Produksi pekatan dan kristal pigmen oleh monasius purpureus TSTR 3090 sebagai pewarna merah alami makanan dan minuman serta stabilitasnya selama penyimpanan

LAPORAN HASIL PENELITIAN

PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN
OLEH MONASIUS PURPUREUS TSTR 3090 SEBAGAI PEWARNA
MERAH ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA
STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN

Oleh:
DRA. NANI RADIASTUTI, M.Si.

LEMBAGA PENELITIAN
UIN SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA 2005

LEMBAR PENGESAHAN

Ketua Lembaga PeneJitian DIN Syarif Hidayatullah Jakarta mengesahkan penelitian
dengan juduI " Produksi Pekatan Dan Kristal Pigmen OIeh Monasius Purpureus
TSTR 3090 Sebagai !'ewarna Merah Alami Malmnan Dan Minuman Serta
Stabilitasnya Selama Penyimpanan" yang dilaksanakan:


OJeh:
Dra. Nani Radiastuti, M.Si.

Mengesahkan :
AIN. Rektor UIN SyarifHidayatullah
Ketua Lembaga Penelitian

PROF.DR. SYAMSlR SALAM, MS.
NIP. 150183084

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI (urN)
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA 2005

PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH
Monascus purpureus TISTR 3090
SEBAGAI PEWARNA MERAH ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA
STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN

Ringkasan


Pingmen angkak atau pigmen Monascus merupakan pigmen alami yang
diproduksi oleh Monascus purpureus. Pigmen merah ini telah banyak
digunakan sebagai zat pewarna makanan dan minuman di negara-negara
Asia seperti Cina, Jepang, Taiwan, Filipina dan Indonesia.
Pada penelitian ini pigmen angkak diproduksi melalui fermnetasi cair
dengan menggunakan media cair yaitu susu kedelai sebagai sumber nitrogen
dan cairan hasil fermentasi Saccharomyces sp R1. Media fermentasi
dilakukan dengan memvariasikan umur fermentasi Saccharomyces sp R1 (2
hari ,4 hari,6 hari,dan 8 hari) sebanyak 2,5% (v/v) dan variasi konsentrasi susu
kedelai (2,5%,5%,7,5%, dan 10% v/v). Fermentasi dilakukan dengan "Sheker
Rotary" pada suhu kamar selama 7 hari. Hasil fermentasi diolah lebih lanjut

menjadi pekatan.
Hasil fermentasi menunjukkan jumlah pigmen yang tertinggi yaitu pad a
waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 4 hari dan konsentrasi susu kedelai
5% (v/v) dengan produksi pigmen sebesar 15,58 untuk pigmen kuning,
13,31untuk pigmen orange, 15,62 untuk pigmen merah.
Stabilitas zat warna angkak dipengaruhi oleh suhu, lama pemanasan, sinar
matahari, dan pH. Selama pemanasan dalam oven atau pengaruh suhu ,


stabilitas pig men Monascus menurun semakin lama pemanasan, terlihat
sangat menurun pada pemanasan dalam oven pad a suhu diatas 100 DC
selama 1 jam. Penurunan intensitas warna merah yang terjadi mencapai 44 %.
Sedangkan selama pemanasan 4 jam dalam air stabilitas pigmen tidak terlalu
menunjukkan perubahan warna secara visual, tetapi nilai absorbansi warna
merah menurun sampai 38%.
Stabilitas warna merah pekatan terhadap sinar matahari juga sangat
besar sebesar 65%. Sedangkan pengaruh pH lebih stabil pada keadaan netral
dan basa dalam bentuk pekatan daripada dalam suasana asam. Begitu juga
pengaruh kelarutan pigmen angkak dalam bentuk pekatan lebih mudah larut
jika dilarutkan dengan air pada suhu berkisar 80 DC

JUDUL

: PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH
MonBscus purpureus TISTR 3090 SEBAGAI PEWARNA MERAH

ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA STABILITASNYA
SELAMA PENYIMPANAN

PENELITI

• NANI RADIASTUTI

NIP

.150318610

PEKERJAAN. DOS EN BIOLOGI FAK. SAINS DAN TEKNOLOGI UIN
SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA.

PENELITI

(NANI RADIASTUTI)

MENGETAHUI

(DR. AGUS SALIM, M.SI)
KONSULTAN PENELITI


PRODUKSI PEKATAN DAN KRISTAL PIGMEN OLEH
Monascus purpureus TISTR 3090

SEBAGAI PEWARNA MERAH ALAMI MAKANAN DAN MINUMAN SERTA
STABILITASNYA SELAMA PENYIMPANAN

Peneliti

Nani Radiastuti

Disahkan Oleh :

Prof. Dr. Syamsir Salam
Kepala Lembaga Penelitian

LEMBAGA PENELITIAN
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA

2005


KATA PENGANTAR

Alhamdulliah, puji dan syukur ke hadirat Allah swt, atas Rahmat dan
Hidayah-Nya akhirnya saya dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan
laporan yang diberi judul
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dan kelemahan pad a
laporan penelitian ini. Oleh karena itu penulis menerima saran serta kritik dari
semua pihak, guna perbaikan dan penyempurnaan laporan penelitian ini.
Dalam kesempatan ini penulis ucapan terima kasih yang tulus dan rasa
hormat kepada Bapak Prof. Dr. Rusmin Tumanggor dan Prof. Dr. Syamsir
Salam yang telah memberi binbing an dan arahan, serta memberi masukan
dalam penulisan laporan ini. Terima kasih kepada Bapak Dr. Syopiansyah
Jaya Putra M.Sis atas diterimanya penelitian ini sebagai salah satu utusan dari
Fakultas Sains dan Teknologi, dan terima kasih kepada Bapak DR. Agus
Salim, M.Si sebagai konsultan penelitian ini.
Terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan baik
secara langsung maupun tidak, yang tidak dapat disebutkan namanya satu
persatu. Semoga amal baik mereka semua diterima oleh Allah swt., serta
mendapat balasan yang berlipat. Amin.

Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat bagi kehidupan
manusia, karena hanya i1mu yang bermanfaat bagi kehidupan manusia
sebagai amalan baik di akhirat kelak.

DAFTAR 151
Halaman
RINGKASAN

ii

KATA PENGANTAR

vi

DAFTAR lSI

,

,


,

DAFTAR GAMBAR .,

,

,

,

,

DAFTAR TABEL .,

,

vii

,.
,


viii

,

,

,

,

x

,

xi

DAFTAR LAMPIRAN
I.PENOAHULUAN
A. Latar Belakang


B. Hipotesis .,

,

,

,

C. Tujuan

,

,

II. KAJIAN TEORITIS

,

,


,

,
'" .,

, '"

,.

1

,.
,

,. '"

,

3
,

4

,

4

III. METODE PENELITIAN
A. Bahan

,

B. Cara Kerja

,

,

,

,

,

,

9
9

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil

.. ,

'" .,

B. Pembahasan

,

15
15

V. KESIMPULAN DAN SARAN

31

VI. DAFTAR PUSTAKA

33

VII. LAMPIRAN

36

DAFTAR GAM BAR
Hal

Gambar 1. Spektrum absorbansi ekstrak pigmen Monaseus pupureus
. 7
dengan Pelarut organik
,
' .. ,
Gambar 2. Pengaruh lama pemanasan terhadap stabilitas pigmen merah
Monaseus purpureus Went TISTR 3090
,.. , , .. ,
19
Gambar 3. Pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah Monaseus
purpureus Went TISTR 3090
,
,
20
Gambar 4. Pengaruh lama penyinaran matahari terhadap kestabilan zat
warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090..... , ..... 23
Gambar 5. Pengaruh sul1u air terhadap kelarutan zat warna merah
Monascus purpureus Went TISTR 30909
,
,.
Gambar 6. Pengaruh pH terhadap kelarutan zat warna merah
Monascus purpureus Went TISTR 30909
,

25

, 26

Gambar 7. Kurva densitas optik zat warna merah sintetis pada panjang
gelombang Ie 500 nm

28

Gambar 8. Kurva densitas optik pigmen Monascus pada panjang
gelombang Ie 500 nm.

28

Gambar 9. Kapang Monascus purpureus Went TISTR 3090 pada agar
miring dengan media PDA (Potato Dextrosa Agar) umur 7
hari...

41

Gambar 10. Inokulum Monascus purpureus Went TISTR 3090 pada
media tepung beras umur 4 hari...............

41

Gambar 11. Hasil fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090
umur 7 hari pada perlakuan 2,5%,5%,7,5%, dan 10% susu
kedelai dan 4 hari waktu fermentasi Saccharomyces sp R1 .... 42
Gambar 12. Hasil fermentasi Monascus purpureus Went TISTR 3090 pada
berbagai konsentrasi susu kedelai dan waktu fermentasi
Saccharomyces sp R1............................................................ 42
Gambar 13. Hasil fermentasi Saccharomyces sp R1 umur 4 hari ...... Nセ

43

Gambar 14. Perbandingan pengaruh sinar matahari selama 24 jam terhadap
zat warna merah pigmen Monascus so
A':>

Gambar 15. Perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 1 jam,
2 jam, 3 jam, dan 4 jam terhadap zat warna merah pigmen
Monascus sp

44

Gambar 16. Perbandingan pengaruh lama pemanasan selama 4 jam
terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp pada suhu
29 "C, 100 "C, 125 "C, dan 180 "C

44

DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 1. Hasil produksi pigmen ekstrasellular
Tabel 2. Daftar komposisi susu kedelai

,

,
,.

Tabel3. Hasil uji pengaruh lama pemanasan terhadap kestabilan zat
warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090... ... ...

36
37

38

Tabel4. Hasil uji pengaruh suhu terhadap kestabilan zat warna merah
Monascus purpureus Went TISTR 3090 .. ,
,. 38
Tabel5. Hasil uji pengaruh lama penyinaran terhadap kestabilan zat
warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090

38

Tabel6. Hasil uji pengaruh kelarutan terhadap kestabilan zat warna
merah Monascus purpureus Went TISTR 3090
,

39

Tabel7. Hasil uji pengaruh pH terhadap kestabilan zat warna merah
,. '"
Monascus purpureus Went TISTR 3090 .,

39

Tabel8. Uji pembentuk warna merah antara sirup marjan, bubuk pigmen
,
'" .. 40
angkak, dan zat warna sintetis '"

DAFTAR LAMPIRAN
Hal.
Lampiran 1. Hasil produksi pigmen ekstraselluler

'

"

..

36

Lampiran 2. Daftar komposisi susu kedelai

37

Lampiran 3. Hasil uji pengaruh lama pemanasan, suhu, dan lama
penyinaran sinar matahari terhadap kestabilan zat warna
merah Monascus purpureus Went TISTR 3090...... ... ....

38

Lampiran 4. Hasil uji kelarutan dan pengaruh pH terhadap kestabilan zat
warna merah Monascus purpureus Went TISTR 3090... ..... 39
Lampiran 5. Uji pembentuk warna merah antara sirup marjan, bubuk
pigmen angkak, dan zat warna sintetis

40

Lampiran 6. Gambar Kapang Monascus purpureus Went TISTR 3090
pada agar miring dengan media PDA (Potato Dextrosa Agar)
umur 7 hari
,
,
,
,.
41
Lampiran 7. Gambar hasil fermentasi Monascus purpureus Went TISTR
3090 umur 7 hari

42

Lampiran 8. Gambar hasil fermentasi Saccharomyces sp R1 umur 4 hari
dan perbandingan pengaruh sinar matahari selama 24 jam
terhadap zat warna merah pigmen Monascus sp

43

Lampiran 9. Gambar perbandingan pengaruh lama pemanasan selama
1 jam, 2 jam, 3 jam, dan 4 jam terhadap zat warna merah
pigmen Monascus sp dan perbandingan pengaruh lama
pemanasan selama 4 jam..........

44

I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG

Warna makanan merupakan salah satu faktor yang menentukan apakah
makanan tersebut akan diterima atau ditolak oleh konsumen. Oleh karena itu
berbagai usaha diupayakan untuk mempertahankan agar makanan tetap
mempunyai warna yang menarik. Salah satu cara yang sejak jaman dahulu telah
diterapkan untuk memberikan warna yang menarik pada makanan adalah
dengan menambahkan pewarna makanan. Saat ini, sejalan dengan
perkembangan industri pangan di Indonesia maka pemakaian pewarna makanan
terutama pewarna sintetik juga semakin meningkat.
Menurut data Biro Pusal statistik (1990) jumlah impor pewarna sintetik
mencapai 372 ton. Akan tetapi, penggunaan pewarna sintetik ini perlu
diwaspadai karena banyak diantaranya yang menimbulkan bahaya terhadap
kesehalan. Dengan adanya kenyataan ini, maka penggunaan pewarna alami
yang umumnya aman bagi kesehatan perlu dipertimbangkan.
Alternatif tidak menggunakan pewarna sintetik yaitu menggunakan
pewarna alami yang diperolell dari tumbuhan, hewan atau mineral. Akan tetapi
menggunakan pewarna alami dari tumbuhan memiliki keterbatasan karena
pertumbuhan tanaman tergantung musim, iklim, dan letak geografis, sehingga
memerlukan waklu yang cukup lama.
Sampai sa at ini zat warna sintetis banyak sekali ragamnya, tetapi sangat
sedikit yang diizinkan untuk digunakan sebagai pewarna makanan dan minuman.
Zal warna sintelis pada umumnya mempunyai beberapa keuntungan dari pada
zat warna alami diantaranya, mudah larut dalam air,

lebih stabil terhadap pengaruh fisika dan kimia. Tetapi zat warna sintetis
mempunyai kelemahan dalam hal toksisitasnya, sedangkan zat warna alami
umumnya tidak toksik seperti halnya zat warna sintetis.
Salah satl! mikroorganisme yang diketahui dapat memproduksi pigmen alami
adalah kapang Monascus purpureus. Kapang Monascus purpureus dapat
menghasil pigmen alami yang dikenal dengan nama 'angkak'
Angkak salah satl! pewarna alami yang telah dikenal luas dan digunakan
sejak ratusan tahun lalu. Angkak sebagai pewarna makanan alami berwarna
merah telah lama digunakan di negara-negara Asia terutama Cina, Jepang,
Taiwan, Thailand dan Filipina.
Zat pewarna alami Monascus memiliki warna yang konsisten dan stabil,
dapat bercampur dengan pigmen alami lainnya dan tidak beracun juga tidak
menimbulkan efek samping. Pigmen merah alami Monascus umum digunakan
umtuk memberi warna merah pad a produk-produk makanan dan minuman .
Sekarang ini diaplikasikan cukup luas pada produk-produk makanan, bahan baku
obat, dan juga dapat digunakan untuk bahan baku pewarna produk-prod uk
kosmetika.
Zat pewarna ini dihasilkan melalui proses fermentasi. Dalam proses
fermentasi Monascus juga menghasilkan senyawa organik lain yang berguna
bagi kesehatan manusia, antara lain senyawa statin yang dapat dipakai untuk
menghambat sintesis kolesterol darah.

B. HIPOTESIS
Oi Indonesia, angkak diproduksi dalam skala rumah tangga dengan
menggunakan beras sebagai medium fermentasi padat (Jenie et ai, 1994).
Oalam rangka mengembangkan proses produksi angkak dalam bentuk bubuk
(kristal) atau pekatan diharapkan dapat digunakan sebagai bentuk lain dari
produksi pig men angkak. Oiharapkan hasil angkak dalam bentuk bubuk memiliki
kelarutan yang lebih baik dibandingkan dengan angkak dalam bentuk beras
merah.
Stabilitas pigmen adalah masalah utama dalam penggunaan pewarna alami
(Wong & Koehler, 1983). Pigmen angkak memiliki kelarutan yang rendah dalam
air, sensitif terhadap panas dan cahaya, sehingga menghambat
perkembangannya untuk digunakan dalam industri makanan. Menurut Yuan
(1980), pigmen yang dihasilkan Monascus bersifat sang at larut dalam alkohol
dan sedikit larut dalam air. Lebih lanjut dilaporkan bahwa pigmen utama angkak
larut dalam metanol, kloroform, benzena, asam asetat dan aseton, tetapi tidak
larut dalam air dan petroleum eter. Berdasarkan hal tersebut diatas maka pigmen
yang dihasil dalam penelitian ini akan dicoba terhadap faktor-faktor fisik dan
kimia seperti pengaruh suhu, kelarutan dalam air dan alkohol, pengaruh pH,
Pengaruh pemanasan, pangaruh zat oksodator dan reduktor. Oari faktor kimia
dan fisik tersebut diatas, diharapkan bentuk bubuk maupun kristal pigmen
memiliki stabilitas yang tinggi, sehingga dapat disimpan dalam jangka waktu
yang lama.

.

PERPUSTAKAAN UTAMA
UIN SYAHID JAKARTA

.J

C. TUJUAN DAN SIGNIFIKANSI PENELITIAN
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan produksi pig men dalam
bentuk konsentrat dan kristal sehingga aplikasi pad a makanan dan minuman
menjadi lebih praktis dan pemakaiannya dalam jumlah sedikit. Selain itu
diperoleh data pengaruh faktor fisik dan kimia dari pig men Monascus untuk
membuktikan bahwa pigmen alami Monascus tidak kalah mutunya dengan
pig men sintetis.
Penelitian ini dapat dipergunakan sebagai bahan informasi produksi zat
warna bagi industri kecil bahan makanan, atau memasyarakatkan pembuatan zat
warna alami dengan mengunakan fungi (cendawan), agar dapat dimanfaatkan
pada pewarna bahan makanan dengan harga yang relatif murah, mudah didapat
dan aman bagi kesehatan, karena selama ini banyak bahan makanan, terlebih
jajanan untuk anak-anak yang mengandung zat warna sintetis yang tidak aman
bagi kesehatan. Dalam penelitian ini akan dicoba pewarna Monascus
digunakan pewarna sirup, agar-agar, pewarna kue bolu, dan lain-lain. Tetapi
sebelum dikonsumsi oleh manusia sebelumnya di uji toksisitasnya.

II. KAJIAN TEORITIS
Salah satu pewarna makanan alami yang telah digunakan sejak ribuan tahun
yang lalu di Cina adalah angkak. Angkak merupakan produk yang dibuat dengan
cara fermentasi beras oleh kapang Monascus purpureus. Menurut Carels dan
Shepherd (1977) beberapa galur yang mampu memproduksi pigmen tersebut
adalah M. purpureus, M. rubropunctatus, M. rubiginosus, M. anka, M. major dan
M. berkeri. Menurut penelitian Fabre et at. (1993) M. ruber pun dapat

memproduksi pig men merah. Tidak semua galur Monascus sp sesuai untuk

memproduksi angkak, karena galur-galur tersebut tidak dapat menghasilkan
pig men gelap yang diinginkan, misalnya M. albicans dan M. pilosus. Dari
beberapa macam spesies yang paling umum digunakan untuk membuat angkak
adalah Monascus purpureus (Heseltine, 1965).
Pigmen merah angkak terbentuk karena keluarnya cairan granular melewati
ujung-ujung hifa yang rusak pad a Monascus purpureus. Ketika kultur masih
muda, cairan ekstrusi tidak berwarna, tetapi seeara bertahap terjadi perubahan
menjadi kemerahan, merah kekuningan atau jingga bila kultur tersebut
ditumbuhkan pada agar kentang dekstrosa (PDA) (Hesseltine, 1965). Hal ini
terjadi karena pada waktu kultur masih muda, semua nutrien dipakai untuk
pertumbuhan dan setelah dewasa sebagian nutrien digunakan untuk
pembentukan pig men angkak (Carels & Shepherd, 1977).
Pigmen angkak umumnya digunakan untuk memberi warna merah pad a
produk-produk seperti anggur, keju kedelai, pikel sayuran, pasta ikan, keeap
ikan, tofu, wine,daging, dan ikan. (Steinkraus,1983; Leistner, 1998). Selain
sebagai pewarna, angkak dapat pula digunakan untuk preservatif alami
makanan, karena mempunyai sifat antibakteri. Menurut Wong & Bau (1977)
dalam Wong & Koehler, (1981) aktifitas antibakteri dari Monascus purpureus

yang diisolasi dari red rice menunjukkan bahwa produksi antibiotik tersebut aktif
terhadap Baecil/us, Streptococcus, dan Pseudomonas. Tiga genus bakteri ini
umumnya yang ditemukan dalam makanan basi.
Beberapa bahan berguna seperti enzim , ester, alkohol, pigmen dan agen
hypoeholestrerol ditemukan dalam metabolisme Monascus sp. Produksi pig men
merah yang tinggi dan agen hypocholestrerol, monakolin K dapat
menguntungkan dalam aplikasi bioindustri dan makanan ( Lee AI pd 1qqA\

Selain itu menurut Lin et a/., (1992); Hasegawa, (1992) juga mencatat bahwa
pig men Monascus dapat digunakan sebagai bahan pewarna dalam industri
minuman dan kosmetika.
Penggunaan angkak sebagai zat warna memiliki beberapa keuntungan,
diantaranya adalah bahan bakunya cukup tersedia, produk yang dihasilkan baik,
pigmen yang dihasilkan konsisten dan stabil, larut dalam air. Angkak dapat
bercampur baik dengan pigmen alami lainnya, dan belum ada bukti
menunjukkan toksisitas atau karsinogen (Steinkraus, 1983).
Angkak dapat diproduksi dengan sistem fermentasi padat maupun cair.
Fermentasi padat maupun cair dapat menggunakan berbagai sumber karbohidrat
seperti beras, jagung dan gandum. Fermentasi dapat berlangsung selama 2-15
hari pada kisaran suhu 25-40° C (Yongsmith, 1998)
Pembentukkan pig men tergantung berbagai komposisi sumber karbon dan
surnber nitrogen. Beberapa modifikasi forrnulasi medium, faktor pH, dan suhu
dapat berpengaruh terhadap produksi pigmen-pigmen. (Yongsmith, 1998).
Menurut Kujumdzieva et a/., (1995), sumber-sumber karbon dapat berupa gula,
gula amino, gula alkohol (0,1-5%) dan surnber nitrogen dapat berupa amrnonia,
yeast, ekstrak jagung, asam -asam amino, glutamat (0,1-3%). Menurut Juzlova
et a/., (1994) bahwa etanol sebagai penunjang produksi pigmen lebih besar dari

pada gula. Sedang menurut Miyake at a/., (1984) dilaporkan, bahwa kornbinasi
rnaltitol dengan Mg-L-aspartate dan substansi amylosa rnemberikan efek sinergis
yang luar biasa pad a produksi pigmen Monascus.
Pigmen yang dihasilkan oleh Monascus sp bersifat sangat larut dalam
alkohol dan sedikit larut dalam air dan pigmen ini mempunyai daerah penyerapan

warna kuning. Puncak penyerapan warna terletak pada daerah sekitar 390 nm
dan 500 nm. Daerah puncak pada 390 nm menunjukkan komponen warna
kuning dan pada 500 nm menunjukkkan komponen warna merah (yuan, 1980).
Broder dan Koehler (1980) menyatakan bahwa pig men yang dapat dihasilkan
oleh Monascus sp dapat diekstrak dengan menggunakan pelarut kloroform,
metanol, etanol, aseton, dimana hasil ekstrak terbaik adalah dengan
menggunkan metano!. Spektrum absorbansi pigmen yang diektrak dengan
menggunakan pelarut yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Spektrum absorbansi ekstrak pigmen Monascus pupureus dengan

Pelarut organik : metanol
.. .. ; kloroform . . . etanol
Aseton
( Broderdan Koehler, 1980) - - ,
- - --

Pig men merah merupakan metabolit sekunder yang dihasilkan oleh
Monascus purpureus. Secara alami sintesis dan produksi metabolit oleh

mikroorganisme sedikit jumlahnya, sehingga untuk memperoleh metabolit
tertentu dalam jumlah yang cukup besar untuk diproduksi secara komersial

diperlukan usaha dan modifikasi, baik terhadap mikroorganismenya maupun
terhadap kondisi pertumbuhannya.
Stabilitas pigmen adalah masalah utama dalam penggunaan pewarna alami
(Wong & Koehler, 1983). Pig men angkak memiliki kelarutan yang rendah dalam
iar, sensitif terhadap panas dan cahaya, sehingga menghambat
perkembangannya untuk digunakan dalam industri makanan. Menurut Yuan
(1980), pig men yang dihasilkan Monasclls sp bersifat sangat larut dalam alkohol
dan sedikit larut dalam air. Lebih lanjut dilaporkan bahwa pigmen utama angkak
larut dalam metanol, etanol, klorofonn, benzena, asam asetat dan aseton, tetapi
tidak larut dalam air dan petroleum eter.
Berdasarkan kelarutannya maka ekstraksi pig men dapat dilakukan dengan
pelarut kloroform, aseton, etanol dan metanol. Puncak absorbansi pigmen terjadi
pad a daerah sekitar 390 nm untuk warna kuning dan 500 nm untuk warna merah
(Broder & Koehler, 1980).
Hasil penelitian Sutrisno (1987) terhadap zat warna merah yang dihasilkan,
ternyata zat warna merah yang dimodifikasi dengan menggunakan asam amino
asetat, asam p-amino benzoat dan asam glutamat lebih stabil terhadap pengaruh
fisik dan kimia serta memiliki daya larut yang tinggi dalam air.
Kestabilan zat warna angkak dalam larutan dipengaruhi oleh cahaya
matahari, suhu, pH, oksidator dan surfaktan non ionik (Boelhasrin et aI., 1982).
Menurut Yuan (1980), pada pH netral atau lebih tinggi lagi "hue" yang didapat
adalah merah keunguan pada pelarut etanol 70%. Pada pelarut yang sama juga
ternyata bahwa kestabilan pig men terhadap pengaruh sinar matahari dalam
jangka waktu 1 minggu lebih baik dibandingkan dalam pelarut air, begitu juga

kestabilan pig men terhadap panas memberi hasil bahwa pigmen di dalam etano!
70% sang at stabil meskipun dipanaskan lebih dari 100°C pada kondisi netral
atau alkali

III. METODOLOGI
A. BAHAN
Mikroorganisme
Biakan Monascus purpureus TISTR 3090 diperoleh dari culture collection
Pusat Penelilian Bioteknologi LlPI Cibinong-Bogor dan Saccharomycopsis sp R1
dari culture collection BATAN Pasar Jum'at.

Bahan kimia.
- Sumber karbon: fermentasi Saccharomycopsis sp R1
- Sumber nitrogen: susu kedelai (buatan sendiri)
- Bahan kimia
w/v%,

: KH 2 P04 0,25 w/v%. NaN03 0,21 w/v%. MgS04 7H20 0,1

CaCI2. 2H20 0,001 w/v%, etano! 70%, etanol 100%, NaOH 1N, HC! 1N,

asam glutamat, kloroform, petroleum eter..

Medium
Medium pemeliharaan Monascus purpureus TISTR 3090 dan Saccharomycopsis
sp (PDA, Difco).

B.CARA KERJA.
Pembuatan Biakan Monascus purpureus TISTR 3090
f11/""

,.."

,

,

...J:t

セN

'It..:_I.

.. __ :

A

__ l


L'_I

dan 2 sebagai biakan kerja. Biakan tersebut ditumbuhkan pada agar
miring PDA selama 7 hari pada suhu 30°C (Hamdi at ai, 1998 ; Shin at ai,
1998).

Pembuatan Biakan Saccharomyces sp R1
Saccharomyces R1 ditumbuhkan pad a agar miring POA selama 24

jam pad a suhu 30°C. Hasil biakan Saccharomyces R1 umur 24 jam
ditumbuhkan pad a medium POB 50 ml sebanyak 5 ose, kemudian diinkubasi
selama 24 jam, 120 rpm dan pada suhu kamar.

Persia pan Inokulum Saccharomyces sp R1
Tepung beras sebanyak 1% (w/v) dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500
ml ditambahkan 300 ml aquades. Medium dipanaskan sambil diaduk dengan
magnetik stir kemudian disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121°

e, tekanan

1,5 atm selama 15 meni!. Suspensi spora (inokulum awal) Monascus
purpureus sebanyak 20% (v/v) diinokulasi ke dalam medium yang sudah

dingin dandiinkubasi dengan pengocokan pada 120 rpm, suhu ruang, selama
2 hari, 4 hari, 6 hari, dan 8 hari

Persia pan Suspensi Spora Monascus
Kultur yang telah tumbuh pad a agar miring POA ditambahkan
dengan 5 ml akuades steri!. Pengerikan dilakukan menggunakan ose,
sehingga diperoleh suspensi spora, kemudian dikocok menggunakan vortex
supaya homogen. Suspensi spora dimasukkan ke dalam erlenmeyer 100 ml

Inokulum untuk Produksi Pigmen.
Tepung beras sebanyak 5% (w/v) dimasukkan ke dalam erlemneyer 250 ml
kemudian ditambahkan 50 ml aquades. Medium dipanaskan sambil diaduk
dengan magnetik stir kemudian disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 121 0 C,
tekanan 1,5 atm selama 15 meni!. Suspensi spora (inokulum awal) Monascus
purpureus sebanyak 1 ml diinokulasi ke dalam medium yang sudah dingin dan
diinkubasi dengan pengocokan pad a 150 rpm, suhu ruang, selama 4 hari
(Sukara, 2001)

Perhitungan Jumlah Spora (propagul kapang).
Suspensi spora kapang diencerkan sampai pengenceran 10'5 . Kemudian
disebar pada permukaan PDA dalam cawan petri. Inkubasi dilakukan pada suhu
28 °C selama 7 hari. Cara menentukan jumlah mikroorganisme per ml suspensi
dilakukan dengan membagi jumlah koloni terhitung dengan volume suspensi
yang diinokulasi dan dibagi dengan pengenceran yang digunakan (Ganjar et ai,
1992)

Pembuatan Media Fermentasi Monascus
Sebanyak 1000 mllarutan medium mengandung (0,25 w/v %) KH2P04 ,(0,
21 wlv %) NaN03, (0.1 w/v %) MgS04. 7 H20, (0,001 w/v %) CaC12.2 H20
(Miyake et ai, 1984). Sebanyak 50 mllarutan tersebut dimasukan ke dalam
erlenmeyer 250 ml, ditambah 3% tepung beras (w/v) , 5% cairan fermentasi
Saccharomyces sp R1 (v/v) dan susu kedelai (v/v). Media disterillisasi dalam
_ ..... _1.1_£ .

1_

_ .. I

..t ........... r-.

..

,-

,

Pertumbuhan Monascus purpureus
Medium fermentasi diinokulasi dengan 1 ml inokulum Uumlah spora
Monascus per 1 ml adalah 15 - 19 x 106 ) . . Biakan diinkubasi selama 7 hari,

pada 30

a

C pada inkubator shaker dengan kecepatan 150 rpm (Miyake et ai,

1984; Juzlova et ai, 1994).

Penggandaan Skala Produksi Pigmen.
Penggandaan produksi pig men dilakukan seperti halnya dalam pembuatan
fermentasi cair pig men Monascus purpureus, namun menggunakan erlenmeyer
500 ml . Penggandaan produksi dibuat sebanyak 1000 ml medium. Hal ini
dilakukan untuk menyiapkan pekatan

Pembuatan pekatan pig men
Hasil fermentasi dari penggandaan produksi dipisahkan dengan cara filtrasi
menggunakan kertas saring whatman biasa no 4. Filtrat yang diperoleh
mengandung pigmen ekstraselular. Pigmen intraselular yang masih terikat di
dalam sel digerus dengan mortal, kemudian diekstrak 3 kali dengan alkohol 70%.
Kemudian filtrat sekarang mengandung pigmen ekstraselular dan pig men
intraselular, dipekatkan dalam 'rotary vacum evaporator' pad a suhu 70

ac

dengan tekanan 60 cmHg. Konsentrat yang diperoleh dikeringkan dalam oven
pada suhu 50

ac.

Konsentrat yang telah kering digerus sampai halus. Serbuk

tersebut kemudian diekstraksi dengan kloroform. Ekstrak dikisatkan di atas
penangas air sampai kental dan ditambahkan petroleum eter berlebih, hingga

b. Pengarllh Lama pemanasan
10 ml dari masing-masing larutan pigmen diatas dimasukkan ke dalam
tabung reaksi dan dipanaskan pada suhu 100°C selama 3 jam. Setiap interval
waktu 1 jam diukur perubahan absorbansinya pada panjang gelombang 400 nm
dan 500 nm. Sebelum dilakukan pengukuran, terlebih dahulu volume larutan
diusahakan sam a seperti volume semula dengan menambahkan air suling panas
ke dalamnya.

c. Pengarllh Sinar matahari
10 ml dari masing-masing larutan pig men diatas dimasukkan kedalam tabung
reaksi dan ditempatkan dibawah sinar matahari dari mulai pukul 09.00 pagi
sampai 15.00 sore setiap hari. Uji ini dilakukan selama 4 hari berturut-turut
sehingga total penyinaran adalah 24 jam.Setiap 6 jam sekali dilakukan
pengukuran dengan spetrofotometer pad a panjang gelombang 400 dan 500 nm.

d. Pengaruh pH
Sebanyak 1 ml dari pigmen bubuk maupun pekatan angkak dimasukkan
dalam tabung reaksi, masing-masing ditambahkan 9 ml 0,01 M buffer Na-sitrat
pH 3, Na-fosfat pH 6 dan Na-karbonat pH 9,2, berturut-turut kemudian larutan
disimpan dalam suhu kamar selama 12 jam dan pengukuran dilakukan setiap
interval 3 jam (Jenie et ai, 1997)

e. Pengarllh kelarlltan dalam air.
Air sebanyak 10 ml dalam tabung reaksi masing-masing dipanaskan pada

dalam masing-masing tabung ditambahkan pigmen bubuk / kristal sebanyak 60
mg atau pekatan pig men sebanyak 2 ml sambil diaduk selama 30 detik.

Pengujian zat warna merah Pigmen Monascus dan sirup marjan
a. Pigmen Monascus
Bubuk pigmen 0,1 9 dilarutkan dalam 10 ml akuades. Suspensi pigmen
diencerkan dengan dilusi serial sampai dapat dibaca pada ), 500 nm.
b. Zat Warna Merah Sintetis
Zat warna untuk makanan sebanyak 0,1 ml (Arlificial cochined colour,
carmosine CI 14720) dilarutkan dalam 100 ml akuades. Selanjutnya
pengenceran dilakukan melalui dilusi serial sehingga dapat dibaca pada Jc 500
nl1l.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Fermentasi substrat cair oleh M. purpureus dengan kombinasi 4 maeam hari
ferl1lentasi Saccharomyces R1 dan 4 l1laeal1l konsentrasi susu kedelai sebagai
sUl1lber karbon l1lenghasilkan warna-warna dengan intensitas yang berbeda.
Pengamatan hasil ferl1lentasi dapat dilihat pad a Lal1lpiran 1-1 dan Tabell. Hasil
analisis pengukuran absorbansi dengan menggunkan panjang gelol1lbang 410
nl1l untuk warna kuning, 470 nl1l untuk warna orange dan 500 nm untuk warna
merah terlihat bahwa produksi pig men tertinggi pada yang ditumbuhkan pad a
konsentrasi susu kedelai 5% (v/v) dan lama fermentasi Saccharomyces R1 4
hari.

Fermentasi substrat cair dengan menggunakan sumber karbon berupa hasil
fermentasi Saccharomyces R1 dan susu kedelai menghasilkan warna-warna
dengan intensitas yang berbeda yaitu merah tua, merah muda, orange, dan
kuning. Terjadinya perbedaan-perbedaan kadar zat warna yang dihasilkan dari
ke 16 perlakuan disebabkan oleh komponen-komponen yang terkandung
didalamnya, karena setiap perlakuan medium mempunyai komposisi yang
berbeda-beda. Sehingga kadar sumber karbon dan nitrogen dalam medium
harus yang sesuai untuk pertumbuhan Monascus purpureus. Pada penelitian ini,
fermentasi menggunakan konsentrasi susu kedelai 5% (v/v) dan lama
fermentasi Saccharomyces R1 5 hari memberikan hasil yang terbaik yaitu warna
merah tua yang ditandai dengan nilai absorbansi tertinggi yaitu 1,558 untuk
pengukuran pada gelombang 410 nm (kuning), 1,331 pada pengukuran 470 nm
(oranye), dan 1,562 pad a gelombang 500 nm (merah).
Menurut Wong et aI., (1981) pertumbuhan M. purpureus dan produksi pig men
dipengaruhi oleh perbandingan karbon dan nitrogen dalam substrat. Bila
konsentrasi karbon dalam medium meningkat, maka lebih banyak nitrogen
dibutuhkan untuk mencapai pertumbuhan maksimum. Menurut Carels dan
Sherpherd (1978) bila nitrogen yang tersedia dalam substrat habis, maka
intermediat yang terbentuk dari jalur metabolisme primer (glikolisis) adalah
senyawa metabolit sekunder.
Pada penelitian ini pencampuran susu kedelai dan fermentasi
Saccharomyces sp ke dalam medium fermentasi ternyata dapat meningkatkan
produksi pig men. Pembentukan pig men ini terjadi melalui Iintasan asam asetat
malonat yang dimulai dengan pembentukan as am piruvat. Bila nitrogen dalam

·substrat habis maka hasil glikolisis dialihkan untuk membentuk metabolit
sekunder. Oleh karena itu untuk meningkatkan metabolit sekunder dari kapang
ini tidak diperlukan sumber nitrogen yang terlalu banyak karena akan tidak
mengahambat pengalihan glikolisis ke metabolit sekunder. Sehingga untuk lebih
cepatnya pengalihan tersebut diperlukan suatu prekusor yaitu berupa asamasam organik, dan asam-asam organik banyak dihasilkan dari fermentasi yeast
salah satunya dari jenis Saccharomyces sp. Hasil fermentasi Saccharomyces sp
banyak mengandung poliol dan asam-asam organik. Berdasarkan analisis
tersebut, maka fermentasi Saccharomyces sp potensial digunakan sebagai
sumber nitrogen alami sebagai pengganti yeast ekstrak alami dalam medium.
Menurut hasil penelitian Juzlova et a/ (1994) yang menggunakan ekstrak yeast
sebanyak 0,025% dan sumber karbon berupa alkohol sebanyak 2%, dan hanya
menghasilkan pigmen kuning dengan nilai absorbansi 0,71 dan pigmen merah
dengan nilai absorbansi 0,27.
Konsentrasi susu kedelai dalam medium yang optimum adalah 5% (v/v) jika
melebihi 5%, maka penambahan susu kedelai tidak menghasilkan pembentukan
pig men yang optimal. Oleh karena itu untuk pembentukan pigmen yang tinggi
dalam medium fermentasi tidak diperlukan sumber nitrogen yang tinggi, karena
hanya akan menurunkan produksi pigmen.
Berdasarkan waktu fermentasi Saccharomyces sp 4 hari adalah waktu
yang tepat untuk menghasilkan asam-asam organik. Dengan demikian
fermentasi Saccharomyces sp sebagai penghasil alkohol dan asam-asam
organik dapat menunjang peningkatan produksi pig men.

2. Uji pengaruh lama pemanasan terhadap kestabilan zat warna merah
Hasil uji pengaruh lama pemanasan dapat dilihat pada Tabel 3 dan Gambar
2. Pada Gambar 2 terlihat bahwa pigmen Monacus yang dipanaskan selama 4
jam suhu 100°C menunjukkan terjadi penurunan intensitas pigmen merah akibat
perlakuan inL Penurunan intensitas warna ini disebabkan terjadinya kerusakan
gugus khromofor zat warna tersebut yaitu perubahan-perubahan dari ikatan atau
gugus-gugus fungsionilnya. Hal ini terjadi ditandai oleh penurunan spektrum
absorbansi sebesar 40%. Selain itu, pengaruh lama pemanasan dalam jangka
waktu yang lama akan menyebabl