Contoh Produk Hasil Fermentasi

9 min read

Tabel Produk Fermentasi dari Inokulum

Pengertian Fermentasi

Fermentasi adalah proses yang memanfaatkan kemampuan mikroba untuk menghasilkan metabolit primer dan metabolit sekunder dalam suatu lingkungan yang dikendalikan.

Fermentasi merupakan bentuk penerapan atau aplikasi tertua dari bidang bioteknologi. Pada mulanya istilah fermentasi digunakan untuk menunjukkan proses pengubahan glukosa menjadi alkohol yang berlangsung secara anaerob.

Respirasi anaerob merupakan reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen. Perlu Anda ketahui sel jamur dan bakteri dapat melakukan respirasi anorganik.

Demikian juga apabila kita melakukan konstraksi otot terlalu kuat misalnya berlari-lari, maka sel-sel jaringan otot kita juga melakukan respirasi anaerob.

Pada keadaan oksigen yang tidak mencukupi untuk respirasi maka terjadi penimbunan asam laktat di dalam sel dan akan menimbulkan kelelahan. Proses penguraian pada respirasi anaerob disebut fermentasi.

Prinsip Fermentasi

Secara prinsip, sekarang ini pengertian fermentasi  telah berkembang menjadi : Seluruh perombakan senyawa organik yang dilakukan mikroorganisme yang melibatkan enzim yang dihasilkannya, atau dengan kata lain fermentasi adalah perubahan struktur kimia dari bahan-bahan organik dengan memanfaatkan agen-agen biologis terutama enzim sebagai biokatalis.

Pada proses fermentasi, terlibat beberapa hal sebagai berikut : Platyhelminthes

  • Mikroorganisme sebagai inokulum (Inokulum artinya kultur mikroba yang memiliki sifat yang khas dan dapat dikembangbiakkan dalam suatu media/substrat)
  • Media/Tempat/wadah terjadinya fermentasi
  • Substrat merupakan tempat tumbuh dan sumber nutrisi bagi mikroba. Contoh substrat misalnya pohon pisang, kacang atau jagung

Pembagian Fermentasi

Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbon dioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras. Reaksi Kimia:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat. Di dalam sel otot asam laktat dapat menyebabkan gejala kram dan kelelahan.

Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat.

Glukosa dipecah manjadi 2 molekul asam piruvat melalui glikolisis , membentuk 2 ATP dan 2 NADH.

Fermentasi Asam Cuka

Merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Virus fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol.

Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.

Manfaat Fermentasi

Beberapa Manfaat/Keuntungan yang dapat diperoleh dari proses pembuatan produk melalui proses fermentasi adalah:

  • Dapat menghilangkan atau mengurangi zat antinutrisi
  • Dapat meningkatkan kandungan nutrisi
  • Dapat meningkatkan kecernaan
  • Dapat menaikkan tingkat kesehatan, lebih menyehatkan,
  • Dapat menaikkan waktu simpan, tahan lama, awet
  • Dapat memiliki nilai jual lebih tinggi

Berikut adalah beberapa kelompok  proses fermentasi yang menguntungkan secara ekonomi :

  • Fermentasi yang memproduksi sel mikroba (biomassa/biomass)
  • Fermentasi yang menghasilkan enzim dari mikroba
  • Fermentasi yang menghasilkan metabolit mikroba, misalnya ethanol, asam sitrat dan vitamin serta antibiotik dan pemacu pertumbuhan
  • Proses Transformasi, mengubah suatu senyawa menjadi senyawa yang lain

Mekanisme Fermentasi

Secara sederhana, pada proses fermentasi terjadi mekanisme reaksi yang dapat digambarkan sebagai berikut :

Mekanisme Fermentasi
Mekanisme Fermentasi

Inokulum disini adalah berupa mikroba atau mikroorganisme.  Beberapa jenis mikroorganisme yang sering dilibatkan dalam fermentasi adalah :

  • Bakteri, misalnya : Bacillus sp, Lactobacillus sp, Streptococcus sp, Eschericia sp
  • Jamur, misalnya : Aspergilus sp, Penicilium sp
  • Khamir (yeast) : Saccharomyces sp.

Tabel berikut menggambarkan beberapa produk yang bisa dihasilkan dari fermentasi beberapa jenis inokulum :

Tabel Produk Fermentasi dari Inokulum
Tabel Produk Fermentasi dari Inokulum

Substrat,disebut juga medium untuk terjadinya fermentasi. Substrat merupakan tempat pertumbuhan mikroorganisme/inokulum. Substrat yang biasa digunakan adalah berbahan dasar karbon, oleh karena itu banyak substrat berasal dari tumbuh-tumbuhan dan sedikit yang dari hewan.  Beberapa substrat, dapat saya sebutkan seperti berikut ini :

  • Gula, bahan makanan yang mengandung gula ini relatif mudah diperoleh untuk proses ini
  • Pati, jagung, padi, gandum
  • Selulosa
  • Limbah industri Molase (tetes tebu), mengandung 50 % gula sebagai substrat untuk memproduksi antibiotik, asam organik, damen, dan ampas tahu, bahkan urine ternak.

Jenis Fermentasi

Fermentasi Cair

Fermentasi Cair (liquid state fermentation, LSF) dan Fermentasi Kering atau Media Padat (solid state fermentation, SSF).

Fermentasi Cair diartikan sebagai fermentasi yang melibatkan air sebagai fase kontinu dari sistem pertumbuhan sel, berarti substrat terlarut atau tersuspensi dalam fase cair. Proses Respirasi Contoh fermentasi cair misalnya fermentasi minuman anggur, asam cuka, dan yoghurt.

Fermentasi Padat

Fermentasi padat dapat diartikan bahwa terjadinya fermentasi berlangsung dalam substrat tidak terlarut namun mengandung cukup air sekalipun tidak mengalir.

Fermentasi padat misalnya fermentasi pakan, bokashi, pembuatan oncom dan tape/peuyeum.  Materi pembahasan yang kita tekankan di sini adalah fermentasi padat.

Keuntungan

Fermentasi pakan maupun bokashi, yang merupakan salah satu cara fermentasi padat, memiliki keuntungan yang dapat disebutkan berikut ini (Dharma, 1992) :

  • Medium yang digunakan relatif sederhana
  • Ruang yang diperlukan untuk peralatan fermentasi relatif kecil, karena air yang digunakan relatif sedikit
  • Inokulum atau mikroba atau mikroorganisme dapat disiapkan secara sederhana
  • Kondisi medium tempat pertumbuhan jamur atau bakteri mendekati habitat alaminya
  • Aerasi dihasilkan dengan mudah karena ada ruang di antara tiap partikel substrat
  • Produk yang dihasilkan dapat diperoleh dengan mudah

Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi

Kadar Air

Kadar air, Kadar air yang optimum tergantung pada jenis substrat yang kita gunakan, jenis inokulum dan target produk yang kita inginkan.  Kisaran kadar air, berdasarkan pengalaman di HCS adalah berkisar antara 30-40 %.

Mengapa kadar air begitu penting ? Kadar air yang terlalu tinggi akan mengakibatkan penurunan porositas, penurunan pertukaran gas, penurunan difusi oksigen, penurunan volume gas dan meningkatkan resiko kontaminasi dengan bakteri.

Biasanya, bila kadar air terlalu tinggi, ciri-ciri produk yang dihasilkan akan lebih cepat membusuk akibat fermentasi tidak optimal. Ras Ekologi Kualitas air  harus diperhatikan juga dan sedapat mungkin harus menghindari air yang sudah  terkontaminasi dan merugikan inokulum (mikroorganisme).

Temperatur

Temperatur,Temperatur berpengaruh pada kecepatan atau laju pertumbuhan reaksi biokimia selama proses fermentasi.

Pada saat pembuatan fermentasi pakan maka sebaiknya di tempat yang teduh dan terhindar dari terpaan sinar matahari langsung.

Pertukaran gas

Pertukaran gas, ini berhubungan dengan poin a, yaitu pertukaran gas dengan substrat padat. Dan hati-hati, jangan lupa pada saat proses fermentasi, molasse atau gula memegang peranan penting karena merupakan sumber karbon dalam fermentasi.

Hasil dari fermentasi pada pakan, misalnya, menghasilkan Protein Sel Tunggal (PST) yang berasal dari mikroorganisme hasil fermentasi.  Produk inilah yang bisa digunakan sebagai pakan ternak.  Bila mikroba yang digunakan tetap bersama substratnya, maka secara keseluruhan dinamakan Produk Biomassa Mikrobial (PBM).

PST mengandung berbagai mikroorganisme baik uni maupun multiselular seperti bakteri atau jamur. PST ini bukan merupakan murni protein saja, tetapi merupakan campuran protein, lemak, karbohidrat, asam nukleat, vitamin, mineral.

Kandungan protein ini tergantung pada tipe mikroorganisme yang kita gunakan selama fermentasi.  Fermentasi dengan menggunakan SOT maupun SOC menghasilkan protein cukup tinggi dan mikroorganisme yang dihasilkan dari pertumbuhan dan perkembangbiakkan dalam substrat sangat tinggi dan cepat.

Berikut adalah tabel nilai gizi dan komposisi beberapa produk PST (sumber : Boda, 1990) :

Tabel nilai gizi produk PST
Tabel nilai gizi produk PST

Contok Produk Hasil Fermentasi

  1. Roti

Pengertian roti adalah proses tepung terigu yang difermentasikan dengan ragi roti (Saccharomyces cerevisiae), air dan atau tanpa penambahan makanan lain yang dipanggang kedalam adonan, Kemudian ditambahkan gula, garam, susu atau susu bubuk, lemak, pengemulsi dan bahan-bahan pelezat seperti cokelat, keju, kismis dan lain-lain (Haryono,1992).

Manfaat roti diperkaya dengan berbagai macam zat gizi, beta karoten, thiamin (vit B1), riboflavin (vit B2), niasin, serta sejumlahmineral berupa zat besi, iodium, kalsium dan sebagainya. Roti juga diperkaya dengan asam amino tertentu untuk meningkatkan mutu protein bagi tubuh.

  1. Tape

Tape singkong adalah tape yang dibuat dari singkong yang difermentasi.Makanan ini populer di Jawa dan dikenal di seluruh tempat, mulai dari Jawa Barat hingga Jawa Timur. Di Jawa Barat, tapai singkong dikenal sebagai peuyeum (bahasa Sunda).

Pembuatan tapai melibatkan umbi singkong sebagai substrat dan ragi tapai (Saccharomyces cerevisiae) yang dibalurkan pada umbi yang telah dikupas kulitnya. Platyhelminthes Ada dua teknik pembuatan yang menghasilkan tapai biasa, yang basah dan lunak, dan tapai kering, yang lebih legit dan dapat digantung tanpa mengalami kerusakan

Tape merupakan makanan tradisional yang banyak dikonsumsi oleh masyarakat Indonesia, terutama orang sunda. Tape ini dibuat dengan cara difermentasikan selama 2-3 hari, dengan bantuan bakteri saccharomyces cerivisiae. Mucor chlamidosporus dan Endomycopsis fibuligera.

  1. Alkohol

Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbondioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras. Reaksi Kimia:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya.

Etanol untuk kegunaan konsumsi manusia (seperti minuman beralkohol) dan kegunaan bahan bakar diproduksi dengan cara fermentasi. Spesies ragi tertentu (misalnya Saccharomyces cerevisiae) mencerna gula dan menghasilkan etanol dan karbon dioksida:

C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2.

Proses membiakkan ragi untuk mendapatkan alkohol disebut sebagai fermentasi. Konsentrasi etanol yang tinggi akan beracun bagi ragi. Sejarah Fotosintesis Pada jenis ragi yang paling toleran terhadap etanol, ragi tersebut hanya dapat bertahan pada lingkungan 15% etanol berdasarkan volume.

Tape adalah produk fermentasi yang berbentuk pasta atau kompak tergantung dari jenis bahan bakunya. Tape dibuat dengan menggunakan starter yang berisi campuran mikroba.

Produk ini mempunyai cita rasa dan aroma yang khas, yaitu gabungan antara rasa manis, sedikit asam, dan cita rasa alkohol. Di dalam fermentasi alkhohol (fermentasi yang menghasilkan alkohol) yeast menguraikan senyawa dalam singkong untuk memperoleh energi.

Kelemahan fermentasi dibandingkan respirasi biasa adalah energi yang dihasilkan lebih sedikit. Selain itu akan menghasilkan zat yang membahayakan bagi yeast itu sendiri yaitu menghasilkan hasil sampingan(selain energi) berupa etanol.

Jika konsentrasi etanol dalam tape telah mencapai 13% maka yeast akan mati. Jadi alkhohol (etanol) merupakan hasil sampingan pada proses fermentasi alkohol.

  1. Yogurth

Yoghurt atau dalam bahasa Turki disebut jogurt atau yogurut, yang berarti susu asam. Pengertian Yoghurt adalah susu pasteurisasi yang difermentasikan dengan bakteri tertentu (bakteri probiotik streptococcus dan bakteri probiotik lactobaccillus) sehingga menghasilkan rasa asam dan aroma yang khas.

Seiring dengan banyaknya penelitian tentang manfaat yoghurt bagi kesehatan, maka berkembanglah resep-resep pembuatan yoghurt dan aplikasinya dalam makanan atau pun minuman.

Bagi sebagian orang yang menyukai rasa asam, yoghurt dapat diminum langsung tanpa ditambah apa pun sudah terasa lezat. Namun, bagi orang yang tidak menyukai rasa asam, yoghurt dapat dibuat variasinya sehingga terasa lebih nikmat.

Yoghurt atau yogurt, adalah susu yang dibuat melalui fermentasi bakteri. Yoghurt dapat dibuat dari susu apa saja, termasuk susu kacang kedelai. Tetapi produksi modern saat ini didominasi susu sapi.

Fermentasi gula susu (laktosa) menghasilkan asam laktat, yang berperan dalam protein susu untuk menghasilkan tekstur seperti gel dan bau yang unik pada yoghurt.

Yoghurt sering dijual apa adanya, bagaimanapun juga rasa buah, vanilla atau coklat juga populer.Yoghurt dibuat dengan memasukkan bakteri spesifik ke dalam susu di bawah temperatur yang dikontrol dan kondisi lingkungan, terutama dalam produksi industri.

Bakteri merombak gula susu alami dan melepaskan asam laktat sebagai produk sisa. Keasaman meningkat menyebabkan protein susu untuk membuatnya padat. Keasaman meningkat (pH=4-5) juga menghindari proliferasi bakteri patogen yang potensial.

  1. Keju

Keju adalah produk susu yang paling banyak dikonsumsi. Secara umum pembuatan keju diawali dari pasteurisasi susu, kemudian pemberian penggumpal, biasanya berupa enzim yang berasal dari rennet atau mikroba yang dapat mengasamkan susu.

Setelah beberapa jam akan terpisah menjadi gumpalan besar dan bagian yang cair. Gumpalan ini kemudian dipotong-potong, dipanaskan, dan dipress agar cairan yang terkandung di dalamnya banyak yang keluar.

Gumpalan dibentuk dan dicelupkan (atau direndam) air garam atau ditaburi garam, untuk membunuh bakteri yang merugikan, dan diberi jamur. Dan terakhir calon keju ini dimasakkan pada kondisi tertentu.

Kondisi serta lamanya pemasakkan tergantung dari jenis keju yang dibuat. Proses penggumpalan susu pada awalnya menggunakan rennet sapi, bovine (dari keluarga sapi), serta babi.

Namun karena pertimbangan kehalalan produk serta segi ekonomisnya, sehingga mulai dikembangkan pengganti rennet dengan memanfaatkan peranan dari mikroba yang dapat mengasamkan susu. Mikroorganisme ini antara lain bakteri, yeast, dan mold.

Ada dua belas strain bakteri penggumpal susu, yang termasuk dalam delapan spesies yaitu, Brevibacterium linens, Microbacterium folioforum, Arthrobacter arilaitensis, Staphylococcus cohnii, Staphylococcus equorum, Brachybacteriumsp., Proteus vulgaris dan Psychrobacter sp.

Spesies yeast yang umumnya digunakan dalam pembuatan keju yaitu Yarrowia lipolytica, Geotrichum candidum, dan Kluyveromyces lactis.

Pada literatur lain, menjelaskan bakteri yang berperan dalam proses penggumpalan susu dari gram positif antara lain bakteriStaphylococcus, Micrococcus, dan Coryneform.

Sedangkan dari golongan gram negatif antara lain Pseudomonas, Xanthomonas, Enterobacter, Hafnia, dan Proteus. Namun penggunaan Proteusjarang digunakan karena umumnya menimbulkan kontaminan.

Penggunaan kominitas mikroba ini akan berpengaruh terhadap karakteristik baik bentuk,  tekstur, rasa dan aroma keju yang dihasilkan. Terutama pada keju limburger, numster dan tilsiter yang menggunakan mikroba berbeda-beda.

Faktor Yang Mempengaruhi Proses Fermentasi

Industri fermentasi dalam pelaksanaan proses dipengaruhi oleh beberapa faktor:

  1. Mikrobia

Sebagaimana dikemukakan bahwa proses fermentasi adalah proses yang memanfaatkan jasa mikroorganisme, maka pengendalian proses fermentasi pada dasarnya adalah pengendalian pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme tersebut. Faktor utama yang mengendalikan pertumbuhan mikroorganisme pada bahan pangan adalah :

  • Ketersediaan sumber-sumber karbon dan nitrogen yang akan digunakan oleh mikroorganisme tersebut untuk tumbuh dan berkembang-biak,
  • Ketersediaan zat gizi khusus tertentu yang merupakan persyaratan karakteristik bagi mikroorganisme tertentu untuk tumbuh dengan baik,
  • Nilai pH produk pangan,
  • Suhu inkubasi,
  • Kadar air, dan
  • Ada/tidaknya kompetisi dengan mikroorganisme lainnya.
  • Dan mikrobia dalam industri fermentasi merupakan faktor utama, sehingga harus memenuhi syarat-syarat tertentu yaitu:
  1. Murni

Dalam proses-proses tertentu harus menggunakan biakan murni (dari satu strain tertentu) yang telah diketahui sifat-sifatnya. Untuk menjaga agar biakan tetap murni dalam proses maka kondisi lingkungan harus dijaga tetap steril. Penggunaan kultur tunggal mempunyai resiko yang tinggi karena kondisi harus optimum.

Untuk mengurangi kegagalan dapat digunakan biakan campuran. Keuntungan penggunaan biakan campuran adalah mengurangi resiko apabila mikrobia yang lain tidak aktif melakukan fermentasi. Dalam bidang pangan penggunaan biakan campuran dapat menghasilkan aroma yang spesifik.

Dalam proses-proses tertentu harus menggunakan biakan murni (dari satu strain tertentu) yang telah diketahui sifat-sifatnya. Untuk menjaga agar biakan tetap murni dalam proses maka kondisi lingkungan harus dijaga tetap steril. Penggunaan kultur tunggal mempunyai resiko yang tinggi karena kondisi harus optimum.

Untuk mengurangi kegagalan dapat digunakan biakan campuran. Keuntungan penggunaan biakan campuran adalah mengurangi resiko apabila mikrobia yang lain tidak aktif melakukan fermentasi. Dalam bidang pangan penggunaan biakan campuran dapat menghasilkan aroma yang spesifik.

Pengembangan inokulum yang terdiri campuran biakan murni belum berkembang di Indonesia. Sebagai contoh, inokulum tempe yang dibuat LIPI masih merupakan inokulum kultur tunggal sehingga produsen tempe sering mencampur inokulum murni dengan inokulum tradisional dengan maksud memperoleh hasil yang baik.

Inokulum tape (ragi tape) juga belum berkembang. Di Malaysia, telah dikembangkan campuran kultur murni untuk membuat tape rendah alkohol. Ini merupakan upaya untuk memenuhi tuntutan masyarakat yang sebagian besar muslim. Isolatnya sendiri diperoleh dari ragi yang telah ada di pasaran.

Penggunaan inokulum campuran harus memperhatikan kebutuhan nutrisi mikroorganismenya. Kultur campuran yang baik adalah model suksesi sehingga antar organisme tidak bersaing namun saling mendukung untuk pembentukan produk.

  1. Unggul

Pada kondisi fermentasi yang diberikan, mikrobia harus mampu menghasilkan perubahan-perubahan yang dikehendaki secara cepat dan hasil yang besar. Sifat unggul yang ada harus dapat dipertahankan. Hal ini berkaitan dengan kondisi proses yang diharapkan.

Proses rekayasa genetik dapat dilakukan untuk memperbaiki sifat jasad dengan maksud mempertinggi produk yang diharapkan dan mengurangi produk-produk ikutan.

  1. Stabil

Pada kondisi yang diberikan, mikrobia harus mempunyai sifat-sifat yang tetap, tidak mengalami perubahan karena mutasi atau lingkungan. Chrysophyta

Bukan pathogen

Mikrobia yang digunakan adalah bukan patogen bagi manusia maupun hewan, kecuali untuk produksi bahan kimia tertentu. Jika digunakan mikrobia patogen harus dijaga, agar tidak menimbulkan akibat samping pada lingkungan.

  1. Bahan dasar

Bahan dasar untuk kepentingan fermentasi dapat berasal dari hasil-hasil pertanian, perkebunan maupun limbah industri. Bahan dasar yang umum digunakan di negara berkembang adalah:

  • molase, karena banyak tebu
  • jerami
  • dedak
  • kulit kopi, kulit coklat, sabut kelapa
  • ampas tebu, ampas biji-bijian yang telah diambil minyaknya
  • kotoran binatang
  • air limbah
  • sampah sebagai komponen pupuk
  • sisa pabrik kertas, pabrik susu dan sebagainya.

Bahan dasar harus mempunyai syarat-syarat:

  • mudah didapat
  • jumlah besar
  • murah harganya
  • bila diperlukan ada penggantinya.
  1. Sifat-Sifat Proses

Sifat-sifat proses harus disesuaikan dengan kondisi yang dibutuhkan oleh mikrobia dalam melakukan metabolisme. Kondisi yang dibutuhkan dapat aerob ataupun anaerob, sedang bentuk medium dapat cair ataupun padat.

Dalam proses produksi dapat digunakan proses tertutup ataupun kontinyu. Perbedaan kondisi yang dibutuhkan oleh mikrobia dalam proses industry juga akan menentukan :

  • tipe fermentor
  • optimasi lingkungan: pH, aerasi, suhu. kadar nutrien
  • Macam alat bantu: sumber air, listrik, kompresor dan sebagainya
  • cara pengunduhan hasil, sterilisasi.
  1. Pilot – Plant

Pilot plant adalah semacam laboratorium tetapi di atas skala laboratorium dan di bawah skala perusahaan. Jika dalam pilot plant sudah menunjukkan hasil baik, dapat dibawa ke skala industri, karena dalam skala industri sudah terkait modal sehingga diperhitungkan kegagalan.

Dengan pilot plant kegagalan dikurangi 75% daripada langsung dari laboratorium.

Demikian pembahasan dari kami tentang Faktor, Contoh dan Manfaat Fermentasi secara lengkap dan jelas, semoga bermanfaat jangan lupa di share sobat WebChecKer.Me