Fermentasi Limbah Sagu dengan Kapang Karotenoid

Fermentasi adalah suatu proses perubahan kimia dari zat organik makanan dan bahan makanan yang mengalami fermentasi biasanya memiliki gizi yang lebih tinggi dibandingkan bahan asalnya. Hal ini disebabkan mikroorganisme memecah komponen–komponen kompleks menjadi zat – zat yang lebih sederhana sehingga lebih mudah dicerna, disamping itu mikroorganisme juga mampu mensintesis beberapa vitamin dan faktor pertumbuhan lainnya seperti riboflavin, vitamin B 12 dan provitamin A.

Perubahan ini terjadi jika jasad renik penyebab fermentasi berkontaminasi dengan substrat atau bahan

makanan yang sesuai dengan syarat tumbuhnya. Fermentasi berasal dari bahasa latin yaitu fervere (tobail) yang menggambarkan aksi ragi pada ekstrak buah-buahan dan biji-bijian yang mengandung ragi. Fermentasi merupakan teknologi pengolahan bahan makanan dengan bantuan enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Prinsip dari pengolahan bahan secara fermentasi sebenarnya adalah mengaktifkan pertumbuhan dan metabolisme dari mikroorganisme yang dibutuhkan sehingga membentuk produk baru yang berbeda dengan bahan bakunya (Murugesan et al., 2005.) 

Keuntungan yang diperoleh dari proses fermentasi yaitu protein, lemak dan polisakarida dapat dihidrolisis sehingga bahan pakan yang dihasilkan cenderung mempunyai berat kering yang lebih rendah dibanding sebelum mengalami fermentasi. Fermentasi umumnya mengakibatkan hilangnya karbohidrat dari bahan pangan, tapi kerugian ini ditutupi oleh keuntungan yang diperoleh seperti protein, lemak dan polisakarida yang dapat dihidrolisis sehingga bahan yang telah difermentasi seringkali mempunyai daya cerna yang tinggi (Charlie dan Watkinson , 1995).

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses fermentasi antara lain: waktu, suhu, air, pH, nutrien dan tersedianya oksigen. Media berpengaruh terhadap keberhasilan fermentasi, media harus mengandung unsur karbon (C) dan nitrogen (N) yang cukup untuk pertumbuhan perkembangan mikroba. Menurut Charlie dan Watkinson (1995) karbohidrat dari produk pertanian yang mengandung glukosa, maltosa dan sukrosa dapat dijadikan sebagai sumber karbon yang diperlukan untuk pertumbuhan dan aktivitas

mikroorganisme.

Selama proses fermentasi berlangsung menurut Hidayat (2007) terjadi proses metabolisme mikroba. Enzim dari mikroorganisme melakukan oksidasi, hidrolisis dan reaksi kimia lainnya sehingga terjadi perubahan kimia pada substrat organik yang menghasilkan produk tertentu, hal tersebut dapat dilukiskan sebagai berikut :

Substrat + O2 Sel biomasa + CO2 + H2O

Mikroba

Proses fermentasi dapat memberikan perubahan fisik dan kimia yang menguntungkan seperti aroma, rasa, tekstur, serta dapat memecah senyawa kompleks jadi sederhana dan dapat menurunkan senyawa anti nutrisi (Hidayat, 2007). 2.1.1. Kapang Neurospora crassa Kapang Neurospora crassa adalah kapang penghasil β- karoten tertinggi dibandingkan kapang karotenogenik lainnya yang telah diisolasi dari tongkol jagung (Nuraini dan Marlida, 2005). β-karoten merupakan senyawa golongan karotenoid hidrokarbon tidak jenuh dengan rumus molekul C40H56, yang banyak terdapat dalam tumbuhan yang berwarna merah, jingga, kuning dan hijau. (Hirschberg, 2001). Selain pada tanaman, β-karoten juga dapat dijumpai pada beberapa mikroorganisme yang bersifat karotenogenik (penghasil β- karoten) antara lain: 1) pada bakteri Micobacterium carotenum,2) pada kapang Neurospora, Trichoderma dan Gibberella (Wang et al., 2002; Perkins, 2000), 3) pada khamir Streptomyces chrysomallus, Sarcina aurantiaca, Rhodotorula dan Phycomyces blakesleeanus (Catalina et al., 2002), dan 4) pada alga Chlorella dan Spirulina (Perkins, 2000).

Kapang Neurospora crassa merupakan kapang yang dapat menghasilkan enzim amilase (Heinz et al., 2005 dan Nuraini, 2006), enzim selulase (Romero dkk., 1999 dan Nuraini, 2006) dan protease (Rhodest et al., 1983 dan Nuraini, 2006) tergantung pada kandungan gizi substrat. Neurospora crassa

adalah kapang yang dapat menghidrolisis protein komplek menjadi peptida-peptida dan asam-asam amino bebas (menghasilkan enzim protease), serta mampu menghasilkan enzim selulase dan hemiselulase (Irawadi, 1991). Aktivitas enzim selulase dari Neurospora crassa pada substrat campuran ampas sagu dan ampas tahu adalah 0,33 U/ml, enzim protease 15,06 U/ml dan amilase 17,21 U/ml (Nuraini, 2006). Produk fermentasi menghasilkan flavor yang disukai ternak dan memiliki beberapa vitamin (B1, B2, dan B12) sehingga produk fermentasi lebih disukai ternak (palatable) dibandingkan dengan bahan asalnya (Murugesan et al., 2005).

Kapang Neurospora crassa merupakan spesies yang umum dijumpai pada makanan yang disebut oncom yang berwarna kuning orange. Kapang Neurospora termasuk dalam sub divisi Eumycophyta, kelas Ascomycetes dan famili Sordorociae. Kapang Neurospora memiliki keistimewaan yaitu pertumbuhan hifa cepat dan spora yang dihasilkan banyak karena bisa berkembang biak secara seksual (menghasilkan askospora) dan aseksual (menghasilkan konidia). Ada 7 macam spesies dari kapang Neurospora yaitu: N. sitophila dan N. crassa, N. intermedia, N. africana, N. dodgei, N. galapagosensis dan N. tetraspoma. (Heinz et al., 2005).

Konidia yang dihasilkan Neurospora sangat banyak dan pertumbuhannya yang sangat cepat. Kapang Neurospora berkembang biak secara seksual dan aseksual, disamping itu juga sering tumbuh pada tongkol jagung yang sudah dibuang. Kapang Neurospora memiliki keistimewaan antara lain mudah didapat, mudah tumbuh pada substrat, pertumbuhan hifa sangat cepat dan konidia (spora) yang dihasilkan banyak. Pertumbuhan kapang Neurospora berlangsung lambat selama 12 jam pertama, kemudian diikuti dengan pertumbuhan miselia yang lebih cepat dan diikuti dengan perkembangan cita rasa, spora kuning orange berkembang antara 24 – 48 jam (Sihombing, 1995).

Fermentasi dengan kapang Neurospora crassa telah dilakukan Nuraini (2006) terhadap campuran ampas sagu dan ampas tahu dihasilkan β-karoten sebanyak 270,60 mg/kg. Penelitian dilanjutkan penggunaan campuran ampas sagu dan ampas tahu fermentasi dengan kapang Neurospora crassa

dalam ransum ayam ras petelur dapat dipakai sampai level 21% dengan pengurangan jagung sebanyak 35% dapat mempertahankan produksi telur, berat telur dan bahkan dapat meningkatkan kualitas telur (menurunkan kolesterol telur dan meningkatkan warna kuning telur). Hasil penelitian Nuraini (2008), pada penggunaan campuran onggok dan ampas tahu fermentasi dengan kapang Neurospora crassa juga dapat memproduksi β-karoten sebanyak 295,16 mg/kg.

Kapang Monascus purpureus merupakan salah satu mikroorganisme yang termasuk kelompok mikroba dan tergolong fungi. Kapang Monascus purpureus disebut juga dengan kapang beras merah

atau terkenal dengan sebutan “Angkak” di Asia. Kapang Monascus purpureus adalah kapang yang sering digunakan sebagai pewarna pada makanan seperti ikan, keju china, pembuatan saus dan lain sebagainya (Pattanagul et al., 2007). Kapang Monascus purpureus juga menghasilkan asam lemak

yaitu asam butirat dan pigmen monakolin K (lovastin) yang merupakan agen hypocholesteromia (Su et al., 2002). Kapang Monascus sp dapat menghasilkan beberapa tipe monakolin yaitu monakolin J, K, L, M, dan X. Monakolin J, K, dan M telah disolasi dari spesies Monascus purpureus. Selain itu Monascus purpureus dapat menghasilkan pigmen karotenoid monakolin yang tinggi (Pattanagul et al., 2007). Monascus purpureus dapat menghasilkan enzim karboksipeptidase, protease dan amilase (Liu et al.,2005). Kondisi fermentasi untuk kapang karotenogenik seperti Monascus purpureus pada media padat yang perlu diperhatikan adalah komposisi substrat, dosis inokulum, dan lama inkubasi.

Komposisi substrat harus mengandung nutrien yang cukup terutama unsur karbon dan nitrogen (imbangan C/N). Kapang Monascus membutuhkan nutrien yaitu unsur karbon yang bisa diperoleh dari glukosa, selulosa, dan hemiselulosa. Unsur nitrogen dapat diperoleh dari pepton, urea, asam amino, amonia, nitrat serta membutuhkan mineral Cu. Imbangan C/N untuk Monascus yang baik dalam memproduksi pigmen merah adalah 5 : 1 – 10 : 1 dengan menggunakan medium glukosa nitrat (Lin et al., 2008). Medium yang mengandung asam lemak oleat dapat mengurangi kandungan citrinin yang dihasilkan kapang Monascus (Hajjaj, 2000). Profil campuran 80% dedak dan 20% ampas tahu difermentasi dengan kapang Monascus purpureus dengan dosis inokulum 10%, lama fermentasi 8 hari dan ketebalan 1 cm berdasarkan bahan keringnya adalah protein kasar 17,68%; lemak 2,69%; serat kasar 16,56%; dan karotenoid monakolin 400,50 mg/g (Nuraini, 2012)