Putra Rajawali Chemical: pembuatan monosodium glutamat

PROSES PEMBUATAN MONOSODIUM GLUTAMAT METODE FERMENTASI

Makalah Ilmiah

Makalah ini dibuat untuk memenuhi salah satu tugas dari mata kuliah Proses Industri Kimia (PIK)

Disusun oleh:

Dedi Haryanto 101411008

Desi Asri Yani 101411010

Halimah Tulsa’diah 101411013

Kelas : 2A

DIPLOMA III JURUSAN TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

BANDUNG

2012

BAB I

PENDAHULUAN

Dalam bioproses, fermentasi memegang peranan penting karena merupakan kunci (proses utama) bagi produksi bahan-bahan yang berbasis biologis. Bahan-bahan yang dihasilkan melalui fermentasi merupakan hasil-hasil metabolit sel mikroba, misalnya antibiotik, asam-asam organik, aldehid, alkohol, fussel oil, dan sebagainya. Fermentasi mempunyai pengertian aplikasi metabolisme mikroba untuk mengubah bahan baku menjadi produk yang bernilai lebih tinggi, seperti asam-asam organik, protein sel tunggal, antibiotika dan biopolimer.

Fermentasi merupakan proses yang relatif murah yang pada hakekatnya telah lama dilakukan oleh nenek moyang kita secara tradisional dengan produk-produknya yang sudah biasa dimakan orang sampai sekarang, seperti tempe, oncom, tape, dan lain-lain. Proses fermentasi dengan teknologi yang sesuai dapat menghasilkan produk protein.

Fermentasi dapat dilakukan dengan metode kultur permukaan dan kultur terendam sub merged. Kultur permukaan yang menggunakan substrat padat atau semi padat banyak digunakan untuk memproduksi berbagai jenis asam organik dan enzim. Fermentasi media padat ini sering disebut proses ‘koji’, misalnya proses koji untuk memproduksi enzim yang dibutuhkan dalam pembuatan shoyu (kecap kedelai), miso, sake, asam-asam organik dan sebagainya. Fermentasi padat dengan substrat kulit umbi ubi kayu dilakukan untuk meningkatkan kandungan protein dan mengurangi masalah limbah pertanian. Produk fermentasi selanjutnya dapat digunakan sebagai bahan atau suplemen produk pangan atau pakan.

Di samping hasil-hasil metabolit tersebut, fermentasi juga dapat diterapkan untuk menghasilkan biomassa sel mikroba seperti ragi roti (baker yeast) yang digunakan dalam pembuatan roti. Untuk menghasilkan tiap-tiap produk fermentasi di atas dibutuhkan kondisi fermentasi yang berbeda-beda dan jenis mikroba yang bervariasi juga karakteristiknya. Oleh karena itu, diperlukan keadaan lingkungan, substrat (media), serta perlakuan (treatment) yang sesuai sehingga produk yang dihasilkan optimal.

Asam glutamat merupakan asam amino yang dikenal memiliki kekhasan yaitu sebagai penguat citarasa. Di pasaran asam glutamat dapat kita jumpai dalam bentuk monosodium glutamat yang banyak digunakan sebagai bahan penyedap makanan.

Hampir disetiap bahan makanan mengandung zat aditif khususnya monosodium glutamat atau mononatrium glutamat yang merupakan senyawa sintetik yang dapat menimbulkan rasa enak (flavour potentiator) atau menekan rasa yang tidak diingankan dari suatu bahan makanan. MSG juga merupakan zat penyedap rasa yang banyak digunakan oleh produsen makanan untuk membuat produknya menjadi lebih enak. Zat tersebut merupakan pembentuk protein, sehingga apabila zat makanan ditambahkan vetsin (MSG) akan berasa seperti ditambah kaldu daging (protein).

BAB II

MONOSODIUM GLUTAMAT

2.1 Sejarah Monosodium Glutamat

Manfaat asam amino glutamat sebagai penyedap rasa baru diketahui pada tahun 1908 oleh seorang ilmuwan Jepang bernama Dr. Kikunae Ikeda. Penemuan MSG oleh Dr. Ikeda diawali oleh keprihatinannya terhadap kondisi fisik rakyat Jepang di kala itu. Sewaktu belajar ilmu Kimia modern di Jerman, dia membandingkan tubuh orang Jerman yang lebih tinggi dari pada orang Jepang. Dia juga mengamati makanan Jerman dan merasakan kesamaan cita rasa unik pada makanan Jerman yang juga ada pada makanan Jepang.

Setelah kembali ke Jepang, Dr. Ikeda memusatkan penelitiannya pada bumbu tradisional Jepang, yaitu kaldu yang terbuat dari rumput laut (Kombu). Dia berhasil mengisolasi sumber rasa unik tersebut, yaitu asam Glutamat. Rasa ini kemudian diperkenalkannya dalam bahasa Jepang sebagai rasa “Umami”.

Penemuan Glutamat sebagai sumber rasa “Umami” mengukuhkan ambisi Ikeda untuk memperbaiki kondisi fisik bangsanya, yaitu melalui bumbu masak yang menambah citarasa dan kelezatan makanan Jepang. Dr. Ikeda mendapatkan paten atas metode produksi MSG. Namun, asam Glutamat murni yang dihasilkannya tidak menarik secara komersial karena sifat fisik dan kimianya. Hingga akhirnya Dr. Ikeda berhasil mensenyawakan glutamate dengan sodium menjadi Monosodium Glutamat (MSG). Dengan membagi hak patennya dengan seorang pemilik pabrik Iodine, Saburousuke Suzuki, Dr. Ikeda kemudian berhasil mewujudkan hasratnya memproduksi dan memasarkan MSG secara massal.

AJI-NO-MOTO (MSG) mulai dipasarkan di Jepang pada tahun 1909. Pada waktu itu MSG diproduksi melalui proses ekstraksi gluten hingga tahun 1960-an. Proses produksi ini tidak dapat memenuhi permintaan yang meningkat dengan cepat dari pasar Jepang dan dunia. Inovasi teknologi fermentasi pada tahun 1956 kemudian membantu usaha meningkatkan produksi MSG yang terus diterapkan hingga sekarang. MSG sekarang umumnya diproduksi dengan menggunakan bahan baku yang kaya glukosa seperti tetes tebu, singkong, jagung, gandum, sagu dan beras. Proses fermentasi merupakan proses pengolahan makanan traditional yang juga digunakan untuk membuat tape, tempe, kecap dan lain lain.

2.2 Karakteristik / sifat monosodium glutamat

Karakteristik	Keterangan
Alternatif nama	Glu (singkatan IUPAC) Asam glutamat Asam 2-Aminopentanedioic Asam 2-Aminoglutarat Asam 1-Aminopropana-1,3-dikarboksil
Bentuk	Kristal
Bentuk Molekul	C₅H₉NO₄
Berat Molekul	187
Titik Lebur	Terurai pada pemanasan
kelarutan	Mudah larut dalam air
Rasa	Tidak ada
Kemurnian	Lebih dari 90%
Kadar air	Tidak lebih dari 0,5%
Pengotor	Harus tidak ada senyawa arsen, besi, dan kalsium
Total Gula	48.3 %
pH	1.01 %
Kadar Nitrogen	1.01 %
Kadar Protein Kasar	6.30
Kadar Biotin	3 ppm
Kadar Asam Folat	0.04 ppm
Bahan Kering	76.5 %
Kelembaban	23.5 %
Bahan Organik	62.5 %
Dextrosa	11.5 %
Sukrosa	35.9 %
Fruktosa	5.6 %
Glukosa	2.6 %
Inositol	6000 ppm
Riboflavin	2.5 ppm

2.3 Proses Pembuatan Monosodium Glutamat

Proses pembuatan MSG dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu dengan proses klasik, proses biosintesis dan sintesis kimia. Proses klasik, dilakukan dengan ekstraksi bahan baku (gluten gandum), kemudian di hidrolisa, dipekatkan dan kristalisasi. Finishingnya dilakukan dekolorisasi dan rekristalisasi. Proses biosintesis, yaitu menggunakan teknik fermentasi. Bahan baku (molase) difermentasi dengan mikroba membentuk produk asam glutamat, kemudian diregenerisasi dengan NaOH menjadi MSG. Proses sintesis kimia, yaitu dengan mengunakan Akrilonitril, ditambah dengan H₂ dan CO kemudian ditambah ammonium cyanide, dan dihidrolisis dengan menggunakan NaOH dan asam sulfat menghasilkan resismik asam glutamat (DL-GA) dan ditambahkan Na₂SO₄ dan diperoleh L-GA yang selanjutnya ditambah NaOH menghasilkan MSG. Dari ketiga proses diatas, cara biosintesis adalah cara yang sering dipakai karena mudah dan murah.

2.4 Bahan Baku Pembuatan Monosodium Glutamat

1. Bahan baku berupa tetes tebu atau molase, pati, glukosa, fruktosa, monosakarida, disakarida.

2. Bahan pendukung :

· H₂SO₄

· NH₃

· HCL

· NaOH

· Defoamer

· H₃PO₄

· Urea

· MgSO₄

· Penicilin

· Dextrose

· Aronvis

· Karbon aktif

Sifat dan karakteristik bahan baku dan produk

a. MSG

Wujud : Cairan coklat

Warna : Coklat kehitam-hitaman

Densitas : 1,47 gr/mL

Viskositas : 4,323 Cp

Panas Spesifik : 0,5 Kkal/ Kg ^oC

b. Molase

Komponen dalam molase :

Gula : 62%

Air : 20%

Non gula : 18%

c. NaOH

Sodium hidroksida digunakan pada proses netralisai dan pembentukan MSG dimana bahan ini bereaksi dengan Glutamic Acid.

Rumus molekul : NaOH

Berat molekul : 40

Wujud : Putih

Melting point : 318 ^oC

Boiling point : 139 ^oC (padatan); 140 ^oC (larutan 50%)

SG (bj air :1) : 2,12 g/mL (padatan); 1,52 (larutan 50%)

Kelarutan : Mudah larut dalam air

d. Air

Rumus molekul : H₂O

Berat molekul : 18,02

Diameter molekul : 2,52 Angstrom

Titik didih (760 mmHg) : 212 ^oF

Titik leleh (760 mmHg) : 32,00001 ^oF

Panas penguapan : 17479,21 Btu/lbmol

Specific gravity (60 ^oF) : 1

Kapasitas panas : 1,0 kkal

e. Urea

Rumus molekul : (NH2)2CO

Berat molekul : 60,06

Wujud : serbuk berwarna putih

Kelarutan : mudah larut dalam air

2.4 Proses Fermentasi Monosodium Glutamat

Proses fermentasi ini merupakan tahap awal dan merupakan tahapan yang penting dalam pembentukan monosodium glutamat. Hal ini disebabkan Brevibacterium flavum, yang merupakan bakteri penghasil asam glutamat memerlukan kondisi tertentu untuk tumbuh optimum dan mengubah substrat menjadi produk yang diharapkan. Adapun bakteri lain, yaitu:

Genus Bakteri	Spesies
Corynebacterium	C. glutamicum C. lilium C. calinuae C. herculis
Brevibacterium	B. divaricatum B. ammoniagenus B. flavum B. roseum B. lactofermentum B. saccharolyticum B. immariophilum B. alanicum B. thiogenitalis
Microbacterium	M. saliconovolum M. amnophoaphilum M. flavum varghetamicum
Arthobacter	A. globifermis A. amonifaceus

Diagram Sederhana Proses Fermentasi Monosodium Glutamat

2.4.1 Tahap persiapan bahan baku

Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan MSG adalah tetes tebu, dextrose, dan raw sugar. Gula-gula yang dimanfaatkan bakteri sebagai substrat adalah fermentable sugar. Fermentable sugar merupakan total gula yang dapat difermentasi oleh bakteri, yaitu sukrosa, fruktosa dan glukosa.

Sukrosa, sukrosa memiliki peran penting dalam fermentasi karena merupakan sumber karbon utama yang digunakan sebagai substrat oleh bakteri. Kandungannya 38% dan batas minimalnya 30%. Jika kurang dari 30% akan menyebabkan sumber substrat yang akan digunakan tidak sesuai sehingga pertumbuhan bakteri tidak maksimal.
Fruktosa dan Glukosa, fruktosa dan glukosa juga digunakan oleh bakteri sebagai substrat dalam proses fermentasi. Kadar glukosa 6% dan fruktosa 7%.

Bahan baku untuk media tumbuh bakteri harus dipersiapkan terlebih dahulu. Bakteri tidak dapat langsung memecah makromolekul seperti polisakarida, tetapi harus diubah dahulu menjadi bentuk yang lebih sederhana dan akhirnya menjadi monosakarida.

Sebelum masuk ke proses fermentasi, tetes tebu masuk terlebih dahulu ke proses pengolahan Pretreated Cane Molases (PCM) yang bertujuan untuk menghilangkan garam-garam anorganik dan bahan koloid dalam molasses, menghilangkan kotoran yang dapat menyebabkan timbulnya kerak pada peralatan, dan menghilangkan ion Ca²⁺ yang dapat merapuhkan kristal MSG.

Kandungan Ca pada tetes tebu berasal dari proses pengolahan gula pada pabrik gula yaitu pada tahap pemurnian gula. Pada tahap ini dilakukan penambahan susu kapur (Ca(OH)₂) dan gas CO₂ pada nira sehingga akan terbentuk endapan CaCO_3. Penurunan kadar Ca²⁺ disini dengan cara direaksikan dengan H₂SO₄ menghasilkan Ca₂SO₄ sampai pH 3, dengan penambahan LS (Low Steam) untuk meningkatkan suhu cane molasses menjadi 60⁰C sebagai katalis reaksi pengikatan Ca²⁺ oleh H₂SO₄.

Ca²⁺+ H₂SO₄à CaSO₄+ 2 H⁺

Reaksi pengikatan Ca²⁺oleh H₂SO₄(Fenemma, 1996)

Selain cane molasses untuk bahan baku fermentasi MSG, digunakan juga tepung tapioca yang merupakan pati dan raw sugar. Dextrouse (glukosa) ini dibuat dari tepung tapioca (polisakarida). Polisakarida harus dihidrolisis oleh enzim-enzim yang spesifik sehingga akan terbentuk monosakarida. Proses pemecahan tersebut dilakukan pada proses SOD (Solution of dextrouse). Secara umum SOD terdiri dari 3 tahap, yaitu:

1. Tahap Preparasi

Pada tahap ini dilakukan persiapan bahan baku yaitu tepung tapioca ditambah dengan air, serta melakukan perlakuan pendahuluan dengan mengatur komposisi larutan antara tepung tapioca, hot water (HW) dan Process Water (PW) sehingga didapat suhu sekitar 48 ^oC.

2. Tahap Liquifikasi

Tahap ini digunakan enzim amylase (liquozyme) untuk memecah ikatan α-1,4 glikosidik. Enzim ini memecah pati menjadi maltosa, maltotriosa, dekstrin dan sebagian kecil menjadi glukosa.

3. Tahap Sakarifikasi

Pada tahap ini digunakan enzim glukoamilase (dextrozyme) dengan merk dagang enzim AMG. Enzim ini mampu memecah disakarida menjadi monosakarida. Untuk raw sugar sendiri atau yang lebih dikenal dengan gula setengah jadi juga merupakan bahan baku dalam pembuatan MSG dan merupakan hasil antara dari pabrik gula.

2.4.2 Tahap persiapan bakteri dan media

a. Laboratory seed culture

Merupakan tahap pembuatan media dan pengembangan mikroba dalam skala laboratorium. Tahapan ini dalam dunia industri biasanya dilakukan oleh bagian Research and Development (R&D). Tahapan-tahapan yang dilakukan adalah sebagai berikut:

1. Liophilisasi, yaitu penentuan atau identifikasi bakteri yang dapat mem-produksi asam glutamat. Research dilakukan oleh bagian R&D dengan hasil bakteri yang superior dalam menghasilkan asam glutamat adalah Brevibacterium flavum. Bakteri ini dibeli dari Korea Selatan yang dapat diaktifkan dengan penambahan larutan gula.

2. Stock Slant, yaitu menentukan jumlah bakteri yan aktif memproduksi asam glutamat (GA).

3. Active Slant, yaitu pengembangan dari Stock Slant untuk dijadikan volume sebesar 5 liter, yang disebut sebagai jar 5 liter. Dari jar 5 liter bakteri dikembangkan lagi dalam media seed yang lebih besar.

b. Seed culture

Merupakan tempat pengembangan dari jar 5 liter ke tangki seed, dengan kapasitas 12 kL yang telah berisi media seed sebanyak 5 kL.

Pada tangki ini suhu dijaga konstan 31,5 ^oC menggunakan jacket yang dialiri PW atau HCHW (Hot Chilled Water). Pengadukan dilakukan selama holding time yaitu 16 jam. Tangki seed dilengkapi dengan pipa untuk aerasi karena bakteri bersifat aerob (membutuhkan oksigen). Oksigen yang digunakan disini diperoleh dari udara yang diambil melalui kompresor yang kemudian disaring di air filter, sehingga udara yang masuk ke tangki seed sudah bebas dari kontaminan. Tekanan operasi dalam tangki adalah 0,5 kg/cm². pH larutan dijaga antara 7,3-7,5 dengan penambahan NH₃ juga dilakukan sebagai sumber nitrogen.

Pada tangki seed dilakukan penambahan media karena media yang ditambahkan tersebut mempunyai komposisi nutrisi tertentu yang disesuaikan dengan kebutuhan bakteri. Jika komposisi nutrisinya melebihi yang dibutuhkan maka akan terjadi lisis pada membrane sel bakteri dan akhirnya mati. Pemberian nutrisi pada bakteri ini bersifat pre-enrichment. Maksudnya bakteri yang awalnya hanya ditumbuhkan pada skala kecil (laboratorium) kemudian sikembangkan pada skala industri akan mengalami shock sehingga perlu nutrisi yang tepat untuk mengembalikan kondisinya pada keadaan normal, sehingga diharapkan dapat menghasilkan asam glutamate dengan optimal.

Setiap 2 jam dilakukan pengukuran OD (optical density) dan PVC (packet cell volume) untuk mengukur konsentrasi dan jumlah sel dalam media serta GA dan TS (total sugar). Dari data pengukuran jika telah mencapai kondisi optimum pertumbuhan dimana kadar TS belum sampai habis, maka seed siap ditransfer ke main fermentor yang telah sudah terdapat media pertumbuhan dan perkembangan bakteri seperti TCM, SOD dan RAS dengan PW sebagai pelarut. Pada proses transfer media dilakukan continue sterilization (CS). Sterilisasi media disini dilakukan dengan cara melewatkan media ke Plate Heat Exchanger (PHE), dimana terjadi pertukaran panas dengan steam sehingga media yang keluar dari PHE sudah bebas dari kontaminan dan media siap masuk ke tangki main fermentor.

2.4.3 Tahap Fermentasi Utama

Pada skala industri main fermentor sebagai tangki fermentasi utama, merupakan tempat terjadinya fermentasi. Pada main fermentor dilakukan sterilisasi terlebih dahulu dengan menggunakan steam dengan suhu 125 ^oC selama 30 menit. Media dalam main fermentor hampir sama komposisinya dengan media dalam seed, hanya pada main fermentor ini tidak ditambahkan biotin, karena penambahan biotin berfungsi untuk merangsang pertumbuhan awal bakteri (menegakkan fase log pertumbuhan bakteri), sehingga penambahan biotin dianggap cukup ditambahkan pada seed media saja.

Suhu operasi dijaga konstan 31,5-37 ^oC dengan cara mengalirkan process water melalui cooling coil di dalam tangki main fermentor. Suhu 31,5 ^oC merupakan suhu optimum yang dicapai saat fermentasi serta merupakan suhu adaptasi dari bakteri pada lingkungan barunya dan pH dijaga sekitar 7,7 diatur dengan penambahan NH₃ dan juga sebagai pensuplai nitrogen. Juga dilakukan penambahan bahan pendukung, yaitu urea sebagai sumber karbon. Proses ini berlangsung selama holding time 28-30 jam disertai dengan pengadukan karena waktu fermentasinya lama maka perlu dilakukan penambahan media atau feeding. Hal tersebut juga disebabkan oleh media yang ditambahkan pada awal fermentasi sudah habis. Penambahan feeding bertujuan sebagai sumber makanan dari bakteri, karena bakteri pada usia dewasa sehingga bakteri dapat menghasilkan GA secara maksimal. Tangki juga dilengkapi dengan pipa aerasi untuk suplai O_2. Reaksi yang terjadi adalah:

2C₆H₁₂O₆+ 3O₂+ (NH₂)₂COà 2C₅H₉O₄N + 3CO₂ + 5H₂O

Reaksi Pembentukan Asam Glutamat

Untuk membuang CO₂yang terbentuk, tangki juga dilengkapi dengan cyclon separator untuk memisahkan cairan yang terikut bersama CO_2. Selain itu pada tangki main fermentor ditambahkan anti foam agent (AF) guna mencegah timbulnya busa akibat pengadukan karena busa dapat mengakibatkan bakteri kesulitan untuk mendapatkan oksigen.

Pada tangki seed, setiap 2 jam dilakukan analisa Optical Density (OD), Packed Cell Volume (PCV), Total Sugar (TS), Dissolved Oxygen (DO) dan GA. Pada akhir proses fermentasi ini akan dihasilkan Original Broth (OB) yang terdiri dari bangkai bakteri, lumpur, sisa media, kotoran dan asam glutamat yang akan diproses lebih lanjut pada Refinery I. Cairan hasil fermentasi ini telah mengandung asam glutamat ± 10% dan akan dilakukan pemekatan menjadi larutan OB dengan kandungan asam glutamat 31%. Yaitu dengan evaporasi menggunakan multy effect evaporator (evaporator dengan lebih dari dua heater) selama 1 jam dengan suhu 80 ^oC pada tekanan vakum. Penggunaan tekanan vakum ini bertujuan untuk menurunkan titik didih larutan, agar tidak merusak bahan. Dari proses ini terbentuk larutan yang disebut Concentrated Broth. Cairan ini akan mengalami pemisahan dari asam glutamat melalui pengasaman (acidification). Pada proses tersebut terjadi pengkristalan dan terbentuk cairan CHE (Crystal High Exchanger).

2.4.4 Pengendalian Proses Fermentasi

Selama proses fermentasi, dilakukan control terhadap beberapa faktor yakni O₂, NH₄⁺, pH, asam phosphat dan biotin. Apabila aerasi selama fermentasi cukup akan terbentuk asam glutamat sedangkan apabila kurang akan terbentuk asam laktat atau suksinat. Ammonia (NH₄⁺) dimanfaatkan oleh mikroba sebagai sumber nitrogen. Apabila jumlahnya kurang maka akan terbentuk asam α-ketoglutarat sedangkan apabila berlebih akan terbentuk glutamin.

Pengaturan pH juga berpengaruh terhadap hasil fermentasi, dimana pH yang asam akan membentuk glutamin dan N-acetoglutamin. Sedangkan pada pH netral atau basa lemah, asam glutamat akan terbentuk optimal. Penambahan asam phosphat yang kurang akan menghasilkan valin sedangkan adanya biotin yang berlebih akan membentuk asam laktat dan asam suksinat.

Selain itu juga seperti halnya proses fermentasi pada umumnya, suhu fermentasi diatur atau diset sesuai dengan suhu optimum dari mikroba yang digunakan agar mikroba tersebut dapat lebih optimum berperan dalam proses fermentasi.

2.4.5 Tahap Kristalisasi dan Netralisasi

Kristalisasi merupakan metode yang terpenting dalam purifikasi senyawa-senyawa yang mempunyai berat molekul rendah (Mc Cabe, et al. 1994). Original Broth yang telah dihasilkan dari proses fermentasi perlu mengalami pendinginan, kemudian dilakukan proses acidification dengan cara penambahan HCl untuk membentuk kristal α-GA. Kristal alpha ini perlu dilakukan pemisahan dalam decanter dari larutannya untuk mendapatkan kristal α-GA yang lebih banyak. Cairan CHE akan menguap dengan sendirinya dan kristal akan mengalami perubahn bentuk dari bentuk segitiga menjadi bentuk jarum, yaitu kristal β-GA. Kristal murni asam glutamat ini digunakan sebagai dasar pembuatan MSG. Asam glutamat yang dipakai harus mempunyai kemurnian lebih dari 99 % sehingga bisa didapatkan MSG yang berkualitas baik.

Stuktur Molekul Asam Glutamat

Kristal murni β-asam glutamat dilarutkan dalam air sambil dinetralkan dengan NaOH atau dengan Na₂CO₃ pada pH 6,6-7,0 yang kemudian berubah menjadi MSG. Dari proses ini dihasilkan larutan monosodium glutamat hasil dari asam glutamat dengan natrium karbonat. Reaksi yang terjadi :

Bila menggunakan natrium karbonat:

2 COOH(CH₂)₂CHNH₂COOH + Na₂CO₃à 2 COOH(CH₂)₂CHNH₂COONa + CO₂+ H₂O

Bila menggunakan NaOH :

Reaksi ini berlangsung pada tekanan atmosfer dan suhu antara 50^oC sampai 60^oC. Apabila suhu terlalu tinggi akan merusak bahan baku asam glutamat, sedang apabila suhunya terlalu rendah reaksi akan lambat karena reaksi ini endothermis. Reaksi yang terjadi merupakan reaksi penggaraman, maka larutan MSG yang diperoleh bersifat netral dengan pH sekitar 7. Untuk mencapai hasil yang baik kekentalan larutan harus mencapai 260Be sampai 280Be. Untuk memperoleh larutan yang jernih biasanya kedalam larutan dimasukkan penyerap kotoran dan zat warna seperti karbon aktif (Ir. Supranto, 1980). Karbon aktif banyak digunakan dalam industri bahan makanan karena sifat karbon aktif yang berporous, sehingga mempunyai daya serap yang tinggi, juga karbon aktif ini netral tak bereaksi.

Struktur molekul Monosodium Glutamat

Penambahan arang aktif sebanyak % (w/v) digunakan untuk menjernihkan cairan MSG yang berwarna kuning jernih dan juga menyerap kotoran lainnya. Kemudian didiamkan selama satu jam lebih untuk menyempurnakan proses penyerapan warna serta bahan asing lainnya yang berlangsung dalam keadaan netral. Cairan yang berisi arang aktif dan MSG kemudian disaring dengan menggunakan “vacuum filter” yang kemudian menghasilkan filter serta “cake” berisi arang aktif dan bahan lainnya. Bila kekeruhan dan warna filter tersebut telah sesuai dengan yang diinginkan maka cairan ini dapat dikristalkan (Said, 1991).

2.4.6 Pengeringan dan Pengayakan

Kristal MSG yang dihasilkan dari proses kristalisasi dipisahkan dengan metode sentrifugasi dari cairannya. Filtrat hasil penyaringan dikembalikan pada proses pemurnian dan kristal MSG yang dihasilkan setelah disaring kemudian dikeringkan dengan udara panas dalam lorong pengeringan, setelah itu diayak dengan ayakan bertingkat. Proses ini dimaksudkan untuk memperoleh keseragaman ukuran dalam bentuk kristal. Alat yang biasa digunakan adalah “vibrating screen” yaitu ayakan dengan sistem getaran. Dengan adanya getaran pada alat, maka kristal akan terpisah melewati lubang-lubang ayakan, sehingga diperoleh dua produk :

· Over size adalah butiran yang tertinggal diatas ayakan.

· Under size adalah butiran yang lolos dari ayakan.

Dalam industri biasanya hasil ayakan terbagi dalam 3 ukuran, yaitu LLC (“Long Large Crystal”), LC (“Long Crystal”), dan RC (“Regular Crystal”), sedangkan FC (“Fine Crystal”) yang merupakan kristal kecil dikembalikan ke dalam proses sebagai umpan. Hasil MSG yang telah diayak dalam bentuk kering kemudian dikemas dan disimpan sementara dalam gudang sebelum digunakan untuk tujuan lainnya (Said, 1991).

2.5 Pengolahan Limbah Hasil Fermentasi MSG

2.5.1 Pengolahan Air Limbah

Sebelum dibuang ke sungai air limbah Pabrik MSG dikenakan proses pengolahan limbah. Limbah cair dari unit MSG dan daur ulang dimasukkan ke bak ekualisasi supaya homogen. Kemudian dipompa ke bak koagulasi. Di bak koagulasi ditambahkan soda cair 20% untuk menaikkan pH menjadi 7-7,5 dan ditambahkan PAC (poly aluminium khlorid) agar terjadi pengendapan. Dari bak koagulasi mengalir masuk ke bak pengendap I. Lumpur yang mengendap dipompakan ke bak penampung kemudian dipompa ke bak saringan I. Dari bak penyaring masuk ke bak anaerob dan terjadi proses biologi anaerob dilanjutkan dengan proses biologis di bak aerob yang diaerasi. Dari bak aerob limbah cairmasuk ke bak pengendap II. Lumpur yang mengendap dipompa ke bak pengering lumpur dan sebagian dipompa kembali ke bak aerob untuk disirkulasi lumpur aktif jika berkurang. Dari bak pengendap II masuk ke bak penyaring II kemudian dialirkan masuk ke bak penampung hasil akhir yang selanjutnya dibuang ke saluran ke luar lingkungan.

Diagram Alir Proses Pengolahan Air Limbah

2.5.2 Penggunaan Kembali Arang Aktif

Berdasarkan hasil penelitian diketahui limbah sisa karbon aktif dari pabrik MSG memiliki kandungan kalori yang bisa digunakan sebagai bahan bakar. Limbah karbon aktif memiliki kandungan 2.500 kalori per kg. Untuk membuat arang dari bahan limbah bekas karbon aktif dari pabrik MSG hanya dibutuhkan sedikit bahan tambahan starch (kanji) dalam prose pengolahan. Starch di sini hanya difungsikan sebagai bahan perekat.
Sementara dari tahapan pembuatan, bahan limbah karbon aktif cukup dicampur dengan starch. Tahapan berikutnya yakni membuat cetakan arang dengan mengepres campuran sisa karbion aktif dan starch. Sebagai langkah terakhir adalah pengeringan. Setelah dikeringkan limbah karbon aktif itu sudah menjadi arang yang siap digunakan.

2.5.3 Pengolahan Limbah MSG sebagai Pupuk Cair

Cairan hasil samping proses fermentasi pada pembuatan MSG dapat diolah menjadi pupuk cair dengan ditambahkan NH₃. Pupuk cair yang dihasilkan ini biasa disebut orgami atau organi. Hasil analisis kandungan unsur/senyawa pupuk cair MSG :

Berdasarkan penelitian yang dilakukan mahasiswa terhadap tanaman Caisiem (Brassica juncea), didapatkan beberapa data simpulan, yaitu :

1. Monosodium glutamate (MSG) dapat mempercepat pertumbuhan tanaman.

2. MSG mengandung unsur nitrogen yang dapat mempercepat pertumbuhan tanaman.

3. Pupuk dari MSG memiliki berbagai kelebihan yakni lebih ekonomis, praktis, serta ramah lingkungan.

4. Air limbah berpengaruh positif pada tanaman caisiem dengan meningkatkan berat tanaman maupun jumlah daun. Prosentase limbah yang paling optimal untuk pemupukan pada konsentrasi 80%.

2.6 Manfaat Monosodium Glutamat

Manfaat MSG sebagai penguat cita rasa, MSG menguatkan rasa atau aroma bahan makanan pokok itu sendiri. Manfaat lainnya adalah menghilangkan rasa tidak enak yang terdapat pada bahan makanan tertentu, misalnya menghilangkan rasa langu kentang. Namun, tidak berarti bahwa MSG dapat menghilangkan rasa tidak enak bahan makanan yang sudah rusak. MSG mudah larut dalam air. Keunikan MSG adalah, selain sebagai penguat cita rasa, bila dimakan, dalam tubuh manusia mudah bersenyawa dengan asam amino lainnya dan akan membentuk protein.

2.7 Bahaya Monosodium Glutamat

2.7.1 Efek terhadap Hewan Coba

Jurnal Neurochemistry International bulan Maret 2003 melaporkan, pemberian MSG sebanyak 4 mg/g berat badan ke bayi tikus menimbulkan neurodegenerasi berupa jumlah neuron lebih sedikit dan rami dendrit (jaringanantar sel syaraf otak) lebih renggang. Kerusakan ini terjadi perlahan sejak umur 21 hari dan memuncak pada umur 60 hari.Sementara bila disuntikkan kepadatikus dewasa, dosis yang sama menimbulkan gangguan pada neuron dan dayaingat. Pada pembedahan, ternyata terjadi kerusakan pada nucleus arkuatus dihipothalamus (pusat pengolahan impuls syaraf).

Sedang menurut Jurnal Brain Research, pemberian MSG 4 mg/g terhadaptikus hamil hari ke 17-21 menunjukkan bahwa MSG mampu menembus plasentadan otak janin menyerap MSG dua kali lipat daripada otak induknya. Juga 10 hari setelah lahir, anak-anak tikus ini lebih rentan mengalami kejang daripada yanginduknya tidak mendapat MSG. Pada usia 60 hari, keterampilan mereka jugakalah dari kelompok lain yang induknya tidak mendapat MSG. Tetapi kelompok anak-anak tikus yang mendapat MSG pada penelitian diatas justru lebih gemuk. Ternyata, MSG juga meningkatkan ekskresi insulinsehingga tikus-tikus tersebut cenderung menderita obesitas. Pada penelitian lain, bila diteruskan sampai 3 bulan, ternyata akan terjadi resistensi terhadap insulindan berisiko menderita diabetes.

Penelitian lain di Jurnal of Nutritional Science Vitaminologi bulan April 2003, pemberian MSG terhadap tikus juga mengganggu metabolisme lipid dan aktivitas enzim anti-oksidan di jaringan pembuluh darah, menjadikan risiko hipertensi dan penyakit jantung. Kerusakan enzim antioksidan ini ternyata yang juga menimbulkan kerusakan kronis di jaringan syaraf. Secara umum, antioksidan memang berperan penting bagi kesehatan di seluruh bagian tubuh.

2.7.2 Bahaya pada Manusia

· Penambahan MSG pada makanan dapat menurunkan kandungan zat gizi makanan tersebut, dimana terjadi pengurangan berat bahan pembuatnya, sehingga nilai gizinya pun menurun.

· Penambahan MSG memang dapat meningkatkan kadar natrium dalam makanan. Dalam 1 gram MSG, kira-kira mengandung 200 mg natrium. Natrium merupakan zat yang harus dibatasi oleh kelompok usia lanjut, terutama mereka yang mengidap penyakit jantung, hipertensi, dan ginjal. Asam glutamat bebas ini bersifat eksitotoksik sehingga dihipotesiskan akan bisa merusak neuron otak bila sudah melebihi kemampuan otak mempertahankannya dalam kadar rendah.

· Pada kelompok orang yang sensitif terhadap MSG, yang berakibat muncul keluhan berupa : rasa panas di leher, lengan dan dada, diikuti kaku-kaku otot dari daerah tersebut menyebar sampai ke punggung. Gejala lain berupa rasa panas dan kaku di wajah diikuti nyeri dada, sakit kepala, mual, berdebar-debar dan kadang sampai muntah. Gejala ini mirip dengan Chinese Restaurant Syndrome, tetapi kemudian lebih tepat disebut MSG Complex Syndrome. Sindrom ini terjadi segera atau sekitar 30 menit setelah konsumsi, dan bertahan selama sekitar 3 - 5 jam. Berbagai survei dilakukan, dengan hasil persentase kelompok sensitif ini sekitar 25% dari populasi.

· Pada penderita asma, yang banyak mengeluh meningkatnya serangan setelah mengkonsumsi MSG. Munculnya keluhan dikedua kelompok tersebut terutama pada konsumsi sekitar 0,5-2,5 g MSG. Sementara untuk penyakit-penyakit kelainan syaraf seperti Alzheimer danHungtinton chorea, tidak didapatkan hubungan dengan konsumsi MSG.

· MSG dapat memicu penyakit kanker.

Bila MSG itu dipanaskan, seperti digoreng dengan minyak, apa lagi kalau dengan cara deep fried dan alat pressure cooker maka ia akan pecah menjadi 2 zat kimia baru yang sangat berbeda dengan zat aslinya, yakni Glutamic pyrlosied 1 (Glu-P-1, Amino-methyl dipyrido imidazole) dan Glu-P-2 (amino dipyrido imidazole). Kedua zat bersifat mutagenik (menyebabkan kelainan genetik) dan karsinogenik (menyebabkan kanker). Dengan Uji Ame's, kedua zat ini secara konsisten mengakibatkan mutagenik pada kuman Salmonellaty phimurium dan pada tikus dan mencit menyebabkan kanker kerongkongan, lambung, usus, hati, otak, mammae dll. Kedua zat tadi jauh lebih potensi dibandingkan dengan Aflatoksin yang hanya menyebabkan kanker hati saja.

· Hipertensi
Mekanisme terjadinya hipertensi adalah melalui terbentuknya angiotensin II dari angiotensin I-converting enzyme (ACE). ACE memegang peran fisiologis penting dalam mengatur tekanan darah. Darah mengandung angiotensinogen yang diproduksi di hati. Selanjutnya oleh hormon, renin (diproduksi oleh ginjal) akan diubah menjadi angiotensin I. Oleh ACE yang terdapat di paru-paru, angiotensin I diubah menjadi angiotensin II. Angiotensin II inilah yang memiliki peranan kunci dalam menaikkan tekanan darah melalui dua aksi utama.
Aksi pertama, meningkatkan sekresi hormon antidiuretik (ADH) dan rasa haus. Dengan meningkatnya ADH, sangat sedikit urin yang disekresikan ke luar tubuh, sehingga menjadi pekat dan tinggi osmolalitasnya. Untuk mengencerkannya, volume cairan ekstraseluler akan ditingkatkan dengan cara menarik cairan dari bagian intraseluler. Akibatnya, volume darah meningkat, yang pada akhirnya akan meningkatkan tekanan darah.

Aksi kedua, merangsang sekresi aldosteron dari korteks adrenal. Aldosteron merupakan hormon steroid yang memiliki peranan penting pada ginjal, untuk mengatur volume cairan ekstraseluler, aldosteron akan mengurangi sekresi NaCl (garam) dengan cara mengabsorpsi dari tubulus ginjal. Naiknya konsentrasi NaCl dan sodium (natrium) dalam MSG akan diencerkan kembali dengan cara meningkatkan volume cairan ekstraseluler yang pada akhirnya akan meningkatkan volume dan tekanan darah.

Seperti yang telah dijelaskan, natrium memegang peranan penting terhadap timbulnya hipertensi. Konsumsi natrium (pada garam dapur dan dalam MSG) yang berlebihan menyebabkan konsentrasi natrium di dalam cairan ekstraseluler meningkat. Untuk menormalkannya, cairan intraseluler ditarik ke luar, sehingga volume cairan ekstraseluler meningkat, hal ini menyebabkan meningkatnya volume darah, sehingga berdampak kepada timbulnya hipertensi.

· Selain masalah-masalah kesehatan di atas tadi, MSG juga dapat menimbulkan berbagai masalah seperti kegemukan dan depresi. Jika MSG digunakan secara berlebihan dapat menimbulkan efek negatif bagi tubuh, 12 gram MSG per hari dapat menimbulkan gangguan lambung, gangguan tidur, dan mual-mual.

2.8 Penggunaan MSG secara Aman

Sekarang MSG apapun mereknya Ajinomoto, Sasa atau Miwon, atau merek dagang lainnya yang semuanya mengandung 100% murni MSG. Seperti yang telah diketahui bahwa MSG yang murni mempunyai efek samping yang cenderung menyebabkan penyakit hipertensi dan kanker. Oleh karena itu untuk amannya, maka sebaiknya menggunakan MSG yang 10% saja dengan dicampur garam dapur. Di Jepang, pabrik Ajinomoto sendiri untuk mensuplai bangsanya sendiri membuat campuran MSG-Garam 10% dan diberi nama Aji-Shio. Dan Aji-Shio inilah yang dijual secara bebas di Jepang. Menurut Dr. Waluyo, Bagian Gizi, FK,UI., di Jepang MSG 100% tidak dijual bebas untuk umum, melainkan untuk pabrik makanan. MSG 10% dibuat dengan mencapurkan 100 gram MSG 100% dengan 900 gram bubuk garam dapur yang halus. Kalau sekarang orang mengkonsumsi 6 gram Aji-Shio, maka hanya makan MSG 100% murni 1/10 dari 6 gram atau sama dengan 0,60 gram atau 600Mg (setara dengan 10 kali korek kuping) sehari. Yang bisa kita tambahkan untuk menambah cita rasa makanan selain MSG adalah kombinasi penggunaan garam, gula, kaldu, serta rempah-rempah lain dalam makanan, walaupun harus diakui sensasi rasa lezatnya memang berbeda dengan MSG.

2.9 Batas Ambang Konsumsi

Belum ada peraturan baku dunia, termasuk yang dikeluarkan oleh lembaga pangan dan kesehatan dunia (FAO dan WHO). Yang sudah bisa diketahui adalah titik optimal rasa gurih yang bisa dirasakan seseorang, yaitu maksimal 5 gram/hari. Dalam peraturan Menteri Kesehatan RI No.722/Menkes/Per/IX/88, penggunaan MSG dibatasi secukupnya, tidak boleh berlebihan. Sayangnya, tidak dijelaskan secara detail berapa gram/hari yang dianjurkan.

2.10 Kronologi Penggunaan MSG

Sebelum tahun 60-an MSG biasanya digunakan oleh golongan masyarakat tertentu saja seperti di Cina, Jepang, Korea, Thailand, Vietnam dan Myanmar., baik oleh para ibu rumah tangga maupun di rumah makan. Takarannya pun sangat kecil sekali, yakni 1-2 korek kuping (setara dengan 30-60 Mg) untuk setiap porsi masakan ala Cina, mie atau bakso. pangsit. Makanan tradisional dan lokal asli tidak menggunakan sama sekali, karena sudah terasa lezat dan gurih oleh ramuan bumbu rempah.

Namun pada pertengahan tahun 60-an, produk MSG diimport dari Jepang dan Korea, serta secara gencar diiklankan baik melalui media cetak, radio dan televisi, serta dengan papan reklame yang besar besar dan dipampang di tempat tempat dan jalan jalan yang strategis baik di kota maupun di desa. Disamping harganya murah, juga terbukti bahwa ia dapat meningkatkan rasa cita makanan yang kualitasnya rendah menjadi sajian yang lezat dan enak disantap. Sekarang disamping golongan Cina, hampir semua golongan penduduk diseluruh Indonesia bukan saja yang di kota, tetapi juga yang di desa sudah mengenalnya dan cara memakainya pun sangat berlebihan dan tidak wajar.. Karena pada kemasan produk itu tidak disertai alat takar dan juga pedoman takaran cara pakainya tidak ada, maka bubuk ini dipakai secara amburadul dan melampaui batas kewajaran.

Contoh, kalau sebelum tahun 60-an dipakai takaran korek kuping, maka setelah diimport dari Jepang dan Korea, karena harganya murah, maka untuk setiap mangkok mie atau sop naik menjadi 100-300 Mg (jadi 3-5 kali korek kuping). Takaran ini tidak tahan lama dan terus meningkat menjadi 500-1200 Mg (jadi sekitar 15-20 kali korek kuping). Pada tahun 70-an karena harga MSG relatif murah, maka tiba tiba para pedagang tidak lagi segan segan menggunakan sendok teh (setara 3000 Mg, kira kira 100 kali korek kuping), bahkan ada yang menuangkan langsung dari ujung kantong yang sudah digunting. Cara yang akhir ini sering kali menjadi keblablasan ,sehingga jumlahnya bisa lebih dari 1 sendok teh ( ingat sebelum tahun 60-an hanya pakai 2 korek kuping)!

Dari hasil survei Yayasan Lembaga Konsumen Indonesia (YLKI) pada tahun 1980 menemukan bahwa para pedagang mie bakso, mie pangsit dan mie rebus di Jakarta adalah sebagai berikut:

Mie bakso 1.840-1.900 Mg/mangkok (+ 31-61 X KK)

Mie rebus 2,250-2,780 Mg/mangkok (+ 46-75 X KK)

Mie goreng/pangsit 2,900-3,400 Mg/mangkok (+ 56-96 X KK)

(KK= Korek kuping)

Sekarang penggunaan MSG bukan main "ganasnya", karena bukan lagi menggunakan sendok teh, tetapi pakai sendok makan. Hal ini sering dijumpai di restoran besar dan sea foods. Satu sendok makan setara dengan 15 gram MSG ( + 250 kali korek kuping !) dan kadar natrium /sodium 15 gram MSG setara dengan 5 gram garam dapur! Penggunaan yang berlebihan MSG oleh para pedagang atau juru masak karena secara psikologis tidak percaya diri kalau masakan yang disajikan itu lezat dan enak. Padahal penambahan 60 Mg per mangkok (2 X korek kuping ) gurihnya dan lezatnya sama dengan yang diberi 1 sendok teh atau makan.

BAB III

KESIMPULAN

Mononatrium glutamat (juga disebut monosodium glutamat; disingkat MSG) adalah garam natrium dari asam glutamat. Monosodium glutamat dengan rumus molekul C₅H₉NO₄bisa dihasilkan dari bahan baku berupa tetes tebu atau molase, pati, glukosa, fruktosa, monosakarida, disakarida. Prosesnya meliputi persiapan bakteri dan media, proses fermentasi, proses kristalisasi dan netralisasi, pengayakan dan pemisahan, serta pengepakan. Limbah dari proses pembuatan MSG berupa limbah cair yang dapat digunakan sebagai pupuk cair.

MSG digunakan sebagai penyedap rasa atau penambah rasa pada makanan, akan tetapi jika penggunaan MSG secara berlebih akan berdampak negatif pada kesehatan, seperti hypertensi, Chinese Restaurant Syndrome, kanker, kerusakan jaringan pada otak, dsb. Penggunaan MSG yang aman adalah dengan konsentrasi sebesar 10%.