FERMENTASI

DEFINISI

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.

Bangsa Somaria dan Babilon kuno sudah mengkonsumsi minuman beralkohol seperti bir sejak 6000 tahun sebelum masehi. Bangsa Mesir sudah mulai membuat adonan Kue Asam sejak tahun 4000 sebelum masehi. Sedangkan di negara-negara Eropa, minuman anggur sudah dikenal jauh dimasa lalu dan dibuat melalui proses fermentasi

Fermentasi merupakan proses pengubahan bahan organik menjadi bentuk lain yang lebih berguna dengan bantuan mikroorganisme secara terkontrol. Mikroorganisme yang terlibat diantaranya adalah bakteri, protozoa, jamur atau kapang atau fungi dan, ragi atau yeast.

Contoh proses fermentasi adalah pembuatan tape, tempe, kecap, oncom, roti, brem, keju, dan yogurt.

Untuk menghasilkan suatu produk fermentasi tertentu, dibutuhkan kondisi fermentasi dan jenis mikroba dengan karakteristik tertentu juga. Oleh karena itu, diperlukan keadaan lingkungan, substrat (media), serta perlakuan (treatment) yang sesuai sehingga produk yang akan dihasilkan menjadi optimal.

MANFAAT FERMENTASI

Beberapa manfaat/keuntungan yang dapat diperoleh dari proses pembuatan produk melalui proses fermentasi adalah:

1. Dapat menghilangkan atau mengurangi zat anti-nutrisi;

2. Dapat meningkatkan kandungan nutrisi;

3. Dapat meningkatkan kecernaan;

4. Dapat menaikkan tingkat kesehatan, lebih menyehatkan;

5. Dapat menaikkan waktu simpan, tahan lama, awet;

6. Dapat memiliki nilai jual lebih tinggi.

PERALATAN DAN PROSES FERMENTASI

Alat utama yang digunakan untuk proses fermentasi adalah bio-reaktor atau biasa disebut fermentor.

FERMEMTOR

Fermentor adalah tangki atau wadah dimana di dalamnya seluruh sel yaitu mikrobia mengubah bahan dasar menjadi produk biokimia dengan atau tanpa produk sampingan. Fermontor sering disebut dengan bioreaktor. Fermentor umunya dilengkapi dengan pengaduk, saluran aerasi, dan perlengkapan lainnya.

Fungsi utama fermentor adalah menyediakan kondisi lingkungan yang cocok bagi mikrobia agar dapat menghasilkan bio-massa, enzim, metabolit dan sebagainya.

SYARAT FERMENTOR

1. Tangki dapat dioperasikan secara aseptik, agitasi dan aerasi;

2. Energi pengoperasian serendah mungkin;

3. Temperatur harus terkontrol;.

4. Kontrol pH;

5. Tempat pengambilan sampel;

6. Penguapan berlebihan dihindari;

7. Tangki didesain untuk meminimalkan tenaga kerja pemanenan, pembersihan dan perawatan;

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

SYARAT KONSTRUKSI FERMENTOR

Beberapa persyaratan yang harus dimiliki oleh sebuah Konstruksi Fermentor diantaranya adalah:

1. Bahan fermentor dibuat dari bahan yang memiliki sifat tahan karat untuk mencegah kontaminasi logam atau ion selama proses berlangsung;

2. Bahan fermentor harus tidak beracun dan tidak mudah bereaksi atau terlarut, sehingga tidak menghambat pertumbuhan mikrobia;

3. Bahan fermentor harus terbuat dari bahan yang memiliki sifat kekuatan yang cukup agar dapat melakukan proses sterilisasi berulang kali pada tekanan uap yang tinggi;

4. Sistem stirer dari fermentor dan lubang pemasukannya cukup, sehingga tidak mengalami stress mekanik akibat terlampau rapat;

5. Medium dan kultur Harus dapat diperiksa secara visual, dibuat dari bahan transparan.

TAHAPAN DAN PROSES FERMEMTASI

1. Formulasi medium yang akan digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme, baik pada Enrichment (pengkayaan) maupun pada Proses Produksi;

2. Sterilisasi media, fermentor dan perlengkapannya;

3. Produksi kultur murni atau campuran yang cukup untuk meng-inokulasi pada tahap produksi;

4. Optimasi produksi pada tahap fermentasi produk dengan kondisi optimum;

5. Ekstraksi (pemanenan hasil) dan purifikasi atau pemurnian produk;

6. Pembuangan effluen (limbah medium) yang dihasilkan selama produksi.

TAHAP PERSIAPAN MEDIUM FERMENTASI

Medium yang digunakan adalah medium cair yang terdiri dari 2 macam larutan. Larutan pertama berisi garam-garam nutrisi untuk pertumbuhan ragi, sedangkan larutan kedua adalah substrat yang umumnya berbentuk larutan glukosa dalam air.

Nutrisi yang diperlukan dalam medium pertumbuhan ragi antara lain unsur N, O, H, Mg, K, S dan, Ca.

Glukosa berperan sebagai sumber karbon dan sumber energi. Kadar senyawa-senyawa yang diperlukan supaya medium dapat mendukung pertumbuhan ragi secara optimal harus ditentukan berdasarkan komposisi masing-masing unsur dalam sel ragi.

TAHAP STERILISAAI

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

1. kontaminan meningkatkan persaingan di dalam mengkonsumsi substrat sehingga akan mengurangi perolehan;

2. kontaminan dapat menghambat proses metabolisme sel sehingga akan mengurangi perolehan;

3. kontaminan meningkatkan turbiditas sehingga dapat mengacaukan pengukuran terhadap jumlah sel setiap saat.

TAHAO PENYIAPAN INOKULUM

Setelah seluruh alat dan bahan steril, dilakukan proses inokulasi Saccharomycess cereviceae dari biakan murni. Sebagai inokulumnya adalah biakan ragi. Komposisi medium starter adalah sama dengan komposisi media fermentasi dengan penambahan "growth factor".

Inokulum tersebut dimasukkan ke dalam campuran larutan nutrisi dan substrat yang diambil sebagian dari fermentor dan dimasukkan ke dalam wadah tertentu, misalnya labu erlenmeyer atau lainnya.

Tujuan dibiakkannya ragi dalam starter adalah mengadaptasikan sel terhadap media fermentasi. Dengan adanya adaptasi pada starter ini diharapkan "lag phase" sebagai tahap awal fermentasi dapat dilewati.

Biakan diusahakan tepat berada pada akhir fasa logaritmik. Dengan demikian pertumbuhan sel ragi akan maksimum dalam waktu yang relatif singkat

TAHAP PELAKSANAAN FERMENTASI

Tahap ini dimulai saat inokulum yang telah beradaptasi dalam medium dimasukkan dalam medium di fermentor. Pelaksanaan fermentasi dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1. Nutrisi, substrat, dan inokulan dimasukkan ke dalam fermentor yang dilakukan secara aseptis. Nutrisi dimasukkan ke dalam fermentor sebelum disterilisasi dalam autoclave. Substrat dan inokulan dimasukkan dengan cara memanaskan mulut inlet dengan kapas yang dibakar kemudian medium dan inokulum dimasukkan ke dalam fermentor;

2. Kemudian dilakukan kecepatan aerasi dan agitasi.

Aerasi berfungsi sebagai penyuplai oksigen untuk sel ragi dan disuplai dalam bentuk gelembung gas. Laju oksigen yang disuplai ke dalam fermentor harus selalu stabil. Ketidakstabilan laju aliran oksigen dapat menurunkan unjuk kerja fermentor. Hai ini disebabkan karena laju transfer O2 tidak tetap, kadar DO tidak stabil, sehingga metabolisme sel ragi terganggu. Di sini, agitasi berfungsi sebagai alat penghomogen larutan fermentasi.

GARIS TIPIS ANTARA FERMENTASI DAN DEKOMPOSISI

Mikroorganisme memainkan peran utama pada pembusukan (penguraian) makanan.

Faktanya adalah bahwa fermentasi dan dekomposisi melibatkan proses yang sama seperti mikroorganisme memecah bahan organik untuk membuat zat baru.

Perbedaannya terletak pada sifat zat barunya. Jika zat-zat yang berbahaya bagi manusia, seperti hidrogen sulfida atau amonia, diciptakan, proses ini disebut “dekomposisi”, dan jika zat-zat bermanfaat diciptakan, hal itu disebut “fermentasi”. Dengan demikian, perbedaan tersebut dibuat sesuai dengan perspektif yang diambil.

CIRI-CIRI MAKANAN FERMEMTASI

Ada berbagai jenis makanan fermentasi, tetapi mereka semua berbagi beberapa karakteristik yang sama.

Mereka dapat disimpan untuk jangka waktu tertentu. Secara umum, makanan hasil fermentasi dapat disimpan lebih lama dari bahan yang digunakan untuk membuat fermentasi mereka.

Sebagai contoh, susu segar dengan mudah membusuk, namun produk susu fermentasi seperti yoghurt dan keju dapat disimpan lebih lama. Diperkirakan bahwa karena bakteri asam laktat meningkat jumlahnya, mereka mencegah invasi bakteri lain yang menyebabkan dekomposisi.

Mereka memiliki rasa dan bau yang khas. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa ketika mikroorganisme memecah bahan organik, mereka menciptakan asam amino yang merupakan dasar dari komponen penciuman dan rasa. Karena mikroorganisme menghasilkan zat yang berbeda, banyak makanan fermentasi memiliki rasa yang sangat khas dan bau. Mereka meningkatkan kesehatan yang baik.

Dekomposisi menyebabkan pembentukan zat dengan molekul yang lebih kecil. Hal ini meningkatkan pencernaan dan penyerapan nutrisi, dan memicu produksi menguntungkan asam amino esensial, vitamin dan enzim.