Dhina Puspitaningrum

141710101016

THP A 2014

FERMENTASI

I. Pengertian fermentasi

Kata fermentasi berasal dari Bahasa Latin “fervere” yang berarti merebus

(Suprihatin, 2010). Fermentasi awalnya menunjukkan pada suatu peristiwa alami

dalam pembuatan anggur yang mengeluarkan buih. Fardiaz (1992)

mendefinisikan fermentasi sebagai proses pemecahan karbohidrat dan asam amino

secara anaerobic, yaitu tanpa memerlukan oksigen. Senyawa yang dapat dipecah

pada proses fermentasi yang paling utama adalah karbohidrat, sedangkanasam

amino hanya dapat difermentasi oleh beberapa bakteri tertentu. Satiawihardja

(1992) mendefinisikan fermentasi dengan suatu proses dimana komponen-

komponen kimiawi dihasilkan sebagai akibat adanya pertumbuhan maupun

metabolism mikroba. Pengertian ini mencakup kedalam fermentasi aerob dan

anaerob. Jadi dapat disimpulkan bahwa fermentasi adalah proses yang

memanfaatkan kemampuan mikroba menghasilkan metabolit primer dan metabolit

sekunder dalam suatu lingkungan yang dikendalikan. Untuk menghasilkan suatu

produk fermentasi tertentu, dibutuhkan kondisi fermentasi dan jenis mikroba

dengan karakteristik tertentu juga. Oleh karena itu, diperlukan keadaan

lingkungan, substrat (media), serta perlakuan (treatment) yang sesuai sehingga

produk yang dihasilkan menjadi optimal.

II. Manfaat Fermentasi

Beberapa Manfaat/Keuntungan yang dapat diperoleh dari proses pembuatan

produk melalui proses fermentasi adalah:

1. Dapat menghilangkan atau mengurangi zat antinutrisi

2. Dapat meningkatkan kandungan nutrisi

3. Dapat meningkatkan kecernaan

4. Dapat menaikkan tingkat kesehatan, lebih menyehatkan,

5. Dapat menaikkan waktu simpan, tahan lama, atau awet

6. Dapat memiliki nilai jual lebih tinggi

[Type here]

III. Jenis mikroba yang terlibat dalam fermentasi

Mikroba merupakan makhluk hidup yang sangat kecil namun sangat penting

bagi kelangsungan daur hidup bagi biota lain dalam biosfir. Mikroorganisme

dapat melakukan seluruh kegiatan atau reaksi-reaksi biokimia yang sangat

kompleks untuk melangsungkan pengembangan generative dengan kecepatan

yang relative cepat. Berikut jenis mikroba yang terlibat dalam proses fermentasi :

1. Bakteri

Bakteri dianggap sebagai mikroorganisme dengan populasi terbanyak, ukuran

terkecil, dan bentuk relative sederhana. Bakteri memiliki ciri-ciri morfologi

sebagai berikut :

a. Bentuk

Bakteri memiliki tiga bentuk dasar, yaitu : bulat (coccus), batang

(lactobacillus), dan spiral.

b. Ukuran

Ukuran dari sel bakteri sangat bervariasi. Ukuran bakteri pada umumnya

0,5-1,0 µm x 2.0-5.0 µm.

Bakteri dapat dikelompokkan berdasar sifat yang tampak seperti : bentuk, ukuran,

warna reaksi terhadap pengecatan gram, flagella, kapsii, morfologi koloni, pola

pembentukan energy, formasi produk kimia tertentu, nutrisi, ada atau tidaknya

makromolekus khusus pada permukaan dan hubungan ekologis. Namun dalam

mikrobiologi pangan, pengelompokan bakteri berdasarkan sifat pertumbuhannya

pada makanan lebih penting daripada pengelompokan berdasarkan sifat lainnya

(Fardiaz, 1992). Berikut pengelompokan bakteri berdasarkan pertumbuhannya

pada makanan :

a. Bakteri asam laktat

Dari kelompok ini termasuk bakteri yang menghasilkan sejumlah besar

asam laktat sebagai hasil akhir dari metabolisme gula (karbohidrat). Asam

laktat yang dihasilkan dengan cara tersebut akan menurunkan nilai pH dari

lingkungan pertumbuhannya dan menimbulkan rasa asam. Ini juga

menghambat pertumbuhan dari beberapa jenis mikroorganisme lainnya. Dua

[Type here]

kelompok kecil mikroorganisme dikenal dari kelompok ini yaitu organisme-

organisme yang bersifat homofermentative dan heterofermentative. Jenis-

jenis homofermentatif yang terpenting hanya menghasilkan asam laktat dari

metabolisme gula, sedangkan jenis jenis heterofermentatif menghasilkan

karbondioksida dan sedikit asam-asam volatil lainnya, alkohol, dan ester

disamping asam laktat. Beberapa jenis bakteri yang penting dalam kelompok

ini antara lain :

i. Streptococcus thermophilus, Streptococcus lactis dan Streptococcus

cremoris. Semua bakteri tersebut adalah bakteri gram positif,

berbentuk bulat (coccus) yang terdapat sebagai rantai dan semuanya

mempunyai nilai ekonomis penting dalam industri susu.

ii. 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.

iii. 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.

iv. 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.

[Type here]

b. 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.

c. Bakteri asam propionate

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.

d. Psikrotropik

e. Bakteri halofilik

f. Bakteri osmofilik

g. Bakteri proteolitik

h. Bakteri berpigmen

i. Bakteri pembentuk lendir

j. Bakteri lipolitik

k. Bakteri sakarolitik

l. Bakteri pembentuk gas

m. Bakteri peklitik

n. Koliform

o. Bakteri termofilik

p. Bakteri asam butirat

Peran bakteri dalam bioteknologi pakan ternak antara lain sebagai pencerna

serat kasar dalam rumen ternak ruminansia karena mampu menghasilkan enzim

amylase dan selulase, penghasil asam laktat dalam pembuatan silase untuk

menurunkan pH, penghasil asam amino yang dapat dimanfaatkan sebagai food

[Type here]

additive dan penghasil enzin polisakaridase yang dapat diinkubasikan ke dalam

pakan untuk meningkatkan kecernaan.

2. Fungi atau Kapang

Fungi atau kapang yang biasa disebut dengan jamur oleh masyarakat kini mulai

dikenal luas. Ada beberapa spesies kapang yang pathogen bagi organisme lain,

misalnya menyebabkan penyakit dan mikotoksin namaun juga ada berbagai jenis

kapang yang memiliki banyak manfaat misalnya dalam pembuatan tape, oncom,

tauco, dan kecap. Dalam bioteknologi pangan, kapang banyak digunakan karena

dapat menghasilkan enzim yang membantu pencernaan seperti enzim

lignoselulase, amylase, protease, polymerase, dan menghasilkan protein sel

tunggal (PST). Dalam rumen ruminansia jamur ikut aktif yaitu rhizoid jamur

melakukan penetrasi kedalam jaringan tanaman pangan sehingga struktur jaringan

lebih rapuh dan hancur, membuat permukaan menjadi lebih luas. Permukaan yang

lebih luas memungkinkan kontak langsung dengan enzim pencerna selulosa

semakin besar.

Kapang termasuk dalam Phylum Mycota yang paling sedikit memiliki 10 kelas.

Famili yang dianggap penting dalam industri saat ini adalah Zygomicetes

(diataranya ada genus Mucor dan Rhizopus), Ascomycetes dan Deutoromycetes

(misalnya Aspergillus, Penicillium, dan Trichoderma), sedang famili yang lain

jarang didapatkan.

Perkembangan dan pertumbuhan kapang dipengaruhi oleh beberapa factor

seperti kadar air, suhu, oksigen, pH, dan nutrient. Kapang akan tumbuh dengan

baik pada kadar air optimum. Apabila kadar air terlalu rendah dapat pertumbuhan

sel, sedangkan apabila kadar air terlalu tinggi dapat mengurangi penetrasi udara

dan memungkinkan bakteri kontaminan tumbuh dengan baik. Kebanyakan kapang

bersifat mesofilik yaitu tumbuh baik pada suhu kamar. Suhu optimum kapang

biasanya berkisar antara 25-30oC. Semua kapang bersifat aerobic yakni

membutuhkan udara untuk pertumbuhannya. Kebanyakan kapang tumbuh pada

pH 2-8.5 namun biasanya kapang dapat tumbuh baik pada kondisi asam dengan

[Type here]

pH rendah. Kapang menggunakan berbagai komponen makanan dari yang

sederhana hingga kompleks.

Berikut beberapa jenis enzim dan kapang penghasilnya :

IV. Pertumbuhan Mikrobial

Pertumbuhan sel merupakan puncak aktivitas fisiologis yang saling

mempengaruhi secara berurutan. Pertumbuhan microbial ditandai dengan

peningkatan jumlah dan massa sel serta kecepatan pertumbuhan tergantung dari

lingkungan fisik dan kimianya. Berikut merupakan kurva pertumbuhan mikroba :

1. Fase adaptasi

Pemindahan mikroba dari satu medium ke medium yang lain, mengalami

mikroba mengalami adaptasi untuk melakukan penyesuaian dengan substrat dan

kondisi sekitar. Pada fase ini masih belum terjadi pembelahan sel karena mungkin

beberapa enzim masih belum disintesis.

[Type here]

2. Fase pertumbuhan awal

Setelah mengalami fase adaptasi, sel mulai membelah dengan kecepatan yang

masih rendah karena masih dalam tahap penyesuaian diri.

3. Fase pertumbuhan logaritmik

Sel mikroba membelah dengan cepat dan konstan serta pertambahan jumlahnya

mengikuti kurva logaritmik. Pada fase ini pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh

kondisi medium tumbuh (pH dan kandungan nutrient) dan kondisi lingkungan

(suhu dan kelembaban udara). Sel membutuhkan energy yang lebih banyak

dibandingkan dengan fase lain dan sel paling sensitive terhadap lingkungan.

4. Fase pertumbuhan

Jumlah populasi mikroba tetapkarena jumlah sel yang tumbuh sama dengan

jumlah sel yang mati. Karena kekurangan zat nutrisi, sel memiliki komposisi yang

berbeda dengan sel yang tumbuh pada fase logaritmik.

5. Fase kematian

Sebagian populasi mikroba mulai mengalami kematian karena nutrient di

dalam medium dan energy cadangan dalam sel habis. Kecepatan kematian

dipengaruhi oleh kondisi nutrient, lingkungan, dan jenis jasad renik.

V. Contoh produk fermentasi

1. Produksi Nata de Coco

Nata de Coco merupakan makanan pencuci mulut (desert). Nata de Coco

adalah makanan yang banyak mengandung serat, mengandung selulosa kadar

tinggi yang bermanfaat bagi kesehatan dalam membantu pencernaan. Nata de

Coco dibentuk oleh spesies bakteri asam asetat pada permukaan cairan yang

mengandung gula, sari buah, atau ekstrak tanaman lain (Lapuz et al., 1967).

Beberapa spesies yang termasuk bakteri asam asetat dapat membentuk selulosa,

namun selama ini yang paling banyak dipelajari adalah A. xylinum (Swissa et al.,

1980). Bakteri A. xylinum termasuk genus Acetobacter (Ley & Frateur, 1974).

[Type here]

Bakteri A. xylinum bersifat Gram negatip, aerob, berbentuk batang pendek atau

kokus (Moat, 1986; Forng et al., 1989).

Pemanfaatan limbah pengolahan kelapa berupa air kelapa merupakan cara

mengoptimalkan pemanfaatan buah kelapa. Limbah air kelapa cukup baik

digunakan untuk substrat pembuatan Nata de Coco. Dalam air kelapa terdapat

berbagai nutrisi yang bisa dimanfaatkan bakteri penghasil Nata de Coco. Nutrisi

yang terkandung dalam air kelapa antara lain : gula sukrosa 1,28%, sumber

mineral yang beragam antara lain Mg2+3,54 gr/l (Woodroof, 1972, Pracaya

1982), serta adanya faktor pendukung pertumbuhan growth promoting factor)

merupakan senyawa yang mampu meningkatkan pertumbuhan bakteri penghasil

nata (A. xylinum) (Lapus et al., 1967). Adanya gula sukrosa dalam air kelapa akan

dimanfaatkan oleh A. xylinum sebagai sumber energi, maupun sumber karbon

untuk membentuk senyawa metabolit diantaranya adalah selulosa yang

membentuk Nata de Coco. Senyawa peningkat pertumbuhan mikroba (growth

promoting factor) akan meningkatkan pertumbuhan mikroba, sedangkan adanya

mineral dalam substrat akan membantu meningkatkan aktifitas enzim kinase

dalam metabolisme di dalam sel A. xylinum untuk menghasilkan selulosa.

Berikut reaksi yang terjadi :

Air kelapa        +         Acetobacter xylinum        nata decoco

Air kelapa      +       Acetobacter xylinum selulosa

2. Produksi tape

Dalam pembuatan tape setidaknya terlibat tiga kelompok mikroorganisme yaitu

mikrobia perombak pati menjadi gula yang menjadikan tape pada awal fermentasi

berasa manis. Mikrobia yang banyak dianggap penting dalam proses ini

adalah Endomycopsis fibuliger serta beberapa jamur dalam jumlah kecil. Adanya

gula menyebabkan mikrobia yang mengunakan sumber karbon gula mampu

tumbuh dan menghasilkan alkohol. Yang masuk dalam kelompok ini adalah

Saccharomyces dan Cabdida yang menyebabkan tape berubah menjadi alkoholik.

[Type here]

Adanya alkohol juga memacu tumbuhnya bakteri pengoksidasi alkohol yaitu

Acetobacter aceti yang mengubah alkohol menjadi asam asetat dan menyebakan

rasa masam pada tape yang dihasilkan. Berikut reaksi yang terjadi :

3. Produksi tempe

Tempe adalah salah satu contoh produk fermentasi. Jamur yang digunakan

dalam fermentasi umumnya adalah Rhizopus sp. Jamur ini menghasilkan enzim-

enzim yang mampumerombak senyawa organik kompleks menjadi senyawa lebih

sederhana sehingga dapat dengan mudah dicerna oleh tubuh. Tempe dapat

dibuatdari berbagai macam bahan, tetapi yang paling sering digunakan

sebagaibahan utama tempe adalah biji kedelai. Melalui fermentasi, bahan ini akan

diubah menjadi sebuah padatan berwana putih. Untuk fermentasi sendiri jenis

jamur yang paling sering digunakan adalah Rhizopus oryzae. Jamur ini mampu

menghasilkan asam laktat dan aman dikonsumsi karena tidak menghasilkan

toksin. Selain itu, Rhizopus oryzae mampu merombak lemak menjadi trigliserida

dan adam amino, serta mampu menghasilkan protease. Berikut reaksi pada

produksi tempe :

Rhizopus olygosporus

Protein kedelai asam amino

4. Produksi yoghurt

Yoghurt berasal susu yang kemudian ditambahkan dengan bakteri yang akan

membentuk asam laktat. Bakteri yang biasa digunakan dalam proses pembuatan

yogurt adalah bakteri Bifidobacterium sp., Lactobacillus sp. atau bakteri

Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus bulgaricus.

Bakteri-bakteri ini yang akan memicu proses fermentasi dari susu, mengubah

laktosa pada susu menjadi asam laktat. Efek lain dari proses fermentasi adalah

[Type here]

pecahnya protein pada susu yang menyebabkan susu menjadi kental. Hasil

akhirnya susu akan terasa asam dan kental, inilah bentuk yoghurt dasar yang telah

jadi.

Susu terfermentasi dapat dibuat melalui beberapa cara yaitu menambahkan

enzim-enzim untuk proses fermentasinya atau menambahkan mikrobia yang dapat

melakukan proses fermentasi susu, cara yang pertama sangat mahal karena enzim-

enzim yang harus ditambahkan jumlahnya lebih dari satu dan harus diberikan

dalam kondisi tingkat kemurnian tinggi (Tarigan, 1988). Oleh sebab itu cara

penambahan mikrobia yang dipilih, karena mikrobia tersebut secara alami

terdapat pada susu, tinggal mengisolasinya menjadi biakan murni untuk

selanjutnya diperbanyak dan ditambahkan pada susu yang difermentasi.

[Type here]

DAFTAR PUSTAKA

Fardiaz, Srikandi. 1992. Mikrobiologi Pangan 1. Jakarta: PT Gramedia Pustaka

Utama

Forng, E. R. 1989. Synthetic Medium for Acetobacter xylinum That Can Be Used

for Isolation of Auxotrophic Mutan and Study of Cellulose Biosynthesis.

App. and Environ. Microbiol. 55 : 1317-1319.

http://akademik.che.itb.ac.id/labtek/wp-content/uploads/2012/05/fer-teknik-

fermentasi.pdf

(Diakses tanggal 7 Maret 2015)

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/15407/1/tkp-jul2006-%20(2).pdf

(Diakses tanggal 7 Maret 2015)

Lapuz, M. M., Gollardo E.G., & Palo M.A. 1967. The Organism and Culture

Requirements, Characteristics and Identity. The Philippine J. Science.

98: 191 – 109.

Ley, J.D., & Frateur, J. 1974. Genus Acetobacter. Bejering. 1889. : 126 – 277.

Dalam R.E. Buchanan & N.E. Gibson (Ed) Bergeys Manual of

Determinatif Bacteriology, Eight Edition. The Williams & Wilkins Co.

Baltimore.

Moat, A.G. 1979. Microbial Physiology. Jhon Willey & Sons, New York, 600p.

[Type here]

Pracaya. Bertanam Nanas. Penebar Swadaya: Salatiga.

Satiawihardja. 1992. Teknologi Pemanfaatan Limbah untuk Pakan: Fermentasi.

http://satiawihardjajajo60.files.wordpress.com/2008/03/6fermentasi.pdf.

(Diakses tanggal 7 Maret 2015)

Suprihatin. 2010. Teknologi Fermentasi. Surabaya: UNESA Press

Swissa, M., Aloni, Y., Weinhouse, H. & Benziman, M. 1980. Intermediary step in

Acetobacter xylinum Cellulose Synthesis” Studies whit whole Cells and

Cell Free Preparation of the Wild Type and A Celluloses Mutant. J.

Bacteriol. 143: 1142 – 1150.

Tarigan, Jeneng. 1988. Pengantar Mikrobiologi. Jakarta: Depdiknas

Woodroof, J.G. 1970. Coconuts: Production, Processing Product. The AVI

Publishing Company, Inc. Conecticut.