Anfistumb "FERMENTASI"

FERMENTASI Merupakan proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob (respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal ). Fermentasi merupakan proses enzimatik dimana enzim yang bekerja mungkin sudah dalam keadaan terisolasi. Yaitu terpisah dari selnya atau masih dalam keadaan terikat didalam sel. Pada beberapa proses fermentasi yang menggunakan sel mikroba, reaksi enzim mungkin sepenuhnya dalam sel mikroba, karena enzim yang bekerja bersifat intra seluler.

Sumber mikroba

           1.      Bakteri

2. Fungi
3. Kapang
4. Khamir

Manfaat mikroba untuk fermentasi

           1.      Produksi massa sel

2. Produksi enzim,antigen,pigmen,lipid,
3. Produksi metabolit primer
4. Produksimetabolit sekunder
5. Aplikasi aktivitas metabolisme : pengawetan keju,pengolahan pembuatan roti,pengolahan limbah,
6. Modifikasi  struktur kimia / biotransformasi
7. Merangsang fixasi nitrogen

Fermentasi menurut Pasteur yaitu keberadaan oksigen akan menghambat  jalur fermentasi di dalam sel khamir sehingga sumber karbon yang ada akan digunakan melalui jalur  respirasi. Fenomena ini sering disebut sebagai  Pasteur effect (Walker 1998). Pada sel-sel prokariota  dan eukariota, Pasteur effect banyak dijumpai,  salah satu contoh adalah fermentasi asam laktat oleh sel  otot manusia ketika kekurangan oksigen. Berdasarkan  fenomena ini, seharusnya produksi ethanol oleh khamir  terjadi pada kondisi anaerob. Namun ternyata terjadi dalam proses aerob, Pasteur effect  pada sel khamir diamati pada sel yang telah memasuki  fase stasioner (resting), Sedangkan produksi alkohol terjadi  ketika sel berada pada fase pertumbuhan (fase log)  (Alexander & Jeffries 1990). Hal inilah yang membuat Pasteur effect diduga bukan fenomena yang terjadi saat produksi ethanol oleh Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae Telah lama digunakan dalam  industri alkohol dan minuman beralkohol sebab  memiliki kemampuan dalam memfermentasi glukosa  menjadi ethanol. Hal yang menarik adalah proses  fermentasi ethanol pada khamir tersebut berlangsung  pada kondisi aerob.

CONTOH PRODUK FERMENTASI  MAKANAN

a.      Fermentasi Tempe

Tempe merupakan hasil fermentasi dari kedelai menggunakan jamur Rhizopus oryzae. Tempe selain dibuat dari kedelai dapat juga dibuat dari berbagai bahan nabati berprotein. Jamur selain berfungsi mengikat/menyatukan biji kedelai sehingga menjadi satu kesatuan produk yang kompak juga menghasilkan berbagai enzim yang dapat meningkatkan nilai cerna tempe saat dikonsumsi.

b.      Fermentasi tape

Tape dibuat dari ubi kayu ataupun beras ketan dan merupakan makanan yang populer di Indonesia dan Malaysia. Dalam pembuatan tape melibatkan tiga kelompok mikroorganisme yaitu :

1.      Endomycopsis fibuliger , Mikrobia perombak pati menjadi gula yang menjadikan tape pada awal fermentasi berasa manis.

2.      Mikrobia yang banyak dianggap penting dalam proses ini adalah Saccharomyces dan Cabdida . Akan menyebabkan mikrobia yang mengunakan gula sebagai sumber karbon , gula mampu tumbuh dan menghasilkan alkohol. Yang masuk dalam kelompok ini adalah yang menyebabkan tape berubah menjadi alkoholik.

3.      Acetobacter aceti , alkohol juga memacu tumbuhnya bakteri pengoksidasi alkohol yaitu   yang mengubah alkohol menjadi asam asetat dan menyebakan rasa masam pada tape yang dihasilkan.

c.       Fermentasi Keju

Keju merupakan hasil fermentasi susu, tetapi dalam proses produksi yang lebih kompleks. Perbedaan bakteri  yang berperan menyebab kan waktu fermentasi yang lebih lama dari yogurt. Keju sangat beragam, tedapat lebih dari 20 klas dan ratusan vaietas, namun awal proses nya adalah sama.

d.      Fermentasi Nata deCoco

Nata de coco sebenarnya adalah selulosa murni. Merupakan produk hasil kegiatan mikroba Acetobacter xylinum. Mikroba ini dapat merubah gula menjadi selulosa.Jalinan selulosa inilah yang membuat nata terlihat putih. Sebagai makanan berserat, nata de coco memiliki kandungan selulosa ± 2,5 % dan air lebih dari 95 %. Nata de coco memiliki kandungan serat kasar 2,75 %, protein 1,5 – 2,8 %, lemak 0,35 % dan sisanya air

CONTOH PRODUK FERMENTASI  MINUMAN

a. Wine

Bahan yang utama diperlukan adalah buah (jika buahnya anggur disebut wine . Tetapi bila menggunakan buah bukan anggur maka diberi nama sesuai nama buahnya.yang saja, misal :  Pisang maka disebut wine pisang dan sebagainya tergantung nama buah). Selain buah diperlukan juga peralatan (fermentor) dan mikro orga nisme yaitu khamir, dan nutrisi tambahan. Hampir semua buah dapat dibuat wine terutama yang mengandung gula. Dapat pula dari bahan yang kaya pati misalnya beras ketan, pati atau beras ini harus dipecah terlebih dahulu misal menggunakan ragi tape dijadikan tape atau dihidrolisis dengan asam maupun enzim.Bila gula pada buah tadi kurang maka sering ditambahkan gula. Contoh produk yang berasal dari beras ketan ( fermentasi ) adalah brem bali, sedang yang melalui hidrolisis adalah bio-etanol.

b. Fermentasi Yogurt

Produksi yogurt dimulai dengan kondisi susu. Kandungan air pada susu diturunkan hingga 25% dengan evaporasi vacuum dan ditambah 5% susu bubuk. Tahap akhir kondisioning, panaskan susu pada suhu 86 – 93⁰C selama 30 – 60 menit (Hal ini akan menyebabkan beberapa protein mengalami pemecahan dan mikrobia kontaminan akan terbunuh. Setelah itu didinginkan pada suhu 45⁰C dan ditambahkan campuran Streptococcus thermophilus  dan Lactobacillus bulgaricus dalam perbandingan 1:1. Buah yang baik adalah bila mengandung asam-asam seperti asam tartart, malat dan sitrat. Asam tartart adalah antioksidan dan menghasilkan rasa asam. Asam malat juga dikenal sebagai asam buah terutama pada apel. Asam sitrat adalah pengawet alami dan juga memberi rasa asam.

c. Khamir

Adalah mikrooorganisme yang melakukan fementasi pada juice buah untuk menjadi wine. Khamir yang umum digunakan adalah : Saccharomyces sp. Khamir ini akan mengubah gula menjadi alkohol dan CO2. Dalam perombakan ini diperlukan pula nutrien yang mendukung pertumbuhan khamir, jika tidak tersedia pada bahan baku. Maka bahan yang umum ditambah kan adalah amonium fosfat sebagai sumber nitrogen.

CONTOH PRODUK FERMENTASI  ASAM

a.      Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat banyak terjadi pada susu. Jasada yang paling berperan dalam fermentasi ini adalah Lacobacillus sp. Laktosa diubah menjadi asam laktat. Kini asam laktat juga digunakan untuk produksi plastik dalam bentuk PLA

b.      Fermentasi Asam Sitrat

Asam sitrat dihasilkan melalui fermentasi menggunakan  jamur Aspergillus niger. Meskipun beberapa bakteri mampu melakukan, namun yang paling umum digunakan adalah jamur ini. Pada kondisi aerob jamur ini mengubah gula atau pati menjadi asm sitrat melalui pengubahan pada TCA

c.       Fermentasi Asam Glutamat

Asam glutamat digunakan untuk penyedap makanan sebagai penegas rasa. Organisme yang kini banyak digunakan adalah mutan dari Corynebacterium glutamicum.Pertama kali dikembangkan di negara Jepang.

CONTOH PRODUK FERMENTASI VITAMIN

Fermentasi Vitamin

Vitamin selain dapat diperoleh dari berbagai tumbuhan juga dapat dihasilkan secara fermentasi. Terutama vitamin B.  Mikroorganisme yang terlibat dalam produksi vitamin ini adalah kapang , askomisetes Eremothecium ashbyii dan  Ashbya gossypii. Bakteri dapat juga digunakan untuk produksi. Hasil yang dicapai dapat lebih dari 20 g riboflavin per liter kultur cair yang dilakukan secara steril dan kondisi aerob dengan medium yang mengandung molase atau minyak tumbuhan sebagai sumber karbon utama. 

CONTOH PRODUK FERMENTASI ENZIM

a.      Amilase

Amilase (alfa, beta dan glukoamilase) merupakan enzim yang penting dalam bidang pangan dan bioteknologi. Amilase dapat diperoleh dari berbagai sumber seperti tanaman, binatang dan mikroorganisme.  Saat  ini sejumlah enzim amilae telah diproduksi secara komersial. Penggunaan mikroba dianggap lebih prospektif karena mudah tumbuh, cepat menghasilkan dan kondisi lingkungan dapat dikendalikan Mikroba yang umum digunakan adalah Trichoderma dari anggota genus Aspergillus dan Rhizopus. Produksi enzim amilase dapat menggunakan berbagai sumber karbon. Sumber  karbon yang murah adalah sekam, molase, tepung jagung, jagung, limbah tapioka dan sebagainya. Jika digunakan limbah sebagai substrat, maka limbah tadi dapat diperkaya nutrisinya untuk mengoptimalkan produksi enzim.Sumber karbon yang dapat digunakan sebagai suplemen antara lain : pati, sukrosa, laktosa, maltosa, dekstrosa, fruktosa, dan glukosa. Sumber nitrogen sebagai suplemen antara lain: pepton, tripton, ekstrak daging, ekstrak khamir, amonium sulfat, tepung kedelai, urea dan natrium nitrat. Sumber enzim kasar dapat diukur aktivitas enzimnya dengan cara campur enzim dengan larutan soluble starch 1% dalam bufer sodium asetat 0,1 M (pH 6,0) pada suhu 50⁰C selama 5 menit. Lalu ukur glukosa yang dihasilkan.

CONTOH PRODUK FERMENTASI ALKOHOL

a.      Fermentasi Alkohol

Mikroorganisme yang terlibat adalah : Khamir dari genus Saccharomyces sp. Saccharomyces yang paling banyak digunakan adalah S. cerevisiae  dan S. carlbergensis.  Khamir ini akan mengubah gula pada substrat menjadi alkohol pada kondisi aerob. Jika khamir ini ditumbuh kan pada suasana aerob, maka akan dihasilkan sel lebih banyak daripada metabolitnya. Produk ini dimanfaatkan dalam memproduksi ragi roti.

CONTOH PRODUK FARMASI LOVASTATIN

Lovastatin adalah suatu ‘pro-drug’, yang memiliki arti penting secara medis sebagai zat penurun kadar kolesterol darah dan diindikasikan berguna untuk mengurangi resiko arteriosklerosis.  Biosintesis lovastatin dapat dilakukan melalui fermentasi cair terhadap jamur Aspergillus terreus dengan tersedianya sumber karbon yang cukup dan kondisi proses yang terjaga pada agitasi 150 rpm dan suhu 28 ^o C. Produk dipanen setelah 6 hari fermentasi dan selan jutnya diekstraksi untuk memperoleh lovastatin murni. Mikroorganisme yang digunakan adalah Jamur Aspergillus terreus  ATCC 20542.Media fermentasi cair steril terdiri dari  Laktosa 9 g; pepton 0.6 g;  corn steep liquor 1 g; gliserol 3 g; susu skim 0.42 g; tepung jagung  (dalam beberapa konsentrasi) dan aquades. pH media diatur sebesar 6.8 dengan penambahan NaOH 1.125 N atau HCl 25 %, lalu media disterilisasipada 121 °C selama 15 menit. Produksi metabolit sekunder dari Aspergillus terreus dilakukan melalui metode fermentasi kultur curah atau media cair dengan melakukan peragaman konsentrasi tepung jagung yaitu : 2.5, 5 , 7.5, 10, dan 12.5 %. Inokulum 10 % dengan usia 30 jam diinoku lasikan ke dalam tabung Erlenmeyer 500 mL yang berisi 100 mL media fermentasi cair steril. Biakan dikocok dengan pengocok orbital kecepatan 150 rpm, suhu 28 °C selama 144 jam (atau 6 hari).

Sumber:

Http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/DIKTAT%20KULIAH%20FISIOLOGI%20TUMBUHAN%20DASAR.pdf

http://slideplayer.info/slide/3155505/

id.wikipedia.org/wiki/Fermentasi