Proses Fermentasi 

Menyediakan Mikroba fermentasi (082184913330)

1)   Pengertian

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal. Fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki. Proses fermentasi menghasilkan senyawa-senyawa yang sangat berguna, mulai dari makanan sampai obat-obatan. Proses fermentasi pada makanan yang sering dilakukan adalah proses pembuatan tape, tempe, yoghurt, dan tahu. Mikrobia yang umumnya terlibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir dan kapang.

2)    Peranan mikroba dalam industry  pangan

Mikroorganisme yang memfermentasi bahan pangan dapat menghasilkan perubahan yang menguntungkan (produk-produk fermentasi yang diinginkan) dan perubahan yang merugikan (kerusakan bahan pangan). Dari mikroorganisme yang memfermentasi bahan pangan, yang paling penting adalah bakteri pembentuk asam laktat, asam asetat, dan beberapa jenis khamir penghasil alkohol. Jenis-jenis mikroorganisme yang berperan dalam teknologi fermentasi adalah :

Bakteri Asam Laktat

Beberapa jenis yang penting dalam kelompok ini:

1. Streptococcus thermophilus, Streptococcus lactis dan Streptococcus cremoris. Semuanya ini adalah bakteri gram positif, berbentuk bulat (coccus) yang terdapat sebagai rantai dan semuanya mempunyai nilai ekonomis penting dalam industri susu.

2. Pediococcus cerevisae. Bakteri ini adalah gram positif berbentuk bulat, khususnya terdapat berpasangan atau berempat (tetrads). Walaupun jenis ini tercatat sebagai perusak bir dan anggur, bakteri ini berperan penting dalam fermentasi daging dan sayuran.

3. Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc dextranicum. Bakteri ini adalah gram positif berbentuk bulat yang terdapat secara berpasangan atau rantai pendek. Bakteri-bakteri ini berperanan dalam perusakan larutan gula dengan produksi pertumbuhan dekstran berlendir. Walaupun demikian, bakteri-bakteri ini merupakan jenis yang penting dalam permulaan fermentasi sayuran dan juga ditemukan dalam sari buah, anggur, dan bahan pangan lainnya.

4. Lactobacillus lactis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii. Organisme-organisme ini adalah bakteri berbentuk batang, gram positif dan sering berbentuk pasangan dan rantai dari sel-selnya. Jenis ini umumnya lebih tahan terhadap keadaan asam dari pada jenis-jenis Pediococcus atau Streptococcus dan oleh karenanya menjadi lebih banyak terdapat pada tahapan terakhir dari fermentasi tipe asam laktat. Bakteri-bakteri ini penting sekali dalam fermentasi susu dan sayuran.

Bakteri Asam asetat

Bakteri ini berbentuk batang, gram negatif dan ditemukan dalam golongan Acetobacter sebagai contoh Acetobacter aceti. Metabolismenya lebih bersifat aerobik (tidak seperti spesies tersebut di atas), tetapi peranannya yang utama dalam fermentasi bahan pangan adalah kemampuannya dalam mengoksidasi alkohol dan karbohidrat lainnya menjadi asam asetat dan dipergunakan dalam pabrik cuka.

Bakteri Asam Propionat

Jenis-jenis yang termasuk kelompok ini ditemukan dalam golongan Propionibacterium, berbentuk batang dan merupakan gram positif. Bakteri ini penting dalam fermentasi bahan pangan karena kamampuannya memfermentasi karbohidrat dan juga asam laktat dan menghasilkan asam-asam propionat, asetat, dan karbondioksida. Jenis-jenis ini penting dalam fermentasi keju Swiss.

Khamir

Khamir sejak dulu berperan dalam fermentasi yang bersifat alkohol dimana produk utama dari metabolismenya adalah etanol. Saccharomyces cerevisiae adalah jenis yang utama yang berperan dalam produksi minuman beralkohol seperti bir dan anggur dan juga digunakan untuk fermentasi adonan dalam perusahaan roti.

Kapang

Kapang jenis-jenis tertentu digunakan dalam persiapan pembuatan beberapa macam keju dan beberapa fermentasi bahan pangan Asia seperti kecap dan tempe. Jenis-jenis yang termasuk golonganAspergillus, Rhizopus, dan Penicillium sangat penting dalam kegiatan tersebut.

Dalam proses fermentasi, mikroorganisme harus mempunyai 3 (tiga) karakteristik penting yaitu:

1. Mikroorganisme harus mampu tumbuh dengan cepat dalam suatu substrat dan lingkungan yang cocok untuk memperbanyak diri.

2. Mikroorganisme harus memiliki kemampuan untuk mengatur ketahanan fisiologi dan memilki enzim-enzim esensial yang mudah dan banyak supaya perubahan-perubahan kimia yang dikehendaki dapat terjadi.

3. Kondisi lingkungan yang diperlukan bagi pertumbuhan harus sesuai supaya produksi maksimum.

3)    Perubahan-perubahan yang terjadi selama proses fermentasi

            Proses fermentasi makanan alami biasa dilakukan oleh lebih dari satu jenis mikroorganisme yang bersifat sinergistik. pertumbuhan beberapa jenis mikroorganisme pada beberapa jenis makanan fermentasi bersifat suksesi, artinya proses perubahan fermentasi dilakukan oleh beberapa jenis mikroorganisme yang tumbuh secara bergantian. perubahan yang terjadi selama fermentasi meliputi:

a. Perubahan pati menjadi omponen gula oleh enzim amilase yang dihasilkan oleh kapang Amylomices rouxii, Aspergillus oryzae, Mucor rouxii dll; khamir seperti Candida, dan bakeri seperti Bacillus subtilis.

(C6H10O5)n + nH2O ---> C6H12O6
pati glukosa
(C6H10O5)n + n/2 H2O ---> n/2(C12H22O11)
pati maltosa

b. Perubahan komponen disakarida menjadi monosakarida oleh enzim maltase atau invertase

C12H22O11 + H2O ---> C6H12O6 + CH12O6
maltosa glukosa glukosa

C12H22O11 + H2O ---> C6H12O6 + C6H12O6
sukrosa glukosa fruktosa

c. Perubahan komponen gula menjadi etanol oleh sel-sel khamir

C6H12O6 ---> 2C5H5OH +2CO2
glukosa etanol

d. Perubahan gula menjadi asam laktat oleh bakteri asam laktat yang mempunyai sifat heterofermentatif atau homofermentatif

homofermentatif:
C6H12O6 ---> 2CH3CHOHCOOH
glukosa asam laktat

heterofermentatif :

C6H12O6 ---> CH3CHOHCOOH + CO2 + C2H5OH
glukosa asam laktat etanol

e. Perubahan gula menjadi asam asetat oleh bakteri asam asetat Acetobacter

C6H12O6 ---> 2C2H5OH + 2CO2
glukosa etanol

C2H5OH + H2O + O2 ---> 2CH3COOH + H2
etanol asam asetat

f. Perubahan protein oleh mikroorganisme proteolitik menghasilkan protein dengan berat molekul lebih kecil

protein ---> polipeptida ---> peptida ---> asam-asam amino

contoh mikroorganisme proteolitik R.oligosporus, A. oryzae, A.sojae, B.subtilis, B.aco, Mucor.

4)    Syarat hidup mikroba

Mikroba dalam industri fermentasi merupakan faktor utama, sehingga harus memenuhi syarat-syarat tertentu yaitu:

§  Murni

Dalam proses-proses tertentu harus menggunakan biakan murni (dari satu strain tertentu) yang telah diketahui sifat-sifatnya. Untuk menjaga agar biakan tetap murni dalam proses maka kondisi lingkungan harus dijaga tetap steril. Penggunaan kultur tunggal mempunyai resiko yang tinggi karena kondisi harus optimum. Untuk mengurangi kegagalan dapat digunakan biakan campuran. Keuntungan penggunaan biakan campuran adalah mengurangi resiko apabila mikrobia yang lain tidak aktif melakukan fermentasi. Dalam bidang pangan penggunaan biakan campuran dapat menghasilkan aroma yang spesifik.

§  Unggul

Pada kondisi fermentasi yang diberikan, mikrobia harus mampu menghasilkan perubahan-perubahan yang dikehendaki secara cepat dan hasil yang besar. Sifat unggul yang ada harus dapat dipertahankan. Hal ini berkaitan dengan kondisi proses yang diharapkan. Proses rekayasa genetik dapat dilakukan untuk memperbaiki sifat jasad dengan maksud mempertinggi produk yang diharapkan dan mengurangi produk-produk ikutan.

§  Stabil

Pada kondisi yang diberikan, mikrobia harus mempunyai sifat-sifat yang tetap, tidak mengalami perubahan karena mutasi atau lingkungan.

§  Bukan Patogen

Mikrobia yang digunakan adalah bukan patogen bagi manusia maupun hewan, kecuali untuk produksi bahan kimia tertentu. Jika digunakan mikrobia patogen harus dijaga, agar tidak menimbulkan akibat samping pada lingkungan.

5)    Pembuatan makanan fermentasi

Berdasarkan sumber mikroorganisme, proses fermentasi dibagi 2 (