Monday 25 June 2012

Teknologi Fermentasi


Teknologi fermentasi
8.1  Pendahuluan
            Fermentasi berasal dari bahasa latin ferfere yang artinya mendidihkan, yaitu berdasarkan ilmu kimia terbentuknya gas-gas dari suatu cairan kimia yang pengertiannya berbeda dengan air mendidih. Gas yang terbentuk tersebut di antaranya karbondioksida (CO2). Penemuan cara fermentasi ini diawali dengan pembuatan bir sekitar 6.000 tahun sebelum masehi. Selain itu pembuatan roti dengan bantuan khamir atau ragi sekira 4.000 tahun sebelum masehi (SM). Pembuatan produk fermentasi kecap dan tauco di Cina sejak 722 SM. Kira-kira abad ke-17 mulai berkembang fermentasi anggur menggunakan bakteri Acetobacter. menghasilkan asam asetat (asam cuka). Lantas tahun 1817, mulai diproduksi enzim dari tumbuhan dan jaringan hewan yang dapat memecah zat pati menjadi gula maltose (diastase). Kemudian tahun 1860, suatu enzim dari khamir dapat memecahkan sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa.

System pengawetan secara umum adalah menghambat pertumbuhan mikrobia, kenyataan menunjukkan bahwa tidak semua mikrobia merugikan, sebagian diantaranya digunakan dalam pengawetan pangan. Produksi asam dalam jumlah yang besar oleh organism tertentu menciptakan suatu yang kurang memadai bagi yang lain 
       
Akhirnya banyak penelitian yang dilakukan para ahli dan melahirkan istilah baru dari fermentasi yaitu reaksi oksidasi-reduksi, di mana zat yang dioksidasi (pemberi elektron) maupun zat yang direduksi (penerima elektron) adalah zat organik dengan melibatkan mikroorganisme (bakteri, kapang dan ragi). Zat organik yang digunakan umumnya glukosa yang dipecah menjadi aldehida, alkohol atau asam.
Fermentasi secara teknik sendiri dapat didefenisikan sebagai suatu proses oksidasi anaerobik dari karbohidrat dan menghasilkan alkohol serta beberapa asam. Namun banyak proses fermentasi yang menggunakan substrat protein dan lemak. Mikroorganisme yang memegang peranan dalam fermentasi makanan mulai dari khamir, kapang sampai bakteri. Jenis fermentasi yang disebabkan oleh mikroba tertentu sangat berbeda dengan jenis mikroba lainnya dimana satu jenis kadang-kadang mendahului jenis lainnya.
Sistem pengawetan pangan secara umum adalah menghambat pertumbuhan mikroba, kenyataan menunjukan bahwa tidak semua mikroba merugikan, sebagian diantaranya biasanya digunakan dalam pengawetan pangan. Produksi asam dalam jumlah yang besar oleh organisme tertentu menciptakan suatu kondisi yang kurang memadaibagi organisme yang lain.
Kita tinjau kembali sejenak istilah-istilah, respirasi adalah suatu proses pemecahan karbohidrat menjadi karbondioksida dan air secara aerob dengan melepaskan sejumlah besra energi. Fermentasi adalah suatu proses oksidasi karbohidrat anaerob atau anaerob sebagian. Pembusukan adalah suatu proses penguraian anaerob dari bahan-bahan yang berprotein.
Dalam suatu proses fermentasi bahan pangan, natrium klorida bermanfaat untuk membatasi pertumbuhan organisme pembusuk dan mencegah pertumbuhan sebagian besar yang lain. Bakteri tertentu toleran dan tumbuh di dalam larutan berkadar garam tinggi.
8.2  Fermentasi Karbohidrat
Perkataan fermentasi itu sendiri telah mengalami evolusi. Istilah tersebut digunakan untuk menerangkan terjadinya penggelembungan atau pendidihan yang terlihat dalam pembuatan anggur, ialah pada waktu sebelum ditemukannya khamir. Akan tetapi setelah penemuan pasteur, perkataan biasa digunakan bagi aktifitas mikroba, dan kemudian bagi aktifitas enzim. Bahkan istilah yang berlaku sekarang dipakai untuk menjelaskan pengeluaran gas karbondioksida selama sel-sel hidup bekerja baik pengeluaran gas maupun adanya sel-sel yang hidup merupakan hal yang penting bagi kegiatan fermentasi, akan tetapi seperti yang terlihat dalam ferementasi asam laktat dimana tidak dibebaskan gas dan fermentasi dilakukan oleh enzim.
Dalam hal ini perbedaan yang jelas antara fermentasidan pembusukan. Fermentasi adalah suatu kegiatan penguraian bahan-bahan karbohidrat; sedangkan pembususkan berkenaan dengan kegiatan umum mikroba pada bahan-bahan yang berprotein. Pada proses fermentasi biasanya tidak menimbulkan bau busuk dan biasanya menghasilkan gas karbondioksida. Dalam pembusukan, bahan-bahan yang dilepaskan dapat mengandung karbondioksida, akan tetapi ditandai dengan karakteristik gas hidrogen sulfida dan produk-produk penguraian protein yang mengandung belerang. Suatu feremntasi yang busuk biasanya adalah fermentasi yang mengalami kontaminasi. Asinan atau acar yang busuk merupakan hasil dari pertumbuhan mikroba yang menguraikan protein, sedangkan fermentasi yang normal adalah perubahan karbohidrat menjadi asam.
8.3  Organisme Yang Penting Dalam Industri Pengawetan
A.      Bakteri
            Bakteri, dari kata Latin bacterium (jamak, bacteria), adalah kelompok besar Prokariota, selain Archaea, yang berukuran sangat kecil serta memiliki peran besar dalam kehidupan di bumi. Mereka sangatlah kecil (mikroskopik) dan kebanyakan uniselular (bersel tunggal), dengan struktur sel yang relatif sederhana: tanpa nukleus/inti sel, kerangka sel, dan organel-organel lain seperti mitokondria dan kloroplas. Struktur sel mereka dijelaskan lebih lanjut dalam artikel mengenai prokariota, karena bakteri merupakan prokariota, untuk membedakan mereka dengan organisme yang memiliki sel lebih kompleks, yang disebut eukariota. Istilah "bakteri" telah diterapkan untuk semua prokariota atau untuk sebagian besarnya, tergantung pada gagasan mengenai hubungan mereka.
Bakteri dianggap sebagai organisme paling melimpah di bumi. Mereka tersebar dan menghuni hampir semua tempat: di tanah, air, udara, atau dalam simbiosis dengan organisme lain. Banyak patogen merupakan bakteri. Kebanyakan dari mereka kecil, biasanya hanya berukuran 0,5-5 μm, meski ada jenis dapat menjangkau 0,3 mm dalam diameter (Thiomargarita). Mereka umumnya memiliki dinding sel, seperti sel tumbuhan dan jamur, tetapi dengan bahan pembentuk sangat berbeda (peptidoglikan). Banyak bakteri yang bergerak menggunakan flagela, yang berbeda dalam strukturnya dari flagela kelompok lain.

Berdasarkan berntuknya, bakteri dibagi menjadi tiga golongan besar, yaitu:
  • Kokus (Coccus) dalah bakteri yang berbentuk bulat seperti bola, dan mempunyai beberapa variasi sebagai berikut:
    • Mikrococcus, jika kecil dan tunggal
    • Diplococcus, jka bergandanya dua-dua
    • Tetracoccus, jika bergandengan empat dan membentuk bujursangkar
    • Sarcina, jika bergerombol membentuk kubus
    • Staphylococcus, jika bergerombol
    • Streptococcus, jika bergandengan membentuk rantai
  • Basil (Bacillus) adalah kelompok bakteri yang berbentuk batang atau silinder, dan mempunyai variasi sebagai berikut:
    • Diplobacillus, jika bergandengan dua-dua
    • Streptobacillus, jika bergandengan membentuk rantai
  • Spiril (Spirilum) adalah bakteri yang berbentuk lengkung dan mempunyai variasi sebagai berikut:
    • Vibrio, (bentuk koma), jika lengkung kurang dari setengah lingkaran
    • Spiral, jika lengkung lebih dari setengah lingkaran
Bentuk tubuh/morfologi bakteri dipengaruhi oleh keadaan lingkungan, medium dan usia. Oleh karena itu untuk membandingkan bentuk serta ukuran bakteri, kondisinya harus sama. Pada umumnya bakteri yang usianya lebih muda ukurannya relatif lebih besar daripada yang sudah tua.

Gambar alat gerak bakteri: A-Monotrik; B-Lofotrik; C-Amfitrik; D-Peritrik;
Banyak spesies bakteri yang bergerak menggunakan flagel. Hampir semua bakteri yang berbentuk lengkung dan sebagian yang berbentuk batang ditemukan adanya flagel. Sedangkan bakteri kokus jarang sekali memiliki flagel. Ukuran flagel bakteri sangat kecil, tebalnya 0,02 – 0,1 mikro, dan panjangnya melebihi panjang sel bakteri. Berdasarkan tempat dan jumlah flagel yang dimiliki, bakteri dibagi menjadi lima golongan, yaitu:
  • Atrik, tidak mempunyai flagel.
  • Monotrik, mempunyai satu flagel pada salah satu ujungnya.
  • Lofotrik, mempunyai sejumlah flagel pada salah satu ujungnya.
  • Amfitrik, mempunyai satu flagel pada kedua ujungnya.
  • Peritrik, mempunyai flagel pada seluruh permukaan tubuhnya.
Berdasarkan kisaran suhu aktivitasnya, bakteri dibagi menjadi 3 golongan:
  • Bakteri psikrofil, yaitu bakteri yang hidup pada daerah suhu antara 0°– 30 °C, dengan suhu optimum 15 °C.
  • Bakteri mesofil, yaitu bakteri yang hidup di daerah suhu antara 15° – 55 °C, dengan suhu optimum 25° – 40 °C.
  • Bakteri termofil, yaitu bakteri yang dapat hidup di daerah suhu tinggi antara 40° – 75 °C, dengan suhu optimum 50 - 65 °C
Pada tahun 1967 di Yellow Stone Park ditemukan bakteri yang hidup dalam sumber air panas bersuhu 93° – 500 °C.

Khamir

Khamir adalah fungi ekasel (uniselular) yang beberapa jenis spesiesnya umum digunakan untuk membuat roti, fermentasi minuman beralkohol, dan bahkan digunakan percobaan sel bahan bakar. Kebanyakan khamir merupakan anggota divisi Ascomycota, walaupun ada juga yang digolongkan dalam Basidiomycota. Beberapa jenis khamir, seperti Candida albicans, dapat menyebabkan infeksi pada manusia (kandidiasis).
Lebih dari seribu spesies khamir telah diidentifikasi. Khamir yang paling umum digunakan adalah Saccharomyces cerevisiae, yang dimanfaatkan untuk produksi anggur, roti, tape, dan bir sejak ribuan tahun yang silam dalam bentuk ragi.
Kapang
Kapang (mould/filamentous fungi) merupakan mikroorganisme anggota Kingdom Fungi yang membentuk hifa (Carlile & Watkinson 1994). Kapang bukan merupakan kelompok taksonomi yang resmi, sehingga anggota-anggota dari kapang tersebar ke dalam filum Glomeromycota, Ascomycota, dan Basidiomycota (Hibbett et al. 2007).
Carlile & Watkinson (1994) menyatakan bahwa jumlah spesies fungi yang telah teridentifikasi hingga tahun 1994 mencapai 70.000 spesies, dengan perkiraan penambahan 600 spesies setiap tahun. Dari jumlah tersebut, sekitar 10.000 spesies merupakan kapang. Menurut Moncalvo (1997) dan Kuhn & Ghannoum (2003), sebagian besar spesies fungi terdapat di daerah tropis disebabkan karena kondisi iklim daerah torpis yang hangat dan lembab yang mendukung pertumbuhannya. Habitat kapang sangat beragam, namun pada umumnya kapang dapat tumbuh pada substrat yang mengandung sumber karbon organik (Carlile & Watkinson 1994).
            Khamir yang paling umum digunakan adalah R.oligosproru danr.Orizae, yang dimanfaatkan untuk produksi tempe dengan bahan dasar kedelai, ampas tahu.
karakteristik yang penting yang harus dimiliki oleh mikroba bila akan digunakan dalam fermentasi dan pengasaman :
a.      Harus bersifat murni, terbebas dari segala kontaminan
b.      Mikroba harus mampu tumbuh dengan cepat dalam suatu substrat dan lingkungan yang cocok dan mudah untuk dibudidayakan dalam jumlah besar
c.       Organisme harus memiliki kemampuan untuk mengatur ketahanan fisiologis dalam kondisi seperti diatas, dan menghasilkan enzim-enzim esensial dengan mudah dan dalam jumlah besar agar supaya perubahan-perubahan kimia yang dikehendaki dapat terjadi
d.      Kondisi lingkungan yang diperlukan bagi pertumbuhan dan produksi maksimum secara komparatif harus sederhana.
e.      Harus dapat dengan mudah disimpan atau diawetkan untuk jangka waktu yang lama.


Tingkatan ferementasi  
Mikroba membutuhkan tersedianya karbohidrat, protein, lemak, mineral, dan sedikit zat-zat gizi didalam bahan pangan yang asli. Nampak bahwa mikroba pertama-tama menyerang karbohidrat, kemudian protein dan berikutnya lemak. bahakan terdapat tingkatan penyerang terhadap karbohidrat, yang pertama gula kemudian alkohol, kemudian asam. Karena kebutuhan yang pertama bagi aktifitas mikroba adalah energi, maka tampak bahwa bentuk yang paling dapat disediakan sesuai dengan tingkat kesukaan ialah rantai karbon CH2, CH, CHOH, dan COOH. Beberapa ikatan seperti misalnya radikal CN tidak dapat dimanfaatkan oleh mikroba.
8.4  Tipe Fermentasi Gula
Mikroba digunakan untuk memfermentasikan gula dengan oksidasi sempurna, oksidasi persial, fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat, fermentasi butirat, dan kegiatan-kegiatan lainnya.
a.      Bakteri dan jamur mampu memecah gula(glukosa) menjadi karbondioksida dan air. Beberapa khamir yang dapat melaksanakan kegiatan ini.
b.      Salah satu fermentasi yang paling umum adalah terjadinya suatu oksidasi parsial gula. Dalam hal ini, gula dikonversikan menjadi asam. Akhirnya asam dioksidasi untuk menghasilkan karbondioksida dan air, bila hal ini memungkinka. Sebagai contoh, beberapa jenis jamur digunakan untuk memproduksi asam sitrat dari larutan gula.
c.       Khamir adalah pengubah aldehid menjadi alkohol yang paling efisien. Banyak spesies-spesies bakteri, khamir dan jamur yang mampu menghasilkan alkohol. Khamir, saccharomyces ellipsoideus, merupakan organisme yang penting dalam industri alkohol. Industri khamir menghasilkan alkohol dalam jumlah yang cukup untuk dipisahkan. Walaupun organisme lain juga mampu menghasilkan alkohol, tetrapi alkohol yang terbentuk bercampur dengan aldehid, asam dan ester sehingga pemisahannya menjadi sulit, reaksi dari gula menjadi alkohol adalah melalui banyak tahapan.
d.      Fermentasi asam laktat adalah sangat penting dalam pengawetan pangan. Gula didalam bahan pangan dapat dikonversikan menjadi asam laktat dan produk-produk akhir lainnya, dan alam jumlah tertentu dapat tercipta lingkungan untuk mengendalikan organisme yang lain  . fermentasi asam laktat adalah efisien, dan merupakan organisme yang pertumbuhannya cepat. Inokulsi alami akan terjadi pada suatu lingkungan, cocok pada susu yang masam, bakteri asam laktat tumbuh dominan.
e.      Fermentasi butirat kurang bermanfaat didalam pengawetan pangan dibandingkan dengan fermentasi laktat. Organisme ini bersifat anaerob dan menghasilkan cita rasa dan bau yang tidak di kehendaki oleh bahan pangan. Organisme anaerob yang mampu menginfeksi manusia sehingga menyebabkan penyakit, biasanya organisme yang memfermentasikan asam butirat. Karbondioksida, hidrogen, asam asetat dan alkohol adalah beberapa produk-produk fermentasi lain
f.        Disamping fermentasi yang telah disebutkan di muka, ada suatu fermentasi yang memproduksi gas dalam jumlah besar. Fermentasi ini bermanfaat dalam pengawetan pangan, walaupun produksi gas memberikan kerugian. Dari energi hal ini kurang efisien untuk menghasilkan gas (karbondioksida dan hidrogen) yang mana kurang atau tidaknya memilki daya pengawet dibandingkan dengan asam laktat pada kadar yang sama. Juga, organisme pembusuk bahan pangan yang penting mampu tumbuh dalam lingkungan tersebut, di dalam fermentasi yang menghasilkan gas, molekul-molekul gula di ubah menjadi bentuk asam, alkohol, dan karbondioksida. Biasanya perlu melibatkan pengaruh beberapa pengendali lain, seperti penambahan natrium klorida ke dalam suatu substrat terhadap proses fermentasi ini.
8.5  Pengendalian Fermentasi 
      Secara alami bahan mengalami kontaminasi oleh mikroba, dan akan menjadi busuk bilamana tidak dijaga. Jenis kegiatan yang berkembang tergantung pada kondisi lingkungan yang ada. Kondisi yang sangat memadai untuk suatu jenis fermentasi tertentu, akan merubah bila terjadi sedikit perubahan factor kendali. Daging yang tidak dijaga, secara alami akan berjamur dan membusuk. Bila larutan garam ditambahkan kedalamnya, maka organism yang sama sekali berbeda akan tumbuh dan berkembang.
      Harga pH bahan pangan sebagai factor pengendali. Kebanyakan bahan pangan segar yang dikonsumsi manusia sebagai bbahan pangan bersifat asam. Rentang harga pH ubtuk sayuran adalah dari 6,5 sampai 4,6. Rentang untuk buah-bauahn ialah dari 4,5 sampai 3,0. Daging hewan bila baru dipotong pH nya kira-kira netral (7,2), tetapi dalam waktu dua hari gharga pH akan menjadi kira-kira 6,0. Susu memiliki pH mendekati 6,4.
      Sumber energy. Oleh Karena kebutuhan yang utama dari mikrbia ialah suatu sumber energy, maka karbohidrat yang terlarut dan cepat tersedia berpengaruh pada populasi mikrobia yang akan mendominasi. Gula dalam susu adalah laktosa, sehingga organisme yang dapat memfermentasikan laktosalah yang tumbuh dengan cepat dalam jumlah yang besar. Karena sumber energy yang cocok umumnya tersedia bagi mikroba yang terdapat didalam bahan pangan manusia, sumber energy biasanya tidak merupakan factor pembatas, dengan pengendalian tertentu(misalnya susu).
      Penyediaan oksigen. Derajat anaerobiosis adalah merupakan factor utama dalam pengendalian fermentasi.mikroorganisme berdasarkan kebutuhan oksigen dibedakan menjadi aerob, anaerob, dan anaerob fakultatif. Bila tersedia oksigen dalam jumlah besar, maka produksi sel-sel khamir dipacu. Bila produksi alcohol yang dikehendaki, maka diperlukan suatu penyediaan yang sangat terbatas.
      Jamur adalah anaerob, dan dikendalikan oleh ada tidaknya oksigen. Populasi bakteri yang akan mendominasi suatu substrat dapat dimanipulasikan dengan kebutuhan oksigennya dan ketersediannya. Produk akhir dari suatu fermentasi sebagian dapat dikendalikan dengan tegangan oksigen substrat apabila factor-faktor lainnya optimum.
      Persyaratan  suhu. Setiap golongan mikrobia memiliki suatu suhu pertumbuhan optimum, minimum, dan maksimum untuk pertumbuhannya sehingga pengaturannya suhu suatu substrat merupakan suatu kendali yang positif terhadap pertumbuhannya. Untuk memperoleh hasil yang maksimum selama proses fermentasi, harus diciptakan kondisi suhu yang optimum bagi pertumbuhan organism. Misalnya ialah dalam fermentasi susu dan juga dalam produksi asam asetat.
      Susu yang ditempatkan pada suhu 32 o F ditemui aktifitas mikrobia yang kecil, dan penghambatan perkembangan jumlah bakteri. Pada suhu 40  o C terdapat sedikit pertumbuhan organism dan pengembangan perubahan citarasa yang lebih cepat. Pada suhu 70 o F pertumbuhan streptococcus lactis biasanya dominan. Pada suhu 100 o F populasi lactobacillus bulgaricus dalam susu lebih dominan. Pada suhu 150 o Fkebanyakan organism mati, tetapi Lactobacillus thermophillus masih dapat tumbuh pada sushu 160 o Fpengasaman susu pada umunya terjadi yang disebabkan oleh adanya Bacillus calidolactis. Suhu dari susu merupakan suatu factor pengendali dalam pertumbuhan dari organisme-organisme tersebut diatas bila factor-faktor lain sama.
      Bakteri asam asetat yang berperan penting dalam pembuatan cuka peka terhadap suhu dan memiliki  hubungan suhu tertentu dan khas. Pada suhu 45 o F organism tumbuh lambat, sel-sel pendek biasanya lebar-lebar. Pada suhu 70o F sel-sel tampak berbentuk normal, tumbuh dan berkembang menjadi sel-sel yang berantai dengan jumlah yang berbeda. Dinding sel membengkak. Pada suhu 100 o F terlihat filament transparan menyerupai tali panjang ttanpa menunjukkna adanya dinding melintan dan disertai dengan pembengkakan yang tidak teratur yang kadang-kadang bercabang. Perubahan ini tampaknya diinduksi oleh suhu, kurang berfungsinya aktifitas fisiologis dan kondisi patogis. Suhu lingkungan suatu bahan pangan akan menentukan kemampuan organism baik  dalam menghasilkan fermentasi yang diinginkan maupun pembusukkan dalam batas-batas tertentu, bila hal tersebut memungkinkan.
      Pengaruh natrium klorida dalam pengendalian fermentasi. Garam merupakan salah satu bahan pembantu bahan pangan yang paling penting dalam pengawetan bahan pangan. Didalam pengeringan sudah terlihat bahwa garam mempunyai pengaruh yang menguntungkan. Didalam fermentasi, garam dapat berperan sebagai penyeleksi organism yang diperlukan tumbuh. Jumlah garam yang ditambahnkan berpengaruh pada populasi organism, organism yang mana dapat tumbuh dan tidak dapat tumbuh, dan jenis apa yang  akan tumbuh, sehingga kadar garam dapat digunakan untuk mengendalikan aktifitas fermentasi apabila factor-faktor lainnya sama.
      Garam dalam larutan suatu substrat bahan pangan dapat menekan kegiatan pertumbuhan mikrobia tertentu, yang berperan dalam membatasi air yang tersedia, dapat mengeringkan protoplasma dan menyebabkan plasmobilisis.
      Mekanisme garam sebagai pengawet pada bahan pangan  adalah sebagai berikut : garam diionisasikan, setiap ion menarik molekul-molekul air sekitarnya. Proses ini disebut hidrasi ion. Makin besar kadar garam, makin banyak air yang ditarik oleh ion hidrat. Suatu larutan garam jenuh pada suhu ialah saut larutan yang telah mencapai suatu titik dimana tidak ada daya lebih lanjut yang tersedia untuk melarutkan garam.pada titik ini (larutan natrium klorida 26,5% pada suhu ruang) bakteri, khamir dan jamur tidak mampu tumbuh. Hal ini disebabkan oleh tidaknya adanya air bebas tersedia bagi pertumbuhan mikroba.
      Dalam menguraikan mekanisme garam sebagai pengawet, orang harus memperhatikan pengaruh dehidrasi, pengaruh langsung ion Cl- penurunan tegangan oksigen dan interfensinya denga kerja enzim.
8.6 Produk-Produk Fermentasi
Anggur dan bir
      Anggur dan bir atau produk fermentasi . kemampuan untuk menghasilkan minuman yang enak, berbuih dan menyenangkan. Pembentukan alcohol dari larutan gula dilakukan oleh enzim-enzim yang dihasilkan oleh pertumbuhan khamir. Saccharonyces ellipsoideus merupakan khamir anggur yang sebenarnya. Dalam keadaan yang normal pada permukaan kulit buah anggur terdapat suatu populasi khamir. Kegiatan fermentasi berjalan bila suatu sel khamir yang hidup telah menyerang gula dari sari buah anggur yang hancur. Biasanya diperlukan khamur anggur dalam jumlah yang banyak untuk mendominasi fermentasi. Untuk itu sari buah dapat dipanaskan terlebih dahulu untuk mematikan organisme kontaminan kemudian dilakukan inokulasi kembali dengan suatu kultur murni khamir anggur. Untuk meningkatkan kandungan karbondioksida diperlukan terjadinya fermentasi sekunder dalam botol.
      Didalam lingkungan dan substrat yang cocok, jumlah yang dihasilkan tergantung pada jumlah gula yang ada dan efesien khamir dalam mengubah gula menjadi alcohol. Kandunan gula buah anggur untuk pembuatan anggur bervariasi dari 12 sampai 25 %. Jenis khamir yang berbeda mempunyai kemampuan untuk tetap hidup yang berbeda-beda pula pada berbagai kadar alcohol. Biasanya khamir tidak toleran terhadap produk-produk fermentasi bila kadar alcohol mencapai 12 sampai 16 % . beberapa khamir toleran terhadap kadar alcohol 18%. Anggur yang diperkaya (fortified wine) adalah produk fermentasi alami dengan penambahan alcohol dari luar. Untuk setiap 100 bagian gula yang ada dalam sari buah kira-kira 51% alcohol dan 49% karbon dioksida. Anggur kering adalah anggur yang mengandung sedikit gula yang tidak terfermentasi.
      Pemeraaman anggur akan memperbaiki cita rasa dan boket rasa khas anggur sebagai akibat terjadinya oksidasi dan pembentukan ester. Ester-ester dari asam-asam tinggi selama pemeraman akan memberikan boket terakhir yang sngata menyenangkan terhadap anggur yang pemeramannya sempurna. Anggur yang diperam dapat diklarifikasi dengan jalan filtrasi untuk memberikan kenampakan yang cerah dan jernih sebelum dibotolkan.
      Sulfur dioksida dapat ditambahkan kedalam hancuran buah anggur untuk mencegah pertumbuhan organism kontaminan. Biji mustard sudah digunakan berabad-abad dieropa dan di timur dekat sebagai aditif pada hancuran buah dalam pembuiatan anggur. Sekarang sudah ditemukan bahwa biji mustard mengandung sebuah agensia nakteri yang terdapat dalam mustard dan minyak atsiri.
      Anggur putih (wine,wines) tidak mengandung zat warna merah yang berasal dari ekstrak kulit buah anggur,dengan kadar tannin dan eksytrak yang lebih rendah.
Dasar-dasar fermentasi cuka
      Pembuatan cuka memerlukan dua proses fermentasi. Pertama perubahan gula menjadi alcohol oleh khamir. Kedua perubahan alcohol menjadi asam asetat dan dilakukan oleh batkteri asam cuka.
      Salah satu penyebab utama kegagalan dalam pembuatan cuka, dan merupakan factor pengendali yangsering sekali tidak diperhitungkan ialah bahwa pembuatan cuka melibatkan dua macam fermentasi yang sangat berlainan dan berbeda, dan bahwa yang pertama harus diselesaikan sebelum yang kedua dimulai.
      Fermentasi alcohol. Pembentukan alcohol dari gula dilaksanakan oleh khamir penghasil alcohol, sebagai contoh yang terbaik ialah Saccharomyces elippsoideus. Perubahan yang terjadi biasanya dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :
C6H12O6             + Saccharomyces ellipsoideus                             2C2H5OH + 2CO2
Gula sederhana + khamir                                                                 alcohol +karbondioksida
Selain gula, yang sebagian besar merupakan padatan cair, substansi yang dinyatakan aloh keasaman dan abu sangat diperlukan oleh khamir untuk melakukan fermentasi, begitu juga fermentasi asetat yang berikutnya. Kandungan asam dari cider yang utama adalah asam malat, dan asam tersebut berperan untuk melindungi cider dari perkembangan pertumbuhan mikrobia sama seperti halnya untuk pertumbuhan manusia.Sesudah fermentasi alcohol, sari buah harus dibebaskan dari khamir,ampas dan endapan dengan jalan pengendapan atau penyadapan (diisap keluar dengan hati-hati) atau dengan jalan penyaringan sebelum dimulai fermentasi asetat. Bila masih terdapat dalam cider, endapan-endapan tersebut akan memberikan citarasa yang tidak enak dan mempengaruhi proses fermnetasi asetat.
      Fermentasi asetat.pembentukan asam asetat dihasilkan dari oksidasi alcohol oleh bakteri asam cuka dengan adanya oksigen dari udara. Tidak seperti khamir penghasil alcohol, bakteri ini memerlukan ketersediaan oksigen yang banyak untuk pertumbuhan dan aktifitasnya. Pada umumnya perubahan yang terjadi ditunjukkan dengan persamaan sebagai berikut :
C2H5O+          O2     + acetobacter aceti                               CH3COOH       +H2O
Alcohol + oksigen + bakteri cuka                                         asam asetat + air
Jumlah bakteri asetat yang terdapat dalam sari buah difermentasikan biasanya kecil dan seringkali dari jenis bakteri yang tidak dikehendaki atau yang tidak aktif. Oleh Karena itu , starter yang cocok harus ditambahkan untuk menyediakan jenis bakteri yang diperlukan dan pengaturan kondisi lingkungan yang memadai untuk pertumbuhan aktifitasnya. Cara yang terbaik untuk mencegah pertumbuhan organism yang tidak dikehendaki ialah dengan menambahkan cuka yang kuat tersebut dimaksudkan sebagai inokulasi yang penuh dengan bakteri asam cuka pada sari buah beralkohol tersebut.
      Hasil alcohol dan asam asetat.-secara teoritis untuk setiap 100 bagian dari gula yang terdapat dalam cider dihasilkan 51 bagian alcohol dan 49 bagian alcohol karena sebagian dari gula yang digunakan untuk khamir atau hilang untuk menghasilkan substansi-substansi lain. Untuk cider yang mengandung kadar gula awal 10% dihasilkan kira-kira 4,6 % alcohol bila fermentasi oleh khamir sempurna.
      Dalam fermentasi asam asetat, 100 bagian alcohol akan dihasilkan 130 bagian asam asetat. Kenyataannya, asam asetat yang diperoleh kurang dari 120 bagian karena ada kehilangan-kehilangan yang disebabkan oleh penguapan dan sebab-sebab lain.
      Dalam hal ini bila digunakan 100 bagian gula maka dimungkinkan untuk mendapatkan 50-55 bagian asam asetat pada kondisi yang sangat sesuai. Oleh Karen itu untuk menghasilkan cuka dengan kandungan asam 4 gram per 100 ml (4 % atau 40 grain strength) minimum yang digunakan sari buah yang paling sedikit mengandung 8 % gula.
      Fermentasi alcohol. Tong atau pati yang baru saja selesi dibersihkan den disterilisasikan dengan uap diletakkan pada salah satu sisinya dengan lubang tutup di atas dan terbuka. Cider yang segar ditambahkan sampai isi tong hampir penuh. Ke dalam sari buah ditambahkan kira-kira 10 % volume dari starter yang aktif yang dibuat seperti yang telah diuraikan di muka. Jadi, untuk memulai dengan 50 galon sari buah ditambahkan kurang lebih 5 galon starter. Bila isi tong ini sudah mengalami fermentasi aktif, sari buah tersebut dapat digunakan untuk menginokulasikan sari buah yang lainnya. Secara berantai isi tong-tong yang lain mendapatkan inokulan dari isi tong  sebelumnya yang telah difermentasi. Hal ini dapat berlangsung terus selama preparasi sari buah belum dihentikan. Suhu ruang fermentasi diatas 70oF atau diatasnya tetapi tidak boleh lebih dari 90 oF.
      Bila suatu starter khamir dikerjakan dengan cara seperti yang diuraikan diatas, perubahan gula menjadi alcohol akan dapat diselesaikan dalam waktu 2 minggu atau kurang pada suhu mendekati 75 oF. fermentasi dinyatakan sudah selesai bila gas berbentuk buih sudah berhenti dari sari buah terasa kering atau bebas dari gula.
      Sesudah fermentasi alcohol selesai, satri buah yang telah difermentasi dibiarkan untuk mengendap. Hal ini dimaksukan untuk memisahkan ampas, khamir dan endapan-endaoan yang alin dari suspense di dalam cairan. Selama proses ini, tong harus dijaga tetap penuh untuk menjegah pertumbuhan bunga anggur( lapisan khamir) pada permukaan yang terbuka. Ini dapat dilakukan dengan jalan penggabungan cairan dari satu tong ke tong yang lain. Semua tangki penyimpanan harus ditutup.
8.7 Bahan Pangan Yang Difermentasi Dengan Garam.
      Suatu metode pengawetan pangan yang penting ialah kombinasi antara penggaraman untuk mengendalikan mikrobia secara selektif dan fermentasi untuk menetapkan jaringan yang diawetkan. Proses yang dikenakan pada mentimun disebut dengan acar, diterapkan pada berbagai jenis komonditi bahan pangan.
      Asinan kubis. Kubis sebagai suatu komoditi dapat diawetkan dalam keadaan alami untuk waktu yang pendek (3 atau 4 bulan) atau dapat dilakukan dengan fermentasi, asam yang terbentuk bertindak sebagai suatu pengawet selain untuk mengembangkan suatu cita rasa yang dikehendaki.
      Pertama-tama, Leuconostoc mesenteroides, yang berbentuk kokus dan sebagai pembentuk asam dan gas menguasai pertumbuhan, pada suhu mendekati 77 oF dan kadar garam mendekati 2,5 %. Sesudah 2 hari inkubasi, kandungan asam meningkat menjadi 0,7 sampai 1,0% kubis pada tahap ini memiliki bau yang menyenangkan tetapi masih mentah dan belum diperam.Organisme yang pertama yang berkurang, lactobacillus planatarum dan lactobacillus brevis bertambah banyak jumlahnya. Sesudah hari kelima kandungan asam mencapai 1,5 sampai 2 % dan jumlah organism ini menurun.
      Roti. Produksi roti merupakan suatu fermentasi dari mikroba. Mikroba yang mula-mula melakukan fermentasi adalah khamir yang terdapat didalam ragi yakni saccharomyces cerevisiae. Ragi ditambahkan ke dalam camuran adonan roti untuk menghasilkan gas yang longgar atau mengembangkan adonan agar bentuk roti menjadi longga dan berpori-pori.
      Pada waktu yang bersamaan, flavor roti  juga terbentuk. Adonan roti dari tepung, air, ragi, dan berbagai jenis bahan tambahan lainnya. Kadang-kadang ditambahkan gula. Sel-sel mengandung enzim maltase yang mengubah maltose menjadi glukosa, kemudian oleh fermentasi diubah menjadi etanol, CO, dan sedikit bahan-bahan flavor yang menguap pada hasil akhir.
      Selama fermentasi, protein tepung yakni gluten menjadi matang dan elastic serta mempunyai kesanggupan untuk menahan CO yang dibentuk oleh khamir. Gluten dipecah oleh enzim proteolitik dan enzim khamir serta pengadukkan yang dilakukan pada saat membuat adonan. Suhu awal dari proses fermentasi sangat penting bila terlalu rendah produksi gas akan terbatas, bila terlalu tinggi gas yang terbentuk akan lebih banyak sehingga semua sel-sel ragi mati.
      Sekarang telah diketahui bahwa falvour khas pada roti bukan hanya disebabkan oleh ragi melainkan juga oleh jumlah bakteri asam laktat seperti lactobacillus, leunostocm pseudococcus dan streptococcus. Bebarapa jenis roti yang disebut beradonan asam dengan adanya bakteri asam laktat didorong pertumbuhannya bersama-sama khamir untuk melakukan fermentasi. Produksi asam laktat oleh bakteri asam laktat diperlukan untuk memberi rasa asam pada hasil akhir. Lactobacillus planatarum dan L.brevis pada umumnya dijumpai pada roti-roti yang demikian, contohnya oleh leonostoc mesentroides.
8.8 Kerusakkan Dari Produk-Produk Fermentasi Dan Diasam
      Bila dibiarkan produk-produk bahan pangan yang difermentasi dan yang diasamkan akan cepat mengalami kerusakkan. Pada umumnya diperlukan adanya proteksi terhadap kegiatan cendawan yang memetabolisasikan asam yang terbentuk, sehingga membuka jalan bagi berkembangnya mikrobia lainnya. Dalam penyimpanan dingin bahan pangan yang difermentasikan dan produk-produk bahan pangan yang diasamkan dapat diharapkan awet selama beberapa bulan. Periode penyimpanan yang lebih lama memerlukan proteksi yang lebih sempurna  dari  kegiatan mikrobia pembusuk, misalnya pengalengan buah-buahan dan sayuran dan daging, yang difermentasi, dilakukan untuk inaktivasi enzim dan pencegahan kehilangan kualitas disebabkan oleh mikrobia dan agensia kimia.
8.9 Nilai Gizi Dari Produk-Produk Yang Diasamkan
      Retensi zat gizi didalam produk-produk yang difermentasi dan diasamkan kira-kira dengan yang diawetkan dengan metode-metode pengawetan yang lain. Misalnya karbohidrat, biasanya diubah menjadi asam atau alcohol, ini pun memiliki nilai gizi. Bahan pangan yang stabil mengandung zat gizi dalam jumlah yang cukup, bila dibandingkan dengan jaringan sli yang mudah rusak. Dalam beberapa hal nilai gizi bertambah sebagai akibat dari adanya khamir.
8.9 Kesimpulan :
1.      Fermentasi secara teknik sendiri dapat didefenisikan sebagai suatu proses oksidasi anaerobik dari karbohidrat dan menghasilkan alkohol serta beberapa asam.
2.      Produk-produk fermentasi adalah :
·         Anggur dan bir (alcohol)
·         Asam asetat
·         Roti
·         Asinan kubis
3.      Organisme berperan penting dalam industri pengawetan
4.      Organisme organisme yang berperan penting dalam industri pengawetan adalah
·         Bakteri
·         Khamir
·         Kapang
5.      karakteristik yang penting yang harus dimiliki oleh mikroba bila akan digunakan dalam fermentasi dan pengasaman :
a.      Harus bersifat murni, terbebas dari segala kontaminan
b.      Mikroba harus mampu tumbuh dengan cepat dalam suatu substrat dan lingkungan yang cocok dan mudah untuk dibudidayakan dalam jumlah besar
c.       Organisme harus memiliki kemampuan untuk mengatur ketahanan fisiologis dalam kondisi seperti diatas, dan menghasilkan enzim-enzim esensial dengan mudah dan dalam jumlah besar agar supaya perubahan-perubahan kimia yang dikehendaki dapat terjadi

d.      Kondisi lingkungan yang diperlukan bagi pertumbuhan dan produksi maksimum secara komparatif harus sederhana dan dapat disimpan atau diawetkan untuk jangka waktu yang   lama.

6.      Faktor yang  mempengaruhi fermentasi :
·         Suhu
·         Oksigen
·         pH
·         Sumber energy
·         Pengaruh NaCl dalam fermentasi
8.10     Daftar pustaka
            Yuniar dan Effendy,Sahrul.2011.”Teknik Pengolahan Pangan”.Palembang : POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA.
            M.Amin,Jaksen.2009.”Rekayasa Bioproses”.Palembang : POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA.
            www.google.com
            www.wikipedia.org.co.id

























MAKALAH TEKNIK PENGOLAHAN PANGAN
TEKNOLOGI FERMENTASI
D
I
S
U
S
U
N
OLEH :
GALIH RAKASIWI                              0609 3040 0344
HERU SANTOSO                              0609 3040 0345
YOS SUDARSO                                 0609 3040 0360
Kelas : 4 KB

Dosen pembimbing : YUNIAR,S.T,M.Si

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA
TAHUN AKADEMIK 2010/2011
PALEMBANG

No comments:

Post a Comment