PENGARUH PENAMBAHAN DEKSTRANASE HASIL DAN PEMBAHASAN

28 3.40 2.33 0.89 2.86 1.97 0.81 2.33 1.61 0.72 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 50 75 100 Dosis Enzim UDl substrat Dek s tran 60 menit 120 menit 150 menit Gambar 11. Karakteristik degradasi dekstran T2000 pada berbagai kombinasi dosis dekstranase dan waktu inkubasi.

C. PENGARUH PENAMBAHAN DEKSTRANASE

Hasil degradasi dekstran oleh dekstranase adalah glukosa yang merupakan gula pereduksi, sehingga analisa kadar gula pereduksi dapat digunakan untuk mengetahui kadar dekstran terdegradasi. Analisa ini merupakan metode pendekatan terhadap hasil produk yang terbentuk. Menurut Johnson 1991, aktivitas dekstranase dapat diuji dengan menentukan gula pereduksi yang dibebaskan selama inkubasi campuran reaksi. Aktivitas degradasi dekstran oleh dekstranase dapat pula diketahui dengan mengukur penurunan viskositas. Menurut Cuddihy et al. 1999, penambahan dekstranase dapat menurunkan viskositas nira. Analisa TSS Total Soluble Solid dalam °brix dilakukan untuk mengukur bahan gula nira yang terlarut dan padatan terlarut dari bahan non- gula nira. Pengukuran pH perlu dilakukan untuk mengetahui kemungkinan terjadinya perubahan pH selama inkubasi dekstranase. Nira tertunda giling 48 jam dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer sebanyak 500 ml untuk masing-masing perlakuan. Dosis dekstranase yang ditambahkan yaitu 0 UDl, 80 UDl, 100 UDl, dan 120 UDl nira. Dosis 0 UDl nira digunakan sebagai sampel kontrol. 29 Setelah ditambahkan dekstranase, diinkubasi pada suhu 50°C sesuai dengan suhu hasil karakterisasi dekstranase. Suhu ini sesuai pula dengan suhu nira hasil ekstraksi di pabrik gula Sumarno, 1994. Sampel diambil setiap perlakuan dosis dekstranase pada masing-masing perlakuan waktu inkubasi yaitu 0, 30, 60, dan 90 menit. Hasil analisis kadar gula pereduksi, dekstran terdegradasi, viskositas, TSS, dan pH pada berbagai perlakuan dosis enzim dan waktu inkubasi disajikan pada Lampiran 5.

1. Gula Pereduksi

Penglepasan gula reduksi dalam campuran dapat diukur menggunakan pereaksi asam 3,5 dinitrosalisilat Khalikova et al., 2005. Penambahan dekstranase pada nira bertujuan untuk menghidrolisis dekstran di dalam nira menjadi gula pereduksi. Menurut Johnson 1991, aktivitas dekstranase dapat diuji dengan menentukan gula pereduksi yang dibebaskan selama inkubasi campuran reaksi. Dari analisa kadar gula pereduksi yang dilakukan, nilai rata-rata gula pereduksi pada nira dengan penambahan dosis enzim 100 UDl nira memiliki nilai tertinggi sebesar 19.142 mgml, sedangkan nira tanpa penambahan enzim memiliki nilai terendah sebesar 14.236 mgml. Hasil uji sidik ragam Lampiran 6 menunjukkan bahwa perlakuan dosis dekstranase, waktu inkubasi, serta interaksi keduanya berpengaruh nyata terhadap kadar gula pereduksi yang terbentuk. Hasil uji lanjut Duncan Lampiran 7 pada pengaruh interaksi dosis enzim dan waktu inkubasi menunjukkan bahwa kombinasi terbaik adalah kombinasi perlakuan dosis enzim 100 UDl nira dan waktu inkubasi 60 menit dengan menghasilkan kadar gula pereduksi tertinggi yaitu sebesar 23.352 mgml. Penambahan dekstranase pada nira mempengaruhi terbentuknya gula pereduksi. Semakin tinggi dosis enzim dan waktu inkubasi maka kadar gula pereduksi yang terbentuk semakin banyak dan mengalami penurunan setelah mencapai kondisi optimalnya. Kondisi optimal ini berhubungan dengan kesesuaian rasio antara enzim-substrat dekstran. Jika penambahan 30 dekstranase berlebih, maka memungkinkan dekstranase berikatan dengan senyawa inhibitor yang mampu menghambat aktivitasnya. Semakin lama degradasi dekstran, aktivitas dekstranase akan semakin rendah. Hal ini disebabkan oleh penurunan kerja sisi aktif dekstranase yang telah banyak berikatan dengan substrat dekstran dan inhibitor di dalam nira. Menurut Deerland-Enzymes 2005, dekstranase merk dagang dextranfree yang berasal dari Chaetomium erraticum terhambat oleh inhibitor ion logam Cu 2+ dan Fe 3+ . Menurut Khalikova et al. 2005, dekstranase yang berasal dari C. gracile terhambat oleh inhibitor Hg 2+ , Cu 2+ , dan Fe 3+ . 10 12 14 16 18 20 22 24 26 30 60 90 Waktu Inkubasi Menit Gul a P ereduks i mg m l gl ukosa 0 UDl nira 80 UDl nira 100 UDl nira 120 UDl nira Gambar 12. Perubahan gula pereduksi nira tertunda giling 48 jam terhadap penambahan dosis dekstranase dan waktu inkubasi enzim Gambar 12 menunjukkan bahwa nira yang ditambahkan dekstranase memiliki kadar gula pereduksi yang lebih tinggi dibandingkan tanpa penambahan dekstranase 0 UDl nira. Sampel tanpa penambahan dekstranase memiliki kadar gula pereduksi berkisar antara 14.041-14.438 mgml glukosa. Perubahan kadar gula pereduksi pada sampel 0 UDl nira disebabkan oleh degradasi mikroorganisme lain yang masih terdapat dalam nira secara alami setelah proses giling karena media nira sangat cocok sebagai nutrisi 31 mikroorganisme. Aktivitas mikroorganisme yang menghasilkan invertase akan mengubah sukrosa menjadi gula invert gula pereduksi, sedangkan aktivitas bakteri pembentuk asam mengubah gula pereduksi menjadi asam. Menurut Suhartono 1989, umumnya sumber energi bagi mikroba industrial adalah gula murni seperti glukosa, fruktosa, sukrosa murni, atau gula yang berasal dari molases, pati, selulosa, gula bit, sirup jagung, tepung serelia, dan sebagainya. Penambahan dekstranase dengan dosis 80 UDl nira menghasilkan kadar gula pereduksi berkisar 13.784-20.388 mgml, dosis 100 UDl nira berkisar 14.137-23.352 mgml dan keduanya mencapai nilai tertinggi pada waktu inkubasi 60 menit. Penambahan dosis 120 UDl nira menghasilkan kadar gula pereduksi berkisar 14.485-19.579 mgml dan mencapai nilai tertinggi pada waktu inkubasi 90 menit. Hasil uji korelasi Lampiran 8 pembentukan gula pereduksi menunjukkan adanya korelasi antara peningkatan kadar gula pereduksi dengan peningkatan kadar dekstran terdegradasi, penurunan viskositas dan penurunan TSS. Adanya korelasi ini menunjukkan bahwa peningkatan kadar gula pereduksi sebagian besar merupakan hasil degradasi dekstran oleh dekstranase dengan kemampuan menghasilkan gula pereduksi yang cukup tinggi. Penurunan viskositas berhubungan dengan keberadaan dekstran penyebab tingginya viskositas telah terdegradasi menjadi gula pereduksi. Penurunan TSS disebabkan adanya peningkatan kadar gula pereduksi sebagai bahan terlarut dalam nira hasil degradasi dekstran oleh adanya penambahan dekstranase.

2. Dekstran Terdegradasi

Pengukuran dekstran terdegradasi dilakukan dengan cara pendekatan perhitungan terhadap jumlah gula pereduksi yang terbentuk. Jumlah dekstran yang terdegradasi merupakan selisih antara kadar gula pereduksi yang terbentuk pada sampel nira yang ditambahkan dekstranase dengan kadar gula pereduksi pada dosis enzim 0 UDl nira yang digunakan sebagai sampel kontrol di setiap perlakuan waktu inkubasi. 32 Dari analisa dekstran terdegradasi yang dilakukan, nilai rata-rata dekstran terdegradasi pada nira dengan penambahan dosis enzim 100 UDl nira memiliki nilai tertinggi sebesar 4.956 mgml, sedangkan nira tanpa penambahan enzim memiliki nilai terendah sebesar 0 mgml. Hasil uji sidik ragam Lampiran 6 menunjukkan bahwa perlakuan dosis dekstranase, waktu inkubasi, serta interaksi keduanya berpengaruh nyata terhadap kadar dekstran terdegradasi. Hasil uji lanjut Duncan Lampiran 7 pada pengaruh interaksi dosis enzim dan waktu inkubasi menunjukkan bahwa kombinasi terbaik adalah kombinasi perlakuan dosis enzim 100 UDl nira dan waktu inkubasi 60 menit dengan menghasilkan kadar dekstran terdegradasi tertinggi yaitu sebesar 9.311 mgml. Gambar 13 menunjukkan bahwa nira yang ditambahkan dekstranase memiliki kadar dekstran terdegradasi lebih tinggi dibandingkan dengan nira tebu tanpa penambahan dekstranase 0 UDl nira. Nira tanpa penambahan dekstranase 0 UDl nira memiliki jumlah dekstran terdegradasi 0 mgml glukosa. Penambahan dekstranase dengan dosis 80 UDl nira menyebabkan dekstran terdegradasi berkisar 0.037-6.347 mgml, dosis 100 UDl nira berkisar 0.155-9.311 mgml, dosis 120 UDl nira berkisar 0.503-5.278 mgml glukosa. Nilai degradasi tertinggi dicapai pada waktu inkubasi 60 menit. Semakin tinggi dosis enzim dan waktu inkubasi maka semakin tinggi pula jumlah dekstran terdegradasi dan mengalami penurunan setelah mencapai kondisi optimalnya. Penurunan jumlah dekstran terdegradasi dapat terjadi karena penurunan kerja sisi aktif dekstranase yang telah banyak berikatan dengan substrat dekstran dan inhibitor di dalam nira. Selain itu, dapat terjadi karena aktivitas bakteri pembentuk asam. Perubahan dekstran terdegradasi pada berbagai perlakuan dosis enzim dan waktu inkubasi disajikan pada Gambar 13. 33 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 30 60 90 Waktu Inkubasi Menit De kst ran Ter deg radasi eq ui val ent mgm l gluk os a 0 UDl nira 80 UDl nira 100 UDl nira 120 UDl nira Gambar 13. Perubahan dekstran terdegradasi nira tertunda giling 48 jam terhadap penambahan dosis dekstranase dan waktu inkubasi enzim Adanya nutrisi dalam nira memungkinkan bagi bakteri mengkonsumsi gula pereduksi dengan menghasilkan produk berupa asam. Aktivitas bakteri ini menyebabkan penurunan gula pereduksi. Tilbury dan French 1974 telah mengisolasi lebih dari 200 mikroorganisme pada kasus penyusutan tebu di West Indies dan United Kingdom, diperoleh 80 bakteri yang merupakan bakteri asam laktat yang didominasi bakteri Leuconostoc mesenteroides, selain itu oleh bakteri Lactobacillus plantarum dan Lactobacillus casei. Bakteri L. mesenteroides terkadang mampu bertahan menghasilkan dekstransukrase setelah tebu digiling atau saat degradasi dekstran berlangsung. Namun, bakteri ini terhambat dengan agitasi selama proses degradasi dan sel cenderung mengalami autolisis sehingga proses degradasi dekstran meningkat. Hamdy et al. 1954 melaporkan bahwa penurunan viskositas sebagai indikasi terdegradasinya dekstran ternyata masih terjadi, meski pada media yang didegradasi tersebut ditambahkan kultur L. mesenteroides-512. 34 Hasil uji korelasi Lampiran 8 menunjukkan bahwa peningkatan dekstran terdegradasi mempunyai korelasi dengan peningkatan gula pereduksi serta penurunan viskositas. Hal ini menjadi bukti bahwa gula pereduksi yang terbentuk merupakan hasil degradasi dekstran oleh dekstranase. Peningkatan kadar gula pereduksi menyebabkan peningkatan jumlah dekstran terdegradasi dan penurunan viskositas. Meskipun menurut Cuddihy 1999 bahwa kadar dekstran dalam nira tebu tidak boleh melebihi 250 ppm, namun kadar dekstran dalam nira mentah tertunda giling sebesar 284.29 ppm diduga kurang optimal untuk dilakukan degradasi dekstran menggunakan dekstranase. Hal ini dapat dilihat dari beberapa perbedaan gula pereduksi dan dekstran terdegradasi yang terbentuk antar level perlakuan kombinasi dosis dan waktu inkubasi dekstranase pada uji lanjut Duncan Lampiran 7 masing-masing faktor parameter pengukuran yang menunjukkan perbedaan tidak begitu besar. Pada satuan proses produksi gula tebu dengan kadar dekstran sebesar 248.29 ppm, disarankan apabila penambahan dekstranase dilakukan pada kondisi nira pekat.

3. Viskositas

Tingginya viskositas pada nira dan tingginya berat molekul dari dekstran di dalam nira bersama bahan tidak larut lainnya menyebabkan hambatan dari filter membuat kehilangan nira yang tidak dapat diperkirakan secara keseluruhan Jimenez, 2005. Viskositas menurut Lees dan Jackson 1975 adalah ukuran hambatan cairan di dalam pergerakan. Menurut Johnson 1991 bahwa untuk mengetahui degradasi dekstran oleh dekstranase dapat melalui pengukuran penurunan viskositas. Dari analisa kadar viskositas yang dilakukan, nilai rata-rata viskositas pada nira dengan penambahan dosis enzim 80 UDl nira memiliki nilai tertinggi sebesar 1.032 cP, sedangkan nira dengan penambahan enzim 120 UDl nira memiliki nilai terendah sebesar 1.016 cP. Hasil uji sidik ragam Lampiran 6 menunjukkan bahwa perlakuan waktu inkubasi berpengaruh nyata. Sedangkan perlakuan dosis enzim dan interaksi antara dosis enzim- 35 waktu inkubasi tidak berpengaruh nyata terhadap viskositas. Hal ini berarti bahwa penambahan dekstranase ke dalam nira tidak akan mempengaruhi perubahan viskositas. Namun, penambahan waktu inkubasi menyebabkan penurunan viskositas nira. Penurunan viskositas ini berhubungan dengan aktivitas mikroorganisme dalam nira yang mampu mengubah molekul tertentu yang mempengaruhi viskositas. Selain itu, dapat juga dipengaruhi oleh suhu. Menurut Pandji 1986, penerapan suhu udara yang biasanya panas selama fermentasi bertujuan untuk menanggulangi hambatan transfer massa yang disebabkan oleh tingginya kekentalan. Menurut Said 1989, bila sumber karbon yang digunakan adalah suatu polimer, maka viskositas cairan fermentasi bakterial atau kapang menurun dengan meningkatnya fungsi waktu. Perubahan viskositas pada berbagai perlakuan dosis enzim dan waktu inkubasi ditunjukkan pada Gambar 14. 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 30 60 90 Waktu Inkubasi Menit V iskos it as cp 0 UDl nira 80 UDl nira 100 UDl nira 120 UDl nira Gambar 14. Perubahan viskositas nira tertunda giling 48 jam terhadap penambahan dosis dekstranase dan waktu inkubasi enzim Viskositas nira selama inkubasi dengan dosis 0 UDl nira berkisar 0.907-1.373 cP, dosis 100 UDl nira berkisar 0.881-1.416 cP, dosis 120 UDl nira berkisar 0.875-1.431 cP. Viskositas terendah pada ketiga dosis ini 36 dicapai pada waktu inkubasi 90 menit. Viskositas nira dengan penambahan dosis 80 UDl nira berkisar 0.892-1.404 cP dengan viskositas terendah nira tercapai pada waktu inkubasi 60 menit. Hasil uji korelasi Lampiran 8 menunjukkan bahwa penurunan viskositas nira mempunyai korelasi dengan peningkatan gula pereduksi dan peningkatan dekstran terdegradasi. Hal ini menunjukkan adanya penurunan viskositas pada nira dengan penambahan waktu inkubasi.

4. TSS °Brix

TSS adalah kadar total padatan yang terlarut di dalam bahan utama AOAC, 1990 dengan satuan °brix. Umumnya pabrik gula menggunakan TSS karena sifat pengukurannya yang mudah, namun pabrik gula selalu menggunakan nilai koreksi °brix. Pengukuran TSS dalam nira tidak hanya mengukur bahan terlarut gula tetapi juga bahan terlarut bukan gula. Dari analisa TSS yang dilakukan, nilai rata-rata TSS pada nira tanpa penambahan enzim memiliki nilai tertinggi sebesar 14.15 °brix, sedangkan nira dengan penambahan dosis 100 dan 120 UDl nira memiliki nilai terendah sebesar 13.68 °brix. Hasil uji sidik ragam Lampiran 6 menunjukkan bahwa perlakuan dosis dekstranase, waktu inkubasi, serta interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap TSS nira. Hal ini berarti bahwa penambahan dosis dan penambahan waktu inkubasi tidak akan memberikan pengaruh terhadap nilai TSS nira tertunda giling. TSS nira selama inkubasi dengan dosis 0 UDl nira berkisar 13.95- 14.45 °brix, dosis 80 UDl nira berkisar 13.4-14.4 °brix, dosis 100 UDl nira berkisar 13.25-14.35 °brix, dan dosis 120 UDl nira berkisar 13.3-14.35 °brix. TSS terendah pada keempat dosis ini dicapai pada waktu inkubasi 90 menit. Hasil uji korelasi Lampiran 8 menunjukkan bahwa penurunan TSS °brix nira mempunyai korelasi dengan penurunan pH. Penurunan TSS °brix dapat dipengaruhi oleh adanya aktivitas mikroorganisme yang mengubah gula pereduksi menjadi asam. Pembentukan asam akan menyebabkan penurunan pH pada nira. Perubahan TSS nira tertunda giling 37 48 jam pada berbagai kombinasi perlakuan dosis enzim dan lama inkubasi disajikan pada Gambar 15. 13 13.5 14 14.5 15 30 60 90 Waktu Inkubasi Menit TSS o b rix 0 UDl nira 80 UDl nira 100 UDl nira 120 UDl nira Gambar 15. Perubahan TSS nira tertunda giling 48 jam terhadap penambahan dosis dekstranase dan waktu inkubasi enzim

5. pH

Menurut Suhartono 1989, semua reaksi enzim dipengaruhi oleh pH medium tempat reaksi terjadi. Pada percobaan yang menggunakan enzim yang masih tercampur dengan komponen lain dari sel tempat asal enzim, atau lebih dikenal dengan istilah crude extract , biasanya media larutan tersebut sudah mengandung buffer alam yang berasal dari cairan di dalam sel. Dari analisa pH yang dilakukan, nilai rata-rata pH pada nira tanpa penambahan enzim dan 80 UDl nira sebesar 5.32, sedangkan nira dengan penambahan dosis enzim 100 dan 120 UDl nira memiliki pH sebesar 5.31. Hasil uji sidik ragam Lampiran 6 menunjukkan bahwa perlakuan dosis dekstranase, waktu inkubasi, serta interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata terhadap pH nira. Hal ini berarti bahwa penambahan dosis dan penambahan waktu inkubasi tidak akan memberikan pengaruh terhadap pH 38 nira. Perubahan pH selama proses degradasi dekstran dalam nira tertunda giling 48 jam pada berbagai kombinasi perlakuan dosis enzim dan lama inkubasi disajikan pada Gambar 16. 5.26 5.28 5.30 5.32 5.34 5.36 30 60 90 Waktu Inkubasi Menit p H N ira 0 UDl nira 80 UDl nira 100 UDl nira 120 UDl nira Gambar 16. Perubahan pH nira tertunda giling 48 jam terhadap penambahan dosis dekstranase dan waktu inkubasi enzim Hasil uji korelasi menunjukkan bahwa penurunan pH nira mempunyai korelasi dengan TSS °brix Lampiran 8. Penurunan pH merupakan indikasi bahwa nira menjadi semakin asam. Penambahan asam dalam larutan akan menyebabkan pengendapan pada padatan terlarut pada larutan, sehingga akan mngurangi nilai TSS °brix. Pengaruh lama inkubasi ini berhubungan dengan aktivitas mikroorganisme yang meningkat. Kerusakan nira ditandai dengan rasa asam, berbuih putih dan berlendir yang terjadi karena aktivitas mikroorganisme terhadap kandungan sukrosa nira Dachlan, 1984. Adanya nutrisi dalam nira memungkinkan bagi bakteri mengkonsumsi gula pereduksi dengan menghasilkan produk berupa asam. Aktivitas bakteri ini menyebabkan penurunan gula pereduksi. Tilbury dan French 1974 telah mengisolasi lebih dari 200 mikroorganisme pada kasus penyusutan tebu di India Barat dan Inggris, diperoleh 80 bakteri yang merupakan bakteri asam 39 laktat yang didominasi bakteri Leuconostoc mesenteroides, selain itu oleh bakteri Lactobacillus plantarum dan Lactobacillus casei. Berdasarkan karakterisasi terhadap nira tertunda giling dan dekstranase diketahui bahwa kadar dekstran nira sekitar 284.29 ppm dan aktivitas enzim dekstranase sebesar 248.66 UDml enzim. Perhitungan rasio perbandingan dosis enzim dengan kadar dekstran ml enzimppm dekstran dalam nira mentah sebesar 0.0014 ml enzimppm dekstran. Nilai ini menunjukkan bahwa kadar dekstran dalam nira mentah sebesar 1 ppm terdegradasi secara optimal dengan penambahan 0.0014 ml enzim dekstranase Plus L. Nilai ini dapat digunakan untuk menghitung jumlah dekstranase yang akan ditambahkan dalam jumlah tertentu konsentrasi dekstran di dalam nira mentah. Perhitungan rasio dosis enzim dengan kadar dekstran dalam nira disajikan pada Lampiran 9.

IV. KESIMPULAN DAN SARAN