“Allahumma tawwi umurana fi ta’atika wa ta’ati rasulika waj’alna min ibadikas salihina”

DASAR-DASAR FERMENTASI

DASAR-DASAR PROSES FERMENTASI

(created by mahasiswa ITP-UB, Malang)

1. Fermentasi

Istilah fermentasi diturunkan dari fervere, istilah latin yang berarti mendidih dan ini digunakan untuk menyebut adanya aktivitas yeast pada ekstrak buah dan larutan malt serta biji-bijian. Peristiwa pendidihan tersebut terjadi akibat terbentuknya gelembung CO2 oleh proses gula dalam ekstrak. Secara biologis fermentasi diartikan sebagai pembentukan energi melalui senyawa organic, sedangkan aplikasinya dalam dunia industri fermentasi sebagai suatu proses untuk mengubah bahan dasar menjadi suatu produk oleh massa sel mikroba. Didalam pengertian ini termasuk juga proses anabolisme pembentukan komponen sel secara aerob (Wibowo, 1990).

Reed and Nagodawithana (1991) mengklasifikasikan fermentasi menjadi : fermentasi alkohol karena yeast, fermentasi asam karena bakteri, fermentasi campuran alkohol atau asam dan fermentasi fungi. Tabel berikut adalah contoh produk pangan fermentasi berdasarkan klasifikasinya .

Tabel 1. Contoh Produk pangan Berdasarkan Klasifikasi Fermentasi

Jenis Fermentasi

Produk Pangan

Alkohol

Roti, bir, wine, whiskey

Asam

Keju, yoghurt, vinegar

Campuran asam atau alkohol

Sosis, saurkreut, soda, crackers

Fungi

Bluecheese, sake, kecap

Sumber : Reed and Nagodawithana (1991)

Aplikasi proses fermentasi pada skala industri atau komersial dikelompokkan menjadi empat macam yaitu :

a. Proses fermentasi untuk memproduksi sel mikrobia. Termasuk dalam tipe ini adalah produk Baker’ yeast dan produksi sel tunggal.

b. Proses fermentasi untuk memproduksi enzim. Termasuk dalam tipe ini adalah produksi protease, amylase, pektinase dan lain-lain.

c. Proses fermentasi untuk memproduksi metabolit baik primer maupun sekunder. Termasuk metabolit primer adalah alkohol, asam sitrat, aseton, butanol, asam glutamate, lisin, nukleotida, vitamin. Yang termasuk produk sekunder adalah steroid, antibiotic dan lain sebagainya.

d. Proses fermentasi untuk memodifikasi senyawa kimia tertentu menjadi produk yang lebih mempunyai nilai ekonomi. Termasuk dalam tipe ini adalah anhidrotetrasiklin menjadi tetrasiklin, naftalen menjadi asam salsilat (Wibowo, 1990).

Menurut Judoamidodjo dkk (1992), proses fermentasi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain kadar gula, oksigen, pH, medium, Nitrogen, mineral, suhu dan tekanan udara.

1.1 Fermentasi Alkohol

Fermentasi yang banyak dikenal adalah fermentasi alkohol dari bahan bergula. Proses fermentasi ini melibatkan khamir jenis Sacharomyces cerevisiae. Sacharomyces cerevisiae mampu memfermentasi beberapa macam gula diantaranya sukrosa, glukosa, fruktosa, galaktosa, manosa, maltosa dan maltotriosa (Varnam and Sutherland, 1994). Anonymous(2005a) menambahkan, fermentasi alcohol dimulai ketika glukosa memasuki sel. Glukosa dipecah oleh Sacharomyces cerevisiae menjadi asam piruvat, selanjutnya asam piruvat diubah menjadi CO2, alkohol dan energi untuk sel.

Klasifikasi dari Sacharomyces cerevisiae adalah sebagai berikut:

Divisi        : Eumycophyta

Kelas        : Ascomycetes

Ordo        : Sacharomycetales

Famili        : Sacharomycetaceae

Genus        : Sacharomyces

Species    : Sacharomyces cerevisiae

(Anonymous, 2005a)

Mikroba ini tumbuh sebagai uniseluler berbentuk bola, ovoid, atau sel yang panjang pada ujung melingkar. Pada medium padat, koloninya biasanya putih atau berwarna krem, berkubah, halus, diameternya sampai 5 mm dan konsistensinya “butyrous”. Pada media cair terbentuk sediment,tidak terbentuk pelikel(Fardiaz, 1992)

Menurut Zubaidah (1998), Sacharomyces cerevisiae mampu memfermentasi sukrosa, glukosa, maltosa, maltotriosa dan xilosa. Askusnya adalah 1-4, berperan dalam menghasilkan alkohol dan CO2. Dalam proses fermentasi Sacharomyces cerevisiae dapat menghasilkan enzim heksokinase, L-laktase, dehidrogenasiglukosa 6-fosfat dehidrogenase dan alcohol dehidrogenase. Sacharomyces cerevisiae bersifat fermentatif kuat, tumbuh secara bergerombol serta mampu memproduksi alkohol dan CO2. Anonymous(2005a) menambahkan, Sacharomyces cerevisiae sebagai “top fermenting yeast” mampu memproduksi alkohol dengan konsentrasi yang lebih tinggi dan tahan terhadap suhu tinggi dibandingkan dengan “bottom fermenting yeast”. Yeast jenis ini dapat menghasilkan bir dengan rasa yang lebih manis dan aroma yang lebih terasa.



Gambar 1. Sacharomyces cerevisiae (Anonymous , 2008a)

Suhu optimum pertumbuhan adalah 24o-26oC dan suhu untuk menghasilkan produk optimum adalah 28o-32oC. pH optimum pertumbuhannya adalah 4-5(Fardiaz, 1992)

Menurut Anonymous(2005b), pertumbuhan yeast dapat ditentukan oleh konsentrasi gula atau alkohol yang terlalu tinggi. Apabila yeast mati sebelum semua gula diubah menjdi alkohol maka akan terjadi “stuck fermentation”

Menurut Fardiaz (1992), fermentasi alcohol meliputi 2 tahap yaitu:

1. Pemecahan rantai karbon jalur EMP(“Embden Mayerhof Parnas”) menghasilkan karbon teroksidasi yaitu asam piruvat. Jalur EMP terdiri dari beberapa tahap, masing-masing dikatalis oleh enzim tertentu. Jalur tersebut ditandai dengan pembentukan fruktosa difosfat menjadi 2 molekul gliseraldehida fosfat. Reaksi ini dikatalisa oleh enzim aldolase. Kemudian terjadi reaksi dehidrogenasi gliseraldehide fosfat (fosfogliserida) yang merupakan reaksi oksidasi yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP. Reaksi ini dikatalisa oleh enzim gliseraldehida fosfat dehidrogenase. Atom hidrogen yang terlepas akan ditangkap oleh nikotinamida-adenin dinukleotida(NAD) membentuk NADH2. Proses fermentasi dapat berlangsung terus jika NADH2 dapat dikosidasi kembali pada tahap kedua fermentasi sehingga melepaskan atom hidrogen kembali. Jadi NAD berfungsi sebagai pembawa hidrogen dalam proses fermentasi.

Menurut Daulay dan Rahman(1992), hasil akhir proses fermentasi alkohol melalui lintasan “Emberden-Mayerhof” adalah 92 gram etanol, 88 gram CO2 dan energi(ATP), untuk setiap 180 gram glukosa. Sehingga secara teoritis, setiap 1 gram glukosa akan menghasilkan 0,51 gram etanol dan 0,49 gram CO2, tetapi dalam prakteknya, jumlah etanol yang dapat diperoleh tidak lebih dari 90-95% dari perhitungan teoritis. Hal ini disebabkan karena nutrient yang tersedia dalam medium juga digunakan untuk pembentukan biomassa dan pemeliharaan sel. Disamping itu pada fermentasi juga terjadi reaksi-reaksi samping yang biasanya menghasilkan gliserol dan asam suksinat. Reaksi samping ini diperkirakan mengkonsumsi substrat sebanyak 4-5 %

Fermentasi alkohol dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya:

a. Spesies sel khamir

Sel khamir yang biasa digunakan dalam fermentasi alkohol adalah galur-galur dari species Sacharomyces cerevisiae. Jika digunakan serum susu (whey) sebagai substrat, perlu digunakan khamir seperti Kluyveromyces fragilis dan Candida pseudotropicalis yang mampu memefermenatsi laktosa (Wood, 1998)

b. Jumlah sel khamir

Menurut Said(1987) dalam Rianto(2004), jumlah starter optimum pada fermentasi alkohol adalah 2-5%(v/v)

c. Konsentrasi gula

Menurut Wood (1998), bahan baku pembuatan cuka dengan kandungan gula tinggi harus diencerkan terlebih dahulu hingga kandungan gulanya mencapai 10-15%(b/v). Daulay dan Rahman (1992) menambahkan, sebelum digunakan sebagai bahan baku untuk memproduksi cuka sari buah yang diekstrak dari buah-buahan perlu dipekatkan terlebih dahulu atau ditambahkan gula(sukrosa) sampai kandungan gulanya mencapai 10-25%(b/v)

d. Derajat keasaman(pH)

Menurut Wood(1998), yeast dapat tumbuh pada kisaran pH 4-4,5.

e. Suhu

Yeast aktif pada kisaran suhu 0-50oC (Fleet, 1998 dalam Anonymous, 2005b) sedangkan suhu optimum pertumbuhan dan aktivitasnya selnya adalah 28-35oC (Daulay dan Rahman, 1992)

f. Oksigen

Selama fermentasi alkohol berlangsung, diperlukan sedikit oksigen yaitu sekitar 0,05-0,10 mmHg tekanan oksigen, yang diperlukan sel khamir untuk biosintesa lemak tak jenuh dan lipid. Jumlah oksigen yang lebih tinggi dapat merangsang pertumbuhan sel khamir, sehingga produktivitasnya alkohol menjadi lebih rendah(Daulay dan Rahman, 1992)

1.2 Fermentasi asam asetat

Menurut Anonymous (2005c) , cairan encer beralkohol akan menjadi asam jika kontak langsung dengan udara. Hal ini diakibatkan oleh proses perubahan alkohol menjadi asam asetat. Asam asetat dihasilkan dari fermentasi substrat (larutan yang mengandung pati , larutan gula atau alkohol misalnya anggur atau “cider” ) oleh bakteri golongan Acetobacter.

Golongan bakteari yang mengoksidasi alkohol menjadi asam asetat disebut sebagai asam asetat dan diklasifikasikan kedalam 2 genera yaitu Glukonobacter dan Acetobacter. Genus Glukonobacter mengoksidasi alkohol menjadi asam asetat dan tidak mengoksidasinya lebih lanjut menjadi karbondioksida dan alkohol karena tidak memiliki sebagian enzim yang dibutuhkan dalam siklus krebs. Sedangkan genus Acetobecter mampu mengoksidasi alkohol menjadi asam asetat dan mengoksidasi asam asetat lebih lanjut menjadi karbondioksida dan air (Anonymous, 2005d)

Bakteri asam asetat mempunyai kemampuan membentuk asam dari alkohol secara oksidasi. Bakteri ini termasuk bakteri gram negatif yang bergerak lambat dengan flagella peritrikh. Bakteri ini mirip dengan Pseudomonas tetapi memiliki toleransi terhadap asam yang tinggi, aktifitas peptollitik yang rendah(Schlegel and Schimdt, 1994).

Klasifikasi bakteri jenis Acetobacter aceti adalah sebagai berikut :

Kingdom     :     Bacteria

Phylum     :     Proteobacteria

Kelas         :     Alpha Proteobacteria

Ordo         :     Rhodospirillales

Famili     :     Acetobacteraceae

Genus    :     Acetobacter

Spesies    :     Acetobacter aceti (Anonymous , 2005e)


Gambar 2. Koloni Acetobacter aceti (Anonymous, 2008b)

Menurut Daulay dan Rahman (1992), galur bakteri asam asetat yang penting bagi industri vinegar adalah yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut :

1.Toleran terhadap konsentrasi asam asetat yang tinggi

2.Tidak mengoksidasi asam asetat (“overoxidation”)

3.Memproduksi asam asetat dengan laju produksi yang tinggi

4.Membutuhkan nutrient dalam jumlah kecil

5.Tahan terhadap infeksi

Pada fermentasi asam asetat hampir semua alkohol dalam medium atau sekitar 95-98% alkohol dioksidas menjadi asam asetat. Sisanya hilang bersama gas yang keluar. Pada saat yang sama, sumber karbon (biasanya glukosa ) juga dioksidasi. Hasil oksidasi ini adalah CO2 dan H2O (Daulay dan Rahman, 1992)

Proses pembentukan asam asetat pada dasarnya lebih merupakan proses oksidasi tidak sempurna daripada proses fermentasi yang sebenarnya , karena dalam proses ini daya pereduksi yang dihasilkan dipindahkan ke molekul oksigen. Pada tahap pertama alkohol dioksidasi menjadi asetaldehida dengan bantuan koenzim. Asetaldehida kemudian mengalami hidrasi sehingga terbentuk asetaldehida- hidrat. Pada tahap kedua asetaldehida dehidrogenase.

Secara stoikiometri dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa 1 liter etanol dapat menghasilkan 1,304 kg asam asetat dan 0,391 kg air.Hal ini berarti bahwa 1% (v/v) etanol mengahasilkan 1% (b/v) asam asetat.Persamaan ini dapat digunakan mempredeksi kesaman vinegar dan menghitung efisiensi proses fermentasi asetat (Adam and Moss,2000)

Faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi asam asetat antara lain:

Suhu

Menurut Holt et al. (1994) dalam du toit and pretorius (2000), suhu optimum untuk pertumbuhan Acetobacter dan Gluconobacter adalah 25-30ºC. Pada suhu 37ºC Gluconobacter tidak dapat tumbuh.

pH

pH optimum untuk pertumbuhan bakteri asam asetat adalah 5,5 – 6,3.Namun pada pH 3,0 – 4,0 bakteri ini masih dapat bertahan hidup(Holt et al ,1994 dalam Du Toit and Pretorius).

Kecepatan Aerasi

Kecepatan aerasi yang digunakan dalam fermentasi asam asetat yaitu 0,008 vvm (Hidayat dkk, 1997). Kebutuhan oksigen untuk proses fermentasi asetat yaitu sebesar 7,2 mg/L (Ribereau and Gayon, 1985 dalam Du Toit and Pretorius, 2000).

Kosentrasi Alkohol

Menurut De Ley et al (1984) dalam Du Toit and Pretorius (2000), media yang mengandung alkohol sebanyak 5% (v/v), hanya sekitar 58% Acetobacter yang dapat tumbuh. Jumlah ini akan menurun menjadi 13% bila kosentrasi alkohol dalam media meningkat menjadi 10%.

Jumlah Inokulum

Seleksi terhadap jenis dan jumlah inokulum yang akan ditambahkan menentukan kualitas dan kuantitas hasil fermentasi. Kriteria penting bagi kultur mikroba agar dapat digunakan sebagai inokulum yaitu sehat dan dalam keadaan aktif, tersedia dalam jumlah yang cukup, berada dalam morfologi yang sesuai, bebas dari kontaminan dan kemampuannya dalam membentuk produk (Rahman,1989 dalam Rianto, 2004). Dalam Rianto (2004), jumlah inokulum Acetobacter aceti yang digunakan sebesar 15% dengan kadar asam asetat yang dihasilkan sebesar 2,13%. Sedangkan dalam Chandra (1990), jumlah inokulum sebesar 20% mampu menghasilkan asam asetat sebesar 7,03%.

Lama Fermentasi

Menurut Wood (1998), proses asetifikasi pada proses pembuatan vinegar secara cepat berlangsung selama 15 hari. Dalam Rianto (2004), proses fermentasi asam asetat pada pembuatan cuka tomat berlangsung selama 15 hari dengan kadar asam asetat yang dihasilkan sebesar 2,13%. Sedangkan dalam Muafi (2004), lama fermentasi asam asetat pada pembuatan asam asetat dari jerami nangka adalah 16 hari dengan kadar adam asetat yang dihasilkan sebesar 4,29%.

Iklan

6 responses

  1. edward

    top markotop

    24 April 2012 pukul 11:59

  2. upload juga artikel tentang ketahanan kualitas produk horti ditinjau dari jenis,morfologi dlll
    tks gan

    7 Juni 2012 pukul 13:11

  3. reaksi ny juga donk

    7 Oktober 2012 pukul 07:55

  4. fuad

    asyik asyik

    26 Februari 2013 pukul 20:04

  5. salad recipes might be something you want to look
    into. I know your niche site is about snow
    summit but seriously. I have seen sites like yours branch out into other areas and its been to their benefit.

    10 Maret 2013 pukul 08:59

  6. mylove

    kalo bisa contoh produk metabolik primer dan sekunder juga bro,,,thank

    11 Mei 2014 pukul 10:13

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Masukkan alamat surel Anda untuk berlangganan blog ini dan menerima pemberitahuan tulisan-tulisan baru melalui email.

Bergabunglah dengan 140 pengikut lainnya

Tulisan Terakhir

Mohon maaf jika artikel yang di sajikan berasal dari banyak sumber, sumber yang masih utuh saya tampilkan sumber aslinya, tapi seringkali saya lupa, mohon di maafkan. saya coba perbaiki terus kualitas dan kuantitas blog ini.
%d blogger menyukai ini: