Aktivitas Mikrobia dalam Modifikasi Karbohidrat pada Singkong

MAKALAH

MIKROBIOLOGI BAHAN MAKANAN

AKTIVITAS MIKROBIA DALAM MODIFIKASI

KARBOHIDRAT PADA SINGKONG (Manihot esculenta Crantz)

Disusun oleh

Meika Novarya Larasati

11/316199/BI/08754

LABORATORIUM MIKROBIOLOGI

FAKULTAS BIOLOGI

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2014

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara dengan sumber daya alam yang melimpah. Biodiversitas yang tinggi tersebut merupakan modal bagi Indonesia untuk mulai melakukan pemanfaatan bahan-bahan alam menjadi bahan yang fungsional. Dahulu Indonesia merupakan salah satu negara penghasil beras yang tertinggi di tingkat Asia Tenggara, bahkan dunia. Indonesia dijuluki sebagai negara agraris. Namun saat ini Indonesia merupakan negara pengimpor  beras terbesar kedua di dunia setelah Filipina. Sepanjang tahun 2012, impor beras mencapai 1,8 juta ton dengan nilai US$ 945,6 juta (BPS, 2012).

Dengan jumlah penduduk yang mencapai 230 juta jiwa (BPS, 2010), Indonesia memiliki persoalan dalam memenuhi kebetuhan pangan ratusan juta penduduknya tersebut. Oleh karena itu, Pemerintah Indonesia sudah seharusnya mencari jalan keluar untuk mengatasi krisis pangan yang terjadi di Indonesia, antara lain adalah biofortifikasi, diversifikasi dan bioteknologi pangan. Hasil biofortifikasi adalah varietas unggul baru yang memiliki kandungan mineral atau vitamin tinggi yang terkandung dalam biji, daun atau umbi, kemudian dipanen dan dikonsumsi (Bashir, 2013). Diversifikasi pangan adalah penggunaan bahan makanan lain untuk mengganti konsumsi bahan makanan pokok, dengan kadar nutrisi yang hampir serupa. Sedangkan bioteknologi pangan adalah penggunaan mikroorganisme, tanaman dan hewan untuk menghasilkan produk dengan mutu tinggi di bidang pangan. Oleh karena itu, dibutuhkan bahan makanan alternatif untuk dapat mensubtitusi beras sebagai sumber karbohidrat. Salah satu yang dapat digunakan adalah singkong. Umbi tersebut banyak ditanam secara komersial oleh orang Portugis yang singgah di Indonesia, kemudian menjadi tersebar secara luas di Indonesia. Jumlah singkong yang diproduksi Indonesia berkisar 23 juta ton per tahunnya (BPS, 2013).

Berbagai jenis mikrobia, terutama bakteri dan khamir merupakan mikroorganisme yang berperan penting dalam fermentasi singkong (Manihot esculentaCrantz). Mikrobia tersebut memiliki enzim spesifik yang mampu mengurai rantai karbon panjang pada karbohidrat yang dikandung umbi singkong menjadi senyawa organik terlarut yang lebih sederhana. Akibat metabolisme tersebut, terjadi peningkatan kualitas gizi yang terkandung dalam singkong. Maka dari itu dalam makalah ini akan dipelajari sejauh mana mikrobia berperan dalam fermentasi singkong.

B. Permasalahan

Permasalahan dalam kajian ilmiah ini yaitu:

1. Jenis mikrobia apa saja yang mampu memodifikasi karbohidrat dalam singkong?

2. Bagaimana mikrobia mampu melakukan modifikasi karbohidrat dalam singkong?

3. Perubahan karakter apa saja yang terjadi setelah singkong dimodifikasi?

C. Tujuan

Tujuan dilakukannya kajian ilmiah ini yaitu :

1. mengetahui jenis-jenis mikrobia yang mampu memodifikasi karbohidrat dalam singkong.

2. mempelajari mekanisme modifikasi karbohidrat pada singkong oleh mikrobia

3. mempelajari karakter produk hasil fermentasi karbohidrat pada singkong.

D. Manfaat

Dengan kajian ilmiah ini, manfaat yang diharapkan yaitu :

1.  dapat diketahui jenis mikrobia dan perannya dalam fermentasi karbohidrat dalam singkong,

2. dapat menjadi suatu referensi sebagai upaya diversifikasi pangan nasional.

BAB II

FERMENTASI KARBOHIDRAT

PADA SINGKONG (Manihot esculentaCrantz)

A. Mikrobia dalam Fermentasi Karbohidrat Singkong

Di alam, ada berbagai jenis mikrobia yang secara alami mampu memfermentasi karbohidrat kompleks dalam singkong menjadi gula sederhana. Berdasarkan penelitian Obilie et al.(2003), ada 2 kelompok mikrobia yang berhasil diisolasi dan memiliki kemampuan dalam proses modifikasi karbohidrat dalam makanan olahan dari singkong yaitu akyeke. Ketiga mikrobia itu adalah Bacillusspp., yeastdan mikroorganisme penghidrolisis jaringan singkong. Anggota spesies Bacillusmampu memfermentasi glukosa, selobiosa, fruktosa, maltosa, melibiose, rafinosa, salisin, sorbitol, trehalosa, arabinosa, xilosa dan manitol, tetapi tidak mampu memfermentasi galaktosa, laktosa dan melezitosa. Sedangkan conoth yeastyang mampu merombak karbohidrat singkong adalah Candida tropicalis dan Zygosaccharomyces florentinus.Kedua jenis khamir ini mampu mengasimilasi glukosa, sukrosa, galaktosa, maltosa, trehalosa, melibiose dan rafinosa tetapi tidak pada laktosa, selobiosa dan xylose.

B. Proses Fermentasi Karbohidrat pada Singkong

Fermentasi karbohidrat pada singkong oleh mikroorganisme terjadi dengan jalan merombak struktur butiran amilum pada umbi. Jaringan umbi singkong yang telah mengalami pemarutan maupun pencacahan akan mempermudah terurainya struktur selulosa (Demiate andKotovicz, 2011). Secara ringkas, reaksi perombakan karbohidrat pada singkong dijelaskan dengan skema berikut:

Gambar 1. Skema proses perombakan karbohidrat pada singkong.

C. Struktur Amilum Hasil Fermentasi oleh Mikroorganisme

Proses fermentasi dalam singkong oleh enzim hidrolitik yang dimiliki oleh mikrobia menyebabkan perubahan struktur butir amilum. Berdasarkan penelitian Marcon et al. (2006), terjadi perbedaan struktur butir amilum hasil perendaman dengan berbagai perlakuan.

  Gambar 2. Hasil scanning electron microscopypada butir amilum hasil fermentasi mikrobia.

Keterangan (a) pati singkong, (b) pati singkong industri (c) pati hasil fermentasi tradisional, (d) pati dengan perendaman sirup glukosa 0,10%, (e) pati dengan perendaman sirup glukosa 0,25% dan (f) pati dengan perendaman sirup glukosa 0,50% (Marcon et al.,2006)

Gambar 3. Pengaruh jenis perendaman terhadap waktu fermentasi singkong (Maarcon et al., 2006)

Berdasarkan Gambar 3, diketahui bahwa semakin tinggi konsentrasi glukosa yang digunakan selama perendaman singkong, maka semakin sedikit waktu fermentasi yang diperlukan dalam modifikasi cassava.Hal ini membuktikan bahwa mikrobia yang berperan dalam modifikasi cassavamemanfaatkan karbohidrat sebagai sumber karbon dalam mettabolismenya.

BAB III

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan kajian pustaka ilmiah yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa:

1. Jenis mikrobia yang mampu memfermentasi karbohidrat dalam singkong meliputi bakteri dan khamir. Dari golongan bakteri contohnya Bacillusspp., sedangkan dari golongan khamir contohnya Candida tropicalis dan Zygosaccharomyces florentinus.

2. Mekanisme modifikasi karbohidrat pada singkong adalah fermentasi amilum dan selulosa pada singkong menjadi berbagai gula sederhana seperti  glukosa, selobiosa, fruktosa, maltosa, melibiose, rafinosa, salisin, sorbitol, trehalosa, arabinosa, xilosa dan manitol.

3. Perubahan karakter yang terjadi pada singkong termodifikasi adalah terombaknya struktur butir amilumnya.

B. Saran

Dalam penulisan makalah ini, penulis memiliki saran yaitu perlu dilakukan telaah ilmiah yang lebih mendalam mengenai modifikasi karbohidrat pada singkong oleh mikroorganisme dalam upaya peningkatan diversifikasi bahan pangan.

DAFTAR PUSTAKA

Bashir, K., R. Takahashi, and N. K. Nishizawa. 2013. The road to micronutrient biofortification of Rice : progress and prospects. Front in Plant Science. 4: 15.

Demiate, I.M. and V. Kotovics. 2011. Cassava starch in the Brazilian food industry. Tecnol. Aliment.31(2): 388-397.

Marcon,M.J.A., M.A. Vieira, K. Santos, K.N. De Simas, R. Dias De Mello Castanho Amboni and E.R. Amante. 2006. The Effect of Fermentation on Cassava Starch Microstructure. Journal of Food Process Engineering. 29: 362–372.

Obilie, E.M., K.T. Debrah and W.K.A. Awua. 2003. Microbial modification of the texture of grated cassava during fermentation into akyeke. International Journal of Food Microbiology. 89 (2003) 275– 280.