FERMENTASI

FERMENTASI

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Prinsip Percobaan

a.       Fermentasi laktosa

Laktosa akan diubah menjadi Glukosa kemudian didehidrogenasi oleh L.bulgaricus membentuk  asam laktat.

b.      Fermentasi Alkohol

Glukosa oleh Saccharomyces cerevisiae diubah menjadi etanol.

c.       Fermentasi Asam cuka

Glukosa  diubah menjadi etanol kemudian oleh Aceti membentuk asam asetat.

I.2. Tujuan Percobaan

Untuk mengenal, memahami dan melakukan proses fermentasi dalam bentuk produk yoghurt, alcohol dan cuka apel.                                                   

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Teori Dasar

            Adanya berbagai kasus seperti keracunan dan penyakit akibat aktivitas mikroorganisme telah banyak diketahui. Penyebabnya dapat akibat aktivitas bakteri, kapang atau khamir. Mikroorganisme yang merugikan tadi dikenal sebagai pathogen.

            Selain hidup sebagai pathogen, aktivitas mikroorganisme di alam ternyata dapat dimanfaatkan oleh manusia. Pemanfaatannya memiliki tujuan yang bervariasi, ada yang dimaksudkan untuk diversifikasi (variasi) pangan, pembuatan bahan/obat baru atau dalam upaya pemanfaatan limbah dari lingkungan.

            Makanan olahan seperti tape, ‘peuyeum’, ‘nata de coco’, yoghurt adalah beberapa contohnya, semuanya berasal dari bahan baku yang juga dapat dimakan, yaitu singkong, air kelapa atau susu segar. Aktivitas mikroorganisme yang mengubah bahan baku makanan tadi menjadi bahan makanan lain yang lebih dikenal dengan istilah makanan olahan.

            Proses pembuatannya disebut Fermentasi, mikroorganisme yang terlibat disebut starter dan hasilnya berupa metabolit mikroorganisme, yaitu senyawa yang dihasilkan oleh mikroorganisme dalam siklus metabolismenya. Metabolit yang dihasilkan umumnya berupa suatu bahan kimia yang dapat meningkatkan cita rasa makanan olahan.

            Untuk mendapatkan hasil proses yang optimal, mikroorganisme memerlukan jenis substrat dan kondisi yang ideal. Seperti suhu dan pH yang tepat dan kandungan oksigen yang cukup.

II.2. Teori Tambahan

Fermentasi adalah proses produksi energi dalamseldalam keadaananaerobik   (tanpaoksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi  anaerobik , akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikanfermentasi sebagairespirasidalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.

Media yang digunakan di dalam fermentasi harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:

1. mengandung nutrisi yang dibutuhkan bagi pertumbuhan sel Saccharomycesscereviceae

2.    mengandung nutrisi yang dapat digunakan sebagai sumber energi bagi sel Saccharomycess cereviceae

3.    tidak mengandung zat yang menghambat pertumbuhan sel4. tidak terdapat kontaminan yang dapat meningkatkan persaingan dalam penggunaan substrat

Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol.

A.  Fermentasi Asam Laktat.

Fermentasi asam laktat  yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya:

C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi

Enzim

Prosesnya :

1.      Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis).

Enzim

C6H12O6————> 2 C2H3OCOOH + Energi

2.      Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.

 2 C2H3OCOOH + 2 NADH2————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD

Piruvat

     Dehydrogenase

Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :

8        ATP — 2 NADH2= 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

Dalam fermentasi, bakteri asam laktat akan menfermentasikan bahan pangan untuk menghasilkan perubahan yang diinginkan dan yang terutama adalah terbentuknya asam laktat dimana asam laktat akan menurunkan nilai pH dari lingkungan pertumbuhannya dan menimbulkan rasa asam. Hal ini juga berakibat menghambat pertumbuhan dari beberapa jenis mikroorganisme patogen lainnya. Seperti telah disebutkan bahwa produk yang dihasilkan dari fermentasi bakteri asam laktat akan berbeda tergantung pada jenis bakteri asam laktatnya apakah homofermentatif atau heterofermentatif.

Yogurt adalah salah satu produk susu terkoagulasi (mengental), diperoleh dari fermentasi asam laktat melalui aktifitas bakteri Lactobacillus delbrueckii var. bulgaricus dan Streptococcus salivarus var. thermophillus, dimana mikroorganisme ini dalam produk akhir harus hidup aktif dan berlimpah.

Yogurt merupakan makanan hasil kerjasama dengan mikroorganisme. Tentu saja tidak sembarang mikroorganisme. Ada lima jenis bakteri yang ramah yang paling dikenal. Bakteri yang menguntungkan ini dikenal sebagai bakteri probiotik.. Diantaranya adalah: Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus casei, Streptococcus thermophillus dan Lactobacillus bulgaricus. Dua bakteri terakhir adalah yang digunakan dalam pembuatan yogurt. Dua yang pertama hidup berdampingan dengan manusia dan saling membantu yang terdapat dalam usus manusia. Pada dasarnya kerja dua bakteri yogurt adalah menghasilkan asam laktat yang penting peranannya untuk menciptakan keseimbangan mikroflora usus. Keasaman yang dihasilkan mampu menghambat bakteri penyebab penyakit yang umumnya tidak tahan terhadap asam. Sementara bakteri lain yang memang seharusnya melimpah dirangsang untuk bertumbuh. Khasiat yogurt antara lain :

·         Memproduksi vitamin, meningkatkan nilai gizi dan membantu pertumbuhan

Saat proses fermentasi, terjadi kenaikan kadar vitamin-vitamin sebagai hasil kerja bakteri, yaitu A, B2, B3, Biotin dan Asam Folat. Yogurt juga mengandung asama amino yang tinggi sebagai hasil kerja bakteri . Bakteri yogurt juga mampu mensintesis beberapa vitamin seperti riboflavin dan niacin serta thiamin. Mineral dalam yogurt meskipun tidak bertambah banyak, tapi menjadi lebih mudah untuk diserap tubuh.

·         Memproduksi antibiotic alam melawan virus dan jamur

L. bulgaricus, mampu menghasilkan zat antibiotika yang disebut bulgarikan. Zat ini berbeda dengan antibiotic yang biasa kita kenal. Antibiotic ini kerjanya lebih spesifik pada mikroorganisme yang merugikan saja sehingga berefek menguntungkan bagi kita. Lain dengan antibiotic biasa, yang umumnya bekerja menyapu bersih segala jenis mikroorganisme. Bakteri merugikan yang dihambat antara lain Staphylococcus aureus, Shigella dysentriae (penyebab disentri), Salmonella typhii (penyebab tipus), Clostridium botulinum (penyebab botulinum, yaitu keracunan makanan kaleng). Serta jenis bakteri probiotik lain yang memiliki kemampuan menghambat bakteri merugikan jenis lain pula.

·         Menurunkan kolesterol

Yogurt, susu asidophilus (dari bakteri L. acidophilus) dan susu bifidus (dari bakteri Bifidobakterium bifidum) mampu menurunkan kolesterol darah. Kemampuan ini berasal dari zat factor antikolesterol yang menghambat kerja enzim pembentuk kolesterol. Pengurangan kolesterol juga terjadi karena selama pertumbuhan bakteri menyerap sejumlah zat kolesterol ke dalam selnya. Penyerapan ini terjadi di usus kecil dan membantu mengurangi kolesterol dalam darah.

·         Memerangi kanker dan tumor.

Bakteri asam laktat dalam usus besar mampu menyerap zat mutagenic dari makanan. Berarti dengan meminum atau memakan yogurt secara teratur dapat membantu mencegah kanker usus. Ketika “diadukan” langsung (dioleskan) dengan sel tumor, yogurt, susu acidophilus, susu bifidus, atau susu casei (susu L.casei contohnya adalah Yakult) dapat menghambat pertumbuhan sel tumor. Di samping itu zat tertentu yang diambil dari dinding sel bakteri bifidus dan L. bulgaricus juga memiliki efek antitumor dan dapat meningkatkan kekebalan tubuh terhadap tumor.

B.  Fermentasi Alkohol

Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadialkohol.Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.

Reaksinya :

1.Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)

2.Dekarbeksilasi asam piruvat.

            Asampiruvat ———————————> asetaldehid + CO2

piruvat dekarboksilase (CH3CHO)

3.Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol(etanol).

2CH3CHO + 2 NADH2  ——————>2 C2HsOH + 2 NAD.

   alcohol dehidrogenaseenzim

Ringkasan reaksi :

C6H12O6—————>2 C2H5OH + 2 CO2+ 2 NADH2+Energi

     Fermentasi anggur adalah proses dimana juice anggur bersama-sama dengan bahan yang lain yang diubah secara reaksi biokimia oleh khamir dan menghasilkan wine. Bahan untuk proses fermentasi adalah gula ditambah khamir yang akan menghasilkan alkohol dan CO2. CO2 akan dilepaskan dari campuran anggur menuju udara dan alkohol akan tetap tinggal di fermentor. Jika semua gula buah sudah diubah menjadi alkohol atau alkohol telah mencapai sekitar 15% biasanya fermentasi telah selesai atau dihentikan

     Secara tradisional fermantasi dari anggur dilakukan di dalam tangki kayu yang besar atau tangki beton, tetapi kebanyakan alcohol anggur modern sekarang menggunakan tangki stainless steel yang canggih dengan fasilitas pengontrol suhu, alat pembersih dan lainnya. Anggur putih secara umum difermentasi pada suhu 10 – 210C pada 7-14 hari atau lebih, sedangkan Anggur merah difermentasi antara 3 – 5 hari dengan suhu antara 24 – 270C. Pada fermentasi ini yeast yang digunakan yaitu Saccharomyces cerevisiae yang diinokulasi dalam jus dengan populasi 106-107 cells/ml.

     Alkohol merupakan cairan yang mempunyai sifat fisik sebagai berikut :

1.Berbentuk cair

2.Tidak berwarna

3.Volatile (mudah menguap)

4.Dapat bercampur dengan air dalam segala perbandingan

5.Mendidih pada suhu 790C

6.Membeku pada suhu -1170C

7.Mempunyai berat molekul 46 g/mo/

     Fermentasi alcohol meliputi dua tahapan, yaitu :

1)    Pemecahan rantai carbon melalui jalur EMP (Embden Mayorhof Parnas) menghasilkan karbon teroksidasi yaitu asam Piruvat.

2)   Asam viruvat akan dirubah menjadi produk akhir berupa alkohol

     Pada fermentasi alkohol bahan-bahan yang mengandung Monosakarida (glukosa) langsung dapat difermentasi, akan tetapi Disakarida, Pati maupun Karbohidrat Komplek harus dihidrolisis terlebih dahulu menjadi komponen-komponen yang lebih sederhana.

     Selama fermentasi alkohol berlangsung, diperlukan sedikit O2 yaitu sekitar 0,05 – 0,10 mmhg tekanan O2 yang diperlukan oleh sel khamir untuk biosintesa lemak-lemak tidak jenuh dan lipid.  Jumlah O2 yang lebih tinggi dapat merangsang pertumbuhan sel khamir, sehingga produktivitas etanol menjadi lebih rendah.

·         Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fermentasi Alkohol Anggur

Fermentasi alcohol dari anggur dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya:

a. Spesies sel khamir

Pemilihan mikroorganisme biasanya didasarkan pada jenis karbohidrat yang digunakan sebagai medium, sebagai contoh untuk memproduksi alkohol dari pati dan gula digunakan Sacharomyces cerevisiae sedangkan untuk laktosa dari “whey” menggunakan Candida pseudotropicalis. Seleksi tersebut bertujuan agar didapatkan mikroorganisme yang mampu tumbuh dengan cepat dan toleransi terhadap konsentrasi yang tinggi, mampu mengahasilkan alkohol dalam jumlah banyak dan tahan terhadap alkohol tersebut

b. Jumlah sel khamir

Inokulum yaitu kultur mikroba yang diinokulasikan kedalam medium fermentasi. Tipe dan kosentrasi mikroorganisme yang diinokulasikan merupakan “critical factor” yang mempengaruhi (wood, 1998). Menurut Soeharto (1986), jumlah “starter” optimum pada fermentasi alkohol adalah 2-5% serta jumlah khamir yang harus tersedia dalam jumlah yang cukup dengan jumlah sel berkisar  2-5 . 106 sel per ml.

c. Derajat keasaman(pH)

Derajat keasaman optimum untuk pertumbuhan khamir yang digunakan pada fermentasi etanol adalah 4,5 – 5,5 (Prescott and Dunn, 2002). Sedangkan menurut Daulay dan Rahman (1992), pada umumnya sel khamir dapat tumbuh dan memproduksi etanol secara efisien pada pH 3,5 – 6,0.

d. Suhu

Khamir mempunyai kisaran toleransi tertentu terhadap suhu untuk pembentukan selnya, optimum untuk khamir adalah 25 – 30 oC serta khamir dapat tumbuh secara efesien pada suhu 28 – 35 oC. Peningkatan suhu sampai 40 oC dapat mempertinggi kecepatan awal produksi etanol, tetapi produktivitas fermentasi secara keseluruhan menurun karena meningkatnya pengaruh penghambatan oleh etanol terhadap pertumbuhan sel khamir (Daulay dan Rahman, 1992).

e. Oksigen

Selama fermentasi alkohol berlangsung, diperlukan sedikit oksigen yaitu sekitar 0,05-0,10 mmHg tekanan oksigen, yang diperlukan sel khamir untuk biosintesa lemak tak jenuh dan lipid. Jumlah oksigen yang lebih tinggi dapat merangsang pertumbuhan sel khamir, sehingga produktivitasnya alkohol menjadi lebih rendah.  Persediaan oksigen yang besar penting untuk kecepatan perkembangbiakan sel khamir dan permulaan fermentasi, namun produksi alkohol terbaik pada kondisi an aerob.

C.   Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka ( Acetobacter aceti ) dengan substrat etanol.

Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan olehfermentasi alkohol secara anaerob.

Fermentasi asam asetat adalah fermentasi aerobik atau respirasi oksidatif, yaitu respirasi dengan oksidasi berlangsung tidak sempurna dan menghasilkan produk-produk akhir berupa senyawa organik seperti asam asetat. Proses ini dilakukan oleh bakteri dari genus Acetobacter dan Glucobacter. Kondisi respirasi oksidatif ini dapat dilakukan dengan kultur murni, tetapi kondisinya tidak selalu aseptis oleh karena pH yang rendah serta adanya alcohol dalam media merupakan faktor penghambat bagi mikroorganisme lain selain Acetobacter acetii. Mekanisme fermentasi asam asetat ada 2 yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam asetat. Pada fermentasi alkohol mula-mula gula yang terdapat pada bahan baku akan dibongkar oleh khamir menjadi alkohol dan gas O2 yang berlangsung secara anaerobik. Setelah alkohol dihasilkan maka dilakukan fermentasi asam asetat, dimana bakteri asam asetat akan mengubah alkohol menjadi asam asetat. Setelah terbentuk asam asetat fermentasi harus segera dihentikan supaya tidak terjadi fermentasi lebih lanjut oleh bakteri pembusuk yang dapat menimbullkan kerusakan.

Reaksi:

            Aerob

C6H12O6 ———> 2 C2H5OH ———>2 CH3COOH + H2O + 116 ka

            (glukosa)                  Bakteri        Asam cuka         

                                           Asam cuka

Pada Cuka apel, apel merupakan salah satu buah yang paling menyehatkan karena mengandung zat-zat gizi : P, Cl, K, Na, Mg, Ca, S, Fe, Fi, Si, dan banyak trace elements. Semuanya ini terdapat dalam ACV murni.

Cuka apel adalah cara terbaik untuk bisa memperoleh manfaat buah apel secara optimal. Fermentasi alami yang terjadi pada cuka apel mampu menyempurnakan kandungan nutrisi, vitamin, mineral, serat, enzim, asam amino dan anti oksidan dalam buah apel serta dapat mengaktifkan dan mengoptimalkannya untuk meningkatakan kualitas kesehatan manusia.

                                                           BAB III      

PROSEDUR PERCOBAAN

III.1. Produksi Yoghurt

1.      250 gr susu full cream diseduh dengan air panas 200 mL, kemudian didinginkan.

2.      Ditambah satu bungkus bibit yoghurt dan di aduk.

3.      Di inkubasi pada suhu 40 derajat Celsius selama 24 jam.

4.      Dilakukan pengamatan setelah di inkubasi. Meliputi, warna, rasa, kekentalan, aroma dan pH.

III.2. Produksi Alkohol

1.      Buah anggur segar dihancurkan dan di masukan ke dalam botol. ( ½ botol)

2.      Di inkubasi selama 7 hari.

3.      Hasilnya di evaluasi meliputi, aroma, pH, uji etanol.

4.      Uji etanol dilakukan dengan cara :

a.       2 mL filtrat hasil fermentasi ditambah 4 tetes NaOH,I2 dan KI sedikit demi sedikit. Lalu diamkan selama 2 menit.

b.      Jika menghasilkan aroma iodoform dan terjadi endapan kuning maka mengandung alcohol. Tapi jika tidak menghasilkan aroma tersebut maka tidak mengandung alcohol.

III.3. Produksi Cuka Apel

1.      Buah apel segar dihancurkan dan dimasukkan kedalam botol. (1/2 botol)

2.      Di inkubasi pada suhu kamar selama 24 jam

3.      Setelah di inkubasi, sari apel di saring dan dilakukan pasteurisasi, lalu didinginkan.

4.      Ditambah 3 ml Sacharomyces cerevisiae 10 % dan diinkubasi selama 3 hari.

5.      Setelah di inkubasi maka di lakukan uji alcohol, meliputi aroma dan pH lalu ditambahkan  6 mL Aceti  20 %.

6.      Di inkubasi kembali selama 3 hari.

7.      Hasilnya dilakukan uji Asam asetat, meliputi :

a.       Filtrat hasil fermentasi ditambah Asam sulfat pekat akan menghasilkan aroma cuka.

b.      Fitrat hasil fermentasi ditambah etanol akan menghasilkan aroma pisang ambon.

c.       Filtrat hsil fermentasi ditambah AgNO3 akan menghasilkan endapan putih.

d.      Filtrat hasil fermentasi ditambah FeCl3 akan menghasilkan larutan berwarna merah dan jika dipanaskan akan berubah menjadi cokelat.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Produksi Yoghurt

Susu hasil inkubasi selama 24 jam menghasilkan warna putih dengan aroma bau asam. Cairan susu menjadi kental di banding sebelum dilakukan inkubasi. Komposisi air yang cukup menyebabkan cairan menghasilkan kekentalan yang tidak terlalu pekat.  pH-nya 6.0 menunjukkan dalam suasa asam dan sesuai dengan ketentuan dalam pembuatan yoghurt

B.     Produksi Alkohol

Buah anggur hasil inkubasi selama 7 hari menghasikan aroma alcohol dan pH 3.0. sesuai dengan uji etanol yang dilakukan, ketika filtrat hasil fermentasi ini di tambah NaOH, I2 dan KI menghasilkan aroma iodoform dan larutan menjadi endapan kuning.

C.     Produksi Cuka Apel

Buah apel hasil inkubasi menghasilkan aroma asam dan pH 4.0, hasil uji Asam asetat yang dilakukan :

a.       Penambahan Asam sulfat pekat menghasilkan aroma cuka yang menyengat.

b.      Penambahan asam sulfat pekat dan etanol menghasilkan aroma pisang ambon. Pada awalnya bau pisang ambon tidak tercium sehingga perlu ketelitian atau bahkan di ulang penambahannya agar benar-benar tercium baunya.

c.       Penambahan AgNO3 tidak menghasilkan endapan putih. Hal ini kemungkinan karena kesalahan praktikan dalam melakukan perlakuan.

d.      Penambahan FeCl3 menghasilkan larutan berwarna merah dan ketika panas berubah menjadi cokelat.

BAB V

KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah kami lakukan maka dapat disimpulkan bahwa :

1.      Komponen yang harus diperhatikan dalam fermentasi yaitu : substrat, Starter dan kondisi fermentasi meliputi suhu, pH dan oksigen.

2.      Fermentasi susu menghasilkan yoghurt melalui proses fermentasi laktosa. Dibuat dengan bantuan bakteri L.bulgarivus menghasilkan pH 6.0

3.      Buah anggur menghasilkan produk alcohol melalui proses fermentasi alcohol. Dibuat dengan bantuan S.cerevisiae. menghasilkan pH 3.0

4.      Buah apel menghasilkan produk cuka apel melalui proses fermentasi asam cuka. Dibuat dengan bantuan Aceti menghasilkan pH 4.0

DAFTAR PUSTAKA

1.             Anonymous.2000,”The benefits of cider vinegar”, safe natural Cures home page.

2.             Cruess. W.V.1958, “Commercial Fruits and Vegetable Produts”, Edisi keempat, Mc-Graw-Hill book, company,Inc,New york-Toronto-London.

3.             Muljohardjo,M.1990,”Jambu Mete dan Teknologi Pengolahannya”, Penerbit Liberty,Yogyakarta.

4.             Santoso, HB.1995, “Cuka Pisang”, Penerbit Kanisius,Yogyakarta.

5.             www.wikipedia.org/wiki/fermentasi