AKTIFITAS KHAMIR Saccharomyces cerevisiae FERMENTASI ROTI dan

MINUMAN BERALKOHOL

1. Pendahuluan

Mikroba adalah organisme yang berukuran sangat kecil namun memiliki

peranan besar dalam kehidupan. Salah satu peran mikroorganime ini adalah dapat

mengubah bahan pangan menjadi bentuk lain yang memberi manfaat dalam

membantu pencernaaan zat nutrisi makanan. Proses yang dibantu oleh

mikroorganisme misalnya melalui fermentasi. Proses fermentasi menghasilkan

senyawa-senyawa yang sangat berguna, mulai dari makanan sampai obat-ob atan.

Terdapat banyaak sekali jenis-jenis mikroorganisme yang berperan dalam

proses fermentasi dalam meningkatkan produk pangan, salah satunya adalah

khamir Saccharomyces cerevisiae. S. cerevisiae adalah jamur bersel tunggal yang

telah memahat milestones dalam kehidupan dunia. Jamur ini merupakan

mikroorganisme pertama yang dikembangbiakkan oleh manusia untuk membuat

makanan (sebagai ragi roti, sekitar 100 SM, Romawi kuno) dan minuman

(fermentasi bir dan anggur, sekitar 7000 SM, di Assyria, Caucasia, Mesopotamia,

dan Sumeria). Di Indonesia sendiri, jamur ini telah melekat dalam kehidupan

sehari-hari. Nenek moyang kita dan hingga saat ini kita sendiri menggunakannya

dalam pembuatan makanan dan minuman, seperti tempe, tape, dan tuak. Dengan

menghasilkan berbagai minuman beralkohol, mikroorganisme tertua yang

dikembangbiakkan oleh manusia ini memungkinkan terjadinya proses

bioteknologi yang pertama di dunia. Seiring dengan berkembangnya genetika

molekuler, S. cerevisiae juga digunakan untuk menciptakan revolusi terbaru

manusia di bidang rekayasa genetika. S. cerevisiae yang sering mendapat julukan

sebagai top-fermenting yeast telah menjadi mikroorganisme frontier di berbagai

bioteknologi modern.

Saccharomyces cerevisiae berperan dalam berbagai fermentasi karena

Saccharomyces bersifat fermentatif (melakukan fermentasi, yaitu memecah

glukosa menjadi karbon dioksida dan alkohol) kuat seperti tahu, tempe, tape, roti

dan bir. Saccharomyces cereviciae yang penting dalam pembuatan roti memiliki

sifat dapat memfermentasikan maltosa secara cepat (lean dough yeast),

memperbaiki sifat osmotolesance (sweet dough yeast), rapid fermentation

kinetics, freeze dan thaw tolerance, dan memiliki kemampuan memetabolisme

substrat.

Aktifitas khamir S. cerevisiae memiliki kondisi dan proses fermentasi

yang berbeda, tergantuk dari substrat bahan pangan yang difermentasikan. Pada

fermentasi alkohol terjadi suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil

alkohol) dan karbon dioksida. Sedangkan pada fermentasi roti aktifitas mikroba S.

cereviciae adalah Udara (oksigen) yang masuk ke dalam adonan pada saat

pencampuran dan pengulenan (kneading) akan dimanfaatkan untuk tumbuh oleh

khamir. Akibatnya akan terjadi kondisi yang anaerob dan terjadi proses

fermentasi. Gas CO2 yang dihasilkan selama proses fermentasi akan terperangkap

di dalam lapisan film gluten yang impermiabel. Gas akan mendesak lapisan yang

elastis dan extensible yang selanjutnya menyebabkan pengembangan

(penambahan volume) adonan.

Dari berbagai proses fermentsi yang dilakukan oleh khamir ini akan diulas

bebrapa aktifitas S. cereviciae dalam memfermentasikan dua jenis bahan pangan

dalam bentuk hasil yang berbeda.

2. Diskusi

Semua strain S. cerevisiae dapat tumbuh secara aerobik pada glukosa,

maltosa, dan trehalosa dan lambat tumbuh pada laktosa dan selobiosa. Hal ini

menunjukkan bahwa galaktosa dan fruktosa adalah dua dari gula fermentasi

terbaik. Kemampuan ragi untuk menggunakan gula yang berbeda dapat berbeda

tergantung pada apakah mereka tumbuh aerobik atau anaerobik. Beberapa strain

tidak dapat tumbuh secara anaerobik pada sukrosa dan trehalosa. Semua strain S.

cerevisiae dapat memanfaatkan amonia dan urea sebagai satu-satunya sumber

nitrogen, tetapi tidak dapat memanfaatkan nitrat, karena jamur ragi tidak toleran

terhadap ion ammonium. Jamur ragi juga dapat memanfaatkan sebagian besar

asam amino, peptida rantai pendek, dan basa nitrogen sebagai sumber nitrogen.

Histidin, glisin, sistin, dan lisin merupakan asam amino yang tidak mereka

butuhkan. S. serevisiae tidak mengeluarkan protease sehingga protein

ekstraseluler tidak dapat dimetabolisme.

Kondisi Fermentator

Fermentor yang digunakan dalam produksi etanol tergantung pada bahan

baku yang digunakan. untuk penggunaan dengan bahan baku gula dapat langsung

dengan fermentor anaerob, sedang jika akan digunakan dengan bahan baku dari

pati atau karbohidrat lain harus ada proses sakarifikasi sehingga minimal ada dua

fermentor.

Fermentor dalam pembuatan roti adalah adonan yang terdiri dari bebrapa

bakan kering berupa tepung, gula, susu bubuk, bread emulsifier, telur, air,

mentega, garam dan ragi. Dalam adonan yang telah dibuat tidak dicampurkan

kecuali garam. Karena garam dilarang bertemu dengan ragi sejak awal. Ragi

akan mati bila dicampur bersamaan. Setelah itu kemudian masukkan mentega dan

garam, pencampuran terus dilakukan sampai adonan licin, kalis dan elastis.

Fermentor dalam fermentasi alkohol sering berasal dari tumbuh-tumbuhan

yaitu perasan buah (jus) dan biji-bijian yang banyak digunakan adalah barley,

gandum, hope dan beras. Fermentor adalah tempat berlangsungnya fermentasi

dapat berupa bahan dengan kerja anaerob ataupun anaerob.

Fermentasi

Proses fermentasi ini dilakukan untuk menghasilkan potongan roti (loaves)

dengan bagian yang porus dan tekstur roti yang lebih lembut. Metode ini

didasarkan pada terbentuknya gas akibat proses fermentasi yang menghasilkan

konsistensi adonan yang frothy (porus seperti busa). Pembentukan gas pada

proses fermentasi sangat penting karena gas yang dihasilkan akan membentuk

struktur seperti busa, sehingga aliran panas ke dalam adonan dapat berlangsung

cepat pada saat baking. Panas yang masuk ke dalam adonan akan menyebabkan

gas dan uap air terdesak ke luar dari adonan, sementara terjadi proses gelatinisasi

pati sehingga terbentuk struktur frothy.

Fermentasi adonan didasarkan pada aktivitas-aktivitas metobolis dari

khamir. Aktivitas mikroorganisme ini pada kondisi anaerob akan menghasilkan

metabolit fungsional yang penting pada pembentukkan adonan. Dengan

mengendalikan parameter proses fermentasi dan metode preparasi adonan dapat

dimungkinkan mempengaruhi aktivitas mikroorganisme dan enzim untuk

menghasilkan adonan roti yang dikehendaki seperti volume, konsistensi, dan

pembentukkan.

Pada proses fermentasi minuman beralkohol S. sereviciae mengubah pati

pada biji-bijian tersebut menjadi gula, serta mengubah sebagian gula menjadi

alkohol dan komponen flavor (cita rasa). Dari proses tersebut kemudian akan

dihasilkan minuman beralkohol dengan cita rasa tertentu sesuai dengan bahan

baku yang digunakan.

Lama proses fermentasi itu akan mempengaruhi jumlah alkohol yang

dihasilkannya. Semakin lama proses fermentasi semakin tinggi kandungan

alkoholnya. Dari perbedaan biji-bijian yang dipakai dan lamanya fermentasi ini

akan menghasilkan jenis minuman keras yang berbeda-beda pula.

Aktifitas Khamir Dalam Fermentasi Bahan Baku

Peranan khamir pada pengembangan adonan roti adalah udara (oksigen)

yang masuk ke dalam adonan pada saat pencampuran dan pengulenan (kneading)

akan dimanfaatkan untuk tumbuh oleh khamir. Akibatnya akan terjadi kondisi

yang anaerob dan terjadi proses fermentasi. Gas CO2 yang dihasilkan selama

proses fermentasi akan terperangkap di dalam lapisan film gluten yang

impermiabel. Gas

Selama proses fermentasi selain dihasilkan gas CO2 juga dihasilkan asam-

asam organik yang menyebabkan penurunan pH adonan (asidifikasi). Karena

tingginya kapasitas penyangga (buffer capacity) protein di dalam adonan, maka

tingkat keasaman dapat ditentukan dengan menentukan total asam adonan. Proses

asidifikasi ini dapat dijadikan sebagai indikator bahwa fermentasi adonan berjalan

dengan baik. Dengan demikian pengukuran pH mutlak diperlukan dalam

pengendalian proses.

Proses fermentsi roti mengakibatkan terbentuknya alkohol, penurunan pH,

dan terbentuknya metabolit lainnya secara langsung akan berperan sebagai

prekursor flavor dan rasa roti. Akibat proses fermentasi tersebut dapat

menghasilkan roti dengan mutu organoleptik yang tinggi.

Pada minuman beralkohol aktifitas khamir dapat mengubah pati pada biji-

bijian tersebut menjadi gula, serta mengubah sebagian gula menjadi alkohol dan

karbon dioksida. Budiyanto dan Krisno, (1996:75-77) Dalam proses pembuatan

anggur (wine) terjadi proses pemecahan gula menjadi alkohol dan CO2 akibat dari

aktifitas enzim yang dihasilkan oleh sel khamir. Reaksi dalam fermentasi berbeda-

beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan.

Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana,

melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini

dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.

Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula

yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang terakhir akan

bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan. merupakan bagian dari tahap

awal respirasi aerobik pada sebagian besar organisme.

Adapun hal-hal yang harus diperhatikan selama proses fermentasi

berlangsung adalah: pemilihan khamir, nutrien, kosentrasi gula, keasaman,

pemberian oksigen dan suhu dari perasan buah anggur tersebut. Khamir yang

digunakan pada proses fermentasi ini harus tahan terhadap kadar alkohol yang

tinggi dan mampu beradaptasi dengan SO2. Serta diharapkan mampu

menghasilkan alkohol yang tinggi dan menghasilkan asam yang rendah. Selain

Reaksi yang terjadi saat fermentasi

Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) Alkohol (etanol) + Karbon

dioksida + Energi (ATP)

itu, suhu juga berpengaruh terhadap fermentasi wine. Suhu yang cocok untuk

proses ini adalah dibawah 30oC. Semakin rendah suhu fermentasi maka semakin

tinggi pula alkohol yang akan dihasilkan. pH yang digunakan untuk pertumbuhan

khamir adalah 4-4,5. Untuk menaikkan pH digunakan NaOH, dan untuk

menurunkan pH digunakan asam nitrat. Fermentasi anggur (wine) juga

dipengaruhi oleh kosentrasi garam logam dalam perasan. Pada kosentrasi yang

rendah akan menstimulir aktivitas dan petumbuhan khamir, sedangkan pada

kosentrasi yang tinggi akan menghambat pertumbuhan sel khamir. Starter yang

ditambahkan pada perasan buah anggur yang akan difermentasi banyaknya 2-5%.

Karena hal tersebut dapat memperpendek fase adaptasi. Starter yang digunakan

sebaiknya mempunyai kadar alkohol lebih dari 4%. Hal ini berguna untuk

menekan pertumbuhan mikroorganisme yang merusak atau mengkontaminasi.

Starter yang baik adalah starter dari biakan murni yang dapat diisolasi dari buah.

Media starter dibuat dari must yang sudah disterilisasikan antara 2-5% volume

dan yang telah diinokulasikan dengan khamir. Reaksi dalam fermentasi berbeda-

beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan.

Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana,

melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini

dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.

3. Kelebihan dan Kekurangan Bakteri

Pemanfaaatan khamir tentu beradarkan pada kemampuannya dalam

menggunakan substrat yang akan diubah dan melihat pada kondisi tumbuhnya

khamir apakah mereka tumbuh aerobik atau anaerobik. Sehingga dari kondosi

hidup yang demikian khamir Saccharomyces cereviciae memiliki beberapa

kelebihan dan kekurangan yang perlu diperhaatikan

Kelebihan

Saccharomyces cereviciae yang penting dalam pembuatan roti memiliki

sifat dapat memfermentasikan maltosa secara cepat (lean dough yeast),

memperbaiki sifat osmotolesance (sweet dough yeast), rapid fermentation

kinetics, freeze dan thaw tolerance, dan memiliki kemampuan memetabolisme

substrat. Pemakaian ragi dalam adonan sangat berguna untuk mengembangkan

adonan karena terjadi proses peragian terhadap gula, memberi aroma (alkohol).

Saccharomyces cerevisiae juga telah digunakan dalam beberapa industri lainnya,

seperti industri roti (bakery), industri flavour, (menggunakan ektrak ragi/yeast

extracts), industri pembuatan alcohol (farmasi) dan industri pakan ternak.

Dari ke dua proses fermentasi pengolahan pangan yang dihasilkan akibat

dari atifitas khamir tersebut maka ke dua bahan pangan mengalami peningkatan

produksi terutama dari tekstur, rasa dan aroma khas yang dimiliki masing-masing

ahan pangan. Terciptanya kehasan pada produk yang dihasilkan dapat

meningkatkan nilai ekonomis bagi industri pengolahan pangan. Peningkatan nilai

ekonomis ini berlaku jika konsumen menyukai produk yang pas dan sesuai

dengan standar mutu yang ada.

Kekurangan

Semua strain S. cerevisiae dapat memanfaatkan amonia dan urea sebagai

satu-satunya sumber nitrogen, tetapi tidak dapat memanfaatkan nitrat, karena

mereka tidak toleran terhadap ion ammonium. Dengan ini S. cerevisiae tidak

dapat dimanfaatkan sebagai agens bioremediasi untuk mengontrol kadar amonia

dan nitrit di tambak udang.

Jiaka penggunaan khamir ini tidak memeperhatikan kondisi khamir (aerob

dan anaerob), pH, fermentator, dan sifat-sifat proses maka fermentasi ayng

dihasilkan akan kurang maksimal.

4. Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari hasil diskusi adalah:

1. Jamur S. cerevisiae berperan sebagai fermentasi mkanan terutama roti

dan minuman beraokohol karena dapat memecah glukosa menjadi

karbon dioksida dan alkohol.

2. Aktifitas Jamur S. cerevisiae dapat melakukan fermentasi sesuai

dengan substrat atau bahan sumber fermentor yang akan difermentasi.

3. Pada fermentasi roti S. cerevisiae dalam keadaan anaerob mampu

menghasilkan CO2 yang mana gas ini akan mendesak lapisan yang

elastis dan extensible yang selanjutnya menyebabkan pengembangan

(penambahan volume) adonan.

4. Pada fermentasi alkohol S. cerevisiae dapat mengubah pati pada biji-

bijian tersebut menjadi gula, serta mengubah sebagian gula menjadi

alkohol dan karbon dioksida.

5. Hasil fermentasi pangan dari jamur S. cerevisiae akan lebih baik jika

memeperhatikan pada pemilihan khamir, nutrien, kosentrasi gula,

keasaman, kondisi aerob dan anaerob, suhu dari adonan dan atau

perasan buah dan lama fermentasi.