22
aktifitas total mikroba serta faktor-faktor lingkungan. Faktor lingkungan terdiri dari faktor intrinsik yaitu nisbah CN media, struktur biologi bahan baku, dan kandungan air, sedangkan faktor ekstrinsik
meliputi pH, kelembaban, potensial oksidasi-reduksi, ketersediaan oksigen serta aerasi. Kapang membutuhkan karbon, nitrogen, ion organik, faktor tumbuh, energi dan air untuk
metabolisme dan pertumbuhan yang diperoleh dari media. Oleh sebab itu, substrat inokulum yang digunakan harus dapat memenuhi kebutuhan minimum pertumbuhan dan kelangsungan hidup dari
kapang tersebut Walker, 1999.
D.
SUBSTRAT INOKULUM
Kapang membutuhkan substrat sebagai media untuk pertumbuhan dikarenakan mengandung bahan-bahan yang dibutuhkan oleh mikroba untuk bertahan hidup Gandjar, 2006. Substrat
merupakan bahan yang akan didegradasi oleh mikroba yang ditambahkan kedalamnya, sehingga mikroba tersebut dapat bertahan hidup di dalam substrat tersebut. Pada skala industri, bahan-bahan
baku yang biasa digunakan untuk media pertumbuhan mikroba adalah produk samping hasil pertanian. Media-media yang biasa digunakan untuk fermentasi padat biasanya merupakan limbah-
limbah hasil pertanian yang masih mengandung nutrisi yang cukup untuk pertumbuhan mikroba. Berikut merupakan bahan-bahan yang digunakan sebagai substrat, yaitu:
1. Ampas Tapioka Onggok
Industri tapioka merupakan industri yang sudah cukup besar di Indonesia. Menurut data BPS tahun 2007, industri tapioka di indonesia adalah sekitar 19.802.508 ton pertahun. Industri
tapioka menghasilkan limbah padat yang disebut sebagai ampas tapioka. Sebagian besar ampas tapioka onggok dimanfaatkan sebagai bahan campuran oncom, bahan baku produksi asam sitrat,
bahan bakar gas metan dan bahan pakan ternak. Ampas tapioka cukup potensial digunakan sebagai sumber karbon dalam fermentasi media padat, meskipun masih memerlukan suplementasi
nilai gizi seperti nitrogen. Komposisi kimia ampas tapioka disajikan pada Tabel 1.
2. Bungkil Kacang Tanah
Bungkil kacang tanah merupakan limbah dari pengolahan minyak kacang tanah. Bungkil kacang tanah disukai ternak dan merupakan suplemen protein tumbuhan yang berkualitas baik.
Bungkil kacang tanah adalah produk hasil ikutan penggilingan biji kacang tanah setelah diekstraksi minyaknya secara mekanis atau secara kimia menggunakan pelarut Anonim, 2010.
Komposisi kimia bungkil kacang tanah dapat dilihat pada Tabel 1.
3. Ampas Tahu
Ampas tahu merupakan hasil samping dari pengolahan tahu dari sisa bubur kedelai yang telah diperas. Bentuknya padat dan teksturnya kuat walaupun kadar airnya tinggi. Hal tersebut
disebabkan adanya serat kasar yang bersama-sama protein mengikat air secara hidrofilik. Ampas tahu dari hasil perasan bubuk kedelai hanya dapat bertahan tidak lebih dari 24 jam dalam keadaan
tanpa perlakuan lain. Selain itu, proses pembuatan tahu secara tradisional hanya mampu mengesktrak sebagian protein, sedangkan sebagian lagi tertinggal dalam ampas tahu Lahoni,
2003. Komposisi kimia ampas tahu dapat dilihat pada Tabel 1.
23
4. Bekatul
Menurut Nursalim dan Razali 2007, bekatul adalah lapisan luar dari beras yang terlepas saat proses penggilingan gabah. Bekatul umumnya berwarna krem atau cokelat muda.
Kulit padi terdiri atas hull yang merupakan kulit bagian terluar dan bekatul yang merupakan kulit bagian dalam atau selaput biji. Bekatul terdiri atas beberapa lapisan, yaitu pericarp, seed coat,
nucellus dan aleurone. Secara umum, dari hasil proses penggilingan padi menghasilkan bekatul
sebanyak 8-12 dari total bobot padi yang digiling, sehingga produksi bekatul halus dari penggilingan padi di Indonesia mencapai 4-6 juta ton per tahun. Komposisi kimia bekatul dapat
dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi kimia ampas tapioka, bungkil kacang tanah, ampas tahu dan bekatul
Komponen Kandungan
Ampas Tapioka
b.k Bungkil Kacang
Tanah b.b
Ampas Tahu b.k
Bekatul b.b
Abu 1,88 7
7,48 1,60 Serat Kasar
17,95 12
24,91 1,69 Lemak Kasar
0,00 3,5
5,92 1,09 Protein Kasar
2,21 46
21,26 8,77 Karbohidrat
64,8 -
59,57 84,36 Keterangan : = maksimum, = minimum
Sumber: Lahoni 2003, SNI 01-4228-1996, Lahoni 2003 dan Nursalim 2007
E. NISBAH CN
Kapang memerlukan kandungan karbon dan nitrogen untuk energi dan membantu dalam pertumbuhan sel-sel kapang. Perbandingan kandungan karbon dan nitrogen di dalam media disebut
sebagai nisbah CN. Hal ini sesuai dengan pernyataan dari Walker 1999, bahwa ada beberapa dasar penting untuk mempersiapkan media, yaitu:
1. Komposisi bahan: Kemurnian, perbandingan karbon dan nitrogen, perbedaan variasi tiap bagian,
tersedianya nutrisi bagi pertumbuhan mikroba. 2.
Pengaruh dari perbedaan pencampuran tiap bahan, pH yang dibutuhkan sebelum dan sesudah sterilisasi, efek sterilisasi pada mineral dan garam.
3. Perubahan pada media sebelum inokulasi, suhu, aerasi, pengadukan dan penggunaan antifoam.
Komposisi nisbah CN media yang optimum untuk pertumbuhan mikroba dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Komponen elemen-elemen yang dibutuhkan oleh mikroba untuk hidup
Elemen Bakteri b.k
Khamir b.k Jamur b.k
Karbon 50-53 45-50
40-63 Nitrogen 12-15
7,5-11 7-10
Hidrogen 7 7
- Fosfor 2-3
0,8-2,6 0,4-4,5
Sulfur 0,2-1 0,01-0,24
0,1-0,5 Kalium 1-4,5
1-4 0,2-2,5
Natrium 0,5-1 0,01-0,1
0,02-0,5 Kalsium 0,01-1,1
0,1-0,3 0,1-1,4
Magnesium 0,1-0,5 0,1-0,5 0,1-0,5
Khlorida 0,5 -
- Besi 0,02-0,2
0,01-0,5 0,1-0,2
Sumber: Doelle et al. 1992
24
F. TONGKOL JAGUNG
Tongkol jagung merupakan limbah dari jagung yang telah dipipil dan biasa digunakan untuk bahan tambahan pakan ternak Irawadi, 1990. Karakteristik dan komposisi kimia tongkol jagung
disajikan pada Tabel 3. Tongkol jagung biasanya digunakan sebagai sumber hijuan pada pakan ternak ruminansia
dikarenakan mengandung serat kasar yang tinggi. Kadar serat pada tongkol jagung terdiri atas lignin, hemiselulosa dan selulosa. Hal inilah yang menyebabkan tongkol jagung merupakan media yang tepat
untuk dihidrolisis dengan menggunakan kapang yang menghasilkan enzim selulolitik Parakkasi, 1999.
Tabel 3. Karakteristik dan komposisi kimia tongkol jagung
Komponen Kandungan b.b
Air 9,4 Abu 1,5
Protein kasar 2,5
Lemak kasar 0,5
Serat kasar 32
Lignin 6 Hemiselulosa 36
Selulosa 41 Sumber : Johnson 1991
G. PAKAN TERNAK
Limbah tanaman jagung biasa digunakan sebagai pakan ternak, terutama ternak ruminansia Pasaribu, 1993.
Menurut Prihatman 2000, kandungan protein serta serat kasar yang dapat memenuhi kebutuhan ternak ruminansia masing-masing sebesar 8 dan 15. Ternak ruminansia
memanfaatkan selulosa sebagai sumber energi utama dalam menyokong pertumbuhan, produksi dan reproduksi Lynd et al., 2002.
Adanya bantuan mikroba rumen untuk meningkatkan kecernaan bahan makanan yang mengandung karbohidrat struktural, kandungan lignin dan silika pada bahan pakan akan
mempengaruhi produksi energi metabolisme. Bahan pakan yang mengandung lignin yang tinggi akan lebih sulit dicerna, sehingga lebih banyak energi dari bahan makanan tersebut yang keluar melalui
feses Parakkasi, 1999. Menurut
Tillman et al.
1989, hewan tidak menghasilkan enzim untuk mencerna selulosa dan hemiselulosa, tetapi mikroba yang ada di dalam saluran pencernaan yang menghasilkan enzim
selulase dan hemiselulase. Hal inilah yang menyebabkan perlu dilakukannya penambahan kapang selolitik untuk meningkatkan kandungan protein di dalam pakan ternak, serta menghidrolisis serat
kasar yang ada di dalam pakan tersebut sehingga mengurangi energi metabolis pada ternak ruminansia untuk mencerna pakan tersebut.
H. HIDROLISIS SELULOSA PADA TONGKOL JAGUNG
Selulosa merupakan bahan penyusun utama jaringan serat dan dinding sel pada tumbuh- tumbuhan, seperti tongkol jagung. Selulosa terdiri atas sejumlah besar molekul glukosa yang
bergandengan melalui gugus 1,4 β-glukosida dari molekul glukosa yang satu dengan gugus hidroksil
C
4
dari molekul glukosa yang lain. Selulosa berbentuk seperti kristal yang saling bergandengan melalui sejenis gula bukan glukosa yang membentuk rantai panjang yang sangat tahan terhadap
pengaruh kimia maupun enzim. Hidrolisis selulosa oleh aktivitas tanaman sangat terbatas, namun
25
sejumlah kapang dan bakteri yang hidup dari substrat hasil-hasil pertanian dapat menghasilkan sejenis selulase yang dapat menghidrolisis selulosa menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana
Tjokroadikoesoemo, 1986. Hidrolisis selulosa juga dapat dilakukan secara kimia dengan menggunakan asam maupun
secara enzimatik. Menurut Gong et al. 1981, hidrolisis bahan-bahan berselulosa akan menghasilkan campuran gula dan xilosa yang merupakan komponen utama. Hidrolisis menggunakan asam dapat
dilakukan dengan menggunakan asam kuat. Kelemahan hidrolisis ini adalah kebutuhan bahan kimia dan energi yang tinggi serta limbah hasil hidrolisis ini berbahaya Clemants et al., 1985.
Hidrolisis secara enzimatis untuk menghidrolisis lignoselulosa dapat dilakukan dengan menggunakan mikroba yang menghasilkan ligninase dan selulase. Hidrolisis enzimatis memiliki
keuntungan lebih banyak bila dibandingkan dengan hidrolisis menggunakan asam, antara lain tidak terjadinya degradasi gula hasil hidrolisis, kondisi proses yang lebih lunak suhu rendah, dan pH
netral, berpotensi menghasilkan hasil yang tinggi dan biaya pemeliharaan relatif rendah Taherzadeh dan Karimi, 2007.
Enzim yang digunakan untuk menghidrolisis komponen selulosa adalah dengan selulase. Enzim ini dihasilkan oleh kapang dan merupakan campuran yang terdiri atas tiga macam enzim, yaitu
endo β-glukonase, selobiohidrolase dan β-glukonase yang bekerja secara sinergi menghidrolisis
selulosa berkristal menjadi glukosa. Selobiohidrolase menyerang struktur berkristal selulosa dan menghasilkan selobiosa disakarida. Endo
β-glukonase menghidrolisis bagian amorf selulosa menjadi senyawa dengan bobot molekul yang lebih kecil, seperti glukosa Sasaki, 1982.
26
III. METODOLOGI
A. BAHAN DAN ALAT
1. Bahan
Bahan yang digunakan untuk penelitian ini terdiri atas: media untuk pembuatan inokulum, yaitu: onggok tapioka, bekatul beras, bungkil kacang tanah, dan ampas tahu; isolat
kapang, yaitu: kapang Trichoderma viride dan Rhizopus oryzae; media untuk pengujian produktivitas inokulum, yaitu: tongkol jagung. Media untuk pembuatan kultur awal dan pengujian
viabilitas spora, yaitu: Potato Dextrose Agar; bahan kimia untuk analisa, yaitu: alkohol 96, metanol, air destilat, asam sulfat H
2
SO
4
, asam borat H
3
BO
4
, natrium hidroksida NaOH, fenol 5, asam dinitrosalisilat DNS, katalis, Potato Dextrose Agar PDA, Pb asetat, pelarut heksan,
dan bahan-bahan lainnya.
2. Alat
