TEKNOLOGI FERMENTASI

Arti kata fermentasi selama ini berubah-ubah. Kata fermentasi berasal dari Bahasa Latin fervere yang berarti merebus (to boil). Arti kata dari Bahasa Latin tersebut dapat dikaitkan dengan kondisi cairan bergelembung atau mendidih. Keadaan ini disebabkan adanya aktivitas ragi pada ekstraksi buah-buahan atau biji-bijian. Gelembung-gelembung karbondioksida dihasilkan dari katabolisme anaerobik terhadap kandungan gula.

Fermentasi mempunyai arti yang berbeda bagi ahli biokimia dan mikrobiologi industri. Bidang biokimia : dihubungkan dengan pembangkitan energi oleh katabolisme senyawa organik. Bidang mikrobiologi industri : fermentasi mempunyai arti yang lebih luas, yang menggambarkan setiap proses untuk menghasilkan produk dari pembiakan Mikroorganisme.

Perubahan arti kata fermentasi sejalan dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh para ahli. Arti kata fermentasi berubah pada saat Gay Lussac berhasil melakukan penelitian yang menunjukkan penguraian gula menjadi alkohol dan karbondioksida. Selanjutnya Pasteur melakukan penelitian mengenai penyebab perubahan sifat bahan yang difermentasi, sehingga dihubungkan dengan mikroorganisme dan akhirnya dengan enzim. Untuk beberapa lama fermentasi terutama dihubungkan dengan karbohidrat, bahkan sampai sekarang pun masih sering digunakan. Padahal pengertian fermentasi tersebut lebih luas lagi, menyangkut juga perombakan protein dan lemak oleh aktivitas mikroorganisme.

Meskipun fermentasi sering dihubungkan dengan pembentukan gas yang disebabkan oleh mikroorganisme yang hidup, pada saat ini pembentukan gas maupun terdapatnya sel mikroorganisme hidup tidak merupakan kriteria yang esensial. Dalam beberapa proses fermentasi misalnya fermentasi asam laktat, tidak ada gas yang dibebaskan. Fermentasi dapat juga berlangsung (meskipun jarang terjadi) dengan menggunakan ekstrak enzim yang berfungsi sebagai katalisator reaksi. Dari uraian diatas dapat disarikan bahwa fermentasi mempunyai pengertian suatu proses terjadinya perubahan kimia pada suatu substrat organik melalui aktivitas enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme.

Zat-zat produk akhir ini termasuk sejumlah besar asam laktat,asam asetat, dan etanol, serta sejumlah kecil asam organikvolatil lainnya, alkohol dan ester dari alkohol tersebut.

Pertumbuhan yang terjadi tanpa adanya oksigen sering dikenal sebagai fermentasi.

Untuk hidup semua mikroorganisme membutuhkan sumber energi yang diperoleh dari metabolisme bahan pangan dimana mikroorganisme berada di dalamnya. Bahan baku energi yang paling banyak digunakan oleh mikroorganisme adalah glukosa. metabolisme aerobik. Dengan adanya oksigen beberapa mikroorganisme mencerna glukosa dan menghasilkan : air, karbondioksida, dan sejumlah besar energi (ATP) yang digunakan untuk tumbuh. Ini adalah

Metabolisme anaerobik. Beberapa mikroorganisme dapat mencerna energi bahan bakunya tanpa adanya oksigen dan sebagai hasilnya bahan baku energi ini hanya sebagian yang dipecah. Bukan air, karbondioksida, dan sejumlah besar energi yang dihasilkan Tetapi hanya sejumlah kecil energi, karbondioksida, air, dan produk akhir metabolik organik lain yang dihasilkan.

PERANAN MIKROORGANISME DALAM TEKNOLOGI FERMENTASI

Fermentasi bahan pangan adalah sebagai hasil kegiatan beberapa jenis mikroorganisme baik bakteri, khamir, dan kapang. Mikroorganisme yang memfermentasi bahan pangan dapat :- Menghasilkan perubahan yang menguntungkan (produk-produk fermentasi yang diinginkan) - Perubahan yang merugikan (kerusakan bahan pangan). Dari mikroorganisme yang memfermentasi bahan pangan - Yang paling penting adalah bakteri pembentuk asam laktat, asam asetat, dan beberapa jenis khamir penghasil alkohol.

Jenis-jenis mikroorganisme yang berperan dalam teknologi fermentasi : 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 - - menimbulkan rasa asam. - menghambat pertumbuhan dari beberapa jenis mikroorganisme lainnya. Dua kelompok kecil mikroorganisme dari kelompok : - - homofermentative - heterofermentative. Homofermentatif : hanya menghasilkan asam laktat dari metabolisme gulaheterofermentatif : menghasilkan karbondioksida dan sedikit asam-asam volatil lainnya, alkohol, dan ester disamping asam laktat.

Beberapa jenis yang penting dalam kelompok ini:

Streptococcus thermophilus, Streptococcus lactis dan Streptococcus cremoris. - gram positif - berbentuk bulat (coccus) yang terdapat sebagai rantai dan semuanya mempunyai nilai ekonomis penting dalam industri susu.Pediococcus cerevisae. - 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.

3. Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc dextranicum. - - - gram positif - berbentuk bulat yang terdapat secara berpasangan atau rantai pendek. - Bakteri-bakteri ini berperanan dalam perusakan larutan gula dengan produksi pertumbuhan dekstran berlendir. - Merupakan jenis yang penting dalam permulaan fermentasi sayuran dan juga ditemukan dalam sari buah, anggur, dan bahan pangan lainnya.

4. Lactobacillus lactis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus delbrueckii. - Berbentuk batang - Gram positif dan sering berbentuk pasangan dan rantai dari sel-selnya. - 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. - Penting sekali dalam fermentasi susu dan sayuran.

B. Bakteri Asam Propionat Ditemukan dalam golongan Propionibacterium - berbentuk batang - gram positif. - Penting dalam fermentasi bahan pangan karena kamampuannya memfermentasi karbohidrat dan juga asam laktat dan menghasilkan asam-asam propionat, asetat, dan karbondioksida. - Jenis-jenis ini penting dalam fermentasi keju Swiss.

C. Bakteri Asam asetat - Berbentuk batang - Gram negatif - Ditemukan dalam golongan Acetobacter contoh : Acetobacter aceti. - Metabolismenya lebih bersifat aerobik (tidak seperti spesies tersebut di atas - Peranannya yang utama dalam fermentasi bahan pangan adalah kemampuannya dalam mengoksidasi alkohol dan karbohidrat lainnya menjadi asam asetat dan dipergunakan dalam pabrik cuka.

D. Khamir - Sejak dulu berperan dalam fermentasi yang bersifat alkohol - Produk utama dari metabolismenya adalah etanol. - Contoh : Saccharomyces cerevisiae adalah jenis yang utama yang berperan dalam produksi minuman beralkohol : bir dan anggur dan juga digunakan untuk fermentasi adonan dalam perusahaan roti.E. Kapang - Jenis-jenis tertentu digunakan dalam persiapan pembuatan beberapa macam keju dan beberapa fermentasi bahan pangan Asia seperti kecap dan tempe. - Contoh : Aspergillus, Rhizopus, dan Penicillium sangat penting dalam kegiatan tersebut.

Dalam proses fermentasi, mikroorganisme harus mempunyai 3 (tiga) karakteristik penting 1. Mikroorganisme harus mampu tumbuh dengan cepat dalam suatu substrat dan lingkungan yang cocok untuk memperbanyak diri. 2. Mikroorganisme harus memiliki kemampuan untuk mengatur ketahanan fisiologi dan memilki enzim-enzim esensial yang mudah dan banyak supaya perubahan- perubahan kimia yang dikehendaki dapat terjadi. 3. Kondisi lingkungan yang diperlukan bagi pertumbuhan harus sesuai supaya produksi maksimum.

Berdasarkan sumber mikroorganisme proses fermentasi dibagi 2 (dua) : Fermentasi spontan : fermentasi bahan pangan dimana dalam pembuatannya tidak ditambahkan mikroorganisme dalam bentuk starter atau ragi, tetapi mikroorganisme yang berperan aktif dalam proses fermentasi berkembang baik secara spontan karena lingkungan hidupnya dibuat sesuai untuk pertumbuhannya, dimana aktivitas dan pertumbuhan bakteri asam laktat dirangsang karena adanya garam, contohnya pada pembuatan sayur asin. (2) Fermentasi tidak spontan : fermentasi yang terjadi dalam bahan pangan yang dalam pembuatannya ditambahkan mikrorganisme dalam bentuk starter atau ragi, dimana mikroorganisme tersebut akan tumbuh dan berkembang biak secara aktif merubah bahan yang difermentasi menjadi produk yang diinginkan, contohnya pada pembuatan tempe dan oncom.

Faktor Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi1. Konsentrasi Garam - Konsentrasi garam yang dianjurkan adalah 5-15% (20- 600S). - Garam berfungsi untuk menghambat pertumbuhan jenis- jenis mikroorganisme pembusuk yang tidak diinginkan selama proses fermentasi berlangsung. - Prinsip kerja garam dalam proses fermentasi adalah untuk mengatur Aw (ketersediaan air untuk kebutuhan mikroorganisme). - Mikroorganisme yang diinginkan untuk tumbuh adalah jenis-jenis bakteri penghasil asam. - Selain mengatur Aw, garam juga berfungsi untuk menarik keluar cairan sel jaringan yang mengandung sakarida- sakarida, dimana sakarida tersebut merupakan nutrien untuk pertumbuhan mikroorganisme. - Kadar garam selama fermentasi akan berubah karena cairan dalam sel- sel jaringan tertarik keluar sel, karena itu secara periodik harus diadakan penyesuaian kadar garam.

2. Suhu - Suhu selama proses fermentasi sangat menentukan jenis mikroorganisme dominan yang akan tumbuh. - Umumnya diperlukan suhu 30 oC untuk pertumbuhan mikroorganisme. - Bila suhu kurang dari 30 oC pertumbuhan mikroorganisme penghasil asam akan lambat sehingga dapat terjadi kerusakan produk.

3. Oksigen - Ketersediaaan oksigen harus diatur selama proses fermentasi. - Hal ini berhubungan dengan sifat mikroorganisme yang digunakan. - Contoh khamir dalam pembuatan anggur dan roti biasanya membutuhkan oksigen selama proses fermentasi berlangsung - Sedangkan untuk bakteri-bakteri penghasil asam tidak membutuhkan oksigen selama proses fermentasi berlangsung.

Produk-Produk Sayuran Hasil Fermentasi Hampir semua jenis sayuran termasuk buah-buahan yang bersifat seperti sayuran misalnya ketimun, tomat, olive dapat difermentasi oleh bakteri asam laktat. Sayur-sayuran mengandung gula dan zat-zat gizi untuk pertumbuhan bakteri asam laktat.

Faktor-faktor lingkungan yang penting dalam fermentasi sayuran adalah: 1. Terciptanya keadaan anaerobik. 2. Pengunaan garam yang sesuai yang berfungsi untuk menyerap keluar cairan dan zat-zat gizi dari sayur. 3. Pengaturan suhu yang sesuai untuk fermentasi. 4. Tersedianya bakteri asam laktat yang sesuai.

Sawi gelondongan dipotong-potong lembar demi lembardicuci ditiriskan pada tampahSawi selanjutnya dilayukan yaitu dihamparkan di atas tikar selama 12 jam pada suhu kamar atau jemur 2 jam disinar matahari. Sawi yang layu diremas-remas dengan garamkemudian digulung. Gulungan ini kemudian diperas airnya sampai habis.Sementara itu, siapkan larutan perendam yaitu garam 2,5% dari berat sawi Dan gula pasir 1-3%. Gulungan sawi disusun dalam toples atau wadah lainkemudian direndam dengan larutan yang sudah disiapkan.Supaya sawi tidak menyembul keluar, maka perlu diberikan pemberat sehingga semua gulungan sawi terendamStoples ditutup rapat dan dibiarkan fermentasi berjalan selama 2-3 hari.Setelah itu sawi siap untuk dimakan dalam keadaan segar atau diolah menjadi asinan, ditumis, dan sebagainya.

Sawi asin dibuat dari sawi hijau/sawi pahit/jabung. Sesuai dengan namanya sawi asin ini mempunyai rasa yang agak asin, berasa cuka dan sedikit alkohol. Mikroorganime yang berperan dalam pembuatan sawi asin adalah jenis-jenis bakteri penghasil asam laktat :- Lactobacillus cucumeris, -Lactobacillus pentoaceticus -Leuconostoc mesenteroides.