FERMENTASI

HENNY KRISSETIANA

Fermentasi

Fermentasi - perubahan sifat pangan

Aktivitas mb

Gula ----- alkohol + CO2

Laktosa ----------------------- asam laktat

streptococcus lactis

(an-aerobik)

• Fermentasi :

Pemec. zat organik (scr aerob dan non-aerob)

- Komplek--- - sederhana -- energi

mikroorganisme

Untuk hidup m.o perlu zat organic (KH,protein,

lemak,mineral)

Dalam fermentasi :

m.O menyerang KH, protein, lemak

Tingkatan penyerangan : gula, alcohol, asam

PRINSIP FERMENTASI

*Mengaktifkan pertumb. dan metabolisme mb pembentuk alkohol

dan asam, dan menekan

pertumbuhan mb proteolitik dan lipolitik

Fermentasi gula oleh ragi (tape,brem, bir, roti)

ragi

C6H12O6 --------------- 2 C2H5OH + 2 CO2

enzim etanol

S.cerevisiae ; S.ellipsoideus

• Alkohol + O2 ---------------- asam asetat

• C2 H5OH + O2 ------------ CH3COOH + H2O

• (pembuatan as.cuka / cuka dapur)

• Gula (dlm susu)-------------- as.laktat (pH turun)

Strptococcus lactis

curd susu mengendap

(pembuatan keju)

DASAR 2 PENGAWETAN DGN

FERMENTASI DAN

PENGASAMANPengawetan ; menghambat pertumbuhan Mb.

Tidak semua Mb merugikan-

Fermentasi: oksidasi KH an-aerob dan aerob

(penguraian bahan - asam, CO2)

Pembusukan : penguraian an-aerob dr bhn berprotein -H2S ( fermentasi yg

terkontaminasi)

NaCl ; membatasi pertumb. org.pembusuk

Berdasar Kebutuhan Oksigen

1.Fermentasi Aerobik :

Bahan baku yg paling banyak digunakan glukosa

m.O + O2 mencerna glukosa CO2+H2O+ ATP

2.Fermentasi An-aerobik :

Mencerna bhn energinya tanpa O2.

Hanya dihasilkan sejumlah kecil CO2+H2O+ ATP

as.laktat, as.asetat, etanol

Fermentasi karbohidrat

Fermentasi :penguraian bahn KH asam

3 kriteria Mb dlm ferment,&pengasaman:

a. Mampu tumbuh dg cepat dlm substrat & lingk.yg

cocok dan mdh dibudidayakan

b. Mampu mengatur ketahanan fisik

menghslk.enzim2 perub.kimia dpt terjadi

c. Kondisi lingkungan baik untuk pertbh.

Tingkatan fermentasiMb. butuh--KH,protein,lemak ,mineral, z.gizi

Mb----- menyerang (KH-proteinlemak)

• KH ( gula,alkohol,asam)

Tipe fermentasi Gula :(ferment.umum)

a. Bakteri dan jamur mampu GulaH20dan O2

b. Gula (glukosa )dikonversi -asam-(oleh bakteri dan jamur

)CO2 dan O(oks.partial gula)

Cont; jamur memprod.as. Sitrat dan lart.gula

c. Khamir pengubah aldehid alkohol

(Saccharomyces ellipsoideus)

d.Fermentasi asam laktat

Gula dikonversikanasam laktat (pada susu yg masam)

Pengendalian fermentasi :

-pH (sayuran pH 6,5- 4,6; buah2an pH 4,5-3,0

daging 7,2 6,0 ; susu 6,4 )

-sumber energi : mempeng .pertbh.Mb.

(gula dlm susu ,laktosa )

-Penyediaan oksigen: O2>> khamir >>>

jamur (aerob)

-Persyaratan suhu :

70 F—Streptococcus lactis

100 F Lactobacillus bulgaricus

150 F - L.thermophilus (yang lain tdk tahan)

- NaCl dalam pengendalian fermentasi :

Penseleksi bakteri yg tumbuhmembatasi air yg tersedia,

mengeringkan protoplasma plasmolisis

FAKTOR KEBERHASILAN

FERMENTASI

1. Media Fermentasi

Mengandung zat gizi unt pertbhn, sumber energi, penyusn

substansi sel, dan biosintesa produk fermentasi.

- Karbon dan nitrogen

- Komposisi media sederhana/komplek tgt

jenis m.o dan tujuan fermentasi

2. Mikroorganisme

MIKROORGANISME

1. Harus mampu tumbuh pada substrat dan mudah beradaptasidengan ligkungannya

2. Harus mampu mengeluarkan enzim2 yg penting

yang dikehendaki

Fermentasi : dilakukan 1 atau banyak mcm m.o

(dual / multiple)- fermt.as.cuka

Organisme ini dapat di inokulasikan ke dalam substrat secarasimultan

Contoh multiple :

Fermentasi untuk menghasilkan as. Cuka

- Yeast diperlukan untuk menghasilkan etil alcohol

- Alkohol -------- cuka

Acetobacter

- Dilakukan : batch /kontinyu

- Batch :

pertbhn m.o + sintesa produk pada media

sintesa produk maksimum substrat diambil dan dilakukan isolasi

produk

• Fermentasi Kontinyu :

• Media nutrient di+ terus menerus

Diimbangi dg pengambilan substrat terus

- mendapat sel-sel /produk fermentasi

Selama fermentasi perlu media bernutrisi

pertumbhn m.o >>

Ciri-ciri m.o untk fermentasi

• Strain murni

• Stabil (mampu memproduksi metabolit)

• Tumbh cepat dan kuat pada media fermentasi

• Bentuk morfologis yg sesuai

• Mampu memproduksi dlm waktu cepat tanpa

menghslkn senyawa toksik

• Produk mudah dipisahkan

• Strain dpt disimpan dalam waktu lama

Macam Mikroorganisme

1.Bakteri Asam Laktat :

Gula (KH).

As.laktat yg dihaslkan me pH dan Rasa asam

-- menghambt pertbhn.m.o

Kelompk bakteri ini homofermentatif

(jika merubah gula as.laktat)

Heterofermentatif jika merubah gula

as.laktat, CO2 , asam2 volatile, alcohol & ester

Conth : streptococcus thermophilus, s. lactis,

s. cremoris ( fermentasi susu)

-Pseudomonas cereviseae ferment.dgg&syr

-Leuconostoc mesentroides , L.destranicum,

ferment. Sayur dan sari buah anggur

- Lactobacillus lactis, L.acidophilus, L.bulgaricus,

L.plantarum, ferment.susu dan sayuran

2. Bakteri asam propionate : ferment.keju

Menfermentasi KH dan as.laktat as.propionat

asetat dan CO2

3. Bakteri asam asetat aerobic unt.cuka

Mengoksidasi alcohol dan KH as.asetat

cont. Acetobacter aceti

4. Khamir (Ragi) : industri min.alkohol

menghslkn.alcohol, produk utamanya etanol

Saccharomyces cereviseae

5.Kapang (jamur)

Pembuatan keju, kecap dan tempe

Conth. Aspergillus dan Rhizophus

Kondisi Lingkungan M.O

1.pH

Saat m.o mensintesa produk metabolit pH

mengalami perubahan (sangat asam/alkali)

untuk mengurangi perubhn yg besar di+ penyangga (buffer)

pH sayuran 4,6 -6,5 : buah 3,0 – 4,5 ;

pH daging 6,0 – 7,2 ; susu 6,4

2.Suhu > 60oC

3.Aktivitas air (Aw)

berkembng biak pada Aw 0,90

Ragi / jamur : , 0,86

4,Oksigen

Tergantung tujuan fermentasi :

Fermentasi aerob butuh O2

Fermentasi an-aerob tdl butuh O2

Fermentasi fakultatif butuh/tdk butuh tetap

tubh. (kondisi anaerob)

Mikrofilik tbh baik jika O2 < O2 dlm atmosfir

Fermentasi Ragi (khamir)RotiFermentasi aerob - kebuth.udara

Adonan roti

Gula (maltose + sukrosa)-------- CO2

ragi

Maltosa ------------------------------ dekstrosa

hidrolisa ,enzim maltase

saccharomyces cerevisieae memproduksi enzim invertase

Sukrosa --------------------- glukosa +fruktosa

hidrolisa, enzim invertase

Dekstrosa + gula invert -------- CO2 +etil alcohol

enzym zymase

(diproduksi Sacch.cerevisieae )

Alkohol hilang saat pemanggangan

Suhu penyimpanan ragi : 2 – 5 oC

Mati : suhu 48oC (selama 45 mnt)

50 oC (selama 18 mnt)

52 oC (selama 6 mnt)

pH optimum untuk fermentasi : 4,8 – 5,5

Menurun pd pH : < 4,4

Berhenti : < 4,0

Fermentasi Sayur (Sauerkraut)

Di fermt.: bakt. as.laktat, Leuconostoc mesentroides

Disempurnakan oleh Lactobacillus

Kubis dicuci disimpan dlm tong kayu + 2,5% garam

Ditutup ( anaerob)

Garam mendorong bakt.as.laktat as. Laktat

Garam + as.laktat menghambat m.o dan

menonaktifkan enzim yg tdk dikehendaki

melunakkan jaringan sayur

Garam < -, flavor tdk enak jaringan tdk lunak

Garam > ferment.terhambat, pembusukan

Suhu : 25-30 oC 2-3 minggu

> 30 oC - tbh bakt.homofermentatif

(Pediococcus cerevisieae dan

Lactobacterium plantarum)

terlalu asam

Suhu < 25oC sayur asin,

warna & flavor

GARAM SBG PENGAWETMekanisme garam sbg pengawet :

Garam diionisasikan--, setiap ion menarik molekul air

disekitarnya ( hidrasi ion).

Garam>>> air yg ditarik >>> lar.garam jenuh

(tidak ada daya untuk melarutkan garam) tdk ada air bebas

untuk pertumbuhan Mb.bakteri, khamir tdk tumbuh

-Sumber garam : a.garam solar(dr penguapan air garam);b.

garam tambang (dr pertambangan); c.garam sumber (dr

endapan dibwh tanah)

Anggur dan Bir :

Anggur :produk fermentasi alkohol dr anggur

Gula--------------------------------- alkohol

Saccharomyces ellipsoideus

Bir : produk fermentasi dari malt

Cuka dari sari buah apel :

Fermentasi alkohol : gula-----------alkohol

khamir

C6H12O6 +S.ellipsoideus = 2 C2H5OH + 2 CO2

gula sederhana +khamir =alkohol + karbondioksida

dilanjutkan fermentasi asetat :

Alkohol-------------------- asam asetat

bakteri as.cuka

C2H5OH +O2 + Acetobacter aceti = CH3COOH +H2O

alkohol +oksigen+ bakt.as.cuka = as.asetat + air

(Untuk.mencgh pembusukan me+ as.cuka kuat yg

belum dipasteurisasi kdlm sari buah yg diperoleh sesudah

fermentasi alkohol )

Bahan Pangan yg difermentasi dg

garam

Kombinasi antara penggaraman (mengendalikan Mb ) dan fermentasi

(untuk memantapkan jaringan yg diawetkan).

Buah dan sayur air busukditekan +garam

- Acar buah-2 an dan sayuran : asinan, acar dll

- Asinan kubis : (sauerkraut )

- (tergantung kdr garam, suhu fermentasi, jenis dan kualitas kubis)

Produk2 susu :

Keju menginokulasi susu dg org.yg cocok

(menggunakan enzim rennet)

Mentega menggun. Streptococcus lactis

(+ dlm cream yg sdh dipasteurisasi) dibiarkan terjadi

fermentasi

Daging asam :

Pemeraman kering (curing) atau dg lar.asam

Bahan2 camp: natrium nitrat, natrium nitrit,natrium khlorida, gula,

asam sitrat

Camp. kering dilarutkn dlm air lar.grm jenuh

Asam sitrat +kan as.nitrat- nitroso bereaksi kembali dg

mioglobin wrn mrh daging stabil

NaCl sbg pengawetnya; gula- cita rasa

Pada pengawetan produk hewan pemeraman dikombinasi dg

pengasapan

Kerusakan produk fermentasi dan diasam dicegah dg pendinginan

(pengalengan buah, sayur, daging yg difermentasi dilak.inaktivasi

enzim)

Nilai gizi : terjaga

Keuntungan & kerugian FermentasiHasil ferments : ( gula dan asam- mencegah mb

(Cl.botulinum)

Mkn ferment > bergizi

(mb katabolik mkn mdh dicerna

mensintesa vit.B12 ,provit.A

Sellulosa,hemiselulosa dan polimer

gula sederhana / turunan

Kerugian : keracunan

Keracunan tempe bongkrek :

bungkil (ampas) kelapa--------- suhu 40 ° C

Rhizopus oligosporus

( dpt ditumbuhi Pseudomonas cocovenenans)

bakteri pemecah minyak - enzim penghidrolisa gliserida - gliserol +

asam lemak

As.lemak terutama oleat toksin (as.bongkrek)

-mengganggu metab. glikogen hipoglikemia

Pencegahan : pe an pH 5,5

Keracunan Oncom :

Kapng yg tumbh : Neurospora sitophila (o. merah)

Rhizopus oligosporus (o.hitam)

Bungkil kac.tnh : Aspergillus flavus (Aflaktoksin)

hepatotoksin

(racun hati)

Batas aflatoksin : 20 ppb (US - FDA)

oncom : 10 ppb

Paling bahaya : Aflatoksin B 1

(jenis lain < ganas): B 2 dilihat dg ultra violet biru dan G 2

dilihat dg ultra violet ,hijau)