Tertitrasi (SNI 01-2981-1992)

Prinsip : Asam yang ada dalam sampel akan dinetralkan dengan NaOH melalui titrasi dengan indikator perubahan warna. Asam yang ada dalam sampel dapat dihitung jumlahnya

berdasarkan jumlah larutan basa yang dibutuhkan untuk mengubah warna sampel

Cara Kerja : Sampel ditimbang sebanyak ± 20 gram kemudian dilarutkan dalam akuades sebanyak 2 kali volumenya. Ditambahkan 2 tetes indikator phenolphtalien 0,1% kemudian ditritasi dengan NaOH 0,1 N yang telah distandarisasi hingga berwarna merah muda.

Total Asam = × ×90×100% a

c b

a = bobot sampel (mg)

b = volume larutan NaOH (ml) c = normalitas NaOH (N)

d. Analisa Total Protein Terlarut (Metode Lowry, AOAC 1990)

Prinsip : Reaksi antara Cu2+ dengan ikatan peptida dan reduksi asam fosfomolibdat dan asam fosfotungstat dari tirosin dan triptofan (merupakan residu protein) akan menghasilkan warna biru. Cara Kerja :

Pembuatan kurva standar

Protein standar dimasukkan ke dalam tabung reaksi sebanyak : 0 (blanko), 0,1, 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 dan 1 ml. Akuades ditambahkan hingga volume total masing-masing 4 ml. Ke dalam masing-masing tabung reaksi ditambahkan 5,5 ml pereaksi pereaksi campuran fresh Na2CO3 2%

dalam NaOH 0,1 N dengan CuSO4 0,5% dalam Na-K-tartat 1% dengan

perbandingan 50 : 1. Campuran tersebut divorteks kemudian dibiarkan selama 15 menit. Setelah 15 menit ditambahkan pereaksi follin yang telah diencerkan 1: 1 dengan akuades. Divorteks kemudian didiamkan 30 menit hingga timbul warna biru. Absorbansinya diukur pada panjang gelombang 650 nm. Dibuat kurva standar dari absorbansi yang didapat.

Penetapan sampel

Dipipet 1 ml sampel masukkan dalam labu takar 10 ml (untuk sampel padat, ditimbang 1 gram sampel kemudian dimasukkan dalam labutakar 10 ml kemudian disaring). Dari labu takar dipipet 0.1 ml ke dalam tabung reaksi dan ditambahkan akuades hingga volumenya 4 ml. Ditambahkan 5.5 ml pereaksi campuran fresh Na2CO3 2% dalam NaOH

0,1 N dengan CuSO4 0,5% dalam Na-K-tartat 1% dengan perbandingan

50 : 1. Campuran tersebut divorteks kemudian dibiarkan selama 15 menit. Setelah 15 menit ditambahkan pereaksi follin yang telah diencerkan 1: 1 dengan akuades. Divorteks kemudian didiamkan 30 menit hingga timbul warna biru. Absorbansinya diukur pada panjang gelombang 650 nm. Konsentrasi sampel didapatkan dari persamaan kurva standar.

Protein Terlarut (mg/ml ) = konsentrasi X faktor pengenceran

e. Analisa Total Gula Pereduksi (Metode Somogy Nelson, AOAC 1990) Ke dalam tabung reaksi bertutup dimasukkan 1 ml sampel ataupun standar yang telah diencerkan. Masing-masing tabung ditambahkan reagen Nelson sebanyak 1 ml kemudian divorteks dan ditutup. Disimpan dalam penangas air selama 20 menit dari mendidih. Setelah 20 menit, diangkat dari penangas dan didinginkan. Ditambahkan 1 ml reagen Arsenomolibdat. Divorteks kemudian diencerkan dengan akuades hingga volume akhir menjadi 10 ml. Kocok kembali dengan vorteks kemudian dibaca absorbansinya pada panjang gelombang 520 nm dengan spektrofotometer. Konsentrasi sampel / standar didapatkan dari persamaan kurva standar.

Total Gula pereduksi = konsentrasi X pengenceran

f. Analisa Total Padatan Terlarut (Metode Refraktometer, AOAC 1990) Permukaan hand refraktometer dibersihkan menggunakan kapas beralkohol. Satu atau dua tetes sampel diletakan pada permukaan. Nilai

total padatan terlarut dapat dilihat skala. Pada Gambar 14 diperlihatkan refraktometer yang digunakan.

Gambar 14. Refraktometer

g. Analisa Kadar Garam (AOAC,1990)

Sampel diletakkan pada gelas. Elektroda yang telah dibilas dengan akuades dicelupkan hingga batas atasnya. Didiamkan selama beberapa detik hingga angka stabil. Angka yang tertera pada layar adalah nilai kadar garam sampel. Pada Gambar 15 diperlihatkan konduktivitimeter yang digunakan untuk mengukur kadar garam.

Gambar 15. Konduktivitimeter

h. Analisa Jumlah Mikroba (Fardiaz, 1989)

Retentat kacang hijau terfermentasi yang telah diinkubasi setelah diinokulasikan bakteri asam laktat dipipet sebanyak 10 ml. kemudian dimasukkan ke dalam 90 ml NaCl fisiologis . Pengenceran kemudian dilakukan hingga 10-7 dan pemupukan dilakukan dari pengenceran 10-5 sampai 10-8 dengan media MRSA dalam cawan Petri. Setelah pemupukan, cawan petri diinkubasi terbalik pada suhu 37 oC. Dilakukan duplo untuk tiap pengenceran. Inkubasi dilakukan selama 24 – 48 jam. Setelah tahapan inkubasi, dilakukan penghitungan SPC.

i. Penetapan kadar protein total (Metode Kjeldhal, AOAC 1990)

Prinsip : Oksidasi bahan – bahan berkarbon dan konversi menjadi amonia. Selanjutnya amonia bereaksi dengan kelebihan asam membentuk ammonia sulfat. Larutan dibuat mejadi basa dan amonia untuk kemudian diserap dalam larutan asam borat. Nitrogen yang terkandung dapat ditentukan berdasarkan titrasi menggunakan HCl 0,02 N.

Cara kerja : Sampel ditimbang sejumlah kecil ke dalam labu dekstusi. Ditambahkan 1.9 ± 0,1 g K2SO4, 40 ± 10 mg HgO dan 2,0 ± 0,1 ml H2SO4. Ditambahkan beberapa butir batu didih kemudian diletakan dalam alat dekstrusi selama beberapa jam sehingga didapatkan cairan berwarna jernih. Setelah didinginkan, sejumlah akuades ditambahkan. Isi labu ke dalam alat destilasi. Erlenmeyer 125 ml yang berisi 5 ml larutan H3BO3 dab 2-4 tetes indikator (campuran 2 bagian metil merah 0,2% dalam alkohol dan 1 bagian metilen blue 0,2% dalam alkohol) di bawah kondensor. Ujing tabung kondensor harus terendam dalam laruten H3BO3. Tambahkan 8-10 ml larutan NaOH-Na2S2O3, kemudian dilakukan destilasi hingga 15 ml destilat dalam erlenmeyer. Bilas tabung kondensor dengan air, air bilasan ditampung dalam erlenmeyer. Isi erlenmeyer diencerkan hingga 50 ml kemudian dititrasi dengan HCl o,02N hingga terjadi perubahan warna. Lakukan juga untuk blanko.

Perhitungan :

% N =

(

)

sampel mg

i normalitas mlblanko

mlHCl− × ×14,007×100 % protein = %N x faktor pengenceran

j. Pengukuran nilai pH dengan metode standar (Apriyantono et al., 1989) Sebelum digunakan, pH meter dinyalakan hingga 15 – 30 menit. Sebelum digunakan elektroda dibilas dengan akuades kemudian dikeringkan dengan tissue. pH meter distandarisasi dengan larutan buffer fosfat pH 4 dan 7. Saat pengecekan pH elektroda dicelupkan dalam sampel kemudian dibiarkan hingga stabil.

k. Fluks (Cheryan, 1986)

Permeat yang keluar pada suatu selang waktu tertentu ditampung dalam gelas ukur. Nilai fluks ditentukan dengan rumus berikut :

Fluks =

) ( 1000 60 1 ) / ( 2 m membran luas membran jumlah ml menit liter menit ml permeat × × × ×

l. Rejeksi (Cheryan, 1986)

Nilai rejeksi menyatakan kemampuan suatu membran menahan suatu komponen agar tidak melewati membran. Nilai rejeksi dihitung dengan rumus berikut :

Rejeksi = 1 _⎟⎟×100%

⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ − r p C C

Dimana : Cp = konsentrasi zat pada permeat Cr = konsentrasi zat pada retentat

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. PENELITIAN PENDAHULUAN

1. Karakteristik Konsentrat Kacang Hijau Terfermentasi

Konsentrat Kacang Hijau terfermentasi yang didapatkan dari Laboratorium Pangan Pusat Penelitian Kimia (P2K) PUSPIPTEK, Serpong dianalisa komposisinya meliputi kadar air, total solid, total padatan terlarut (TSS), protein terlarut dan total proteinnya. Hasil analisa tersebut diperlihatkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Karakteristik Konsentrat Kacang Hijau Terfermentasi

Komposisi Jumlah

Kadar Air (% bb) 93,688

Total Solid (% bb) 6,313

TSS (oBrix) 5,544

Kadar Garam (% bb) 2,150

Protein-Terlarut (mg/ml) 4,600 Total Protein (% bk) 12,089

2. Karakteristik Inokulum Bakteri Asam Laktat

Pembuatan inokulum bakteri asam laktat bertujuan untuk mengadaptasikan bakteri asam laktat dengan kondisi substrat yang berbeda dengan kondisi media sebelumnya. Diharapkan setelah diadaptasikan pada substrat, aktivitas dan jumlah bakteri asam laktat optimum pada inokulum sehingga dapat melakukan fermentasi dengan baik. Jumlah bakteri asam laktat pada inokulum bakteri asam laktat yang dihasilkan adalah 5,6 x 109 cfu/ml.

3. Pengaruh waktu dan kondisi fermentasi optimum terhadap komposisi biomassa

Fungsi bakteri asam laktat selain sebagai mikroba hidup adalah juga untuk menghasilkan asam laktat serta membentuk citarasa yang merupakan

faktor penting dalam pembuatan suatu produk fermentasi. Pada penelitian ini starter bakteri asam laktat yang digunakan berupa starter basah yang telah diinkubasikan pada susu full cream. Sebelum digunakan untuk fermentasi biomassa, starter ini diadaptasikan pada konsentrat kacang hijau terfermentasi terlebih dahulu karena kondisi bahan baku yang berbeda dengan susu full cream.

Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap penentuan waktu dan kondisi fermentasi optimum adalah suhu inkubasi, konsentrasi inokulum dan waktu inkubasi. Suhu inkubasi yang digunakan adalah suhu kamar dan 40 oC. Konsentrasi inokulum yang diinkubasikan bervariasi yaitu 15, 20 dan 25%. Sedangkan waktu inkubasi yang digunakan adalah 0 – 48 jam dengan selang pengamatan setiap 6 jam. Dilakukan analisa pH dan total asam tertitrasi untuk menentukan kondisi fermentasi terbaik. Pada Gambar 13 diperlihatkan penurunan pH selama waktu inkubasi. Data pengukuran pH selama selama waktu inkubasi secara lebih lengkap diperlihatkan pada Lampiran 2. 4.89 4.25 4.09 3.89 3.81 3.58 _3.55 3.65 3.48 4.28 4.16 4.09 3.86 3.70 3.61 3.72 3.68 3.51 4.42 4.26 4.21 3.95 3.77 3.78 3.69 _3.66 3.61 4.70 4.11 3.53 3.78 3.55 3.39 _3.37 3.34 3.24 4.56 4.17

3.69 3.72 3.68 3.57 3.33 3.30 3.29 4.27 3.95 3.60 3.54 3.40 3.35 3.40 3.27 3.23 3.00 3.20 3.40 3.60 3.80 4.00 4.20 4.40 4.60 4.80 5.00

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54

Waktu ferm entasi (jam )

pH

15% BAL, kamar 20% BAL, kamar

25% BAL, kamar 15% BAL, 40oC

20% BAL, 40oC 25% BAL, 40oC

Gambar 16. Hubungan Waktu Fermentasi dengan pH Produk

Pengukuran pH dilakukan untuk mengetahui tingkat keasaman produk, metode ini merupakan cara yang cepat dan mudah untuk

mengetahui perubahan keasaman produk. Berdasarkan grafik di atas dapat dilihat bahwa nilai kisaran pH tertinggi diperoleh saat sebelum inkubasi atau inkubasi 0 jam. Hal tersebut karena bakteri asam laktat yang ditambahkan belum melakukan fermentasi. Nilai pH awal tertinggi diperoleh oleh produk dengan penambahan 15% inokulum bakteri asam laktat pada suhu ruang yaitu 4,89. Sedangkan pH awal terendah diperoleh dari penambahan 25% inokulum pada suhu 40 oC yaitu 4,27. Nilai pH akan mengalami penurunan selama proses fermentasi karena bakteri asam laktat akan menguraikan gula dalam bahan dan memproduksi asam laktat. Semakin lama waktu inkubasi maka asam yang terbentuk akan semakin besar karena terakumulasi. Pada titik tertentu, pertumbuhan bakteri asam laktat tersebut akan terhambat oleh asam yang telah terbentuk. Nilai pH terendah umumnya didapat pada saat inkubasi 48 jam. Nilai pH akhir fermentasi terendah dicapai oleh penambahan inokulum sebesar 25% pada suhu 40 oC yaitu 3,23. Sedangkan pH akhir fermentasi tertinggi dicapai oleh penambahan inokulum sebesar 25% pada suhu kamar yaitu sebesar 3,61. Nilai pH akhir fermentasi pada berbagai tingkat penambahan inokulum dengan suhu inkubasi 40 oC berada pada kisaran yang dekat. Nilai tersebut berturut-turut 3,24, 3,29 dan 3,23 untuk penambahan inokulum 15%, 20 % dan 25%.

Menurut Tamime dan Robinson (1989), produk yoghurt yang baik memiliki kisaran pH 3,8 – 4,4, sedangkan menurut Jay (2000), kisaran pH yang baik untuk yoghurt adalah 3,65 – 4,40. Sedangkan pada SNI 01-2981-1992 tidak ada persyaratan pH. Syarat keasaman ditentukan berdasarkan nilai total asam. Total asam tertitrasi biasanya berhubungan secara tidak langsung dengan pH. Menurut Frazier dan Westhoff (1988), nilai pH tidak selalu berbanding terbalik dengan total asam karena pada pengukuran pH yang terukur adalah konsentrasi ion H +. Namun umumnya jika total asam tinggi maka hasil pengukuran pH akan menunjukan nilai yang rendah. Sedangkan pada perhitungan total asam tertitrasi merupakan pengukuran semua asam, baik yang terdisosiasi ataupun yang tidak terdisosiasi. Total asam tertitrasi dihitung sebagai asam laktat, walaupun masih dimungkinkan

terdapatnya jenis asam lain hasil dari fermentasi bakteri asam laktat. Grafik peningkatan total asam tertitrasi selama proses fermentasi dapat dilihat pada Gambar 17. Nilai data total asam tertitrasi selama proses inkubasi secara lebih lengkap diperlihatkan pada Lampiran 3.

0.33 0.42 0.63 0.67 0.81 0.93 1.00 1.07 1.10 0.41 0.51 0.66 0.72 0.85 0.92 1.05 1.12 1.16 0.42 0.49 0.60 0.66 0.75 0.83 0.91 0.97 1.02 0.36 0.54 0.91 0.92 1.17 1.32 1.40 1.47 1.51 0.38 0.49 0.78 0.80 1.09 1.26 1.33 1.37 1.45 0.39 0.55 0.84 0.89 1.16 1.26 1.37 1.40 1.48 0.30 0.50 0.70 0.90 1.10 1.30 1.50 1.70

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54

Waktu Ferm entasi (jam )

T o ta l as am ( % )

15% BAL, kamar 20% BAL, kamar

25% BAL, kamar 15% BAL, 40 oC

20% BAL, 40 oC 25% BAL, 40 oC

Gambar 17. Hubungan Waktu Fermentasi dengan Total Asam Produk Berdasarkan SNI 01-2981-1992, nilai total asam berkisar 0,5 – 2% dihitung sebagai asam laktat. Semakin lama waktu fermentasi maka total asam tertitrasi semakin tinggi karena waktu untuk fermentasi gula-gula tersebut semakin panjang.

Gambar di atas memperlihatkan hasil pengukuran total asam produk. Total asam awal terendah didapat oleh penambahan inokulum sebesar 15% pada suhu kamar dengan nilai 0,325%. Sedangkan total awal asam tertinggi didapatkan oleh penambahan inokulum 25% pada suhu kamar dengan nilai 0,418%. Semakin tinggi penambahan inokulum maka total asam awal akan semakin tinggi karena inokulum bakteri asam laktat merupakan penyumbang asam awal terbesar. Setelah proses fermentasi, diperlihatkan bahwa nilai total asam akan semakin tinggi dan kisaran tertinggi diperoleh setelah fermentasi selama 48 jam. Nilai total asam setelah fermentasi terendah diperoleh oleh penambahan inokulum 25% pada inkubasi suhu kamar, yaitu 1,021%. Sedangkan total asam akhir fermentasi tertinggi diperoleh pada penambahan inokulum bakteri asam laktat sebesar 15% pada

suhu inkubasi 40 oC dengan nilai total asam sebesar 1,508%. Hal tersebut mungkin karena disebabkan semakin tinggi jumlah mikroba dalam suatu bahan makan kompetisi akan semakin besar. Pada penambahan 15% bakteri asam laktat, kompetisi lebih rendah karena sumber gula mencukupi untuk aktivitas sebagian besar mikroba sehingga total asam yang terbentuk lebih tinggi. Dari data ini, dapat ditetapkan kondisi fermentasi optimum adalah pada suhu inkubasi 40 oC dengan penambahan inokulum sebanyak 15%. Keputusan diambil berdasarkan kondisi dengan total asam tertinggi dan pH yang rendah dalam selang waktu fermentasi tersebut.

B. PENELITIAN UTAMA

Setelah tahapan fermentasi selesai, dilakukan analisa komposisi untuk mengetahui karakteristik bahan. Analisa yang dilakukan adalah analisa jumlah mikroba, total solid, total asam tertitrasi, total soluble solid, protein terlarut, gula pereduksi, dan kadar garam. Data hasil analisa komposisi diperlihatkan pada Tabel 3.

Tabel 3. Data Hasil Analisa Karakteristik Bahan setelah Fermentasi Komposisi Satuan Jenis Membran

Nanofiltrasi Osmosa Balik Total Mikroba cfu/ml 1,2 x 109 3,7 x 109

Total Solid % 14,078 19,319

Total Asam % 1, 375 1,518

TSS oBrix 14,500 16,00

Protein terlarut mg/ml 3,425 3,850

Gula pereduksi mg/ml 137,500 143,750

Garam % 0,600 0,600

Penelitian utama bertujuan untuk mengetahui waktu pemekatan optimum dari dua jenis membran dengan kondisi yang berbeda. Variasi waktu yang dilakukan adalah 30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit, 150 menit, dan 180 menit. Sedangkan variasi jenis membran adalah membran nanofiltrasi dengan kondisi operasi 25 bar, 25 Hz pada suhu 25 oC dan membran osmosa balik dengan kondisi operasi 35 bar, 25 Hz pada suhu 25 oC. Pemilihan kondisi tekanan membran nanofiltrasi didasarkan pada Guu et al. (1997), yang melakukan pemekatan limbah pencucian kacang kedelai dengan menggunakan

membran nanofiltrasi yang dilanjutkan memban osmosa balik dengan kondisi sama, yaitu 2500 kPa atau 25 bar pada suhu 30 oC . Sedangkan untuk kondisi membran osmosa balik didasarkan pada ukuran pori membran yang lebih kecil dibandingkan ukuran pori membran nanofiltrasi sehingga dibutuhkan tekanan yang lebih besar agar proses pemisahan dapat berlangsung. Kebanyakan produk pangan memiliki tekanan osmosis yang tinggi sehingga dalam proses pemisahan menggunakan membran dibutuhkan tekanan yang lebih tinggi untuk menghasilkan efek pemisahan. Misalnya pada sari buah, tekanan osmosisnya adalah (6-10) x 105 Pa (Fellow, 1992). Tekanan berpengaruh terhadap nilai fluks sedangkan nilai frekuensi berpengaruh terhadap nilai laju alir bahan. Umumnya laju alir berkorelasi positif dengan fluks, sehingga semakin tinggi laju alir, biasanya nilai fluks juga akan semakin besar. Laju alir menyatakan kecepatan aliran umpan pada proses filtrasi.

1. Kondisi proses pemekatan

Proses pemekatan dilakukan dengan sistem operasi membran crossflow, biomassa bakteri asam laktat disirkulasikan ke dalam sistem modul selama 3 jam. Sampling dilakukan setiap setengah jam. Sistem crossflow dipilih karena diharapkan dapat mengurangi terjadinya fouling sehingga penurunan nilai fluks dapat diminimalisasi. Fluks biomassa bakteri asam laktat diukur untuk mengetahui kemampuan membran menahan biomassa bakteri asam laktat dan melewatkan komponen lain seperti air, sehingga terjadi peningkatan kepekatan biomassa. Proses pemisahan yang efektif akan memberikan nilai fluks yang tinggi. Semakin tinggi nilai fluks proses pemekatan akan berjalan semain cepat.

Pada Gambar 18 di bawah ini diperlihatkan hubungan antara waktu pemekatan dan fluks membran.

13.71 13.08 12.38 11.50 10.50 9.64 8.41 7.42 7.07 6.22 4.03 2.32 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0

30 60 90 120 150 180 210

Waktu pem ekatan (m enit)

F lu k s ( L /m 2.jam ) nanofiltrasi RO

Gambar 18. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Fluks Membran

Nilai fluks untuk membran nanofiltrasi tertinggi diperoleh saat waktu pemekatan 30 menit pertama, yaitu sebesar 13,71 Liter/m2. jam untuk membran nanofiltrasi dan 8,41 Liter/m2. jam untuk membran osmosa balik. Seiring berjalannya waktu pemisahan terjadi penurunan nilai fluks. Setelah waktu berjalan 180 menit, nilai fluks membran nanofiltrasi menjadi 9,64 Liter/m2.jam, sedangkan nilai fluks untuk membran osmosa setelah waktu pemekatan 180 menit 2,32 Liter/m2.jam. Nilai fluks menggunakan membran nanofiltrasi lebih tinggi daripada nilai fluks menggunakan membran osmosa balik karena ukuran pori-pori membran nanofiltrasi yang berkisar antara 1 – 3 nanometer (nm) lebih besar daripada ukuran pori-pori membran osmosa balik yang berkisar antara 1 – 15 Å (Mallevialle et al., 1996). Karena menggunakan larutan suspensi sama (konsentrat kacang hijau terfermentasi) maka arah kecenderungan penurunan nilai fluks untuk kedua jenis membran nanofiltrasi dan osmosa balik adalah sama. Penurunan nilai fluks terjadi karena peristiwa fouling pada permukaan dan di dalam pori-pori membran, seperti pengendapan/deposisi partikel-partikel solut, penyumbatan pori-pori membran oleh partikel-partikel solut dan adsorpsi partikel-partikel solut ke dalam pori-pori lapisan gel dan membran, polarisasi konsentrasi, peningkatan kekentalan fluida serta laju alir fluida melewati permukaan

membran sehingga akan menghambat laju permeasi air (pelarut murni) melalui membran (Aspiyanto dan Susilowati, 2005b). Data pengamatan proses pemekatan dengan menggunakan sistem membran secara lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 4.

2. Pengaruh Waktu Pemekatan terhadap Jumlah Mikroba Produk

Menurut Ray (2001) saat sel mikroba terekspos tekanan hidrostatik tinggi dalam suatu larutan, akan mengalami proses kematian yang cepat, khususnya pada tekanan 14.500 psi atau 100 bar. Kematian mikroba ini akibat dari kerusakan dan kerusakan membran sitoplasma. Selain itu juga dimungkinkan akibat kerusakan dinding sel dan tidak aktifnya enzim intraseluler. Umumnya tingkat kematian sel yang muda lebih tinggi dibandingkan pada fase stasioner, bentuk batang lebih rentan dibandingkan bentuk kokus. Spesies dan strain mikroba juga memiliki sensitivitas yang berbeda-beda terhadap tekanan (Ray, 2001). Selama proses pemekatan dengan menggunakan membran, kondisi diusahakan tetap aseptik, baik dalam pelaksanaannya ataupun proses sampling. Jenis mikroba yang terdapat dalam inokulum yang digunakan ada dua macam, yaitu Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus. Kedua jenis mikroba ini saling berhubungan dalam proses fermentasi asam laktat. Pada awal proses fermentasi, Lactobacillus akan menyediakan asam amino yang dibutuhkan untuk pertumbuhan Streptococcus thermophilus, kemudian Streptococcus thermophilus akan memproduksi komponen yang seperti asam format yang akan menstimulir pertumbuhan Lactobacillus. Data hasil perhitungan jumlah mikroba selama proses pemekatan dapt dilihat pada Lampiran 5. Grafik hubungan waktu pemekatan dengan jumlah mikroba pada retentat diperlihatkan pada Gambar 19.

2.1E+10 2.3E+10 2.3E+10 2.4E+10 2.4E+10 2.2E+10 3.0E+10 3.8E+10 2.5E+10 4.8E+10 6.1E+10 8.7E+10 0.0E+00 2.0E+10 4.0E+10 6.0E+10 8.0E+10 1.0E+11

30 60 90 120 150 180 210

Waktu Pemekatan (menit)

Ju m lah BAL ( c fu /m l)

Retentat NF Retentat RO

Gambar 19. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Jumlah Mikroba pada Retentat

Dari Gambar 19 dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan jumlah mikroba selama waktu pemekatan. Jumlah mikroba tertinggi dicapai pada waktu 180 menit yaitu 8,7 x 1010 cfu/ml untuk hasil pemekatan dengan membran osmosa balik. Sedangkan pada membran nanofiltrasi jumlah mikroba tertinggi didapat pada waktu pemekatan 120 menit, yaitu 2,4 x 1010 cfu/ml. Peningkatan jumlah mikroba pada hasil pemekatan dengan membran osmosa balik lebih tinggi dibandingkan hasil membran nanofiltrasi. Hal tersebut mungkin disebabkan karena ukuran pori membran osmosa balik yang lebih kecil dibandingkan ukuran pori membran nanofiltrasi sehingga mikroba yang lolos jauh lebih sedikit dan terakumuluasi pada retentat. Pada permeat, jumlah mikroba yang dapat melewati membran pada proses pemekatan dengan menggunakan membran nanofiltrasi memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan dengan jumlah mikroba pada permeat membran osmosa balik. Pada Gambar 20 diperlihatkan jumlah mikroba pada permeat.

1.3E+07 6.0E+06 2.8E+06 4.2E+06 5.0E+06 2.7E+06

0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00

0.0E+00 4.0E+06 8.0E+06 1.2E+07 1.6E+07

30 60 90 120 150 180 210

Waktu Pemekatan (menit)

J u m la h BAL (c fu /m l)

Permeat NF Permeat RO

Gambar 20. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Jumlah Mikroba pada Permeat

Ukuran pori-pori membran nanofiltrasi yang berkisar antara 1 – 3 nanometer (nm) lebih besar daripada ukuran pori-pori membran osmosa balik yang berkisar antara 1 – 15 Å (Mallevialle et al., 1996). Berdasarkan Tamime dan Marshall (1997) Streptococcus thermophilus memiliki sel yang berbentuk bulat ataupun telur dengan diameter ≤ 1 μm dan membentuk rantai. Sedangkan menurut Batt et al, (1999) sel Lactobacillus berbentuk batang dengan kisaran ukuran 0,5-1,2 x 1-10 μm. Dari data ini dapat diketahui bahwa ukuran pori membran baik membran nanofiltrasi ataupun osmosa balik neniliki ukuran yang jauh lebih kecil dibandingkan ukuran sel mikroba. Namun dari hasil perhitungan jumlah mikroba, pada proses pemekatan dengan membran nanofiltrasi didapatkan bakteri asam laktat pada permeat, yang berarti sebagian mikroba tersebut dapat melewati membran. Suchecka et al.(2003) menyatakan bahwa ada keyakinan bahwa sejumlah sel dapat melalui penghalang membran, bahkan jika ukuran pori membran jauh lebih kecil dibandingkan ukuran sel. Hal tersebut dimungkinkan karena perubahan bentuk sel. Sederhananya, diasumsikan bahwa sel tersebut berbentuk bulat, akibat dari tekanan luar, bentuk sel tersebut berubah menjadi bentuk silinder. Asumsi kedua yaitu bahwa permukaan luar, baik bentuk dan volumenya tetap sama (Suchecka et al., (2003). Nilai rejeksi mikroba pada pemekatan dengan membran nanofiltrasi

adalah berturut-turut 99,94 %, 99,97 %, 99,99 %, 99,98 %, 99,98 % dan 99,99 % untuk selang waktu pemekatan 30 hingga 180 menit. Sedangkan rejeksi mikroba untuk proses pemekatan dengan menggunakan membran osmosa balik adalah 100% untuk semua waktu pemekatan, yang berarti tidak ada mikroba yang lolos.

Berdasarkan uji ANOVA pada selang kepercayaan 95% yang dilakukan terhadap nilai jumlah mikroba di retentat didapatkan bahwa faktor waktu berpengaruh terhadap jumlah mikroba di retentat. Sedangkan terhadap faktor jenis membran serta interaksi membran dan waktu tidak berbeda nyata. Uji lanjut Duncan dilakukan terhadap jumlah mikroba pada retentat terhadap faktor waktu. Berdasarkan uji lanjut Duncan, jumlah mikroba pada retentat terletak pada kelompok yang sama, sehingga berarti waktu pemekatan tidak berbeda nyata dalam menentukan jumlah mikroba pada retentat.

Pada permeat, hasil uji ANOVA dengan selang kepercayaan 95% dilakukan untuk mengetahui pengaruh perlakuan terhadap jumlah mikroba permeat. Berdasarkan hasil uji ANOVA didapatkan bahwa faktor waktu pemekatan dan jenis membran tidak berpengaruh terhadap total mikroba pada permeat. Hasil uji ANOVA terhadap jumlah mikroba secara lebih lengkap diperlihatkan pada Lampiran 6. Pada Gambar 21 diperlihatkan produk hasil pemekatan dengan membran dengan jumlah bakteri asam laktat terbanyak.

Gambar 21. Produk Hasil Pemekatan dengan Jumlah Bakteri Asam Laktat Tertinggi

3. Pengaruh Waktu Pemekatan terhadap Total Solid Produk

Selama proses pemekatan, air akan keluar sehingga padatan akan semakin terakumulasi pada retentat karena tidak dapat melewati pori membran. Total solid juga merupakan salah satu parameter proses pemekatan dengan membran yang maksimal. Menurut Fellows (1992), kemampuan membran memekatkan hanya sampai 30% total padatan. Dari Gambar 24 terlihat bahwa kandungan padatan total dalam retentat akan meningkat seiring bertambahnya waktu pemekatan. Kandungan padatan total dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran nanofiltrasi selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 18,43, 19,32, 19,39, 19,56, 19,68 dan 22,08 %. Sedangkan kandungan padatan total dalam permeat pada waktu 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 2,21, 1,90, 2,19, 2,00, 1,75 dan 1,28 %. Kandungan padatan total dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran osmosa balik selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 19,88, 19,87, 19,17, 20,29, 20,51 dan 21,00 %. Sementara kandungan padatan total dalam permeat pada waktu 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 0,20, 0,21, 0,18, 0,55, 0,31 dan 0,49 %. Peningkatan kandungan padatan total dalam retentat terjadi karena adanya perpindahan massa pelarut dari sisi retentat menuju sisi permeat baik pada membran

nanofiltrasi maupun pada membran osmosa balik sehingga kekentalan fluida menjadi meningkat dengan demikian kandungan padatan total dalam retentat meningkat. Karena ukuran pori-pori membran nanofiltrasi lebih besar daripada membran osmosa balik maka kandungan padatan total dalam permeat pada membran nanofiltrasi lebih tinggi apabila dibandingkan dengan kandungan padatan total dalam permeat pada membran osmosa balik. Dengan kata lain bahwa membran osmosa balik berfungsi lebih efektif daripada nanofiltrasi melalui proses pemisahan komponen padatan total pada konsentrat kacang hijau terfermentasi. Data analisa total solid produk secara lebih lengkap dapat dilihat pada Lampiran 7. Pada Gambar 22 berikut ini diperlihatkan hubungan total solid produk dengan waktu pemekatan.

18.43 19.32 19.39 19.56 19.68

22.08

19.89 19.87 _19.17 20.29 20.51 21.00

2.21 1.90 2.19 2.00 _{1.75 1.28}

0.20 0.21 0.18 0.55 0.31 0.49

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00

30 60 90 120 150 180 210

Waktu pemekatan (menit)

Tot a l S o lid (% )

Retentat NF Retentat RO Permeat NF Permeat RO

Gambar 22. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Total Solid Produk

Berdasarkan Gambar 22 didapatkan bahwa terjadi peningkatan total solid selama proses pemekatan. Namun, berdasarkan analisa statistik yang dilakukan, variasi waktu pemekatan dan jenis membran tidak mempengaruhi total solid retentat sampel. Sedangkan pada permeat, faktor jenis membran mempengaruhi total solid permeat sampel. Nilai total solid permeat sampel nanofiltrasi lebih tinggi dibandingkan nilai total solid permeat osmosa balik. Hal ini disebabkan karena ukuran pori nanofiltrasi

lebih besar dibandingkan ukuran pori osmosa balik. Dari hasil analisa uji lanjut Duncan terhadap total solid permeat didapatkan bahwa jenis membran berbeda nyata dalam menentukan nilai total solid produk. Hasil pengolahan statistik terhadap total solid produk dapat dilihat pada Lampiran 8.

4. Pengaruh Waktu Pemekatan terhadap Total Asam Produk

Menurut Mäyrä-Mäkinen dan Bigret (1993), Lactobacillus termasuk ke dalam kelompok bakteri asam laktat termofilik. Kelompok Lactobacillus memiliki lebih dari 50 jenis baik yang homofermentatif maupun heterofermentatif. Total asam tertitrasi dalam sampel dihitung sebagai asam laktat. Pertumbuhan bakteri asam laktat sangat dipengaruhi oleh kondisi medium. Metabolisme utama bakteri asam laktat adalah proses fermentasi, dalam hal ini susu skim yang mengandung sekitar 74% laktosa akan difermentasi menjadi asam, terutama asam laktat. Penambahan susu skim pada beberapa medium bertujuan untuk menstimulasi pertumbuhan bakteri asam laktat, yang belum siap untuk memanfaatkan karbohidrat yang terdapat dalam medium.

Dalam proses fermentasinya, bakteri asam laktat umumnya memanfaatkan karbohidrat seperti glukosa, fruktosa dan sukrosa. Salminen dan Von Wright (1998), menyatakan bahwa bahan pangan nabati umumnya mengandung maltosa dan fruktosa yang disukai oleh bakteri asam laktat untuk digunakan sebagai nutrisi. Pada bakteri homofermentatif, glukosa akan dikonversi menjadi asam laktat sedangkan pada bakteri heterofermentatif, glukosa akan diubah menjadi asam laktat, karbondioksida, etanol atau asam asetat.

Pada permeat nanofiltrasi, nilai asam tertitrasi tidak jauh berbeda dengan total asam pada permeat. Hal tersebut dimungkinkan karena membran nanofiltrasi memiliki ukuran pori lebih besar sehingga asam yang terbentuk mungkin lolos. Total asam tertitrasi pada permeat nanofiltrasi jauh lebih besar dibandingkan nilai total asam tertitrasi pada permeat osmosa balik. Akibatnya pada retentat osmosa balik nilai total asam

tertitrasi lebih tinggi dibandingkan total asam tertitrasi pada retentat nanofiltrasi karena asam terakumulasi pada retentat. Data lengkap analisa total asam dapat dilihat pada Lampiran 9. Pada Gambar 23 diperlihatkan perubahan total asam tertitrasi sampel selama proses pemekatan.

1.29 1.29 1.33 1.32 1.34 1.33

1.46 1.49

1.54 1.56 1.58 1.59

1.17 1.16

1.26

1.18 1.25 1.20

0.30 0.33 0.38

0.38 0.43 0.45

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80

30 60 90 120 150 180 210

Waktu Pemekatan(menit) T o tal Asam ( % )

Retentat NF Retentat RO

Permeat NF Permeat RO

Gambar 23. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Total Asam Tertitrasi Produk

Dari Gambar 23 diperlihatkan perubahan kandungan total asam dalam retentat seiring bertambahnya waktu pemekatan. Kandungan total asam dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran nanofiltrasi selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit berturut-turut adalah 1,29, 1,29, 1,33, 1,32, 1,34 dan 1,33% Sedangkan kandungan total asam dalam permeat pada waktu pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 1,17, 1,16, 1,26, 1,18, 1,25 dan 1,20%. Permeat nanofiltrasi memiliki nilai total asam yang relatif tinggi. Karena itu, permeat nanofiltrasi berpotensi untuk dikembangkan menjadi bahan tambahan makanan yang digunakan untuk pengatur keasaman. Kandungan total asam dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran osmosa balik pada pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing 1,46,

1,49, 1,54, 1,56, 1,58 dan 1,59 %. Sementara kandungan total asam dalam permeat pada waktu 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 0,30, 0,33, 0,38, 0,38, 0,43 dan 0,45, Nilai rejeksi asam dari membran nanofiltrasi adalah berturut-turut 9,62, 9,40, 5,53, 10,47, 6,33 dan 9,31 % untuk masing-masing waktu pemekatan. Nilai rejeksi asam membran osmosa balik adalah 79,70, 78,05, 75,50, 75,49, 72,98 dan 71,40 %. Seiring peningkatan waktu pemekatan rejeksi asam membran osmosa balik semakin kecil. Hal ini disebabkan karena semakin tingginya konsentrasi asam pada umpan sehingga kemungkinan asam lolos semakin besar.

Berdasarkan hasil uji ANOVA terhadap total asam, pada retentat faktor waktu pemekatan dan jenis membran berpengaruh nyata terhadap nilai total asam retentat. Uji lanjut Duncan dilakukan terhadap faktor jenis membran serta waktu pemekatan. Berdasarkan hasil uji Lanjut Duncan didapatkan bahwa taraf nyata total asam tertitrasi retentat pada waktu pemekatan 30 menit (w1) berbeda dengan total asam tertitrasi pada waktu pemekatan 150 menit (w5) dan 180 menit (w6). Sedangkan taraf nyata total asam tertitrasi untuk waktu 60 menit (w2), 90 menit (w3) dan 120 menit (w4) adalah sama. Sedangkan untuk faktor jenis membran, taraf nyata nilai rata-rata total asam tertitrasi retentat nanofiltrasi (m1) berbeda nyata dengan nilai rata-rata total asam tertitrasi retentat osmosa balik (m2). Sedangkan untuk total asam pada permeat, faktor yang berperan adalah waktu pemekatan dan jenis membran yang digunakan. Uji lanjut Duncan dilakukan terhadap faktor yang berpengaruh nyata terhadap total asam permeat, faktor tersebut adalah waktu pemekatan dan jenis membran. Dari hasil uji lanjut Duncan didapatkan bahwa nilai rata-rata total asam teritrasi permeat untuk faktor waktu pemekatan 30 menit (w1), 60 menit (w2), 90 menit (w3), 120 menit (w4), 150 menit (w5) dan 180 menit (w6) adalah tidak berbeda. Sedangkan untuk faktor jenis membran didapatkan nilai rata-rata total asam tertitrasi permeat untuk faktor jenis membran adalah berbeda antara permeat membran osmosa balik (m2) dengan membran nanofiltrasi

(m1). Hasil Pengolahan statistik terhadap total asam dapat dilperlihatkan pada Lampiran 10.

5. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Soluble Solid Produk Total padatan terlarut atau Total soluble solid (TSS) diukur dengan menggunakan refraktometer. Yang terukur adalah indeks bias sampel. Indeks bias ini biasanya dipengaruhi oleh kandungan bahan dalam sampel tersebut. Data analisa TSS dapat dilihat pada Lampiran 11. Grafik hubungan waktu pemekatan dengan total soluble solid diperlihatkan pada Gambar 24 di bawah ini.

16.00 _15.75 16.50

18.00 18.50

19.00

15.50 16.00

17.00 17.00 17.00 17.00

2.00

1.50

1.00 1.00 1.00 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

30 60 90 120 150 180 210

Waktu solid (menit)

T

SS (B

ri

x

)

Retentat NF Retentat RO Permeat NF Permeat RO

Gambar 24. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Total Soluble Solid Produk

Dari Gambar 24 terlihat bahwa kandungan total padatan terlarut (TSS) dalam retentat nanofiltrasi akan meningkat seiring bertambahnya waktu pemekatan. Sedangkan pada retentat membran osmosa balik peningkatan total padatan terlarut berhenti setelah pemekatan berlangsung selama 90 menit. Kandungan total padatan terlarut dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran nanofiltrasi selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit berturut-turut adalah 16,00, 15,75, 16,50, 18,00, 18,50, 19,00

o

Brix. Sedangkan kandungan total padatan terlarut dalam permeat pada waktu pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 2,00, 1,50, 1,00, 1,00, 1,00, 1,00 oBrix. Kandungan padatan total dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran osmosa balik selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 16,00, 15,50, 16,00, 17,00, 17,00, 17,00, 17,00 oBrix. Sementara kandungan total padatan terlarut dalam permeat membran osmosa balik semuanya bernilai 0,00 untuk semua selang waktu pemekatan. Peningkatan kandungan total padatan terlarut dalam retentat terjadi karena adanya perpindahan massa pelarut murni dari sisi retentat menuju sisi permeat baik pada membran nanofiltrasi maupun pada membran osmosa balik sehingga kekentalan fluida menjadi meningkat dengan demikian kandungan padatan total dalam retentat meningkat. Karena ukuran pori-pori membran nanofiltrasi lebih besar daripada membran osmosa balik maka kandungan total padatan terlarut dalam permeat pada membran nanofiltrasi lebih tinggi apabila dibandingkan dengan kandungan total padatan terlarut dalam permeat pada membran osmosa balik. Peningkatan nilai TSS pada retentat osmosa balik berhenti setelah pemekatan 90 menit. Hal tersebut dimungkinkan karena fluks yang semakin rendah sehingga semakin sedikit pelarut yang dapat dipisahkan. Jika pelarut yang terpisahkan sedikit, efek pemisahan akan bernilai kecil.

Berdasarkan hasil perhitungan sidik ragam, didapatkan bahwa faktor waktu pemekatan serta interaksi antara faktor waktu pemekatan dan jenis membran berpengaruh total padatan terlarut retentat. Uji Lanjut Duncan dilakukan terhadap faktor waktu pemekatan dan interaksi antara jenis membran dan waktu pemekatan. Dari hasil uji lanjut Duncan didapatkan bahwa nilai rata-rata total soluble solid untuk waktu pemekatan 30 menit (w1) dan 60 menit (w2) berbeda dengan nilai rata-rata total soluble solid pada waktu pemekatan 90 menit (w3). Nilai pada waktu 90 menit juga berbeda dengan nilai total soluble solid pada saat pemekatan 150 menit (w5) dan 180 menit (w6). Sedangkan dari hasil uji

Duncan faktor interaksi waktu pemekatan dan jenis membran terhadap total padatan terlarut menunjukan bahwa interaksi w1m2 (30 menit, osmosa balik) dan w2m1 (60 menit, nanofiltrasi) berbeda dengan w1m1 (30 menit, nanofiltrasi), w2m2 (60 menit, osmosa balik), dan w3m1 (90 menit, nanofiltrasi) berbeda dengan w3m2 (90 menit, osmosa balik), w4m2 (120 menit, osmosa balik), w5m2 (150 menit, osmosa balik), dan w6m2 (180 menit, osmosa balik) berbeda dengan w5m1 (150 menit, nanofiltrasi) dan berbeda dengan w6m1 (180 menit, nanofiltrasi). Pada permeat, faktor yang mempengaruhi TSS adalah jenis membran. Berdasarkan uji ANOVA yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa jenis membran merupakan faktor yang berpengaruh terhadap TSS permeat. Hasil uji lanjut Duncan terhadap faktor jenis membran permeat adalah jenis membran berpengaruh nyata terhadap nilai total padatan terlarut permeat produk. Hasil pengolahan statistik total soluble solid dapat dilihat pada Lampiran 12.

6. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Protein Terlarut Produk Menurut Mäyrä-Mäkinen dan Bigret (1993), semua kultur bakteri asam laktat membutuhkan berbegai asam amino dan faktor pertumbuhan lainnya untuk mencapai pertumbuhan yang baik. Bakteri asam laktat lebih rendah aktivitas proteolitiknya dibandingkan Bacillus ataupun Pseudomonas. Bakteri asam laktat menguraikan polipeptida dengan proteinase pada dinding sel, ini pula yang menyebabkan degradasi kasein. Kombinasi aksi peptidase dan proteinase menyediakan peptida dan asam amino bebas bagi sel. Data hasil analisa protein terlarut dapat dilihat pada Lampiran 13 secara lebih lengkap. Pada Gambar 25 diperlihatkan pengaruh waktu pemekatan terhadap nilai protein terlarut.

3.65 3.83 4.35 3.85 5.30 _5.25 4.75 5.95 _5.90 5.50 5.23 4.90 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

30 60 90 120 150 180 210

Waktu Pemekatan (menit)

P rot e in Te rl a rut ( m g/ m l)

Retentat NF Retentat RO

Gambar 25. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Protein Terlarut Retentat Produk

Dari Gambar 25 diperlihatkan bahwa kandungan protein terlarut dalam retentat osmosa balik akan meningkat kemudian menurun seiring bertambahnya waktu pemekatan. Sedangkan pada retentat membran nanofiltrasi jumlah protein terlarut cenderung mengalami peningkatan. Kandungan protein terlarut dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran nanofiltrasi selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit berturut-turut adalah 3,65, 3,83, 4,35, 3,85, 5,30, 5,25 mg/ml. Kandungan protein terlarut dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran osmosa balik selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 4,75, 5,95, 5,90, 5,50, 5,23, 4,90 mg/ml. Sedangkan pada Gambar 26 diperlihatkan data analisa protein terlarut di permeat.

0.0078 0.0080 0.0078

0.0088

0.0083

0.0098

0.0003 0.0003

0.0010 0.0010 0.0010

0.0068 0.0000 0.0020 0.0040 0.0060 0.0080 0.0100 0.0120

30 60 90 120 150 180 210

Waktu Pemekatan (menit)

P rot e in Te rl a rut ( m g/ m l)

Permeat NF Permeat RO

Gambar 26. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Protein Terlarut Permeat Produk

Dari Gambar 23 didapatkan kandungan protein terlarut dalam permeat membran osmosa balik untuk selang waktu pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 0,0003, 0,0003, 0,0010, 0,0010, 0,0068 mg/ml. Sedangkan kandungan protein terlarut dalam permeat pada waktu pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 0,0078, 0,0080, 0,0078, 0,0088, 0,0083 an 0,0098 mg/ml. Pada awalnya pemisahan dengan menggunakan membran osmosa balik lebih efektif karena hampir semua protein terlarut yang ada akan terakumulasi di retentat. Namun seiring bertambahnya waktu pemekatan, pelarut yang dapat dipisahkan semakin sedikit karena fluks semakin menurun, sehingga efek pemisahan juga menjadi kecil. Pada waktu pemekatan berlangsung 180 menit dengan menggunakan membran osmosa balik, jumlah protein yang dapat melewati membran meningkat tajam. Hal tersebut mungkin disebabkan tekanan yang bersar sehingga kemungkinan kebocoran terjadi besar. Nilai rejeksi protein terlarut pada membran nanofiltrasi selama waktu pemekatan secara berturut-turut sebagai berikut 99,79, 99,79 , 99,82, 99,77, 99,84, 99,81 dan 99,99 %. Sedangkan nilai rejeksi pada proses pemekatan dengan menggunakan

membran osmosa balik selama waktu pemekatan secara berturut-turut adalah 100 % untuk waktu pemekatan 90 menit dan 99,98 % untuk waktu pemekatan yang lainnya.

Berdasarkan hasil perhitungan sidik ragam, didapatkan bahwa faktor waktu pemekatan berpengaruh nyata terhadap protein terlarut retentat. Uji lanjut Duncan dilakukan terhadap faktor waktu pemekatan. Berdasarkan uji lanjut Duncan dengan taraf nyata 5% nilai protein terlarut terletak pada satu kelompok yang sama sehingga dapat disimpulkan bahwa waktu pemekatan tidak berbeda nyata satu sama lain. Atau, dapat disimpulkan bahwa kadar protein terlarut hasil pemekatan 30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit, 150 menit dan 180 menit adalah tidak berbeda menurut statistik. Sedangkan pada permeat faktor waktu pemekatan, jenis membran ataupun interaksi kedua faktor tersebut tidak berpengaruh nyata pada protein terlarut permeat. Hasil pengolahan statistik pengaruh perlakuan terhadap protein terlarut dapat dilihat pada Lampiran 14.

7. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Total gula Pereduksi Produk Sumber gula pada produk bahan tambahan makanan berprobiotik (probiotic ingridient) berasal dari susu skim, sukrosa dan konsentrat kacang hijau terfermentasi. Sumber gula utama dalam susu asalah laktosa, laktosa merupakan sumber makanan bagi mikroba dalam susu. Sukrosa dan laktosa akan dipecah menjadi glukosa, sehingga gula pereduksi yang terukur pada analisa ini dihitung sebagai glukosa. Glukosa dan laktosa merupakan gula pereduksi yang dapat menyebabkan terjadinya pencoklatan. Nilai total gula pereduksi yang terukur dimungkinkan lebih kecil dari nilai sebenarnya karena sebagian gula pereduksi bereaksi dengan protein akibat reaksi pencoklatan. Adanya gula pereduksi yang keluar bersama permeat pada proses pemekatan dengan membran nanofiltrasi merupakan salah satu penyebab nilai total gula pereduksi pada retentat lebih kecil jika dibandingkan dengan total

gula pereduksi pada retentat osmosa balik. Data analisa total gula pereduksi diperlihatkan pada Lampiran 15.

97.50 118.13 154.38 160.63 162.50 156.88 168.13 163.75 174.38 170.63 176.25 178.13 80 120 160 200

30 60 90 120 150 180 210

Waktu Pemekatan (menit)

G ul a P e re duk s i ( m g/ m l)

Retentat NF Retentat RO

Gambar 27. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Gula Pereduksi Retentat Produk

Dari Gambar 27 diperlihatkan bahwa kandungan gula pereduksi dalam retentat cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya waktu pemekatan. Kandungan total gula pereduksi dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran nanofiltrasi selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit berturut-turut adalah 97,50, 118,13, 154,38, 160,63, 162,50 dan 156,88 mg/ml. Kandungan total gula pereduksi dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran osmosa balik selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 168,13, 163,75, 174,38, 170,63, 176,25 dan 178,13 mg/ml.

1.28 1.33

1.43 1.57

1.66

1.97

0.14 0.18 0.18 0.19 0.20

0.76 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

30 60 90 120 150 180 210

Waktu Pemekatan (menit)

G ul a P e re duk s i ( m g/ m l)

Permeat NF Permeat RO

Grafik 28. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Gula Pereduksi Permeat Produk

Dari Gambar 28 diketahui bahwa seiring waktu pemekatan, nilai gula pereduksi pada permeat nanofiltrasi cenderung meningkat. Kandungan gula pereduksi dalam permeat pada waktu pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 1,28, 1,33, 1,43, 1,57, 1,66 dan 1,97 mg/ml. Sementara kandungan total gula pereduksi dalam permeat membran osmosa balik untuk selang waktu pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 0,14, 0,18, 0,18, 0,19 dan 0,20, 0,76 mg/ml. Pada awalnya pemisahan dengan menggunakan membran osmosa balik lebih efektif karena hampir semua gula pereduksi yang ada akan terakumulasi di retentat. Namun seiring bertambahnya waktu pemekatan, pelarut yang dapat dipisahkan semakin sedikit karena fluks semakin menurun, sehingga efek pemisahan juga menjadi kecil. Selain itu dengan bertambahnya konsentrasi gula pereduksi pada retentat maka kemungkinan gula pereduksi lolos pada permeat juga semakin besar. Nilai rejeksi gula pereduksi pada membran nanofiltrasi selama waktu pemekatan secara berturut-turut sebagai berikut 98,69, 98,87, 99,07, 99,03, 98,98, dan 98,74 %. Sedangkan nilai rejeksi gula pereduksi pada proses pemekatan dengan menggunakan membran osmosa balik

selama waktu pemekatan secara berturut-turut adalah 99,92, 99,89, 99,90, 99,89, 99,89 dan 99,57 % untuk waktu pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit.

Berdasarkan hasil perhitungan sidik ragam, didapatkan bahwa faktor waktu pemekatan berpengaruh nyata terhadap total gula pereduksi retentat. Berdasarkan uji lanjut Duncan terhadap pengaruh faktor waktu pemekatan dengan nilai total gula pereduksi menunjukan tidak ada perbedaan antara waktu pemekatan yang satu dengan waktu yang lain karena terletak pada satu kelompok yang sama. Sedangkan pada permeat faktor jenis membran berpengaruh nyata terhadap nilai total gula pereduksi permeat.

Berdasarkan hasil uji Duncan didapatkan bahwa perlakuan jenis membran nanofiltrasi (m1) dan osmosa balik (m2) berbeda terhadap total gula pereduksi permeat. Hasil pengolahan statistik data total gula pereduksi dapat dilihat pada Lampiran 16.

8. Hubungan Waktu Pemekatan dengan Kadar Garam Produk

Kadar garam merupakan salah satu parameter penting untuk menggambarkan kinerja membran. Jenis membran nanofiltrasi yang digunakan adalah NF-45-PE sedangkan jenis membran osmosa balik yang digunakan adalah HR-98-PP. Angka tersebut menunjukan nilai rejeksi garam. NF-45-PE berarti membran nanofiltrasi tersebut akan menahan sebanyak 45% garam jika dilewatkan larutan garam sebesar 2000 ppm. Sedangkan HR-98-PP memiliki arti membran osmosa balik tersebut akan menahan 98% garam jika dilewatkan larutan garam 2000 ppm. Data hasil pengukuran kadar garam dapat dilihat Lampiran 17. Pada Gambar 29 diperlihatkan hubungan antara kadar garam produk dengan waktu pemekatan.

0.58 _0.56 0.59 0.57 0.57 0.57

0.60 0.60 0.61 0.61 0.62 0.61

0.58 0.61 0.58

0.63 0.64 0.67

0.12 0.13 0.13 0.14 0.14 0.14

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80

30 60 90 120 150 180 210

Waktu Pemekatan (menit)

Kad a r g a ram ( % )

Retentat NF Retentat RO

Permeat NF Permeat RO

Gambar 29. Hubungan Waktu Pemektan dengan Kadar Garam Produk

Dari Gambar 29 dapat dilihat bahwa pada permeat osmosa balik nilai kadar garam cenderung stabil sedangkan pada permeat nanofiltrasi kadar garam cenderung meningkat bahkan lebih tinggi dibandingkan dengan kadar garam di retentat. Nilai rejeksi kadar garam tidak sesuai dengan keterangan alat. Hal tersebut mungkin disebabkan karena konduktivitimeter yang digunakan untuk mengukur kadar garam, tidak sebatas mengukur kadar NaCl tetapi juga mengukur garam-garam lain yang ada pada produk. Pada produk, kemungkinan terdapat garam lain selain NaCl sangat besar mengingat garam yang digunakan untuk pembuatan kaldu kacang hijau bukan merupakan NaCl murni. Selain itu, rejeksi kadar garam menurut produsen membran tersebut diukur berdasarkan larutan garam 2000 ppm. Produk memiliki kadar garam yang lebih tinggi. Kandungan kadar garam dalam retentat hasil pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi menggunakan membran nanofiltrasi selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit berturut-turut adalah 0,60, 0,58, 0,56, 0,59, 0,57 dan 0,57 %. Sedangkan kandungan garam dalam permeat nanofiltrasi pada waktu pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 0,58, 0,61, 0,58, 0,63, 0,64 dan 0,67%. Kandungan garam dalam retentat hasil pemekatan konsentrat

kacang hijau terfermentasi menggunakan membran osmosa balik selama 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 menit masing-masing adalah 0,60, 0,60, 0,61, 0,61, 0,62 dan 0,61 %. Sementara kadar garam dalam permeat membran osmosa balik pada waktu pemekatan 30, 60, 90, 120, 150 dan 180 berturut-turut adalah 0,12, 0,13, 0,13, 0,14, 0,14 dan 0,14 %.

Berdasarkan analisa sidik ragam, diketahui bahwa faktor waktu pemekatan, jenis membran ataupun interaksi antara jenis membran dan waktu pemekatan tidak berpengaruh terhadap kadar garam retentat. Sedangkan pada permeat, ketiga faktor tersebut berpengaruh terhadap kadar garam sampel. Hasil uji lanjut Duncan terhadap faktor jenis membran menunjukan bahwa kedua jenis membran tersebut berbeda nyata terhadap penentuan nilai kadar garam permeat. Sedangkan uji lanjut Duncan pengaruh faktor waktu pemekatan terhadap kadar garam permeat membran menunjukan bahwa nilai rata-rata kadar garam saat pemekatan 30 menit dan 90 menit adalah sama namun berbeda dengan nilai rata-rata kadar garam pada waktu pemekatan 180 menit. Berdasarkan uji lanjut Duncan pengaruh interaksi faktor waktu pemekatan dan jenis membran terhadap kadar garam permeat menunjukan bahwa w1m2 (30 menit, osmosa balik), w2n2 (60 menit, osmosa balik), w3m2 (90 menit, osmosa balik), w4m2 (120 menit, osmosa balik), w5m2 (150 menit, osmosa balik), dan w6m2 (180 menit, osmosa balik) berada dalam satu kelompok yang sama sehingga tidak ada perbedaan di antara interaksi faktor-faktor tersebut. w3m1 (90 menit, nanofiltrasi) dan w1m1 (30 menit, nanofiltrasi) terletak pada satu kelompok yang sama namun berbeda dengan kelompok pertama. Interaksi faktor-faktor berikutnya memberikan hasil kadar garam permeat yang berbeda. Hasil pengolahan statistik terhadap kadar garam secara lebih lengkap diperlihatkan pada Lampiran 18.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui karakteristk konsentrat kacang hijau terfermentasi dan menentukan konsentrasi inokulum, waktu fermentasi dan suhu fermentasi optimum. Waktu fermentasi optimum ditentukan berdasarkan nilai pH yang rendah dan total asam tertitrasi tertinggi. Karakteristik konsentrat kacang hijau terfermentasi yang merupakan bahan baku adalah kadar air 93,688%, total solid 6,313 %, TSS 5,544 oBrix, kadar garam 2,150 %, protein terlarut 4,600 mg/ml dan total protein 12,089 % (bk). Berdasarkan hasil tahapan penentuan kondisi dan waktu fermentasi optimum yang didapatkan dapat disimpulkan bahwa waktu fermentasi optimum adalah 48 jam pada suhu 40 oC dengan konsentrasi starter 15 %.

Penelitian utama bertujuan untuk mengetahui karakteistik produk setelah fermentasi bakteri asam laktat dan mengoptimasikan penggunaan dua jenis membran yang berbeda yaitu membran nanofiltrasi dan osmosa balik untuk menghasilkan bahan tambahan makanan berprobiotik (probiotic ingredient). Berdasarkan penelitian yang dilakukan didapatkan bahwa sebelum dipekatkan dengan menggunakan teknologi membran, biomassa yang terbuat dari konsentrat kacang hijau terfermentasi memiliki karakteristik sebagai berikut : jumlah mikroba 4,5 x 10 9 cfu/ml, total solid 16,6985 %, total asam tertitrasi 1,4469 %, total soluble solid 15,25 oBrix, total protein terlarut 3,6375 mg/ml, total gula pereduksi 140,6250 mg/ml dan kadar garam 0,60 %. Berdasarkan hasil yang didapatkan, kondisi pemekatan optimum membran nanofiltrasi untuk menghasilkan bahan tambahan makanan berprobiotik dari konsentrat kacang hijau terfermentasi adalah pada waktu pemekatan 120 menit jika dioperasikan pada kondisi 25 bar dan 20 Hz. Produk yang dihasilkan memiliki karakteristik sebagai berikut: jumlah bakteri asam laktat 2,4 x 1010 cfu/ml, total padatan 19,56 %, total padatan terlarut 18 oBrix, total asam 1,32 %, total protein terlarut 3,85 mg/ml, total gula pereduksi 160,63 mg/ml, kadar garam 0,59 % NaCl dan fluks permeat 11,49 liter/m2.jam. Sedangkan

pemekatan dengan menggunakan membran osmosa balik optimum pada pemekatan 180 menit dengan komposisi : jumlah bakteri asam laktat 8,7 x 1010 cfu/ml, total padatan 21 %, total padatan terlarut 17 oBrix, total asam 1,59 %, total protein terlarut 4,9 mg/ml, total gula pereduksi 178,13 mg/ml, kadar garam 0,61 % NaCl dan fluks permeat 2,32 liter/m2.jam. Pemekatan dengan menggunakan membran osmosa balik memiliki efisiensi yang baik karena hampir semua bahan tertahan pada retentat, namun karena jumlah pelarut yang keluar lebih sedikit dibandingkan pada membran nanofiltrasi.

B. SARAN

Setelah melakukan penelitian, penulis memberikan saran sebagai berikut :

1. Perlu dilakukannya variasi dalam tekanan maupun frekuensi operasi membran untuk meningkatkan efisiensi pemekatan 2. Perlunya dilakukan uji penyimpanan, karena jumlah mikroba

merupakan faktor kritis dalam menentukan fungsi probiotik suatu bahan

Diana Wangsamulia. F24101087. Potensi Membran Nanofiltrasi dan Osmosa Balik dalam Proses Pemekatan Konsentrat Kacang Hijau (Phaseolus radiatus L.) Terfermentasi sebagai Bahan Tambahan Makanan Berprobiotik (Probiotic Ingredient). Di bawah bimbingan Rizal Syarief dan Agustine Susilowati. 2006

RINGKASAN

Konsentrat kacang hijau (Phaseolus radiatus L.) terfermentasi berpotensi untuk dikembangkan menjadi bahan tambahan makanan berprobiotik (probiotic ingredient) untuk menghasilkan produk pangan bersumber protein nabati dengan cita rasa dasar umami. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari optimasi kinerja membran nanofiltrasi dan osmosa balik pada proses pemekatan konsentrat kacang hijau terfermentasi sehingga diperoleh retentat sebagai bahan tambahan makanan berprobiotik dengan jumlah bakteri asam laktat yang tinggi. Proses pembuatan prosuk dilakukan melalui fermentasi menggunakan kultur campuran Lactobacillus sp. dan Streptococcus thermophillus-IN dengan konsentrasi 15% (b/b), penambahan sukrosa 12% (b/b) dan susu skim sehingga kadar protein substrat mencapai 3% kemudian produk diinkubasi pada 40 oC selama 48 jam. Produk kemudian dipekatkan menggunakan membran nanofiltrasi dan osmosa balik selama 180 menit dan pengamatan dilakukan tiap 30 menit. Proses pemekatan dengan menggunakan membran nanofiltrasi dilakukan pada tekanan 2500 kPa (25 bar) sedangkan membran osmosa balik menggunakan tekanan sebesar 3500 kPa(35 bar) pada suhu proses dan frekuensi motor yang sama, yaitu 25 oC dan 20 Hz. Analisa dilakukan terhadap jumlah mikroba, total solid, total soluble solid (TSS), total asam, total protein terlarut , total gula pereduksi, kadar garam dan fluks permeat. Rancangan percobaan pada penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap dengan enam waktu pemekatan (W), yaitu 30 menit (w1), 60 menit (w2), 90 menit (w3), 120 menit (w4), 150 menit (w5) dan 180 menit (w6) dan dua jenis membran (M), yaitu nanofiltrasi (m1) dan osmosa balik (m2) dengan masing-masing dua kali ulangan.

Hasil penelitian menunjukkan, pemekatan dengan menggunakan membran nanofiltrasi menghasilkan retentat sebagai bahan tambahan makanan berprobiotik yang optimum pada 120 menit dengan jumlah bakteri asam laktat 2,4 x 1010 cfu/ml, total solid 19,56%, total soluble solid 18 oBrix, total asam 1,32%, total protein terlarut 3,85%, total gula pereduksi 160,63 mg/ml, kadar garam 0,59% dan fluks permeat 11,49 liter/m2.jam. Sedangkan pemekatan dengan menggunakan membran osmosa balik menghasilkan retentat sebagai bahan tambahan makanan berprobiotik yang optimum pada 180 menit dengan jumlah bakteri asam laktat 8,7 x 1010 cfu/ml, total solid 21%, total soluble solid 17 oBrix, total asam 1,69%, total protein terlarut 4,90%, total gula pereduksi 178,13 mg/ml, kadar garam 0,61% dan fluks permeat 2,32 liter/m2.jam.

KATA PENGANTAR

Terima kasih kepada Yang Maha Esa atas berkatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikannya di Institut Pertanian Bogor. Penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam penyelesaian skripsi ini.

1. Prof. Dr. Ir. Rizal Syarief, DESS dan Ir. Agustine Susilowati, MM selaku dosen pembimbing atas kesabarannya membimbing penulis

2. Dr. Ir. Budiatman Satiawihardja, M.Sc. selaku dosen penguji atas masukan yang diberikan

3. Pak Aspiyanto, Pak Hanafi dan seluruh staf P2K KIMIA LIPI PUSPIPTEK yang telah banyak membantu

4. Papi, Mami, Delia, Martin dan Dianita serta segenap keluarga 5. Nancy, teman seperjuangan

6. Teh Yati, Teh Hani, Teh Fathia yang selalu direpotkan selama penelitian 7. Ko Asin, yang selalu bersedia menampung keluh kesah

8. Amanda, Devi, Endi, Fajar, Hana, Fanny, Mohung, Astri dan semua TPG 38 yang tidak dapat disebutkan satu persatu

9. Bunga, Daniel, Sara dan semua Perwira 12 Member Semoga hasil penelitian ini berguna bagi yang membutuhkan.

Bogor, 23 Januari 2006

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ...iii

DAFTAR ISI ...iv

DAFTAR TABEL ...vi

DAFTAR GAMBAR ...vii

DAFTAR LAMPIRAN ...x

I. PENDAHULUAN ...1

A. LATAR BELAKANG...1

B. TUJUAN ...2

II. TINJAUAN PUSTAKA ...3

A. PROBIOTIK ...2

B. BAKTERI ASAM LAKTAT ...3

a. Lactobacillus sp. ...5

b. Streptococcus thermophillus ...5

C. KACANG HIJAU TERFERMENTASI ...6

1. Pembuatan Inokulum Kacang Hijau Terfermentasi ...6

2. Pembuatan Kacang Hijau Terfermentasi ...7

3. Pembuatan Ekstrak Kacang Hijau Terfermentasi dan Pemisahan Ekstrak Kacang Hijau Terfermentasi Menggunakan Teknik Membran Mikrofiltrasi ...9

D. TEKNOLOGI MEMBRAN ...12

1. Definisi Membran ...12

2. Klasifikasi Membran ...13

3. Proses Pemisahan dengan Membran ...14

E. BAHAN TAMBAHAN MAKANAN ...18

III. BAHAN DAN METODE ...20

A. ALAT DAN BAHAN ...20

1. Bahan ...20

b. Bahan analisa kimia ...20

2. Alat ...21

B. METODE ...22

1. Penelitian Pendahuluan ...22

a. Analisa bahan baku ...22

b. Pembuatan inokulum bakteri asam laktat ...22

c. Penentuan kondisi dan waktu fermentasi optimum dalam pembuatan biomassa asam laktat ...23

2. Penelitian Utama ...24

3. Rancangan Percobaan ...25

4. Rancangan Respon ...27

a. Analisa kadar air ...27

b. Analisa total solid ...27

c. Analisa total asam ...27

d. Analisa total protein terlarut...28

e. Analisa total gula pereduksi ...29

f. Analisa total soluble solid ...29

g. Analisa kadar garam ...30

h. Analisa jumlah bakteri asam laktat ...30

i. Analisa total protein ...31

j. Analisa nilai pH ...31

k. Pengukuran nilai fluks ...32

l. Pengukuran rejeksi ...32

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...33

A. PENELITIAN PENDAHULUAN ...33

1. Karakteristik Konsentrat Kacang Hijau Terfermentasi ...33

2. Karakteristik Inokulum Bakteri Asam Laktat ...33

3. Pengaruh Waktu dan Kondisi Fermentasi Optimum terhadap Komposisi Biomassa ...33

B. PENELITIAN UTAMA ...37

1. Kondisi Proses Pemekatan ...38

3. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Solid ...44

4. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Asam ...46

5. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Total Soluble Solid ...49

6. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Protein Terlarut ...51

7. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Gula Pereduksi ...54

8. Hubungan Waktu Pemekatan terhadap Kadar Garam ...57

V. KESIMPULAN DAN SARAN ...58

A. KESIMPULAN ...58

B. SARAN ...59

DAFTAR PUSTAKA ...60

LAMPIRAN ...64

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1. Matriks Rancangan Percobaan ...26 Tabel 2. Karakteristik Konsentrat Kacang Hijau Terfermentasi ...34 Tabel 3. Karakteristik Bahan Setelah Fermentasi ...37