FERMENTASI PANGAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    LATAR BELAKANG

Makanan fermentasi merupakan salah jenis makanan tertua dan telah menjadi makanan hampir semua bangsa selama ribuan tahun. Saat ini makanan fermentasi menjadi sektor utama dari industri pengolahan makanan, seperti produk sereal fermentasi, minuman beralkohol, produk susu fermentasi, dan produk kedelai diantara banyak lainnya. Mikoprotein juga telah dikembangkan sebagai pengganti daging.

Selama fermentasi bahan pangan, langkah terkendali dari pemilihan mikroorganisme dipakai untuk mengubah tekstur bahan pangan, mengawetkan bahan pangan dengan produksi asam atau alkohol, untuk menghasilkan flavor dan aroma yang hampir tidak kentara yang meningkatkan mutu dan nilai bahan baku. Efek pengawetan dilengkapi dengan satuan operasi lainnya (misalnya pasteurisasi, pendinginan atau pengemasan dengan udara termodifikasi). Efek kombinasi merupakan contoh teknologi yang mengatasi banyak rintangan.

Teknologi fermentasi memiliki cakupan yang  luas, yaitu mulai dari teknik produksi makanan fermentasi, minuman beralkohol, produksi biomassa (inokulum, protein sel tunggal), produksi asam-asam organik, asam-asam amino, enzim, vitamin, antibiotika dan sebagainya sampai pada tehnik penangan limbah.

Setiap proses fermentasi mendayagunakan aktivitas metabolisme suatu mikroba tertentu atau campuran dari beberapa mikroba. Dari sudut industri, mikroba merupakan pabrik kimia yang mengubah bahan baku menjadi berbagai jenis produk. Industri fermentasi modern mendayagunakan teknologi mutakhir berdasarkan ilmu keteknikan yang maju dan pengetahuan yang mendalam mengenai biokimia dan aktivitas metabolisme mikroba.

1.2  RUMUSAN MASALAH

1.      Apa pengertian fermentasi?

2.      Bagaimana klasifikasi produk fermentasi pangan?

3.      Apa saja keuntungan utama teknologi fermentasi makanan?

4.      Bagaimana fermentor teknologi fermentasi makanan?

5.      Bagaimana tahapan proses fermentasi makanan?

6.      Apa saja pengaruh tegnologi fermentasi terhadap bahan pangan?

1.3  TUJUAN PEMBELAJARAN

1.      Dapat menjelaskan pengertian fermentasi

2.      Dapat menjelaskan klasifikasi produk fermentasi pangan

3.      Dapat mengetahui keuntungan utama teknologi fermentasi makanan

4.      Dapat mengetahui fermentor teknologi fermentasi makanan

5.      Dapat menjelaskan tahapan proses fermentasi makanan

6.      Dapat mengetahui pengaruh tegnologi fermentasi terhadap bahan pangan

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian  Fermentasi

Fermentasi berasal dari bahasa latin ferfere yang artinya mendidihkan, yaitu berdasarkan ilmu kimia terbentuknya gas-gas dari suatu cairan kimia yang pengertiaanya berada dengan air mendidih. Gas yang terbentuk tersebbut di antaranya karbondioksidan (CO2). Penemuan cara fermentasi ini diawali dengan pembuatan bir sekitar 6000 tahun sebelum masehi. Selain itu pembuatan roti dengan bantuan khamir atau ragi sekitar 4000 tahun sebelum masehi. Pembuatan fermentasi kecap dan tauco di cina sejak 722 SM. Kira-kira abad ke17 mulai berkembang fermentasi anggur mengunakan bakteri Acetobacter. Menghasilkan asam asetat (asam cuka). Lantas tahun 1817, mulai diproduksi enzim pati menjadi gula malthosa (diastase). Kemudian tahun 1860, suatu enzim dari khamir dapat memecahkan sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa.

System pengawetan secara umum adalah menghambat pertumbuhan mikrobia, kenyataan menunjukan bahwa tidak semua mikrobia merugikan, sebagian di antaranya digunakan dalam pengawetan pangan. Produksi asam dalam jumlah yang besar oleh organisme tertentu menciptakan suatu yang kurang memadai bagi yang lain.

Fermentasi secara teknik sendiri dapat didefinisikan sebagai suatu proses oksidasi anaerobic dari karbohidrat dan menghasilkan alcohol serta beberapa asam. Namun banyak proses fermentasi yang menggunakan substrat protein dan lemak.

2.2  Klasifikasi Produk Fermentasi Pangan

Berdasarkan pada perubahan yang terjadi pada karbohidrat sebagai akibat dari aktivitas mikroorganisme, maka produk fermentasi dapat dikelompokkan sebagai proses fermentasi yang merubah karbohidrat:

(i)   menjadi asam-asam organic

(ii) alkohol dan karbondioksida sebagai komponen utama. Proses fermentasi dikatakan bersifat homofermentatif jika hanya menghasilkan satu jenis komponen saja sebagai hasil  utamanya; dan heterofermentatif jika megnhasilkan campuran berbagai senyawa/komponen utama.

Banyak proses fermentasi yang melibatkan campuran berbagai mikroorganisme atau seri populasi mikroorganisme yang berbeda sesuai dengan perubahan pH, perubahan ketersediaan substrat atau pun perubahan lain yang terjadi selama proses fermentasi berlangsung. Secara komersial, fermentasi asam laktat (fermentasi dengan hasil utama akhir beruapa asam laktat) dan fermentasi alkohol (fermentasi dengan hasil utama berupa alkohol dan CO2), merupakan proses fermentasi yang penting.

a.         Fermentasi Asam Laktat

Urut-urutan jenis bakteri asam laktat pada proses fermentasi ditentukan terutama oleh toleransinya terhadap asam. Misalnya pada susu, Streptococcus liquifaciens, S. lactis, dan Streptococcus cremoris akan mengalami penghambatan jika kandungan asam laktat telah mencapai sekitar 0,7 – 1,0 %. Pada saat itu, bakteri-bakteri tersebut akan kalah berkompetisi dengan jenis bakteri yang lebih tahan asam; misalnya Lactobacillus casei(tahan sampai 1,5 –2,0 % asam laktat) dan Lactobacillus bulgaricus (2,5 –3,0% asam laktat). Demikian juga pada fermentasi sayur asin, Lactobacilli adalah penghasil asam yang lebih kuat daripada Streptococci. Diantara empat kelompok bakteri asam laktat, spesies-spesies Streptococcus dan Pediococcus adalah bersifat homolaktat, Leuconostocsp. Merupakan heterolaktat, sedangkan Lactobacillussp. Bervariasi tergantung dari strain masing-masing.

Pada proses fermentasi bahan pangan yang berasam rendah (misalnya susu dan daging), inokulum ditambahkan untuk memberikan jumlah mirkroorganisme yang cukup, sehingga akan mencapai jumlah yang besar dalam jumlah yang lebih singkat (memperpendek masa fermentasi) dan sekaligus menghambat pertumbuhan bakteri pathogen dan pembusuk. Pada proses fermentasi yang lain, penambahan inokulum ini tidak diperlukan karena jumlah mikroorganisme pada flora normal bahan pangan telah mencukupi untuk menurunkan pH secara cepat, sehingga menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain yang tidak dikehendaki.

1.        Produk Fermentasi Daging

Sosis fermentasi (misalnya salami, pepperoni dan bologna) diproduksi dari campuran daging yang halus, rempah-rempah, garam kiuring (sodium nitrit/nitrat), garam dan gula. Daging tersebut dimasukkan dalam selongsong sosis (sausage casing), kemudaian difermentasi dan akhirnya dipasteurisasi pada suhu 65 – 68oC selama 4-8 jam, dikeringkan dan kemudian disimpan pada suhu rendah (4-7oC). Proses ini menghasilkan produk sosis yang awet.

2.        Produk Fermentasi Sayur-Sayuran

Produk fermentasi dari sayur-sayuran yang terkenal adalah acar ketimun, sayur asin dan lain-lain. Proses fermentasi sayur-sayuran ini sangat sederhana. Setelah dicuci, ketimun atau sayur-sayuran lain tersebut direndam dalam air garam (2.5-6% berat/berat) yang akan menghambat pertumbuhan bakteri pembusuk. Sekaligus, pada proses ini kontak udara sebisa mungkin dikurangi dengan cara menutup panci perendam dengan rapat dan air rendaman dibiarkan penuh sehingga tidak ada ruang udara tersisa. Dengan demikian kondisi fermentasi dapat bersifat anerobik. Dengan cara ini, secara alami akan menyebabkan pertumbuhan bakteri-bakteri asam laktat secara bergiliran sesuai dengan nilai pH. Pada kondisi tersebut (relatif anaerobik) akan terbentuk asam laktat sekitar 1%.

Sedangkan produk fermentasi dari buah yang terkenal adalah anggur buah.

-            Sayur Asin

Sayur asin merupakan produk olahan sayuran yang mempunyai rasa khas. Sayur asin dihasilkan dari proses peragian dengan menggunakan air tajin sebagai bahan pertumbuhan bakteri.Tujuan pembuatan sayur asin ini untuk memperpanjang daya simpan sayuran yang mudah busuk dan rusak. Sayurasin ini selain dibuat dari sawi, juga dari bahan-bahan lain, seperti: genjer, kubis dan lain-lain.

-            Sauerkraut

Sayuran ini diolah dengan cara peragian dan menggunakan garam sebagai zat pengawetnya. Proses pembuatannya sebenarnya agak begitu jauh berbeda dengan sayur asin, hanya saja ukurannya setelah layu diiris tipis-tipis. Tujuan pengolahan ini selain mengawetkan sayuran juga dapat meningkatkan rasa sayuran itu. Kol atau kubis merupakan sayuran yang paling umum diolah jadi sauerkraut, karena jenis sayuran ini banyak ditanam di Indonesia. Selain kubis, sayuran lain yang dapat diolah menjadi sauerkraut antara lain: sawi, kangkung, genjer, dan lain-lain.

-            Anggur Buah

Anggur buah adalah jenis minuman saribuah yang dibuat dengan cara peragian. Proses peragian berlangsung selama 7 – 15 hari. Kandungan gula pada bahan diubah menjadi alkohol oleh ragi. Ragi tersebut mulai bekerja aktif bila terlihat ada gelembung-gelembung udara. Pada proses ini, bahan-bahannya harus ditempatkan dalam botol yang tertutup rapat (tanpa udara). Buah yang biasa dibuat anggur antar lain: pisang klutuk (biji), ambon, raja, tawi dan jenis pisang lainnya; serta buah nenas, jambu, apel, mangga, pala, dan lain-lainnya. Namun produk anggur pisang yang paling baik adalah dari jenis pisang klutuk (pisang biji), karena buah pisang ini rasanya lebih manis dan baunya lebih harum. Pisang inipun mudah didapat, karena sering dijumpai tumbuh dipinggir-pinggir sungai sebagai tanaman liar, dan harganyapun sepertiga lebih murah dari jenis pisang lainnya.

b.        Fermentasi Alkohol

Produk fermentasi tradisional seperti tape dan brem merupakan contoh-contoh produk fermentasi alkohol. Sesuai dengan namanya, fermentasi alkohol akan mengkonversi pati (karbohidrat) menjadi alkohol sebagai hasil akhir utamanya. Proses Pada umumnya produk alkohol yang diproduksi adalah etanol, dan karenanya mempunyai pengaruh pengawetan

1.        Fermentasi Biji-Bijian

Tempe merupakan produk fermentasi dari biji-bijian yang cukup banyak dikenal. Tempe mengandung sumber protein nabati yang sangat potensial. Pada umumnya bahan baku dari tempe adalah kacang kedelai dan produk tersebut dikenal dengan tempe kedalai. Bahan baku lainnya juga dapat digunakan untuk membuat tempe, terutama adalah koro benguk (tempe benguk), ampas tahun tempe gembus, kecipir (tempe kecipir), ampas kelapa (tempe bongkrek) dan lain-lainnya.

2.        Produk Fermentasi Susu

Yoghurt, yakult dan sejenisnya merupakan produk fermentasi susu. Berdasarkan pada tingkat keasamannya produk-produk fermentasi susu ini dikelompokkan menjadi 4 jenis, yaitu:

1)      Berasam rendah; misalnya susu krim dan susu mentega

2)      Berasam sedang; misalnya yoghurt, yakult dan susu asidofilus

3)      Berasam tinggi; misalnya susu bulgarikus

4)      Mengandung campuran asam dan alkohol, misalnya ketir. Diantara produk-produk fermentasi susu tersebut, yoghurt merupakan produk yang paling dikenal luas.

Susu yang digunakan untuk pembuatan yoghurt umumnya susu murni, susu bubuk atau susu kental. Jika digunakan susu murni biasanya susu dikentalkan sehingga bolumenya berkurang 15 sampai 20%. Jika yoghurt dibuat dari susu bubuk, maka susu direkonstitusi (dilarutkan dalam air) dengan konsentrasi 10 – 12%. Pemanis yang umumnya digunakan adalah sukrosa tetapi bisa juga digunakan sirup jagung atau madu. Dalam proses pembuatan yoghurt seringkali ditambahkan buah-buahan yang telah dihaluskan sebanyak 15 – 20%. Proses fermentasi yoghurt dapat dilakukan pada suhu 37oC selama 24 jam atau pada suhu lebih tinggi yaitu 45oC selama 3-4 jam. Yoghurt yang baik mempunyai nilai total asam 0.90 – 0.95 persen; pH antara 3,8 – 4,6; dapat diambil dengan sendok tanpa meninggalkan cairan (whey), tekstur lembut dan tanpa butiran atau granula yang kasar. Selam proses fermentasi yoghurt, bakteri asam laktat akan merubah gula susu (laktosa) menjadi asam laktat dan asam-asam lain sehingga susu menjadi asam dan mempunyai citarasa khas.

Kedua kultur startet untuk pembuatan yoghurt ditumbuhkan secar terpisah dalam susu skim yang telah direkonstitusi (10%) dan dicampur pada waktu akan dipakai.

2.3           Keuntungan Utama Teknologi Fermentasi Makanan

Keuntungan utama fermentasi sebagai metode pengolahan makanan adalah:

-          Penggunaan kondisi pH dan suhu dalam taraf sedang untuk menjaga sifat gizi dan karakteristik sensori bahan pangan.

-          Memperkaya bahan pangan dengan vitamin, protein, asam amino atau asam lemak esensial, atau detoksifikasi dengan penghilangan faktor anti-gizi (misalnya fitat, tripsin inhibitot) atau toksin (misalnya aflatoksin)

-          Produksi bahan pangan yang memiliki aneka ragam rasa, aroma, tekstur yang tidak dapat dicapai dengan metode lain.

-          Konsumsi enegi yang rendang karena kondisi operasional pada taraf sedang.

-          Teknologi relatif sederhana dengan biaya kapital dan operasional rendah.

2.4         Fermentor Teknologi Fermentasi Makanan

Fermentor adalah tangki atau wadah dimana di dalamnya seluruh sel (mikrobia) mengubah bahan dasar menjadi produk biokimia dengan atau tanpa produk sampingan, sering disebut dengan bioreaktor. Fungsi dasar fermentor yaitu menyediakan kondisi lingkungan yang cocok bagi mikrobia didalamnya untuk menghasilkan biomassa, enzim, dan metabolit

Syarat fermentor

-                 Tangki dapat dioperasikan secara aseptik, agitasi dan aerasi

-                 Energi pengoperasian serendah mungkin

-                 Temperatur harus terkontrol

-                 Kontrol pH

-                 Tempat pengambilan sampel

-                 Penguapan berlebihan dihindari

-                 Tangki didesain untuk meminimalkan tenaga kerja pemanenan, pembersihan dan perawatan

-                 Peralatan general: permukaan bagian dalam halus, dihindari banyak sambungan, murah.

Konstruksi Fermentor

-                 Bahan fermentor dibuat tahan karat untuk mencegah kontaminasi logam/ion selama proses

-                 Bahan fermentor hrs tidak beracun & tidak mudah terlarut, sehingga tidak menghambat pertumbuhan mikrobia

-                 Bahan fermentor hrs kuat utk sterilisasi berulang kali pada tekanan uap tinggi

-                 Sistem stirer dari fermenter & lubang pemasukannya cukup, sehingga tidak mengalami stress mekanik akibat terlampau rapat

-                 Pemeriksaan secara visual dari medium & kultur harus tersedia, dibuat dari bahan transparan

2.5         Tahapan Proses Fermentasi Makanan

1.             Tahap Pesiapan Medium Fermentasi

Medium yang digunakan adalah medium cair yang terdiri dari dua macam larutan. Larutan pertama berisi garam garam nutrisi untuk pertumubuhan ragi, sedangkan larutan kedua adalah substrat yang umumnya berbentuk larutan glukosa dalam air. Glukosa berperan sebagai sumber karbon dan sumber energi .

2.             Tahap Sterilisasi

Sterilisasi dilakukan terhadap bahan dan alat agar terbebas dari kontaminasi mikroorganisme. Sterilisasi perlu dilakukan karena kontaminasi mikroba lain akan memberikan pengaruh yang tidak menguntungkan.

3.             Tahap Penyiapan Inokulum

Setelah seluruh alat dan bahan steril, dilakukan proses inokulasi Saccharomycess cereviceace dari biakan murni. Inokulum tersebut dimasukan kedalam campuran larutan nutrisi dan substrat, yang diambil sebagian dari fermentor dan dimasukan kedalam wadah tertentu, misalnya labu erlenmeyer atau lainnya.

4.             Tahap Pelaksanaan Fermentasi

Tahap ini di mulai saat inokulumyang telah beradaptasi dalam medium dimasukan dalam medium difermentor. Pelaksanaan fermentasi dilakukan dengan cara sebagai berikut:

-            Nutrisi, substrat, dan inokulan dimasukan kedalam fermentor yang dilakukan secara aseptis. Nutrisi dimasukan kedalam fermentor sebelum disterilisasi dalam autoclave. Substrat dan inokulan dimasukan dengan cara memanaskan mulut inlet dengan kapas yang dibakar kemudian medium dan inokulun dimasukkan kedalam fermentor.

-            Kemudian dilakukan kecepatan aerasi dan agitasi.

2.6         Pengaruh Tegnologi Fermentasi terhadap bahan pangan

Kondisi sedang yang digunakan pada fermentasi menghasilkan sedikit perubahan yang mengganggu karakteristik sensori dan mutu gizi yang ditemukan bersama dengan satuan operasi lainnya. Sesungguhnya fermentasi dapat meningkatkan indicator mutu bahan pangan, seperti tekstur, aroma, cita rasa, penampilan, gizi dan keamanan pangan.

-                 Karakteristik sensorik

Produk pangan fermentasi merupakan system yang kompleks dan memiliki enzim dari bahan baku yang berinteraksi dengan aktifitas metabolik mikroorganisme fermentasi. Factor-faktor seperti ukuran partikel, suhu dan konsentrasi DO juga memiliki pengaruh penting pada perubahan biokimia yang terjadi selama fermentasi. Fermentasi meningkatkan kemampuan untuk dikunyah dan dirasakan serta kemampuan bahan baku untuk diterima dengan mengandalkan komponen cita rasa dan aroma dan memodifikasi tekstur bahan pangan. Perubahan cita rasa merupakan proses kompleks dan secara umum bahan pangan hasil fermentasi jarang didokumentasikan. Salah satu satu contoh adalah Chaven dan Kadam (1989), yang mengulas tentang senyawa cita rasa yang terbentuk dalam fermentasi bumbu penyedap dan bumbu rempah.Cita rasa berubah selama fermentasi.Aroma fermentasi bahan pangan disebabkan karena ada sejumlah besar komponen kimiawi volatil (misalnya amina, asam lemak, aldehida, ester dan keton) dan hasil dari interaksi senyawa-senyawa ini selama fermeentasi dan pematangan. Pada roti, kopi dan cokelat, satuan operasi pemasakan dan pemanggangan menghasilkan aroma khas. Rasa dan tekstur bahan pangan fermentasi diubah dengan produksi asam dan termasuk contohmya adalah pengurangan rasa manis dan peningkatan keasaman karena fermentasi gula menjadi asam organic. Berikutnya, asam akan mengubah protein susu untuk menghasilkan karakteristik gel yoghurt atau gumpalan keju. Terdapat peningkatan rasa asin pada beberapa makanan (acar, kecap, produk ikan dan daging) karena penambahan garam dan berkurangnya rasa pahit dari beberapa bahan pangan karena aksi enzim yang dapat menghilangkan rasa pahit. Warna beberapa bahan pangan fermentasi tetap sama disebabkan karena perlakuan panas yang minimal dan/atau kisaran pH yang sesuai untuk stabilitas pigmen, perubahan warna dapat juga terjadi karena pembentukan pigmen coklat oleh aktifitas proteolitik pada fermentasi daging, degradasi klorofil dan pencoklatan enzimatis pada acarm.

-                 Nilai Gizi

Pertumbuhan mikroba menyebabkan perubahan kompleks pada nilai gizi bahan pangan fermentasi oleh adanya perubahan komposisi protein, lemak, dan karbohidrat.Beberapa mikroorganisme menghidrolisis senyawa polimer untuk menghasilkan substrat untuk perumbuhan sel, yang dapat meningkatka kemampuan cerna protein dan polisakarida.Fermentasi sereal meningkatkan nilai gizi dengan peningkatan jumlah dan kualitas protein (Chavan et al. 1998) dan ketersediaan lisin.Mikroorganisme juga menggunakan atau mengeluarkan hasil gula, vitamin, atau asam lemak esensial dan asam amino, dan membuang zat antigizi, toksin alami dan mikotoksin. Perubahan kandungan vitamin dalam bahan pangan bervariasi menurut jenis mikroorganisme dan bahan baku yang digunakan namun biasanya terdapat peningkatan kandungan vitamin B (Chalva dan Kadam 1989). Dan riboflavin dan niasin mungkin meningkat secara signifikan. Meskipun secara umum fermentasi tidak mengubah kandungan mineral bahan pangan, hidrolisa sekuestran (misalnya asam fitat) selama fermentasi akan meningkatkan bioavailabilitasnya.

-                 Keamanan Pangan

Fermentasi menggunakan fungsi dan asam laktat mengurangi aflatoksin B8 dan bakteri asam laktat menghambat mikroorganisme pathogen dengan menghasilkan bakteriosin. Kasus-kasus infeksi dikarenakan makanan, atau intoksikasi karena metabolik dari mikroba seperti mikotoksin, etil karbamat, dan amina biogenic bias terjadi karena bahan baku yang terkontaminasi, kurangnya pasteurisasi dan kurangnya pengawasan kondisi fermentasi.

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

System pengawetan secara umum adalah menghambat pertumbuhan mikrobia, kenyataan menunjukan bahwa tidak semua mikrobia merugikan, sebagian di antaranya digunakan dalam pengawetan pangan. Produksi asam dalam jumlah yang besar oleh organisme tertentu menciptakan suatu yang kurang memadai bagi yang lain.

Keuntungan utama fermentasi sebagai metode pengolahan makanan adalah:

-                    Penggunaan kondisi pH dan suhu dalam taraf sedang untuk menjaga sifat gizi dan karakteristik sensori bahan pangan.

-                    Memperkaya bahan pangan dengan vitamin, protein, asam amino atau asam lemak esensial, atau detoksifikasi dengan penghilangan faktor anti-gizi (misalnya fitat, tripsin inhibitot) atau toksin (misalnya aflatoksin)

-                    Produksi bahan pangan yang memiliki aneka ragam rasa, aroma, tekstur yang tidak dapat dicapai dengan metode lain.

-                    Konsumsi enegi yang rendang karena kondisi operasional pada taraf sedang.

-                    Teknologi relatif sederhana dengan biaya kapital dan operasional rendah.

Tahapan Proses Fermentasi Makanan

-                 Tahap Pesiapan Medium Fermentasi

-                 Tahap Sterilisasi

-                 Tahap Penyiapan Inokulum

-                 Tahap Pelaksanaan Fermentasi

3.2 SARAN

Diharapkan kepada pembaca agar memberikan kritikan dan saran yang membangun guna menyempurnakan makalah ini dan juga untuk menambah wawasan dan ilmu pengetahuan kita. Semoga dengan adanya makalah ini bisa berguna untuk kita semua.

DAFTAR PUSTAKA

Fellows, P. 2015. Teknologi Pengolahan Pangan. Ahli Bahasa Yohanus Kustanta. Jakarta: Buku Kedokteran EGC

Fardiaz. 1992. Mikrobiologi  Pangan. Jakarta:  Gramedia Pustaka Umum.

https://labfpuwg.files.wordpress.com/2010/02/proses-dan-produk-makanan-fermentasi.pdf