Penjelasan Tentang Fermentasi

Pengolahan dan pengawetan makanan atau minuman dengan menggunakan mikroba bertujuan agar zat makanan tidak lekas busuk (rusak), selain itu, juga memiliki rasa dan bau yang enak (khas) serta kandungan gizi yang kaya dan lengkap. Beberapa produk minuman hasil fermentasi antara lain: bir, yoghurt, keju, cuka, sirkol, acar, sosis, kecap, tempe, tape, oncom, dsb.

Pengertian Fermentasi

Fermentasi merupakan suatu cara yang telah dikenal dan digunakan sejak lama sejak jaman kuno. Fermentasi merupakan suatu cara untuk mengubah substrat menjadi produk tertentu yang dikehendaki dengan menggunakan bantuan mikroba.

Bioteknologi berbasis fermentasi sebagian besar merupakan proses produksi barang dan jasa dengan menerapkan teknologi fermentasi atau yang menggunakan mikroorganisme untuk memproduksi makanan dan minuman seperti: keju, yoghurt, minuman beralkohol, cuka, sirkol, acar, sosis, kecap, dll.

Produk-produk tersebut biasanya dimanfaatkan sebagai minuman atau makanan. Bioteknologi fermentasi, teknologi fermentasi merupakan teknologi yang menggunakan mikroba untuk memproduksi makanan dan minuman.

Sejarah Ferementasi

Fermentasi merupakan suatu cara yang telah dikenal dan digunakan sejak lama sejak jaman kuno.

• 6000-4000 SM: teknologi fermentasi pembuatan bir di Sumeria dan Mesir
• Abad ke-14: distilasi untuk menghasilkan minuman beralkohol tinggi di Cina
• Sebelum 1865 : teknologi pembuatan bir, anggur, keju, yogurt, dan makanan lainnya sebagai hasil dari proses fermentasi (era pra-Pasteur)
• 1865-1940: teknologi pembuatan etanol, butanol, aseton, gliserol, asam-asam organik (era Pasteur).

Fermentasi dapat dibedakan menjadi:

1. fermentasi aerob jika memerlukan oksigen mengubah substrat gula menjadi dan hasil akhirnya asam piruvat dan karbondioksida (CO₂), dan,
2. fermentasi anaerob jika tidak memerlukan oksigen, gula akan diubah menjadi asam piruvat, kemudian asetaldehida dan akhirnya menjadi alkohol; etanol atau methanol dan asam laktat.

Sebagai suatu proses fermentasi memerlukan:

1. Mikroba sebagai inokulum (starter).

2. Tempat (wadah) untuk menjamin proses fermentasi berlangsung dengan optimal.

3. Substrat sebagai tempat tumbuh (medium) dan sumber nutrisi bagi mikroba.

4. Produk, sesuatu yang dihasilkan dari proses fermentasi.

Prinsip-prinsip Fermentasi

Hal-hal yang perlu diperhatikan agar fermentasi dapat berjalan dengan optimal, maka harus memperhatikan faktor-faktor berikut ini:

1. Aseptis: terbebas dari kontaminan

2. Volume kultur relatif konstan (tidak bocor atau menguap)

3. Kadar oksigen terlarut harus memenuhi standar

4. Kondisi lingkungan seperti: suhu, pH harus terkontrol.

5. Komposisi medium pertumbuhan harus mencukupi kebutuhan mikroba.

6. Penyiapan inokulum harus murni.

7. Sifat fermentasi

8. Prinsip kultivasi mikroba dalam sistem cair

9. Desain bioreaktor (fermenter)

10. Desain medium

11. Instrumentasi dan pengendalian proses dalam bioreaktor

12. Tenik pengukuran

13. Pemindahan massa dan energi

14. Peningkatan skala

15. Fermentasi substrat padat

16. Kultur biakan murni (isolat)

17. Tahap produksi akhir.

Sifat Fermentasi

1. Aerob memerlukan adanya oksigen.

2. Anaerob tidak memerlukan adanya oksigen.

Produk-produk Aplikasi Industri Bioteknologi Fermentasi

Dalam dimensi baru teknologi fermentasi mikroba berperan untuk menghasilkan:

1. Bir, minuman beralkohol. Sari buah, atau gula diiberi Saccharomyces cerevisiae kemudian diinkubasikan akan didapatkan minuman beralkohol.
2. Yoghurt, diproduksi dengan cara memfermentasi air susu dengan bakteri bukan khamir. Biasanya menggunakan campuran Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Pada pembuatan yoghurt air susu dipasteurisasi pada suhu 73^oC selama 15 detik. Kemudian ditambahkan kultur starter bakteri. Fermentasi pada suhu 40^oC selama 2,5 -3,5 jam sampai susu menggumpal, dan asam laktat dihasilkan. Bakteri mengubah gula susu (laktosa) pada kondisi anaerobic. Lactose diubah menjadi asam laktat yang bersifat menggumpalkan casein (protein susu). Dihasilkan krem yoghurt tebal dengan rasa sedikit asam. Yoghurt sebaiknya disimpan pada suhu 4^o C untuk mengurangi aktivitas mikroba.
3. Keju, berbagai jenis bakteri dapat digunakan untuk memfermentasi susu menjadi keju, tergantung jenis keju yang dihasilkan. Biasanya digunakan spesies Streptococcus thermophillus dan Lactobacillus bulgaricus. Enzim yang diperlukan untuk menghasilkan keju adalah rennet yang mengandung chymosin yang bersifat menggumpalkan casein.
4. VCO, santan kelapa bagian kanil (lapisan atas) diberikan inokulum dieramkan beberapa hari kemudian didapatan minyak kelapa murni (VCO) yang memiliki khasiat sebagai obat.
5. Nata de coco (air kelapa), Nata de pina (nanas), nata de soya (limbah tahu). Acetobater xylinum ditumbuhkan pada substrat gual yang diberi air kelapa dieramkan beberapa hari didapatkan nata de coco. Yang kaya serat dan baik untuk sumber makanan berserat tinggi.
6. Protein sel tunggal. Biomassa (single cell protein). Mikroorganisme selain berperan dalam fermentasi juga sebagai penghasil protein yang disebut single cell protein (SCP). SCP selain mengandung protein juga mengandung karbohidrat, lemak, vitamin dan mineral. Untuk memenuhi kebutuhan pangan terutama sumber protein yang semakin meningkat sejalan dengan pertumbuhan jumlah penduduk diperlukan langkah bioteknologi untuk memproduksi protein dalam kuantitas cukup dan kualitas baik. Mengapa mikroorganisme karena pertumbuhannya cepat yaitu 20 – 120 menit (bakteri), algae (2 – 6 jam). Sedangkan ayam (3 – 4 minggu). Hal-hal yang mesti diperhatikan dalam pemanfaatan mikroorganisme sebagai penghasil protein antara lain: keamanan, nilai nutrisi, dan penerimaan masyarakat. Kelebihan mikroorganisme untuk produksi SCP antara lain: pertumbuhan cepat, mudah dimodifikasi secara genetic, mengandung protein relatif tinggi, memerlukan ruang yang relatif sempit, dan dapat tumbuh pada berbagai substrat (raw material).
7. Produksi antibiotik. Streptomycin oleh streptomyces, penisilin oleh peniclium notatum.