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.
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