Mikroba untuk Fermentasi

PROSES FERMENTASI
Materi Diklat Online P4TK Pertanian*)

A. Uraian Materi
Fermentasi telah kita kenal dapat meningkatkan nilai gizi, daya cerna dan daya awet bahan pangan. Pada proses fermentasi terjadi penguraian dari senyawa kompleks menjadi senyawa lebih sederhana atau terjadi pembentukan zat baru.
Proses fermentasi mempunyai peranan penting dalam pengolahan hasil pertanian. Dengan proses fermentasi akan terjadi pemecahan senyawa komplek menjadi senyawa yang lebih sederhana, sehingga dapat meningkatkan nilai gizi dan daya cerna serta daya awet produk.
Pada dasarnya proses fermentasi dapat berlangsung dengan menggunakan enzim, baik yang sengaja ditambahkan maupun enzim yang dibentuk dengan memanfaatkan aktivitas mikroba. Pada umumnya industri fermentasi masih memanfaatkan mikroba dalam proses fermentasinya, karena cara ini disamping lebih mudah dan murah, juga pertimbangan sulitnya mengekstrak enzim. Mikroba yang digunakan dalam proses fermentasi adalah bakteri, khamir (ragi/yeast) dan kapang (jamur).

1. Fermentasi dengan Khamir
Proses fermentasi dengan khamir dapat dilakukan menggunakan satu spesies khamir maupun menggunakan gabungan beberapa jenis khamir. Pembuatan roti, anggur dan bir merupakan contoh pemanfaatan proses fermentasi menggunakan satu spesies khamir yaitu Saccharomyces cereviceae. Sedangkan pembuatan tape dan brem merupakan proses fermentasi menggunakan beberapa jenis khamir seperti Endomycopsis, Candida, Hansenula, dan Saccharomyces, disamping mikroba-mikroba lain yang turut berperan aktif seperti kapang dan bakteri.

Pada pembuatan roti, proses fermentasi akan mengubah gula menjadi gas CO2 dan alkohol. Gas CO2 yang diproduksi secara cepat menyebabkan terbentuknya rongga-rongga di dalam adonan sehingga roti menjadi mengembang. Gula yang diubah oleh khamir adalah gula yang berasal dari tepung terigu atau dari gula yang sengaja ditambahkan. Prinsip reaksi fermentasi oleh khamir pada substrat gula dapat digambarkan sebagai berikut (Potter, N., 1986).

C6H12O6———————–> 2C2H5OH + 2CO2
yeast

Jika ditinjau peran beberapa jenis khamir pada proses fermentasi tape dan brem pada prinsipnya sama dengan peran khamir pada pembuatan roti. Beberapa khamir tersebut juga berperan mengubah gula dari hasil degradasi pati oleh kapang menjadi alkohol. Sehingga dapat dikatakan fermentasi dengan menggunakan beberapa jenis khamir maupun fermentasi yang hanya memanfaatkan satu jenis khamir pada prinsipnya sama.

2. Fermentasi dengan Bakteri
Menurut ilmu biokimia, fermentasi adalah perubahan kimia yang terjadi pada bahan organik (bahan pangan) oleh enzim. Enzim tersebut dapat dihasilkan oleh mikroba atau oleh enzim yang ada pada bahan pangan tersebut. Sedangkan menurut ilmu teknologi pangan, fermentasi dapat diartikan sebagai suatu proses pengawetan bahan pangan, karena beberapa jenis fermentasi akan memproduksi alkohol dan asam yang dapat menghambat pertumbuhan beberapa jenis mikroba kontaminan (pencemar).
Bakteri merupakan mikroba yang sangat penting dalam industri pengolahan hasil pertanian. Proses fermentasi dengan bakteri dapat berlangsung secara spontan, artinya dalam proses tersebut tidak memerlukan penambahan kultur murni bakteri, tetapi bakteri yang diharapkan dapat melakukan aktivitas fermentasi, secara alami sudah ada pada bahan atau lingkungan di sekitarnya.
Pada prinsipnya semua proses fermentasi dengan bakteri adalah sama, yaitu proses perubahan/peruraian kimia yang terjadi pada bahan. Setiap jenis bakteri hanya dapat tumbuh pada media (bahan) tertentu saja dan hasil fermentasinya juga tertentu (spesifik).
Berikut beberapa proses dengan menggunakan fermentasi bakteri:
1. Pembuatan makanan dan minuman hasil fermentasi contohnya
Acetobacter pada pembuatan asam cuka, Lactobacillus bulgaricus pada pembuatan yoghurt, Acetobacte r xyli num pada pembuatan nata de coco dan Lactobacillus casei pada pembuatan keju yoghurt.
2. Penyubur tanah contohnya Nitrosococcus dan Nitrosomonas yang berperan dalam proses nitrifikasi menghasilkan ion nitrat yang dibutuhkan tanaman.
3. Penghasil antibiotik contohnya adalah Bacillus polymyxa (penghasil antibiotik polimiksin B untuk pengobatan infeksi bakteri gram negatif, Bacillus subtilis penghasil antibiotik untuk pengobatan infeksi bakteri gram positif, S treptomyces griseus penghasil antibiotik streptomis in untu k pengobata n bakteri gram negatif termasuk bakteri penyebab TBC dan Streptomyces rimosus penghasil antibiotik terasiklin untuk berbagai bakteri.
4. Pembuatan zat kimia misalnya aseton dan butanol oleh Clostridium acetobutylicum
5. Berperan dalam proses pe mbu suka n sampah da n kotoran hewan sehinggga menghasilkan energi alternatif metana berupa biogas. Contohnya methanobacterium
6. Penelitian rekayasa genetika dalam berbagai bidang.sebagai contoh dalam bidang kedokteran dihasilkan obat
obatan dan produk kimia be rma nfaa t yang disi n tesis oleh bakteri, misalnya enzim, vitamin dan hormon.
7. Pembuatan Nata de coco .Kata ”nata” diambil dari bahasa Spanyol yang berasal dari kata Latin ”natare” yang artinya ”mengapung”. Nata dapat dibuat dari bermacam-macam sari buah-buahan sebagai medianya seperti pisang, nanas, tomat, mangga, pepaya, air kelapa, dan lain-lain.
Produknya diberi nama sesuai dengan jenis media yang digunakan. Pemberian nama jenis nata diawali dengan nata dan diikuti jenis bahan baku yang digunakan di belakang kata nata. Sebagai contoh nata de coco, berarti media yang digunakan adalah air kelapa. Nata de soya menggunakan sari kedelai, nata de pina menggunakan sari buah atau limbah nanas, dan sebagainya.
Larutan yang akan dibuat nata harus mengandung gula sebagai sumber karbon bagi mikroorganisme penghasil nata dengan proporsi dan keasaman larutan harus sesuai dengan persyaratan tumbuh bakteri yang digunakan, dan diperlukan penambahan nutrien seperti amonium sulfat, urea, dan amonium fosfat sebagai sumber nitrogen.
Terbentuknya nata karena adanya bakteri Acetobacter xylinum yang sengaja ditumbuhkan pada media seperti air kelapa. A. xylinum dapat hidup dan berkembang biak dalam larutan tertentu dengan suhu 28 oC, pH 3 – 5,5, tersedia sumber karbon dan nitrogen.
Jadi, medium yang digunakan untukpembuatan nata de coco harus kaya akan zat gizi sehingga memungkinkan bakteri A.xylinum penghasil nata melakukan metabolisme yang hasilnya berupa lapisan selulosa. Hasil metabolisme tersebut membentuk lapisan putih yang liat. Makin lama fermentasi maka lapisan sebagai hasil metabolisme bakteri A.xylinum makin tebal.
Proses fermentasi dalam pembuatan nata berlangsung antara 6 sampai 14 hari. Pembentukan lapisan selulosa akan terus berlangsung apabila mediumnya masih ada.
Fermentasi dalam pembuatan nata de coco termasuk ke dalam fermentasi tidak spontan karena membutuhkan kultur mikroorganisme atau starter yang ditambahkan ke dalam medium berupa air kelapa. Untuk membuat nata de coco (salah satu contoh jenis nata yang terkenal) yaitu:
• Menyiapk a n peralatan, seperti panci, kompor/pemanas, timbangan, gelas ukur, wadah plastik, saringan santan, koran dan karet (untuk penutup wadah fermentasi).
• Memilih bahan dan starter yang memenuhi kualitas yang diinginkan.
• Mengukur dan menimbang bahan sesuai dengan formulasi yang digunakan.
• Menyaring air kelapa kemudian direbus hingga mendidih. Apabila terbentuk buih pada permukaan air kelapa yang direbus maka buih tersebut diambil menggunakan saringan santan. • Memasukkan semua nutrisi, dilanjutkan dengan pemanasan hingga seluruh bahan larut.
• Dalam kondisi panas, larutan media air kelapa yang sudah dipanaskan dimasukkan dalam wadah plastik yang bersih, kemudian langsung ditutup dengan kertas koran dan diikat rapat, kemudian didinginkan.
• Setelah dingin, diinokulasi (ditambahkan) dengan starter nata de coco secara aseptis.
• Kemudian dilakukan inkubasi selama 6– 12 hari.
• Ciri ciri nata de coco yang baik: tidak terkontaminasi (tidak ditumbuhi kapang), tidak berlubang, warna putih, tekstur liat, tebal sesuai dengan yang diinginkan.

8. Pembuatan Yoghurt
Produk hasil fermentasi susu makin berkembang baik dengan beberapa jenis produk, contoh : yoghurt, kefir, dadih, “yakult” dan lain-lain. Konsumsi yoghurt dari hari ke hari juga meningkat, seiring dengan kebutuhan konsumen dan kesadaran akan pentingnya menjaga kesehatan. Di beberapa Negara nama yoghurt biasa berbeda-beda, misal mast di Iran, leben, laban di Irak, Libanon, Mesir, zanady di Mesir, matzoon, madzoondi Armenia, yaourt di Rusia, Bulgaria, naja di Bulgaria.
Yoghurt merupakan produk fermentasi susu yang berasal dari Turkey dengan menggunakan campuran culture dari Lactobacillus bulgaricus (or occasionally L. acidophilus ) dan Streptococcus thermophilus , selanjutnya bakteri tersebut akan memproduksi asam laktat selama fermentasi lactose. Asam laktat akan menurunkan pH dan membentuk curd gumpalan) sebagai akibat protein susu menggumpal (causes the milk protein to thicken). Dengan adanya bakteri yang memfermentasi susu maka yoghurt menjadi lebih mudah dicerna dibandingkan susu. Selain itu bakteri tersebut membantu memperbaiki sistem pencernaan
Yoghurt yang ditambahkan hancuran buah, diberi nama sesuai dengan jenis buah yang digunakan (fruit yoghurt), sedangkan yoghurt yang tidak ditambah buah atau essence disebut plain yoghurt atau yoghurt netral.

Pada bidang industri makanan terdapat beberapa bakteri yang menguntungkan dengan proses fermentasi, yaitu:
1. Streptococcus thermophillus dan Lactobacillus bulgaricus, digunakan untuk membuat yoghurt.
2. Acetobacter xylinum, digunakan untuk membuat nata de coco.
3. Streptococcus lactis, digunakan untuk membuat keju.
4. Acetobacter sp, digunakan untuk membuat cuka.
Di bidang farmasi juga terdapat bakteri yang menguntungkan, diantaranya:
1. Streptomyces griceus, menghasilkan antibiotik streptomisin (membunuh bakteri penyebab TBC).
2. Streptomvces aureofaciens, menghasilkan antibiotik aureomisin.
3. Streptomyces olivaceus, untuk menghasilkan sianokobalamin vitamin B12.
4. Streptomyces venezuelae, menghasilkan antibiotik kloromisetin.
5. Bacillus brevis, menghasilkan antibiotik tiromisin Bakteri Bacillus brevis (antibiotik).
6. Pseudomonas denitrificans dan Propioni bacterium, menghasilkan vitamin B12
7. Clostridium acetobutylicum, menghasilkan aseton dan butanol.
8. Xanthomonas campestris, menghasilkan polisakarida.
9. Acetobacter aceti, digunakan untuk membuat asam cuka.
10. Leucanostoc masenteroides, menghasilkan dekstran.
11. Lactobacillus delbruecki, penghasil asam laktat.
Beberapa bakteri juga mempunyai peranan pada pembuatan biogas dan sebagai bakteri pengurai, diantaranya:

1. Escherichia coli, membantu proses pembusukan makanan dalam kolon manusia dan pembentuk vitamin K.
2. Methanobacterium omelianski dan Methanobacterium ruminatum, menguraikan asam cuka (CH3COOH) menjadi metana (CH4) dan CO2.
3. Clostridium sporangeus, menguraikan asam amino menjadi amonia.
4. Desulfovibrio desulfuricans, menguraikan bangkai dan menguraikan sulfat di tempat becek dan menghasilkan H2S.
5. Thiobacillus denitrificans, menguraikan nitrit dan menghasilkan Natau disebut denitrifikasi.

sumber : Materi Diklat Online PPPPTK Pertanian, Cianjur.2020. oleh Dra. Wisnuwati, M.Pd

Leave a Reply

Share

Comments

comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Download this post as PDF
CommentLuv badge

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.