Fermentasi 1e4lk

TEKNOLOGI FERMENTASI DISUSUN OLEH: IRMAYANTI, S.TP.,MT Nidn 1301108602`

PRODI TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS SERAMBI MEKKAH BANDA ACEH 2018

Lembar Kerja Praktikum Teknologi Fermentasi Jurusan Teknologi Industri Pertanian-FTP-Universitas Serambi Mekkah

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirabbil’alamin. Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT karena hanya berkat rahmat, hidayah dan karunia-Nya penulis berhasil menyelesaikan penyusunan bahan ajar Teknologi Fermentasi ini. Salawat dan salam tak lupa pula kami haturkan kehadirat Nabi Muhammad SAW yang telah membawa kita dari alam kebodohan ke dalam yang penuh dengan ilmu pengetahuan. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada Dekan Fakultas Pertanian, Ketua Prodi Teknologi Industri Pertanian dan Ketua Prodi Teknologi Pangan yang telah mendukung dalam penulisan bahan ajar ini, serta terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusun dalam menyelesaikan bahan ajar ini. Penulis merasa bahwa penyusunan bahan ajar ini sangat penting khususnya untuk mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Serambi Mekkah dan dapat dijadikan sebagai salah satu literatur dibidang pengajaran dan penelitian dalam bidang Teknologi Fermentasi terhadap produk pertanian. Penyusunan bahan ajar ini merupakan suatu tugas yang mulia dalam membagi dan mengembangkan ilmu pengetahuan serta informasi untuk seluruh pembaca. Bahan ajar ini disusun berdasarkan kondisi mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian yang disusun dengan sederhana dan mudah dipahami. Banda Aceh, 24 Februari 2018 Penyusun

Lembar Kerja Praktikum Teknologi Fermentasi Jurusan Teknologi Industri Pertanian-FTP-Universitas Serambi Mekkah

DAFTAR ISI                

Kata Pengantar Daftar Isi Sejarah Perkembangan Teknologi Fermentasi Peran Mikrobia dalam Industri Makanan Fermentasi Fermentasi dari Bahan Protein Hewani Fermentasi dari Bahan Berpati Teknologi Fermentasi Media Fermentasi Fermentasi Produk Sayuran dan Buah-Buahan Fermentasi Tempe Ferementasi Daging Fermentasi Roti Fermentasi Keju Fermentasi Kombucha Fermentasi Nata Fermentasi Kecap

Lembar Kerja Praktikum Teknologi Fermentasi Jurusan Teknologi Industri Pertanian-FTP-Universitas Serambi Mekkah

5/22/2018

SEJARAH PERKEMBANGAN TEKNOLOGI FERMENTASI

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

1

FERMENTASI  Merupakan metode pengawetan bahan pangan tertua di dunia setelah pengeringan.  Keanekaragaman produk fermentasi terus berkembang tergantung pada: 1. Ketersediaan bahan pangan 2. Kondisi lingkungan 3. Tingkat kesukaan citarasa dari masyarakat setempat

2

1

5/22/2018

Sejarah Itu Dimulai…  Artefak dari Egypt dan The Middle East menunjukkan bahwa fermentasi mulai dikenal sejak Ancient Times di berbagai belahan dunia.  Pengetahuan ini tertulis di dalam The Four Vedas (sacred Hindu writings).  Tidak ada bukti tertulis atau perdebatan antara sejarahwan dalam memprediksi kemungkinan tanggal pembuatan Vedas.  Berdasarkan astronomi, periode tersebut berada pada 6000-4000VP (Vikram  kalender Hindu; 2002 AD) 3

THE HISTORY OF FERMENTED FOODS PERIOD

DEVELOPMENT/LOCATION

ca. 10,000BC – middle ages

Evolution of fermentation from salvaging the surplus, probably by pre-Aryans

ca. 7000BC

Cheese and breaking practiced

ca. 6000BC

Winemaking in the Near East

ca. 5000BC

Nutritional and health value of fermented milk&beverages described

ca. 3500BC

Breaking in Egypt

ca. 1500BC

Preparation of meat sausages by ancient Babylonians

2000BC-1200AD

Different types of fermented milks from different regions

ca. 300BC

Fermented vegetables by the Chinese

500-1000AD

Development of fermented cereal-legume

1881

Published literature on Koji and Sake brewing

1907

Publication of book Prolongation of Life by Eli Metchnikoff describing therapeutic benefits of fermented milks

1900-1930

Application of microbiology to fermentation; use of defined cultures

1970-present

Development of products containing probiotic cultures or friendly intestinal

4

2

5/22/2018

MIKROSKOP  FERMENTASI  Pengetahuan tentang mikroorganisme menjadi sangat penting untuk memahami proses berlangsungnya kegiatan fermentasi.  Sejarah perkembangan fermentasi sangat erat kaitannya dengan penemuan mikroskop sejak 1680 (oleh???) dalam menjelaskan tentang keberadaan mikroorganisme.  Louis Pasteur (1857) juga sangat berperan menjelaskan fenomena fermentasi. Pasteur menunjukkan bukti bahwa produksi minuman anggur dan minuman beralkohol lainnya merupakan hasil aktivitas mikroba. Pasteur mendapatkan pula bahwa proses produksi minuman berakohol tersebut dapat rusak karena aktivitas mikroba pencemar. 5

FERMENTASI TRADISIONAL

 Industri fermentasi di Indonesia didominasi oleh kegiatan industri tradisional.  Produk yang dihasilkan  makanan tradisional spt:

6

3

5/22/2018

 Fermentasi tradisional menggunakan kultur alami yang ada di lingkungan.  Kultur murni : mikroorganisme yang akan digunakan dalam fermentasi dengan sifat dan karaktersitik yang diketahui dengan pasti sehingga produk yang dihasilkan memiliki stabilitas kualitas yang jelas.

 Kultur murni : dapat digunakan secara tunggal ataupun secara campuran.  Contoh penggunaan kultur murni tunggal : Lactobacillus casei pada fermentasi susu.  Contoh penggunaan kultur murni campuran : fermentasi kecap, yang menggunakan Aspergillus oryzae pada saat fermentasi kapang dan saat fermentasi garam digunakan bakteri Pediococcus sp dan khamir Saccharomyces rouxii. 7

 Fermentasi Tradisional: 1. Liquid-state/Submerged Fermentation : fermentasi yang m.o. dan substrat berada dalam suatu media cair dalam jumlah yang besar. 2. Solid –state Fermentation : fermentasi yang berlangsung dengan kondisi kandungan airnya terbatas tanpa memiliki aliran air yang mengalir bebas. cth: tempe, kecap, tofu, chi (soybean paste) 

Produk fermentasi sayuran dapat dibuat melalui proses submerged fermentation atau solid-state fermentation. 8

4

5/22/2018

FERMENTASI MODERN  Adalah fermentasi yang dapat dikontrol dengan menggunakan “kultur murni yang dipilih”  hasil lebih seragam dan dapat diprediksi.

 Teknik fermentasi cair yang dilengkapi dengan pengaduk agar medium tetap homogen, aerasi, pengatur suhu, dan pengatur pH.  Menggunakan fermentor atau bioreaktor.  Cth: industri Concentrate)

enzim 

LFC

(Lysin

Feed

9

References 1. 2.

3.

Prajapati, J.B., B.M. Nair. 2003. The History of Fermented Foods. In: Handbook of Fermented Functional Foods. E.R. Farnworth (Ed.). CRC Press, USA. Zheng, Z., C. Wang, Y. Zheng. 2006. Fermentation Biotechnology of Traditional Foods of China. In: Food Biotechnology, Second Edition. K. Shetty, G. Paliyath, A. Pometto, R.E. Levin (Eds.). CRC Press, USA. Riadi, L. 2007. Teknologi Fermentasi. Graha Ilmu, Yogyakarta. 10

5

5/22/2018

11

Peran mikrobia dalam industri makanan fermentasi

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

6

5/22/2018

Fermentasi Makanan fermentasi adalah mknan yg dibuat dengan bantuan mikrobia atau enzim sehingga mengalami perubahan secara biokimiawi yg dikehendaki dan dpt memberikan ciri spesifik mknan tsb. Proses fermentasi lbh efisien dibanding pengawetan lain krn mgnkan energi yg rendah.

Manfaat fermentasi makanan Makanan akan lebih bergizi Lebih mudah dicerna Lebih aman Memberikan flavor yang lebih baik

7

5/22/2018

Mikrobia yg digunakan utk proses fermentasi tgt pada : Aktivitas air pH Suhu Komposisi bahan dasar Adanya zat-zat yang bersifat mendukung

Jenis mo yg dominan dlm fermentasi : Jamur: Amylomyces, Aspergillus, Monascus, Neurospora, Rhizopus, Mucor Bakteri : gol BAL meliputi Pediococcus, Leuconostoc, Lactobacillus, bakteri asam asetat – Acetobacter, gol Bacillus Yeast : Saccharomyces, Candida, Endomycopsis, Torulopsis

8

5/22/2018

Penggolongan mknan fermentasi berdasarkan mo yg berperanan : Homofermentasi  hanya 1 jenis spesies mo, cth tempe : Rhizopus oligosporus Heterofermentasi  lbh dari 1 jenis mo dari spesies yg berbeda, cth pada ragi tdpt jamur Amylomyces, yeast Endomycopsis dan Saccharomyces Homomultifermentasi  2 atau lbh strain dari spesies yg sama cth yogurt kedelai perlu 2 strain L. acidophilus yg berbeda peranannya. Polifermentasi  dilakukan sejml mo dari strain & spesies yg berbeda, mrpk tipe ferm mknan tradisional yg alami

Beberapa mknan fermentasi yang tergolong homofermentatif Oncom  ferm dari bungkil kcg tnh oleh Neurospora intermedia Shofu  tofu yg difermentasi jamur Actinomucor elegans Tempe  biji kedelai oleh jamur Rhizopus oligosporus

9

5/22/2018

Heterofermentatif Tape  jamur Amylomyces, yeast Saccharomyces, Endomycopsis atau Candida Teh  yeast Saccharomyces bisporus, Candida sp, bakteri asam asetat Kecap  Aspergillus oryzae atau A. sojae serta yeast dan bakteri sbg pbtk flavor yg khas Shoyu (soy sauce) : sama dg kecap hanya ditambah gandum Tauco  A. oryzae Miso  spt tauco tapi kedelai dihancurkan sblm difermentasi, A. sojae, A. oryzae Sake  beras ketan A. oryzae dan S. cerevisae Sauerkraut & pickle  BAL, Leuconostoc mesenteroides, L. plantarum, L. delbrueckii.

Penggolongan mknan fermentasi berdsrkan bhn dsr yg digunakan (Campbell-Platt, 1987) Minuman beralkohol : wine, bir, sake, brem cair Mknan fermentasi dari serealia : roti, dll Mknan fermentasi dari susu : keju, kefir, yogurt, dadih Mknan fermentasi dari ikan : balacan (Phil), terasi Mknan fermentasi dari sayuran dan buah : sauerkraut, pickle, kimchi, tempoyak, asinan sawi Mknan fermentasi dari kacangan : tempe, kecap, oncom, tauco, shoyu, miso Mknan fermentasi dari daging : salami (Aus), nham (Thai) Mknan fermentasi dari bahan berpati : tape ketela, growol, gatot Mknan fermentasi dari bahan lain : dage dari ampas kelapa, tempe bongkrek dari ampas kelapa, nata de coco,

10

5/22/2018

Penggolongan mknan fermentasi di negara2 Asia mnrt Steinkraus (1982) Mknan ferm yg dihslkan berdsrkan proses proteolisis pada protein nabati oleh aktivitas enzim mikrobia contoh : soy sauce dari China, Shoyu dan miso dari Jepang, kecap dan tauco dari Ind Mknan ferm yg dihslkan berdsrkan proses hidrolisis ikan/udang dlm lart garam pekat misal petis, terasi Mknan ferm yg dihslkan memp tekstur yg menyerupai daging dari bahan serealia atau kacang2an sbg substrat misal tempe, oncom Mknan ferm dg mempergunakan prinsip koji sbg inokulan misal soy sauce, miso, kecap, tempe, oncom, tape, brem, sake Mknan ferm yg dihslkan berdsrkan proses yg dpt menghasilkan asam2 organik sbg hasil utamanya misal kimchi, tape Mknan ferm yg dihslkan berdsrkan proses fermentasi alkohol misal sake, tape ketan, tape ketela, brem

Penggolongan lain : Proses fermentasi yang dapat menghasilkan flavor seperti daging dari protein nabati (soy sauce, shoyu, kecap, miso/tauco) Proses fermentasi yang dapat menghasilkan flavor spt daging dari protein hewani (saus ikan, udang, pasta ikan) Proses fermentasi yg dpt membentuk tekstur spt daging dari bahan serealia (tempe, oncom) Proses fermentasi yang ditujukan untuk menaikkan kandungan protein dari bahan berpati (tape ketan, tape ketela) Proses fermentasi yg ditujukan untuk memperkaya produk dengan vitamin (tape, tempe, oncom) Proses fermentasi yg ditujukan utk produksi roti dari bahan bukan gandum Proses fermentasi yg ditujukan utk mengurangi waktu pemasakan dan bahan bakar yg dipergunakan (tempe, oncom) Proses fermentasi yg ditujukan sbg pengawetan dgn biaya yg relatif rendah (pickle, sauerkraut, kimchi)

11

5/22/2018

Fermentasi Pangan dari Bahan Protein Nabati

Tempe Ciri-ciri : warna putih, tekstur kompak, flavor spesifik Warna putih disebabkan miselia jamur yg tumbuh pada permukaan biji kedele Jamur Rhizopus oligosporus

12

5/22/2018

Sifat-sifat jamur R. oligosporus Tidak dapat menggunakan sumber karbon dari KH biji kedele spt stakhiosa, rafinosa, dan sukrosa, ttpi bisa mgnkan sumber C dari glukosa, fruktosa, galaktosa, dan maltosa Memp aktivitas enzim lipase yg tinggi Sbg sumber N digunakan garam amonium dan aa spt prolin, glisin, asam aspartat, dan leusin Memp aktivitas proteolitik yg tinggi Tdk memp aktivitas pektinase Dpt mensintesa komponen antioksidan yi isoflavon Dpt menghslkan aroma dan flavor spesifik tempe Dpt menghslkan komponen antibakteri Dpt menghambat pertumbuhan, sporulasi, dan pembentukan aflatoksin oleh A. flavus dan A. parasiticus Dpt menghambat pbtkan toksin oleh Pseudomonas cocovenenans pada pembuatan tempe bongkrek

Proses pembuatan Kedele Pencucian Perendaman dlm air 24 jam, smp pH 4,5-5,0 Perebusan 1 jam Penghilangan kulit Pendinginan sambil dikeringanginkan Inokulasi Pembungkusan Fermentasi 24 jam Tempe

13

5/22/2018

Tempe … 1

Boiler/pemanas Bak perendam

Perebusan

Peragian Pengemasan

14

5/22/2018

Tempe … 2

Kecap Kecap dalam masakan berperan sbg penguat flavor Inokulan : A. oryzae dan A. sojae (dominan), BAL yg bersifat homofermentatif terutama Pediococcus cerevisiae, L. delbruekci, dan yeast yg toleran thd garam tinggi Utk industri RT banyak yg mgnkan inokulan tempe Yg pertama kali tumbuh adalah BAL (membtk aroma dan flavor yg spesifik)  menghslkan asam  pH turun  kondisi opt utk pertumbuhan yeast (menghslkan etanol, komponen flavor)

15

5/22/2018

Pembuatan kecap Biji kedelai Pencucian Perebusan Penirisan dan pendinginan

Fermentasi koji/jamur Pengeringan dan penghilangan miselia jamur Fermentasi moromi (dlm larutan garam) 2 mg-2 bl Ekstraksi dan filtrasi Perebusan, Penambahan gula kelapa dan bumbu Pembotolan Kecap

Pembuatan Kecap

16

5/22/2018

Pembuatan tauco Biji kedelai Pencucian Perendaman 12 jam Penghilangan kulit Perebusan 1-2 jam Penirisan dan pendinginan Pencampuran tpg tapioka/beras 1:2 Inokulasi Inkubasi 2-5 hari Perendaman dlm lart garam 20% Inkubasi 21-30 hari Tauco mentah Pemasakan dg penambahan bumbu Pembotolan

Fermentasi sayuran dan buah-buahan Sayuran dan buah-buahan digarami terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dg fermentasi  asinan Proses fermentasi berlangsung secara spontan (tanpa starter) Contoh : Tempoyak : fermentasi durian; asinan sawi  Di LN : sauerkraut, kimchi 

17

5/22/2018

Fermentasi dari Bahan Protein Hewani

Yoghurt Susu yg difermentasikan oleh L. bulgaricus dan S. thermophilus yang memp rasa asam yg segar dan tekstur semi padat Mrpk produk khas Eropa akan tetapi di negara2 lain dpt memp nama yg berbeda mis jugurt  Turki, dahi  India, dadih  Indonesia

18

5/22/2018

Pembuatan yogurt scr tradisional Susu Homogenisasi 2000-2500 psi

Pasteurisasi 90 oC, 5-15 menit Pendinginan suhu 40-45 oC Inokulasi Inkubasi 40-45 oC smp menggumpal yoghurt

Pembuatan yogurt susu ultra low fat 90% (v/v), skim 2% (b/v), gula 10% (b/v), essence 0,3% (b/v)

dicampur dipasteurisasi 85 oC, 30 menit didinginkan 40 oC

diinokulasi dengan starter 10% (v/v)

tuang ke cup steril @ 50-60 ml inkubasi 43 oC, 6-7 jam disimpan di cool room (4 oC)

yogurt dingin

Keterangan : starter dibuat dari campuran kultur L. bulgaricus : S. thermophilus = 1:1 atau L. bulgaricus : Lactobacillus spp Dad13 : S. thermophilus = 1:1:2 atau L. bulgaricus : Lactobacillus plantarum Mut7 : S. thermophilus = 1:1:2

19

5/22/2018

Keju Susu yg diinokulasi oleh mikrobia yg membentuk asam laktat dan membentuk curd/jendalan  dipress shg air hilang  ripening/pematangan Mikrobia yg digunakan gol bakteri asam laktat dan jamur ttt misal P. roqueforti

„Soft‟ cheeses Possess an outer rind composed of hyphae of Penicillium camemberti and yeast cells of Geotrichum candidum. Swiss cheeses Propionobacter species produce propionic acid giving these cheeses their distinctive flavour, whilst the CO2 released makes the characteristic holes. „Blue‟ cheeses Veination in blue-cheese results from growth of Penicillium species, most commonly P.roquefortii and P.glaucum.

20

5/22/2018

21

5/22/2018

22

5/22/2018

Fermentasi dari Bahan Berpati

23

5/22/2018

Fermentasi ketela pohon dan beras ketan : Tape Inokulum ragi : yeast & jamur amilolitik, bakteri asam laktat (BAL) Yeast & jamur amilolitik akan memecah pati mjd gula sederhana, fermentasi dilanjutkan yeast dan BAL Fermentasi berlangsung 1-2 hari  tekstur mjd lunak, berair, rasa dan aroma yang asam beralkohol

Fermented plant products include: Bread

Saccharomyces cerevisiae converts sugars into CO2 and ethanol. CO2 expands during baking, giving an open structure. Amylase breaks down starch. Proteases digest gluten, altering texture.

Alcohol

Saccharomyces cerevisiae (or S.carlsbergensis) is often used to ferment sugars to alcohol and CO2 in beer, wine and spirit production. * In the production of rice wines, filamentous fungi such as Aspergillus (Saki) and Rhizopus (Sonti) are used. Other moulds such as Botrytis may alter the flavour of traditional wines.

24

5/22/2018

Requirements for Good Starter Cultures Activity Stable Metabolism No Objectionable Characteristics

Types of Starter Cultures Single Strain 

One strain of one species

Mixed or Multiple Strains 

More then one strain of 1 Species

Multiple Species

25

5/22/2018

Use of Starter Cultures Butter, Buttermilk, Sour Cream Yogurt Kefir Acidophilus Milk Cheeses

No Starter Culture Sauerkraut Pickles Chocolate Some Cheeses Sourdough Bread

26

5/22/2018

TEKNOLOGI FERMENTASI Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

27

5/22/2018

I. TEKNOLOGI FERMENTASI 1. Pengertian Teknologi Fermentasi • Fermentasi  “fervere” (bhs Latin) artinya mendidihkan yaitu menggambarkan penampakan dari sari anggur yang terfermentasi. • Fermentasi  disimilasi anaerobik senyawa-senyawa organik yang disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme atau ekstrak dari sel-sel tersebut. Contoh : pembentukan alkohol, as. Laktat dan atibiotik • Teknologi fermentasi

 upaya manusia untuk mencapai kondisi optimal agar proses fermentasi dapat memperoleh hasil yang maksimal serta sesuai dengan target yang direncanakan secara kualitatif ataupun kuantitatif.

• Bahan utama fermentasi : • Mikroorganisme • Enzim • Medium/subtrat • Fermentor/bioreaktor

2. Proses Fermentasi  Istilah – istilah dalam proses fermentasi : 1. Pertumbuhan  pertambahan secara mikroindividu atau seluruh kelompok mikroorganisme yang hidup bersama sebagai satu koloni/biakan 2. Asimilasi  aktivitas transformasi sebagai komponen dari subtrat kedalam sel yang berfungsi memberikan bahan-bahan yang diperlukan bagi pertumbuhan dan aktivitas hidup 3. Biosintesa  pembentukan senyawa kompleks di dalam sel dalam jumlah yang lebih besar dari kebutuhan pemeliharaan aktivitas hidup normal. Contoh : vitamin, enzim dll 4. Desimilasi  terjadi di dalam sel dan hasilnya dilepaskan ke media lingkungan. Contoh : karbohidrat, as. Amino  Reaksi Fermentasi : C6H12O6

2CH3CHOHCOOH + 22,5 kkal (as. laktat)

28

5/22/2018

Energi yg dibebaskan digunakan untuk : • Asimilasi • Biosintesa • Mempetahankan aktivitas hidup • Keluar dalam bentuk panas

Energi hanya sebagian

 Proses Fermentasi  proses pemecahan karbohidrat dan asam amino secara anaerob dan aerob  Pemecahan Karbohidrat dipecah

Tahap I  Polisakarida

heksosa/pentosa

Tahap II  Gikolisis (meyerhof embden) Pemecahan heksosa

as. piruvat

Tahapan Glikolisis Heksosa (1)

ADP

ATP

Glukosa 6 - phosphat (2)

Fruktosa 6 - phosphat (3)

ADP

ATP

Fruktosa 1,6 - diphosphat (4)

Dehidroksi aseton phosphat +

(5)

Gliseraldehida 3 - phosphat (6)

DPNH + H+

DPN

1,3 - diphosphogliserat 2ADP

2ATP

(7)

3 - phosphogliserat (8)

2 - phosphogliserat H2O

(9)

phosphoenol 2ADP

piruvat

(10)

2ATP

asam piruvat

Gambar : Skema Glikolisis (meyerhof embden) Cat  tahap-tahap proses glikolisis terjadi pada katabolisme anaerobik maupun aerobik

29

5/22/2018

Katabolisme Aerobik

Oksidasi

As. Piruvat

dekarboksilasi

as. Asetat

Co-enzyma

acetyl-CoA

siklus kreb Katabolisme anaerobik streptococcus

As. Piruvat

DPNH + H+

DPN

asam laktat

3. Medium Fermentasi  Fungsi Medium Fermentasi 

 Sifat Fisik Medium :  Medium padat  Medium Cair

menyediakan semua nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme untuk memperoleh energi, pembentukan sel dan biosintesis produk-produk metabolisme.

 Proses fermentasi dilakukan melalui :  Kultur Permukaan  medium padat, semi padat dan cair  Kultur terendam  medium cair

30

5/22/2018

Komponen Medium 1.Air (deionisasi, penambahan garam, pengaturan pH) 2.Karbon (molase, serealia, kentang) 3.Nitrogen (senyawa anorganik : garam amonia & nitrat) (senyawa organik : as. Amino, urea, protein) 4.Mineral (magnesium, phosphat, kalium sulfur, Calcium, Chlorin) 5.Vitamin (Vit. C) 6.Buffer 7.Anti buih

Contoh : Proses fermentasi

Buih (masalah) protein dalam medium

Cara mengatasi : 1. Pemurnian parsial terhadap nutrien yg kompleks 2. Modifikasi pH, suhu, aerasi & agitasi 3. Penambahan anti buih (alkohol, ester)  Medium fermentasi dapat berupa : - Medium sintesis  medium lab. - Medium kasar  1. Molase 2. Serealia 3. Pati 4. Glukosa/sukrosa 5. Garam 6. Urea 7. Nitrat 8. Tepung kedelai

Sumber C

Sumber N

31

5/22/2018



Formulasi medium

 Formulasi medium penting untuk :  Perencanaan penelitian laboratorium  Pengembangan skala pilot plan  Proses industri fermentasi  Komponen medium haruslah memenuhi kebutuhan elemen dasar untuk pembentukan biomssa dan produk fermentasi serta dapat menyediakan energi yang cukup untuk biosintesis & pemeliharaan sel.  Dasar perhitungan ===> pers. Stoichiometri pertumbuhan sel dan pembentukan produk yang dinyatakan secara kuantitatif; yaitu :

Sumber karbon

+ Sumber + nitrogen

Kebut. lain

===>

Sel

+ Produk + CO2 + H2O

Tabel : Komposisi elemen bakteri, khamir & kapang (%berat kering) Elemen Karbon Hidrogen Nitrogen Phosfor Sulphur Kalium Natrium Calcium Magnesium Chlorida Besi

Bakteri

Khamir

Kapang

50-53 7 12-15 2.0-3.0 0.2-1.0 1.0-4.5 0.5-1.0 0.01-1.1 0.1-0.5 0.5 0.02-0.2

45-50 7 7-11 0.8-2.6 0.01-0.24 1.0-4.0 0.01-0.1 0.1-0.3 0.1-0.5 0.01-0.5

40-63 7-10 0.4-4.5 0.1-0.5 0.2-2.5 0.02-0.5 0.1-1.4 0.1-0.5 0.1-0.2

32

5/22/2018

Sterilisasi medium  Sterilisasi medium perlu karena : 1. Medium mungkin mengandung sel vegetatif dan spora dari komponen medium 2. Air yang digunakan tidak bersih  Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan sterilisasi : 1. Jumlah dan jenis mikroorganisme dalam medium 2. Morfologi mikroorganisme 3. Komposisi medium fermentasi 4. pH 5. Ukuran partikel tersuspensi  Metode sterilisasi medium 1. Sterilisasi sistem “Batch” a. Injeksi uap panas ke dalam mantel fermentor atau coil yang terdapat di bagian dalam fermentor b. Injeksi uap panas langsung ke dalam larutan amedium 2. Sterilisasi sistem kontinyu : a. “Continuous injector flash cooler” b. “Continuous plate heat exchange”  Sistem kontinyu : - Penggunaan energi lebih tinggi - Kerusakan medium dapat dihindari - Suhu yang digunakan 140oC, waktu 30-120 detik

4. Tahapan Proses Fermentasi 1. Media fermentasi 2. Penyiapan starter/kultur : a. Regenerasi starter/kultur dari agar miring : Kultur segar

inokulasi

tercapai pertumbuhan optimum

b. Kultur/starter pada media cair :  Tujuan  untuk mengadakan adaptasi kultur/starter dengan medium yang digunakan  Jumlah inokulum 10% dari volume fermentasi 3. Sterilisasi : Tujuan  mematikan mikroorganisme pencemar atau yang tidak dikehendaki sehingga proses fermentasi berjalan sempurna. 4. Pemanenan/pemurnian hasil

33

5/22/2018

Produk fermentasi dapat berupa :  Larutan encer (konsentrasi ) yg mengandung mikroorganisme  Bagian sel  Komponen medium larut dan tidak larut  Metabolik lainnya

Mempersulit pengumpulan akhir

Tahapan pengumpulan akhir (produk) adalah : 1. Sentrifusi/filtrasi 2. Fraksinasi/ekstraksi 3. Pemurnian produk dengan pengendapan fraksinasi menggunakan teknik kromatografi.

II. MIKROORGANISME DAN KULTUR FERMENTASI 1.

Kriteria Mikroorganisme Industri Fermentasi  Ciri-Ciri Strain Mikroorganisme Unggul : 1. Strain unggul 2. Secara genetik, strain stabil 3. Strain dapat memproduksi sel vegetatif, spora atau unit-unit reproduksi lainnya 4. Strain mampu tumbuh dg cepat dan kuat saat diinokulasi 5. Strain dapat menghasilkan produk yg diinginkan dalam jangka waktu yg pendek dan tidak menghasilkan produk lain yg beracun 6. Strain mampu melindungi diri dari kontaminasi 7. Strain mampu disimpan dalam jangka waktu lama 8. Strain dapat menerima perubahan oleh bahan-bahan mutagenik lainnya.

2. Sumber Mikroorganisme Industri Fermentasi 1. Diisolasi dari alam (tanah, air, tanaman, dll) 2. Koleksi kultur   Kultur siap dipakai  Dikelola oleh badan penelitian fermentasi/swasta  Hasilnya merupakan hasil isolasi secara terus-menerus

34

5/22/2018

3. Isolasi dan Identifikasi mikroorganisme 

Cara-cara isolasi : 1. Isolasi pada agara cawan :  Metode Gores 1 4 5 3

Goresan Langsung

2

Goresan Kuadran

 Metode agar tuang 2. Isolasi dalam medium cair 3. Isolasi sel tunggal 4. Isolasi pada media seleksi-kultur diperkaya : 

Kultur campuran

ISOLASI

Isolat

IDENTIFIKASI

Tahap – Tahap Isolasi Bakteri

Sampel dari produk fermentasi ikan cakalang

Pengenceran dilakukan sampai 10 -6 Medium umum NA + garam

GPA + garam

NIVEN'S + garam

SM A + garam

Inkubasi, 2 hari pada suhu 30-32oC, keadaan terbalik Amati : pertumbuhan koloni yg tumbuh pada medium ditambahkan garam konsentrasi 5, 10 dan 15 persen

Diisolasi pada agar miring

STOK KULTUR

35

5/22/2018

Kunci Identifikasi Jenis Bakteri Menurut Shewan et al. (1970) REAKSI GRAM

+

-

bulat

katalase +

batang

katalase -

Uji O/F Baird-Parker

katalase -

Streptococcus Pediococcus Leuconostok

O

batang

mikrofilik tanpa spora

Uji O/F Hugh & Liefsons

katalase +

anaerobik membentuk spora

oksidase + (20-80%) membentuk spora

oksidase tanpa spora

Bacillus

Corynebacterium

F

O

F Leuconostok Lacrobacillus Brochothrix

Micrococcus

Clostridium

Staphylococcus

oksidase +

oksidase -

Aeromonas Vibrio Koagulase +

Enterobacteriaceae

Koagulase motil oksidase +

S aureus

Staphylococcus spesies lain

Flagela polar

Oksidat (H&L)

berwarna fluoresencens hijau

Pseudomonas

(Gp.I)

tidak berfluoresencens

Pseudomonas (Gp.II)

non-motil tdk berwarna

Flagela Periterikat

Alcaligenes Agrobacterium

alkalin (H&L)

oksidase +

oksidase -

Flavobacterium Cytophaga

Moraxella

Pseudomonas (Gp.III)

warna kuning

Acinetobacter

 Identifikasi Bakteri 1.

Kultur dimurnikan

2.

Ditetapkan apakah organisme bersifat fototropik, aerobik atau anaerobik.

3.

Diamati sifat morfoya dan ada tidaknya endospora

4.

Pengamatan gram

5.

Pengamatan motilitas

6.

Pengamatan pigmen

7.

Pengujian kebutuhan akan oksigen

8.

Jika organisme bersifat kimoheterotrof, dilakukan pengujian disimilasi glukosa/gula sederhana lainnya

9.

Diidentifikasi dengan “Bergey’s Manual”  isolat dalam grup

10.

Pengujian lanjutan untuk membedakan di antara jenis

11.

Pengujian lengkap untuk membedakan di antara spesies

36

5/22/2018

 Identifikasi Kapang 1. Agar cawan 

 Metode goresan  Metode tuang

2. “ Slide Culture”  Letakkan selembar kertas filter berukuran 7x7 cm2 di dasar cawan patri  Tuangkan 5-10 ml gliserol 10 % keatas kertas tersebut  Letakkan batang gelas berbentuk huruf U  Di atas batang gelas dudukkan gelas obyek dan disampingnya gelas penutup steril  Secara aseptis tuangkan cairan PDA keatas gelas obyek  Inokulasikan spora kapang diatas obyek gelas  Inkubasikan pada suhu kamar (32oC selama 3-7 hari)  Amati menggunakan mikroskop

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.

Kultur dimurnikan Ditetapkan apakah organisme bersifat fototropik, aerobik atau anaerobik. Diamati sifat morfoya dan ada tidaknya endospora Pengamatan gram Pengamatan motilitas Pengamatan pigmen Pengujian kebutuhan akan oksigen Jika organisme bersifat kimoheterotrof, dilakukan pengujian disimilasi glukosa/gula sederhana lainnya Diidentifikasi dengan “Bergey’s Manual”  isolat dalam grup Pengujian lanjutan untuk membedakan di antara jenis Pengujian lengkap untuk membedakan di antara spesies

37

5/22/2018

 Cara Identifikasi Kapang

 Secara mikroskopik, preparat kapang diamati morfoya yaitu : 1. Hifa septat atau nonseptat 2. Miselium terang/keruh 3. Miselium berwarna/tidak berwarna 4. Memproduksi/tidak memproduksi spora seksual 5. Ciri-ciri kepala pembawa spora 7. Penampakan sporangiofora / konidiofora 8. Adanya struktur/spora spesifik (stolon, rhizoid atau “foot sel”)

 Contoh Kunci Identifikasi Kapang  Ordo Mucorales  Sifat umum : - hifa nonseptat - spora aseksual adalah sporangiospora I. Mempunyai sporangiola -------------------------------- Thamnidium II. Tidak membentuk sporangiola A. Membentuk Rhizoid dan stolon, sporangiofora muncul pada noda ---------- Rhizopus B. Tidak memiliki Rhizoid/stolon, Suspensor zigospora besar --------- -------- Mucor Sporangiofora

Kolumela Sporangium

Rhizoid

Sporangiofora (non septat)

Mucor

Rhizopus

38

5/22/2018

 Identifikasi Khamir 1. Sifat morfologi :  Reproduksi vegetatif  Bentuk sel vegetatif 2. Sifat kultur :  Karakteristik pertumbuhan dlm medium cair  Karakteristik pertumbuhan dlm medium padat 3. Sifat fisiologi :  Penggunaan senyawa karbon  Penggunaan Nitrogen  Pertumbuhan dlm medium tanpa vitamin  Pertumbuhan dlm medium dg tekanan osmotik  Pertumbuhan pada suhu  Produksi asam  Produksi senyawa ekstraseluler  Hidrolisis urea  Pemecah lemak  Pembentuk pigmen

Caranya : 1. “slide culture” 2. Metode Gores 3. Pewarnaan 4. Mikroskop

Caranya : Medium cair + Glukosa, dll + Tabung Durham

Pos - ada gas - warna berubah

4. Reproduksi seksual :  Karakteristik askus dan askospora  Infertilitas pada khamir Ascomycetes

Contoh : Kunci Identifikasi

1. Reprod. veg. dg pembentukan septat & pembelahan --- Shizosaccharomyces 2. Reproduksi dg pertunasan ------------------------------------ Endomycopsis 3. Membentuk Askospora bulat --------------------------------- Saccharomycetes

39

5/22/2018

4. Pemeliharaan dan Pelestarian Kultur  Tujuan : alam

1. Mencegah terjadinya perubahan genetik akibat seleksi dan mutasi

2. Mencegah kontaminasi 3. Mempertahankan viabilitas sel  Cara-Cara Penyimpanan Kultur 1. Penyimpanan pada suhu rendah : a. Penyimpanan pada agar miring b. Penyimpanan spora dalam air c.. Penyimpanan dengan nitrogen cair 2. Penyimpanan dalam bentuk kering : a. Kultur tanah b. Lyophilisasi  Prinsip Lyophilisasi  1. Penurunan suhu dibawah titik beku untuk menurunkan aktivitas enzim 2. Penghilangan air sel dengan cara pengeringan vakum untuk menghambat metabolisme

 Cara Lyophilisasi 

1. Sel-sel dalam fase stasioner (jumlah sel, 1010-1011 sel/ml dibuat suspensi dalam medium pelindung ( susu, serum atau natrium glutamat) 2. Beberapa tetes suspensi dimasukkan ke dalam ampul  bekukan  vakum sampai sublimasi selesai 3. Ampul ditutup dan disimpan dalam refrigerator

 Pelestarian Kultur Kultur m.o berguna Untuk dikembangkan

LESTARIKAN

 Menghasilkan antibiotik  Menghasilkan asam amino

40

5/22/2018

Lembaga Pengumpul Kultur Nama Lembaga

Metode

Kultur

1.

ATCC

Kering beku Nitrogen cair

Mycoplasmatoles fasa L Alga dan Protozoa

2.

CBS

Nitrogen cair

Fungi

3.

CMI

Nitriogen cair

Fungi

4.

IFO

Kering vakum

Bakteri

5.

FERM

Agar

Bakteri

6.

NRRL

Liofilisasi

Bakteri dan kapang

Ket  ATCC

: The American Type Culture Collection (USA) CBS : Centralbureau Voor Schimmel Culturen (Belanda) CMI : Cemmeonweath Mycological Institute (Inggris) IFO : Institute for Fermentation (Jepang) FERM : Fermentation Research Institute (Jepang) NRRL : Northem Regional Research Center (USA)

5. Fermentor (Bioreaktor)  Pengertian Fermentor  Suatu reaktor yang digunakan untuk reaksi biologis

dari suatu proses bioteknologi, baik menggunakan enzim larut, sel bebas dari mikroorganisme, tanaman maupun hewan ataupun enzim/sel imobilisasi  Fungsi fermentor  1. Memberikan lingkungan tetap bagi optomasi pertumbuhan mikroorganisme dan aktivitas metabolisme dalam menghasilkan suatu produk yang diinginkan 2. Mencegah kontaminasi produksi dari lingkungan pada kultur sambil mencegah pelepasan kultur ke kultur lingkungan  Syarat Bahan Fermentor  - Bersifat tidak beracun (baja tahan karat) - Mampu menahan tekanan uap - Tahan terhadap korosi kimia dan elektrolit  Kapasitas Fermentor  - Skala laboratorium (1-2 liter) - Skala pilot plan (100-1000 liter) - Skala industri ( > 1000 liter)

41

5/22/2018

Sumbat Kapas

suspensi kultur berotasi

Gelas goncang Erlenmeyer

Skema Sederhana Bioreaktor inokulum

tekanan

uap air Saluran penghisap

titik pengambilan contoh

pengontrol suhu

Pengontrol pH

filter udara keluar

pengontrol laju air udara

Bafel

Pemasukan air dingin

Pengaduk (impeler)

uap air saluran utk pemanasan

42

5/22/2018

 Fungsi Komponen Fermentor 1. Pengaduk/Impeler a. Untuk mengurangi ukuran gelembung udara, memberikan ruang penyebaran oksigen yang lebih besar dan untuk menurunkan difusi b. Untuk memelihara lingkungan yang seragam diseluruh bagian fermentor Bentuk-bentuk pengaduk 1. Turbin Cakram

2. Cakram saring

3. Turbin terbuka 4. Baling-baling

2. Bafel

 Fermentor  4 Bafel  Fungsi Bafel  untuk mencegah pusaran dan memperbaiki efisiensi aerasi 3. Sistem Aerasi  Tujuan

 Untuk menyediakan oksigen dalam jumlah yang cukup kepada mikroorganisme yang bearada pada kultur, agar kebutuhan metaboliknya terpenuhi dengan baik

 Aturan Dasar Rancangan fermentor  Tujuan :

untuk menjaga agar proses fermentasi dapat berlangsung tanpa kontaminasi  Aturan-aturan : 1. Tidak boleh ada hubungan antara bagian sistem yang steril dengan non steril 2. Kurangi hubungan berbentuk gelangan oleh gerakan atau fibrasi alat dan kenaikan suhu 3. Pergunakan las untuk seluruh konstruksi 4. Hindari ruang-ruang benbentuk leher 5. Senua bagian sistem harus steril (uap) 6. Gunakan katup-katup yang mudah dibersihkan/disterilkan 7. Tekanan dalam fermentor harus tetap pos  Tipe Fermentor 1. Fermentor Batch (FB) 2. Fermentor Teraduk Kontinu (FTK) 3. Fermentor Tubular (FT) 4. Fermentor Tercair Berbutiran (FTB)

43

5/22/2018

Subtrat Subtrat Subtrat Subtrat (1)

(2)

(3)

produk

(1)

(2)

(3)

Fermentor Teraduk Kontinu (FTK) Produk

Kons. inlet

substrat substrat

Jarak aksial Fermentor Tubular (FT)

Produk

Kons. inlet substrat

substrat

Jarak aksial

Fermentor Tercair Berbutiran (FTB)

6. Penggandaan Skala Fermentasi Pengertian Penggandaan Skala  Suatu proses perallihan dari suatu kegiatan produksi skala laboratorium ke skala industri  Tahapan Pelaksanaan : 1. Skala Laboratorium 2. Skala Pilot Plan 3. Skala Industri 

Seleksi

Ukuran :

Fungsi :

(-) Tab. reaksi/ kocok 500 ml

(-) Seleksi kultur pengembangan

Pilot Plan

(-) 5 - 40 - 200 liter

(-) Optimasi faktorfaktor lingkungan

Industri

(-) 5000 - 100.000 liter

(-) membawa proses ke arah keuntungan perusahaan

44

5/22/2018

 Fungsi penggandaan skala dalam pengembangan mikrobiologik : 1. Untuk menerapkan penemuan proses-proses baru kedalam skala industri 2. Untuk memperbaiki kultur mikroorganisme yang tersedia dengan mengembangkan strain-strain yang lebih baik, medium yang lebih efisien dan peralatan yang lebih sempurna

 Kondisi Lingkungan Optimal dalam Penggandana Skala

1. Faktor kimia : konsentrasi subtrat 2. Faktor fisik : Kemampuan pindah panas dan pencampuran  Dasar-Dasar Metode Penggandaan Skala 1. Konstanta gaya gunting 2. Konstanta waktu pencampuran 3. Bilangan Reynolds 4. Faktor momentum 5. Efek Pengadukan

V. MEKANISME KETAHANAN MIKROORGANISME TERHADAP PROSES PENGOLAHAN

Pendahuluan 

Tujuan pengolahan pangan : Memperpanjang masa simpan atau mengawetkan, membuat produk lain baik setengah jadi maupun yang siap untuk dikonsumsi meningkatkan daya cerna dan penerimaannya.



Tujuan pengawetan terhadap bahan pangan : 1. Mencegah kerusakan fisik 2. Mencegah kerusakan kimia 3. Mencegah kerusakan biologis (mikrobiologi)



3 kelompok proses pengawetan anti mikrobial terhadap pangan : 1. Proses pengawetan yang bersifat membunuh mikroorganisme 2. Proses pengawetan yang bersifat menghambat/memperlambat pertumbuhan mikroorganisme 3. Proses pengawetan yang mencegah masuknya mikroorganisme kedalam bahan pangan

45

5/22/2018

1. Ketahanan Mikroorganisme Terhadap Panas Pengawetan makanan suhu tinggi

mempengaruhi

1. 2.

M.o. Mutu

Pada makanan yg diawetkan

Cara-cara pengawetan dengan pemanasan : 1. Pasteurisasi Tujuan :

1. Untuk membunuh semua mikroorganisme patogen 2. Mengurangi jumlah mikroorganisme penyebab kerusakan makanan

Low Temperature Long Time (LTLT) (suhu 62,8 oC ~ 30‟) High Temperature Short Time (HTST) (Suhu 71,7 oC ~ 15‟)

Pasteurisasi

Suhu pasteurisasi membunuh mikroorganisme : - Khamir - Kapang - Bakteri gram negatif - Sel vegetatif bakteri gram positif

 Kelompok mikroorganisme yg tahan suhu pasteurisasi : 1. Bakteri thermodurik : - Streptococcus - Lactobacillus 2. Bakteri termofilik : - Bacillus - Clostridium 2.

Sterilisasi Tujuan :

untuk membunuh semua mikroorganisme yang ada dengan cara pengawetan dengan suhu tinggi (suhu 121 oC ~ 15’) (suhu 135-150 oC ~ 2-6 detik)

Sterilisasi komersial : penyimpanan 

Sterilisasi untuk membunuh semua mikroorganisme pembusuk yang dapat tumbuh pada kondisi yang normal. Contoh : makanan kaleng

Suhu & waktu sterilisasi dipengaruhi : 1. Sifat-sifat bahan pangan 2. pH



Ketahanan panas diantara spesies mikroorganisme :

Suhu optimum pertumbuhan m.o.

1. 2. 3.

Mikroorganisme psikrofilik Mikroorganisme mesofilik Mikroorganisme termofilik

46

5/22/2018

2. Ketahanan Mikroorganisme terhadap Aktivitas Air Rendah Tujuan penurunan a : untuk menghambat pertumbuhan sel vegetatif, yaitu dengan cara pengeringan, penambahan garam atau gula. Kebutuhan a tiap mikroorganisme berbeda : - Bakteri a > 0,90 - Khamir a > 0,88 - Kapang a > 0,80 Kebusukan makanan dapat dicegah dengan pengaturan a < 0,70 Mekanisme ketahanan m.o terhadap a rendah :

M.O.

dapat mengimbangi tekanan osmotik diluar

Produksi senyawa-senyawa tertentu (dapat meningkatkan tekanan osmotik dalam sel)

menyerap air kembali

m.o. berkembang biak

Contoh : 1. Bakteri  asam-asam amino, K+ dan glukosa 2. Khamir  alkohol polihidrat  Kecepatan pertumbuhan sel pada a rendah lambat, karena sebagian energi digunakan untuk mensintesis komponen intraseluler  Sel m.o. dapat mengimbangi perubahan a disekelilingnya, tetapi kemampuan sel terbatas sehingga pada a yang sangat rendah/tekanan osmotik sangat tinggi  pertumbuhan sel terhenti  Bakteri yang tahan garam dikelompokkan : 1. Bakteri halofilik (Halobacterium) 2. Bakteri halodurik (Pseudomonas)  Khamir yang tahan gula dikelompokkan : 1. Khamir osmofilik (Saccharomyces) 2. Khamir osmodurik (Saccharomyces rouxii)

47

5/22/2018

3. Ketahanan mikroorganisme terhadap keasaman tinggi dan senyawa lipofilat Pengasaman adalah salah satu cara pengawetan makanan Proses pengasaman  1. Penambahan asam 2. Fermentasi asam Perbedaan :

Penurunan a

pH rendah

 Sel vegetatif pertumbuhan dihambat, dimana pada proses adaptasi sel vegetatif dipindahkan kedalam medium

 Tidak menunjukkan proses adaptasi tetapi kecepatan pertumbuhannya akan segera berubah

 Mikroorganisme yg ditumbuhkan dalam pH yg tidak optimal, menyebabkan : 1. Sel m.o. Umumnya bereaksi untuk mempertahankan pH konstan di dalam sel 2. Pada waktu pH diturunkan, proton dalm jumlah tinggi pada medium akan masuk ke dalam sitoplasma sel 3. Proton harus dihilangkan dari dalam sel untuk mencegah denaturasi komponen-komponen sel  Untuk menghilangkan proton keluar sel  perlu energi. Karena terjadi gradien konsentrasi (konsentrasi rendah ke tinggi)



PH

energi

akan mengakibatkan :

Energi untuk sintesis komponen-komponen sel berkurang, sehingga :

1. Pertumbuhan sel menjadi lambat 2. Pertumbuhan sel berhenti 

Pengawetan makanan dengan asam Lipofilat lemah Misal : - Asam sorbat Mencegah kerusakan mikrobiologi karena : - Asam benzoat - Asam propionat Kelarutannya dalam bentuk tidak terdisosiasi didalam larutan membran sel dan aktivitasnya sebagai ionofor proton Contoh : asam sorbat dapat menghambat germinasi spora Bacillus cereus

48

5/22/2018

4. Ketahanan Mikroorganisme Terhadap Suhu Rendah

 Pengawetan makanan dgn suhu rendah

1. 2. 3.

1. 2.

Aktivitas m.o. duperlambat Aktivitas m.o. Berhenti (suhu freezer)

Suhu chilling : 5 – 7 oC Suhu refrigerator : 10 – 15 oC Suhu freezer : < 0 oC

 Aktivitas m.o diperlambat/berhenti m.o. dikatalis oleh enzim

Reaksi-rekasi metabolisme didalam sel

Kecepatan reaksi

Suhu

Contoh : • Bakteri psikrofil  Pseudomonas Acinetobacter • Kapang  Penicillium Mucor • Khamir  Debariomyces Torulopsis Proses pembekuan  1. Kematian 2. Kerusakan

49

5/22/2018

Media Fermentasi

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

50

5/22/2018

MEDIA FERMENTASI Dalam bidang industri yang diperlukan adalah medium yang cocok secara ekonomi. Medium itu dapat berupa padat ataupun cair. Dalam fermentasi konvensional umumnya digunakan bahan baku yang tidak mahal, misalnya limbah bijibijian, daging, prosesing serat dan sebagainya.

Umumnya yang disebut makronutrien adalah yang dibutuhkan dalam jumlah besar seperti C, H, O, N. Mesonutrien dibutuhkan dalam jumlah yang lebih sedikit seperti Mg, P, S dan

Mikronutrien dibutuhkan dalam jumalh sangat sedikit seperti Fe, Cu, Zn, dan Mo.

51

5/22/2018

Sumber Karbon 1. Molase  Molase adalah limbah industri gula.  Molase tebu kaya akan biotin, asam pantotenat, tiamin, fosfor dan dan sulfur.  Kandungan nitrogen organik sedikit  Mengandung 62% yang terdiri dari sukrosa 32%, glukosa 14% dan fruktosa 16%.  Bahan ini mengandung karbohidrat yang disimpan dalam bentuk pati sehingga harus mengalami perlakuan awal dengan memasakkan dan kerja enzim untuk menghidrolisa pati gula yang dapat difermentasi

KOMPOSISI MOLASE (%) Komponen Air Sukrosa Dekstrosa Fruktosa Gula reduksi lain Karbohidrat lain Abu Senyawa nitrogen Asam-asam non nitrogen Lilin, sterol, dan fosfolipid

Persentase 17-25 30-40 4-9 5-12 1-5 2-5 7-15 2-6 2-8 0,1-1

52

5/22/2018

2. WHEY SUSU Whey diperoleh dari limbah pembuatan keju dengan komposisi seperti tabel 2. sering digunakan sebagai pakan babi. Komponen

Jumlah (g/L)

Laktosa Protein Senyawa nitrogen terlarut Lipid Garam-garam mineral Berat kering

45-50 7-9 1,5 1-2 6-8 63-70

3. SULPHITE WASTE LIQUOR Sulphite waste liquor (SWL) dari industri kertas mengandung gula dari hidrolisis hemiselulosa dalam kayu. Angiospermae memberikan sulphite liquor yang mengandung 3% gula yang 70% nya adalah pentosa (terutama silosa), sedangkan gymnospermae menghasilkan liquor yang mengandung gula 2% dengan 75% adalah heksosa (terutama manosa) Hidrolisis asam pada selulosa kayu itu sendiri memberikan 65-85% gula yang dapat difermentasi.

53

5/22/2018

Jamur berfilamen (tricoderma viride) dan bakteri (Cellulomonas sp.) merupakan mikrobia yang sering digunakan. Asam sulfat konsentrasi 0,5% biasanya digunakan pada suhu 150 - 185°C gula. Dalam proses kontinu kemungkinan didapat dari sirup serbuk gergaji yang mengandung 4 – 5% gula pereduksi (campuran glukosa dan pentosa) dengan hasil 45 – 55%.

4. PATI Pati (serelia, kentang) merupakan sumber karbon yang murah setelah dihidrolisis menggunakan enzim tanaman (malt) atau amilase mikrobia (bakteri dan kapang). Proses kontinu dikembangkan di Swedia untuk produksi biomass menggunakan khamir Endomycopsis fibulinger untuk menghidrolisis pati menjadi gula yang dapat difermentasi. Candida utilis akan menggunakan gula ini untuk pertumbuhannya.

54

5/22/2018

5. HIDROKARBON Minyak (fraksi minyak petroleum) mengandung C10 – C18 10-25% hidrokarbon mempunyai rumus CnH2n + 2 dapat berbentuk lurus ato bercabang (iso) yang sukar di degradasi oleh semua mikrobia. Candida lipolytica hanya memetabolisme normal parafin. Sejumlah bakteri dan kapang mampu tumbuh pada hidrokarbon. Strain dari genus Pseudomonas, Bacillus, Acinetobacter, (A. Calcoaceticus), Corynebacteriu, Mycobacterium (M. Smegmatis), Nocardia dan dari family Enterobacteriaccea.

Sejumlah produk fermentasi dapat diperoleh dari hidrokarbon. Penggunaan hidrokarbon membutuhkan oksigen lebih banyak daripada karbohidrat. Sebagi contoh adalah pembentukan biomass (komposisi global C5H9NO4). Kemungkinan pembentukan biomass: 1. Glukosa C6H12O6 + 2,1 O2 + NH3 1,2 C5H9NO4 + 5,4 H2O (Hasilnya adalah 98% - 120% berdasarkan berat secara molekuler) 2. Heksadekana C16H35 8,45 O2 + NH3 3,2 C5H9NO4 + 4,1 H2O (Hasilnya adalah 320% atau 208% berdasarkan berat secara molekuler tetapi dengan kebutuhan oksigen 4 kali lebih besar)

55

5/22/2018

Dalam produksi asam glutamat, heksadekana digunakan untuk menggantikan glukosa. Oksigen yang dibutuhkan tiga kali lipat dan panas yang dihasilkan 3,5 kali (10,35 kkal/g asam glutamat yang dibentuk heksadekana dibanding dengan 2,73 kkal/g dari glukosa. Sejumlah produk (asam lemak, asam amino, asam laktat, vitamin, dan pgmen karatenoid) dapat diperoleh dari hidrokarbon sama baiknya dengan sumber karbon konvensional seperti karbohidrat.

6. SUMBER NITROGEN Semua mikroba mampu menggunakan nitrogen , dapat mengasimilasi amonia atau garam-garam amonium. Nitrat dapat direduksi menjadi amonium, dan khamir tidak mampu melakukannya. Pertumbuhan mikrobia menggunakan garamgaram amonuim sebagai karbon, seringkali meningkat dengan penambahan asam-asam amino atau basa purin dan pirimidin dalam medium.

56

5/22/2018

Beberapa mikrobia seperti asam laktat membutuh asam amino tertentu yang tidak dapat disentesisnya. Oleh sebab itu berbagai sumber nitrogen yang relatif mahal seperti tepung kedelai, tepung ikan dan tepung kacang tanah sering digunakan. Nitrogen dapat menjadi faktor pembatas karena dibutuhkan dalam jumlah yang besar. Kapang tidak dapat memfiksasi nitrogen, tetapi dapat menggunakan berbagai macam sumber nitrogen.

Dasar kriteria penggunaan nitrogen: 1. Hanya dibutuhkan satu asam amino, misal asam glutamat dan menyintesis asam amino lainnya dengan transaminasi. 2. Kebanyakan kapang dapat menggunakan ammonium sebagai satu-satunya sumber nitrogen yang akan dikombinasikan dengan asam organik dari siklus TCA membentuk asam glutamat. Disini menenunjukkan tidak terlibatnya protein. 3. Beberapa dapat menggunakan nitrat sebagai sumebr nitrogen dan mengubahnya menjadi ammonium oleh nitrat atau nitrit reduktase.

57

5/22/2018

7. MINERAL a. Kobalt Garam-garam besi yang secara spektrofotometri murni, dapat mengandung kobalt lebih dari 0,1%, konsentrasi kobalt optimum untuk pertumbuhan umunya adalah 10-12 g/ml b. Fosfor dan Sulfur Kebutuhan fosfor dan sulfur umumnya dalam bentuk fosfat dan sulfat dalam jumlah yang relatif besar, sekitar 0,5 g/L.

Dibutuhkan gula fosfat, fosfolipid dan ATP. Di tanah tersedia dalam jumlah sedikit karena umumnya dalam bentuk fosfat anorganik atau fosfat organik yang tidak larut. Peningkatan aktivitas masukan dalam level rendah oleh: 1. Fosfotase, dibebaskan untuk mencegah fosfat dari sumber organik 2. Asam-asam organik, dibebaskan untuk pH yang lebih rendah melarutkan fosfat anorganik. 3. Polifosfat, akumulasi fosfat dalam vakuol

58

5/22/2018

C. BESI Terlibat dalam heme sebagai dasar transort molekul, seperti sitokrom Konsentrasi yang dibutuhkan antara 0,03 – 0,3 g/L dalam medium untuk fermentasi aerob. Konsentrasi besi yang tepat mempengaruhi sifat pertumbuhan mikrobia dan sangat penting dalam industri fermentasi. Strepmyces griseus membutuhkan besi lima kali lebih banyak untuk memproduksi streptomisin daripada untuk pertumbuhan Corynebacterium diptheria menghasilkan racun jika konsentasi besi dalam medium kurang dari 0,8 ppm.

Kapang Aspergilus niger menghasilkan asam sitrat dari glukosa (sukrosa) hanya jika medium kekurangan besi. Pada kapang, besi dibutuhkan dalam jumlah kecil untuk sistem sitokrom dalam respirasi. d. Interaksi antar ion Perlu juga dipertimbangkan kemungkinan interaksi antar ion. Sebagai contoh, kobalt umumnya dibutuhkan dalam konsentrasi sekitar 5 ppm karena komponen yang penting dalam vitamin B aktif. Pertumbuhan Lactobacillus plantarum meembutuhkan 1 mikro/L mangan dan hanya 0,1 mg/L yang dibutuhkan oleh streptococcus faecalis.

59

5/22/2018

8. VITAMIN DAN FAKTOR TUMBUH Faktor tumbuh dibutuhkan dalam konsentrasi rendah oleh mikrobia auksotrof. Sebagai contoh, strain bakteri asam laktat Lactobacillus arabinosus memberikan reaksi terhadap adanya 10-7 g biotin/L Faktor tumbuh biasanya ada dalam bahan yang digunakan sebagai sumber karbon dan nitrogen dalam pembuatan medium. Dapat pula faktor tumbuh diberikan dalam medium seperti ekstrak khamir, ekstrak hati, atau residu destilasi untuk meningkatkan hasil (misalnya dalam produksi riboflavin secara fermentasi

9. PREKURSOR Beberapa fermentasi membutuhkan suplemen precursor spesifik terutama untuk produksi metabolit sekunder. Contohnya adalah asam fenilasetat atau penialasetamida yang ditambahkan sebagai precursor rantai samping dalam produk penisilin. D-treonin digunakan sebagai precursor rantai samping dalam produksi isoleusin oleh Serratia marcescens, dan asam antranilat ditambahkan pada produksi Ltriptofan oleh khamir Hansenula anomala

60

5/22/2018

FERMENTASI PRODUK SAYURAN & BUAH-BUAHAN

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

61

5/22/2018

Pikel (Pickle) produk makanan yang telah dibumbui dan diawetkan dalam air asin, tergolong mknan berasa asam, untuk “appetizer” (pembangkit selera dan nafsu mkan) • Pikel : Dill pickle, Sour pickle, dan Sweet pickle

Pengolahan /pengawetan sayuran ini berawal dari Asia Timur (Cina, Korea dan Jepang). 3 metode: 1. Penggaraman dengan air asin konsentrasi tinggi. 2. Penggaraman dengan air asin konsentrasi rendah. 3. Penggaraman langsung dengan garam (dry salting).

62

5/22/2018

Proses Pengolahan Bahan Baku: (sayuran spt timun, tomat, wortel jahe, bengkuang, dll) terutama yg mengandung gula/glukosa/karbohidrat. Bahan tambahan: air dan garam dgn kadar 10% sampai 16%. Bila bahan baku berkadar gula rendah  di(+) gula utk meningkatkan kdrnya guna membantu proses fermentasi nantinya.

Mikroba yg berperan :  Bakteri yg menghasilkan asam laktat: Streptococcus faecalis Leuconostoc mesenteroides  paling tahan terhadap kondisi asam Pediococcus cerevisiae Lactobacillus plantarum  Terkadang bakteri yang tidak diinginkan seperti Pseudomonas dapat tumbuh. Namun pada akhirnya bakteri ini akan dikalahkan oleh bakteri-bakteri asam laktat yang tumbuh selanjutnya.

63

5/22/2018

BAL: homofermentatif dan heterofermentatif

• Bakteri homofermentatif : C6H12O6  CH3CHOH.COOH Streptococcus,Pediococcus dan beberapa Lactobacillus • Bakteri heterofermentatif: C6H12O6  CH3CHOH.COOH  Etanol+ CO2 Leuconostoc dan Lactobacillus

Tahapan pembuatan pikkel • Pemilihan dan sortasi bhn baku (yg kualitas baik spy hsl akhir jg baik. • Pembersihan dan pencucian • Bhn Baku masukkan dlm tmp fermentasi yg berupa jar. • Masukkan lar.grm 8-10% ke dalam wadah tsb sampai bahan terendam agar tjd penetrasi media ke dlam bahan. grm terikat msk dlm bhn dan menyeleksi mikroba shg yg tumbuh hanya yg halofilik + gula 1-3% utk yg kdr glukosa rendah dan bisa jg utk nutrisi m.o. bs jg ditambah kapur utk tekstur yg lbh baik. • Penutupan wadah agar tdk terkontaminasi, fermentasi selama 2-6 mg atau lbh pd suhu 29-30oC.

64

5/22/2018

Pengendalian Fermentasi • • • •

suhu optimum 29-390C konsentrasi grm awal 8-10% smp 16% selama 6-9 minggu khamir kdng tumbuh, jd pengontrolan pd sanitasi fermentasi selesai dg total asam 0,6-0,8%

Pengendalian Fermentasi Kriteria Hasil Akhir • Mutu fisik: (warna tdk gelap & tekstur keras (0,75-2,05 mm/10 dtk) • Mutu kimia: (pH akhir 3,6-3,8%) • Mutu mikrobiologi: makin lama fermentasi, mo yg tumbuh tdk lagi yg merugikan spt Pseudomonas, Bacillus subtilis (lembek), B.nigrificans (warna gelap) • Mutu organpleptik (aroma, rasa diakhir biasanya turun krn m.o pembusuk menguraikan gula, tekstur yg btng lbh keras, tdk mengalami pelunakan oleh enzim pektinolitik

65

5/22/2018

Sayur Asin (Sauerkraut) • Sauerkraut: salah satu bentuk bhn pangan hsl fermentasi sayuran spt daun sawi oleh bakteri asam laktat di dlm media yang mengandung garam + 2,5%. • Bakteri yg aktif dalam proses fermentasi tsb akan memecah seny gula yg terdpt pd sayuran mjd asam laktat, asam asetat, alkohol, ester dll krn senyawa ini shg sauerkraut jd memp.rasa yg khas. • Pengolahan /pengawetan sayuran ini berawal dari Asia Timur (Cina, Korea dan Jepang)

Proses pembuatannya:  

 



Sawi gelondongan dipotong perlembar. Dilayukan di bwh sinar mthr slm 2 jam dgn tujuan memperkecil volume daun dan memudahkan sifat lemas shg memudahkan pengeluaran zat-zat yg terkandung di dalamnya. setelah layu, dilakukan penggaraman dan peremasan kmdn digulung dgn tali. perendaman dlm larutan perendam yg terbuat dr garam halus sebanyak 2,5% dr berat sawi dan gula pasir sebanyak 1-3%(spy perendaman sempurna , berikan pemberat shg semua gulungan sawi terendam. fermentasi 2-3 hari , hsl sawi asin dg kandungan gizi lbh tinggi, daya simpan lbh baik’

66

5/22/2018

1.Bahan Baku dan Bahan Tambahan • Sayuran (sawi hijau/Brassica juuceae, kubis atau sayuran lainnya) •

Garam sbg penyeleksi m.o yg memang diperlukan tumbuh. jml grm berpengaruh thd populasi m.o.

•

Gula sbg makanan utk m.o (bakteri) shg cita rasa, tekstur serta sbg bhn pengawet ( 13%).

2. Mikrobia yg berperan BAL: Leuconostoc mesenteroides Lactobacillus plantarum Lactobacillus brevis L. pentoaceticus L. cucumeris - bentuk batang/coccus, Gram positif, tidak membentuk spora, dan distimulasi oleh suasana anaerob.

67

5/22/2018

B.A.L yang Berperan: Leoconostoc: • berbentuk bulat. • berperan dlm perusakan larutan gula dg produksi pertumbuhan dekstrin berlendir. • mrpkan jenis yg penting dlm permulaan fermentasi sayuran. • B.A.L heterofermentatif yg mampu menghslkan CO2, asam laktat dan etil alkohol sehingga pH turun dan dapat menghambat pertumbuhan bakteri yang tidak diinginkan serta menurunkan aktifitas enzim yang melunakkan jaringan. • Mikroba ini lebih suka fruktosa drpd sukrosa shg sukrosa yg dimasukkan akan diuraikan mjd fruktosa dan glukosa, glukosa akan digunakan oleh bakteri lainnya.

Lactobacillus: berbentuk batang Gram positif sering berbentuk pasangan rantai dari sel-selnya. Bakteri gol ini a.l: L.plantarum, L.brevis, L.pentoaceticus dan L. cucumeris. Lebih tahan thd keasaman, oleh karena itu, m.o ini banyak terdapat di tahapan akhir dari fermentasi tipe asam laktat.

68

5/22/2018

Pengendalian proses fermentasi 1. Kondisi lingkungan  wadah fermentasi harus ditutup rapat dan didinginkan. 2. Jumlah dan jenis mikrobia. 3. Kebersihan wadah yg digunakan harus bersih. 4. Konsentrasi dan distribusi garam  kandungan garam dalam fermentasi harus dijaga agar cukup rendah untuk mempercepat proses inisiasi dari fermentasi dalam hubungannya untuk memproduksi asam. 5. Suhu  suhu optimal fermentasi :18.3 – 21.1 oC. suhu < 15 oC akan menghambat fermentasi.

Selamat Belajar

69

5/22/2018

FERMENTASI TEMPE

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

Fermentasi Tampe • Mikrobiologis Inokulum Tempe Tempe yang dibuat dari kedelai melalui tiga tahap, yaitu: Hidrasi dan pengasaman biji kedelai dengan direndam beberapa lama (untuk daerah tropis kira-kira semalam) Sterilisasi terhadap sebagian biji kedelai Fermentasi oleh jamur tempe yang diinokulasikan segera setelah sterilisasi. Jamur tempe yang banyak digunakan ialah Rhizopus oligosporus

70

5/22/2018

Mikrobiologis Inokulum Tempe Inokulum tempe disebut juga sebagai starter tempe/ragi tempe. Starter tempe adalah bahan yang mengandung biakan jamur tempe, digunakan sebagai agensia pengubah kedelai rebus menjadi tempe akibat tumbuhnya jamur tempe pada kedelai dan melakukan kegiatan fermentasi yang menyebabkan kedelai berubah karakteristiknya menjadi tempe.

Clamydomucor oryzae adalah jamur benang yang disebut sebagai jamur tempe. Kini sudah dikenal dengan Amylomyces rouxii. Jamur tempe juga termasuk Rhizopus oligosporus adalah jamur benang yang selalu terisolasi dari tempe yang dibuat disekitar Bogor. Satu spesies baru dari Rhizopus berhasil diisolasi dari tempe yang dibuat di Bogor, Jawa Barat, yaitu Rhizopus azygosporus. Spesies ini mirip dengan Rhizopus oligosporus, perbedaannya dalam hal kemampuannya membentuk azygospora dan juga sporangiosporanya jauh lebih pendek.

71

5/22/2018

Mekanisme Pembentukan Tempe Perkecambahan Spora Perkecambahan Rhizopus oligosporus berlangsung melalui dua tahapan: 1. pembengkakan 2.penonjolan keluar tabung kecambah. Beberapa senyawa tertentu diperlukan agar awal pembengkakan spora ini dapat terjadi. Pembengkakan tersebut akan diikuti dengan penonjolan keluar tabung kecambahnya, bila tersedia sumbersumber karbon dan nitrogen.

Senyawa-senyawa yang dapat menjadi pendorong terbaik agar terjadi proses perkecambahan adalah asam amino prolin dan alanin, dan senyawa glukosa annosa dan xilosa.  Miselia menembus jaringan biji kedelai Proses fermentasi hifa jamur tempe dengan menembus biji kedelai yang keras dan tumbuh dengan mengambil makanan dari biji kedelai. Rentang kedalaman penetrasi miselia ke dalam biji melalui sisi luar keping biji yang cembung, dan hanya pada permukaannya saja dengan sedikit penetrasi miselia, menerobos ke dalam lapisan sel melalui sela-sela di bawahnya.

72

5/22/2018

Sedangkan perubahan kimiawi seterusnya dalam biji terjadi oleh aktivitas enzim ektraseluler yang diproduksi/dilepaskan ujung miselia.

 Faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan tempe Cara pengupasan Penggunaan mesin lebih baik dibandingkan manual karena menghasilkan tempe dalam jumlah yang banyak. dalam waktu yang singkat dan dipastikan lebbih seragam. Sedangkan pengupasan kering dilakukan terhadap biji kedelai utuh sebelum perendaman

73

5/22/2018

pH pada proses pengasaman kedelai Nilai pH yang cocok selama perendaman kedelai sekitar 4,5-5,0. Pengasaman biji kedelai dimaksudkan untuk memberikan kondisi yang cocok untuk tumbuhnya jamur tempe sehingga dapat diproduksi tempe dengan kualitas baik. Oleh karena itu lebih baik apabila pada perendaman ditambahkan asam encer atau diinokulasikan bakteri Lactobacillus plantarum agar produksi tempe lebig terjamin untuk berhasil baik.

Inokulum tempe Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi atas kualitas jamur starter yang baik adalah: 1. Mampu meproduksi sopra dalam jumlah banyak 2. Mampu bertahan beberapa bulan tanpa mengalami perubahan genetis maupun kemampuan tumbuhnya. 3. Memiliki persentase perkecambahan spora yang tinggi segera setelah diinokulasikan. 4. Mengandung biakan jamur tempe yang murni, dan bila digunakan berupa kultur campuran harus mempunyai proporsi yang tepat.

74

5/22/2018

5.Bebas dari mikrobia kontaminan dan jika memungkinkan strain yang dipakai memiliki kemampuan untuk melindungi diri terhadap dominasi mikrobia kontaminan. 6.Mampu menghasilkan produk yang stabil berulang-ulang. 7.Pertumbuhan miselia setelah diinokulasi harus kuat, lebat berwarna putih bersih, memiliki aroma spesifik tempe yang enak dan tidak mengalami sporulasi yang terlalu awal. Inkubasi Dikerjakan pada suatu tempat dengan suhu sekitar 40 derajat C dengan kelembaban sekitar 90%, dalam waktu kurang dari 24 jam.

Aerasi dan kelembaban Aerasi yang berlebihan dapat memacu proses pembentukan spora dari miselia jamur tempe sehingga tempe akan tampak kehitam-hitaman atau bercak-bercak hitam. Kelembaban yang cocok untuk pertumbuhan jamur tempe berkisar antara 90-95% dan apabila kurang maka akan menyebabkan jamur tidak dapat tumbuh.

75

5/22/2018

Tempat pembungkus Bahan apapun dapat dibuat sebagai tempat pembungkus tempe dengan hasil yang baik apabila memenuhi syarat sbb: 1. Agar selama fermentasi dapat menjamin berlangsungnya aerasi yang baik sehingga tersedia oksigen yang mencukupi kebutuhan untuk pertumbuhan, tetapi tidak memberikan udara yang berlebihan. 2. Dapat mempertahankan kelembaban biji kedelai selama fermentasi berlangsung 3. Tidak terjadi kontak antara air yang tidak terserap biji dengan biji yang sedang mengalami fermentasi agar bakteri kontaminan tidak tumbuh. 4. Dapat mempertahankan kebersihan dan kenampakan yang baik atas tempe yang dihasilkan

Tahapan dan Proses Pembuatan Tempe a. Penghilangan kotoran, sortasi dan penghilangan kulit b. Perendaman atau prefermentasi Selama proses perendaman, biji mengalami proses hidrasi, sehingga kadar air biji naik sebesar kira-kira dua kali kadar air semula, yaitu mencapai 62-65%. Proses perendaman memberi kesempatan untuk tumbuhnya baktero-bakteri asam laktat sehingga terjadi penurunan pH dalam biji menjadi sekitar 4,55,3.

76

5/22/2018

c. Proses Perebusan Proses pemanasan atau perebusan biji setelah perendaman bertujuan untuk membunuh bakteri-bakteri kontaminan, mengaktifkan senyawa tripsin inhibitor, membantu membebaskan senyawa-senyawa dalam biji yang diperlukan untuk pertumbuhan jamur. d. Penirisan dan penggilingan Tahapan ini bertujuan untuk mengurangi kandungan air dalam mengeringkan permukaan biji, dan menurunkan suhu biji sampai sesuai dengan kondisi pertumbuhan jamur. Air yang berlebihan dalam biji dapat menghambat pertumbuhan jamur dan menstimulasi pertumbuhan bakteri-bakteri kontaminan sehingga menyebabkan pembusukan.

Proses pembuatan Kedele Pencucian Perendaman dlm air 24 jam, smp pH 4,5-5,0 Perebusan 1 jam Penghilangan kulit Pendinginan sambil dikeringanginkan Inokulasi Pembungkusan Fermentasi 24 jam Tempe

77

5/22/2018

Industri Tempe

Boiler/pemanas

Bak perendam

Perebusan

Peragian

Pengemasan

78

5/22/2018

Industri Tempe

Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam pembuatan tempe adalah sebagai berikut:

1. Oksigen Oksigen dibutuhkan untuk pertumbuhan kapang. Aliran udara yang terlalu cepat menyebabkan proses metabolisme akan berjalan cepat sehingga dihasilkan panas yang dapat merusak pertumbuhan kapang. Oleh karena itu apabila digunakan kantong plastik sebagai bahan pembungkusnya maka sebaiknya pada kantong tersebut diberi lubang dengan jarak antara lubang yang satu dengan lubang lainnya sekitar 2 cm. 2. Uap air Uap air yang berlebihan akan menghambat pertumbuhan kapang. Hal ini disebabkan karena setiap jenis kapang mempunyai Aw optimum untuk pertumbuhannya.

79

5/22/2018

3. Suhu Kapang tempe dapat digolongkan kedalam mikroba yang bersifat mesofilik, yaitu dapat tumbuh baik pada suhu ruang (25-27oC). Oleh karena itu, maka pada waktu pemeraman, suhu ruangan tempat pemeraman perlu diperhatikan. 4. Keaktifan Laru Laru yang disimpan pada suatu periode tertentu akan berkurang keaktifannya. Karena itu pada pembuatan tape sebaiknya digunakan laru yang belum terlalu lama disimpan agar dalam pembuatan tempe tidak mengalami kegagalan.

Inokulum/Ragi tempe • Untuk membuat tempe dibutuhkan inokulum yang sering disebut sbg laru tempe atau ragi tempe. • dijumpai dalam berbagai bentuk misalnya bentuk tepung atau yang menempel pada daun waru dan dikenal dengan nama Usar. • Laru dalam bentuk tepung dibuat dengan cara menumbuhkan spora kapang pada bahan, dikeringkan dan kemudian ditumbuk. Bahan yang akan digunakan untuk sporulasi dapat bermacam-macam seperti tepung terigu, beras, jagung, atau umbi-umbian.

80

5/22/2018

Perubahan kimia kedelai selama fermentasi

1. Protein  Protein kedelai dengan adanya aktivitas proteolitik kapang akan diuraikan menjadi asan-asam amino, sehingga nitrogen terlarutnya akan mengalami peningkatan. Dengan adanya peningkatan dari nitrogen terlarut maka pH juga akan mengalami peningkatan. Nilai pH untuk tempe yang baik berkisar antara 6,3 sampai 6,5. Kedelai yang telah difermentasi menjadi tempe akan lebih mudah dicerna.  Selama proses fermentasi karbohidrat dan protein akan dipecah oleh kapang menjadi bagian-bagian yang lebih mudah larut, mudah dicerna dan ternyata bau langu dari kedelai juga akan hilang.

81

5/22/2018

2. Kadar air Kadar air kedelai pada saat sebelum fermentasi mempengaruhi pertumbuhan kapang. Selama proses fermentasi akan terjadi perubahan pada kadar air dimana setelah 24 jam fermentasi, kadar air kedelai akan mengalami penurunan menjadi sekitar 61% dan setelah 40 jam fermentasi akan meningkat lagi menjadi 64% (Sudarmaji dan Markakis, 1977).

3. Kandungan oligosakarida Perubahan-perubahan lain yang terjadi selama fermentasi tempe adalah berkurangnya kandungan oligosakarida penyebab flatulence. Penurunan tersebut akan terus berlangsung sampai fermentasi 72 jam.

82

5/22/2018

4. Asam amino Selama fermentasi, asam amino bebas juga akan mengalami peningkatan dan peningkatannya akan mencapai jumlah terbesar pada waktu fermentasi 72 jam (Murata et al., 1967).

5. Serat kasar dan vitamin Kandungan serat kasar dan vitamin akan meningkat pula selama fermentasi kecuali vitamin B1 atau yang lebih dikenal dengan thiamin (Shurtleff dan Aoyagi).

83

5/22/2018

Sekian TERIMA KASIH

Fermentasi daging

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

84

5/22/2018

SOSIS 

SOSIS merupakan salah satu produk olahan daging yang sangat digemari masyarakat Indonesia sejak tahun 1980-an. Istilah sosis berasal dari bahasa Latin, yaitu salsus, yang artinya garam. Hal ini merujuk pada artian potongan atau hancuran daging yang diawetkan dengan penggaraman.



Sosis umumnya dibuat dr campuran daging cincang mentah dan lemak dan dicampur dg garam, bahan2 curing, pengisi dan rempah2 dan dibungkus dg selongsong berbentuk bulat panjang simetris (usus hwn/sintetis)



sosis dibagi menjadi enam kategori berdasarkan metode pembuatan yang digunakan oleh pabrik, yaitu: sosis segar (hrs dimasak/fresh sausage), sosis asaptidak dimasak, sosis asap-dimasak, sosis masak(dicuring,dimasak dan biasanya diasapi), sosis fermentasi(bisa langsung dimakan), dan daging giling masak (meatloaves).



Berdskan Aw, sosis fermentasi yi, s.semikering(0,90-0,95), <0,90)

dibagi 2 s.kerng(

85

5/22/2018

Komponen Penyusun

Komponen utama sosis terdiri dari daging, lemak, dan air. Selain itu, pada sosis juga ditambahkan bahan tambahan seperti garam, fosfat, pengawet/curing agent(biasanya nitrit/nitrat), pewarna, asam askorbat, isolat protein, dan karbohidrat.





 



Lemak sering ditambahkan pada pembuatan sosis sebagai mencegah pengerutan protein, mengatur konsistensi produk, meningkatkan cita rasa, dan mencegah denaturasi protein. Penambahan garam pada pembuatan sosis bertujuan untuk meningkatkan cita rasa, pengembang protein daging, pelarut protein daging, meningkatkan kapasitas pengikatan air (water holding capacity = WHC), serta sebagai pengawet.

Penambahan fosfat akan bersinergi dengan garam untuk meningkatkan WHC pada sosis. Tanpa garam dan fosfat, sosis akan sulit untuk dibuat. Asam askorbat sering ditambahkan dalam bentuk asam askorbat maupun natrium askorbat untuk membantu pemerahan daging. Selain itu, asam askorbat juga berfungsi sebagai antioksidan agar produk tidak mudah tengik. Untuk mensubtitusi daging, pada pembuatan sosis sering juga ditambahkan isolat protein. Selain itu, pada pembuatan sosis juga ditambahkan karbohidrat sebagai bahan pengisi sosis.

86

5/22/2018

Pengawet dan Pewarna 

Pada pembuatan sosis, bahan pengawet yang sering digunakan adalah nitrit. Aktivitas antibakteri nitrit telah diuji dan ternyata efektif untuk mencegah pertumbuhan bakteri Clostiridium botulinum (bakteri patogen penyebab keracunan makanan).



Nitrit dapat menghambat pertumbuhan dan perkembangan spora Clostiridium botulinum, Clostiridium perfringens, dan Stapylococcus aureus pada daging yang diproses.



Selain sebagai pengawet, fungsi penambahan nitrit pada proses kuring daging adalah untuk memperoleh warna merah yang stabil. Nitrit akan terurai menjadi nitrit oksida, yang selanjutnya bakal bereaksi dengan mioglobin membentuk nitrosomioglobin.



Nitrit dapat membentuk nitrosamin yang bersifat toksik dan karsinogenik.



Jenis bahan pengawet dan dosis maksimum yang diizinkan pada sosis berdasarkan SNI 01-02221995 adalah belerang dioksida (450 mg/kg), kalium nitrat (500 mg/kg), kalium nitrit (125 mg/kg), natrium nitrat (500 mg/kg), serta natrium nitrit (125 mg/kg). Jenis pewarna yang biasa digunakan pada sosis adalah eritrosin dan merah allura, masing-masing dengan kadar maksimal 300 mg/kg.

87

5/22/2018

Bbrp m.o yg sering digunakan sbg meat starter cultures 1. Bakteri - Lactic Acid Bacteria Lactobacillusacidophilus,Lb.alimentarius,Lb.paracasei,Lb.plantarum, Lactococcus lactis,Pediococcus acidilactici Actinobacteria ( Streptomyces griseus, Bifidobacterium sp Staphylococci (S. xylosus, S. equorum) Halamonadaceae (Halamonas elongata) 2. Fungi cth: Penicillium nalgiovense, P. chrysogenum 3. Yeast(ragi) cth: Candida famata, Debaryomyces hansenii

Proses pembuatan sosis        

Pengiriman karkas (<7oC,pH < 5,8) Pembekuan (spy suhu daging sama rendah dg suhu yg dianjurkan wkt penggilingan) Penggilingan dilakukan pada suhu rendah (lada,garam, curing agent, gula, starter) Pengisian( selongsong : alami, kolagen, selulase), + starter Fermentasi (sosis kering < 22oC, semikering 22-26oC) Pengasapan (fenol,komp.karbonil,as,oraganik sbg antimikrobial) Pengeringan (RH ruang sekitar 10% suhu 12-15oC) Penyimpanan(kering < 25oC, semikering< 15oC)

88

5/22/2018

 Perubahan2 selama fermentasi -

Pertumbuhan BAL Perubahan komponen nitrat

-

Pembentukan nitrosomioglobin.(Selain sebagai pengawet, fungsi penambahan nitrit pada proses kuring daging adalah untuk memperoleh warna merah yang stabil. Nitrit akan terurai menjadi nitrit oksida, yang selanjutnya bakal bereaksi dengan mioglobin membentuk nitrosomioglobin.

nitrit

 Perubahan2 selama fermentasi -

Solubilization & gelification dr myofibrillar dan sarcoplasmic proteins Degradasi protein dan lemak Dehidrasi *Meskipun nitrit sebagai salah satu bahan tambahan pangan memberikan banyak keuntungan, ternyata dari berbagai penelitian telah dibuktikan bahwa nitrit dapat membentuk nitrosamin yang bersifat toksik dan karsinogenik.

89

5/22/2018

Tahap pembentukan flavor

 Flavor volatil dibentuk dr proses lipolisis dan hidrolisis gol fosfolipid, diikuti oksidasi FFA  Mikroba Asam2 organik flavor (active alkohol, aldehydes dan acids, mikroba m’modifikasi produk hsl oksidasi  Aroma sosis (formulasi bahan baku, kondisi pematangan, penambahan bumbu, pengasapan)

90

5/22/2018

Fermentasi Roti

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

Bahan-bahan dalam pembuatan roti Bahan utama : tepung terigu, air, ragi, garam Penambah rasa dan pelembut : gula, susu, lemak, telur Peningkat : bread improver Pengisi : coklat, keju, daging, pisang Penambahan khusus : madu, kismis

91

5/22/2018

Tepung terigu • Hasil penggilingan biji gandum • Mengandung gluten (protein gandum) • Mampu menahan gas (strength) • Mampu memanjang (extensible) • Bersifat elastis

Jenis tepung terigu & kandungan protein • Terigu protein tinggi : min 12% • Terigu protein sedang : 10-11% • Terigu protein rendah : 8-9% Semakin tinggi kandungan protein suatu terigu, makin tinggi pengembangan volume roti

92

5/22/2018

Gluten • Protein tepung terigu yang tidak larut dalam air, yang bersifat elastis dan liat • Pengadukan yang baik akan membentuk struktur serta meningkatkan elastisitas dan kemampuan gluten memanjang (pengembangan gluten) • Pengembangan gluten yang kuat akan membentuk struktur penahan gas yang akan membuat volume roti menjadi tinggi

Komposisi dalam tepung terigu • Pati (starch) …………………………70% • Air ……………………………………….13% • Protein tidak larut…………………11% • Protein larut ……………………….. 2% • Gula ……………………………………. 2,5% • Lemak …………………………………. 1% • Mineral …………………………………0,5%

93

5/22/2018

Air Fungsi : • Melarutkan bahan-bahan • Mengontrol suhu adonan • Mengontrol kepadatan adonan • Membantu membentuk gluten

Ragi/Yeast Fungsi : • Mengembangkan adonan dengan menghasilkan gas CO2 • Memperlunak gluten dengan asam yang dihasilkan • memberi rasa dan aroma

94

5/22/2018

Garam Fungsi : • Membangkitkan rasa gurih dan lezat • Menambah kekuatan gluten • Mengontrol waktu fermentasi

Gula Fungsi : • Sebagai sumber energi bagi ragi • Memberi rasa manis • Memberi warna kecoklatan • Melembutkan gluten, sehingga roti lebih empuk • Menahan keempukan lebih lama • Memperpanjang umur simpan

95

5/22/2018

Susu Fungsi : • Memperkaya nilai gizi • Memperbaiki warna kulit dan rasa pada roti • Memperkuat gluten karena kandungan kalsiumnya

Lemak Fungsi : • Sebagai pelumas untuk pengembangan sel yang akan memperbaiki tekstur • Mempermudah pemotongan (slicing) • Memberi kelembutan pada roti • Memperpanjang umur simpan

96

5/22/2018

Macam-macam lemak • Margarine : 80-90% lemak nabati, 16% air, 2-4% garam • Shortening : 99% lemak nabati/hewani, 1% air • Butter (mentega) : terbuat dari lemak susu, 83% lemak susu, 14% air, % garam atau mineral lain

Telur Fungsi : • Menambah nilai gizi • Rasa lebih enak • Roti lebih empuk • Memberi warna

97

5/22/2018

Bread Improver Bahan-bahan yang membantu proses pembuatan roti dalam hal produksi gas dan penahan gas Komponen-komponen bread improver : peguat gluten, pelunak gluten, zat gizi bagi ragi, pelembut remah/crumc, penyedia makanan untuk ragi

Tahap-tahap membuat roti 1. Seleksi bahan 2. Penimbangan bahan 3. Pengadukan 4. Peragian/fermentasi 5. Potong/timbang 6. Membulatkan 7. Intermediate proofing 8. Pembuangan gas 9. membentuk

10. Memasukkan dalam cetakan 11. Final proofing 12. Pemanggangan 13. mengeluarkan dari cetakan 14. Mendinginkan 15. Pembungkusan

98

5/22/2018

Pembuatan Roti

4. Fermentasi awal • Adonan diistirahatkan lebih kurang 10 menit • Utk pematangan adonan, shg adonan mudah ditangani & menghasilkan produk bermutu baik • Pemecahan gula oleh ragi menjadi : Gas CO2 : membuat adonan mengembang Alkohol : memberi aroma pada roti Asam : memberi rasa dan memperlunak gluten Panas : suhu meningkat selama fermentasi

99

5/22/2018

7. Fermentasi lanjutan (intermediate proof) • Memberikan waktu istirahat 5-20 menit pada adonan • Membuat adonan rileks untuk mempermudah proses berikutnya

11. Fermentasi akhir (final proofing) • Mengembangkan adonan untuk mencapai bentuk dan mutu yang baik • Ruangan proofing dengan panas dan kelembaban yang stabil - temperatur proofing : 35-40oC - kelembaban relatif : 80-85% - waktu proofing : tergantung produk

100

5/22/2018

12. Pemanggangan (Baking) • Proses pematangan adonan menjadi roti yg dpt dicerna oleh tubuh & menimbulkan aroma yg khas • Bila terlalu lama menyebabkan kekerasan & penampakan yg tdk baik • Suhu & waktu yg umum digunakan : 180-200 ⁰C selama 15 – 20 menit • menyebabkan volume adonan bertambah • Mendenaturasi protein, tjd proses gelatinisasi • Aktivitas ragi akan berhenti pd T : 65 ⁰C (T adonan)

Peran mikrobia dalam industri makanan fermentasi

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

101

5/22/2018

KEJU • Keju merupakan produk olahan susu yang sudah sangat populer, diperoleh dengan cara menggumpalkan susu penuh (whole milk), susu skim atau campurannya menggunakan rennet suatu jenis enzim yang terdapat dalam perut hewan ruminansia muda. • Produk sejenis keju di Indonesia secara tradisonal sudah ada seperti dadih di Sumatera.

Starter dan Rennet • Membantu menggumpalkan protein • Macam-macam starter yang digunakan : Streptococcus lactis, S. diacetiactis, S. cremoris, S. durans, Lactobacillus sp., Penicillium roqueforti dan P. camemberti. • Rennet adalah ekstrak renin yang mengandung ekstrak saline, pepsin, lipase. • Rennet dapat juga berasal dari Mucor rennin (M. michii dan M. pusillus).

102

5/22/2018

Jenis-jenis keju: (a) keju biru (roqueforti), (b) keju edam, (c) keju emmental, (d) keju mozarella, dan (e) keju cheddar

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Keju Edam  Edam (bahasa Belanda Edammer) adalah keju yang berasal dari Belanda.  Keju edam diperam di atas 10 bulan,  Keju Edam memiliki bentuk bundar.  Keju ini memiliki warna kuning keemasan, memiliki lubang-lubang kecil dan teksturnya padat.  Lapisan parafin menutupi keju ini untuk melindunginya agar tidak menjadi kering.

103

5/22/2018

Keju biru (roquefort)  Keju Roquefort berbentuk silinder.  Berat dari keju ini berkisar antara 2.5 hingga 3 kg.  Keju ini tidak memiliki kulit dan bercorak abu-abu kehijauan akibat jamur yang digunakan pada proses pembuatannya.  Cara tradisional dalam penggunaan jamur adalah dengan menaruh roti gandum hitam disebelah keju Roquefort. Roti tersebut didiamkan selama 70 hari sehingga menjadi kering dan berjamur. Kemudian roti tersebut digiling hingga menjadi bubuk halus dan ditaburkan pada dadih.  Keju Roquefort dimatangkan selama 3 bulan.  Negara asal Perancis , wilayah Rouergue.  Dibuat dari Sumber susu Domba.

Keju Emmental  Bentuk dari keju Emmental adalah bulat, berasal dari Swiss.  Berat dari keju ini antara 60 sampai 130 kg.  Warna dari keju ini krem pucat atau kuning, sedangkan kulitnya berwarna coklat kekuning-kuningan.  Keju ini terkenal memiliki lubang-lubang yang berukuran besar dan banyak, sifatnya mudah meleleh.  Waktu pematangan 4 bulan

104

5/22/2018

Keju Cheddar  adalah keju yang relatif keras, berwarna kuning pucat hingga putih gading, dan kadang-kadang memiliki rasa yang kuat.  Keju ini berasal dari desa Cheddar di Somerset , Inggris dan merupakan keju yang paling populer di Britania Raya.  Keju Cheddar telah dibuat tiruannya secara luas, baik di Inggris, maupun di negara-negara lain seperti Amerika Serikat, Australia, Selandia Baru, Afrika Selatan, Kanada, dan Islandia.  Di sebagian besar negara-negara di dunia umumnya tersedia keju "Cheddar" dalam berbagai bentuk, mulai dari jenis keju Cheddar rendah lemak hingga keju Cheddar tua dan tinggi kadar lemak.  Waktu pematangan 3-60 bulan bergantung jenisnya.

Keju Mozzarella

 Mozzarella umumnya memiliki bentuk bundar seperti bola, tetapi banyak bentuk-bentuk lain dari keju ini, antara lain "Bocconcini" (suapan), "Ciliegine" (ceri kecil), "Nodini" (simpul kecil), "Pizzaiola" (balok) dan "Ovoline" (telur).  Berat dari keju ini sekitar 200 hingga 795 gram.  Warna dari keju ini putih porselen dengan kulit yang sangat tipis dan halus. Ketika keju ini dipotong, ia akan menghasilkan cairan putih yang beraroma susu.  Mozzarella yang dibuat dengan susu sapi tidak sehalus Mozzarella yang dibuat dengan susu kerbau.  Keju Mozzarella dijual di Italia bersama dengan air dadihnya untuk menjaga kesegarannya.  Keju ini merupakan keju segar yang harus langsung dimakan dalam beberapa hari setelah pembuatan.

105

5/22/2018

Proses pembuatan Keju Bahan: • Susu penuh/susu skim/campuran keduanya • Starter (Streptococcus lactis) • Rennet • Garam • Parafin (lilin) Peralatan:  panci email,  timbangan,  gelas ukur,  pengaduk,  termometer,  kompor,  pipet, cetakan keju, kain saring , pisau stainless steel.

Cara membuat: a. Susu dipanaskan sampai mencapai suhu 65°C selama 30 menit. b. Panci berisi susu yang sudah dipanaskan dimasukkan ke dalam bejana berisi air bersuhu 30-45°C dan biarkan susu mencapai suhu tersebut. c. Biakan Streptococcus lactis ditambahkan sebanyak 0,5 %, aduk sampai rata dan diamkan selama 30 menit. d. Rennet yang telah dilarutkan dalam air diambahkan sebanyak 0,025% dari berat susu, dan biarkan menggumpal membentuk curd. e. Curd dipotong-potong untuk memudahkan pemisahan dengan cairan/whey. f. Diamkan sampai pemisahan antara curd dengan whey sempurna. g. Saring dengan kain saring dan tiriskan sampai whey tidak menetes lagi. h. Curd ditimbang dan ditambahkan 5% garam dari berat ”curd”, campur merata. i. Curd dimasukkan kedalam cetakan keju dan diberi beban secara bertahap, makin lama makin berat dan simpan dalam suhu ruangan. j. Kemudian dikeluarkan dari cetakan, diangin-anginkan sampai permukaannya kering. k. Kemudian dicelupkan dalam parafin yang sudah dicairkan sebanyak 3-4 kali. l. Keju lalu disimpan dalam suhu ruang selama 6-12 minggu. Makin lama pemeraman, makin baik proses fermentasinya sehingga aroma dan rasanya makin baik.

106

5/22/2018

Diagram alir pembuatan keju

Fermentasi Kombucha

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

107

5/22/2018

Kombucha atau dikenal olah masyarakat Indonesia sebagai jamur teh, atau jamur dipo adalah fermentasi teh menggunakan campuran kultur bakteri dan khamir sehingga diperoleh citarasa asam dan terbentuk lapisan nata. Mulanya dikenal di Eropa dan Jepang.

Bermanfaat untuk mengatasi masalah kesehatan, seperti darah tinggi atau rendah, rematik, kegemukan, arthritis, migraine, diabetes dan lainnya.

108

5/22/2018

Kandungan antimikroba pada minuman kombucha mampu menghambat pertumbuhan Shigella sonnei, Escherichia coli dan Salmonella typhimurium.

Kultur kambucha mengandung berbagai macam bakteri dan khamir, diantaranya : 1. Acetobacter xylinum, 2. A. Aceti, 3. A. Intermedius, 4. Candida fomata, 5. Mycoderma, Micotorula, 6. Pichia, 7. Saccharomyces cerevisiae, 8. Schizosaccharomyces cerevisiae, 9. Torula, 10. Torulaspora delbrueckii, 11. Torulopsis, 12. Zygosaccharomyces bailii, dan 13. Z. Raouxii.

109

5/22/2018

Selama fermentasi kultur kombucha akan menghasilkan sejumlah alkohol, karbon dioksida, vitamin B, dam Vitamin C serta berbagai jenis asam organik yang sangat penting bagi metabolisme manusia, seperti asam asetat, asam glukonat, asam glukoronat, asam oksalat, dan asam laktat.

Proses Fermentasi Proses fermentasi dimulai ketika kultur mengubah glukosa menjadi alkohol dan CO2, kemudian bereaksi dengan air membentuk asam karbonat. Alkohol akan teroksidasi menjadi asam asetat. Asam glukonat terbentuk dari oksidasi glukosa oleh bakteru dari genus Acetobacter

110

5/22/2018

Proses Fermentasi Kultur dalam waktu bersamaan juga menghasilkan asam-asam organik lainnya. Bakteri A. Xilinum mengubah gula menjadi selulosa yang disebut nata dan melayang di permukaan medium.

Faktor-faktor yang harus diperhatikan dalam proses fermentasi adalah : 1. Ketersediaan nutrisi, meliputi unsur C, N, P dan K 2. pH medium sekitar 5,5 3. Suhu fermentasi 23-27°C dengan toleransi dalam kisaran 18-35°C 4. Ketersediaan udara namun tidak dalam bentuk aerasi aktif. 5. Tidak boleh ada goncangan atau getaran 6. Tidak boleh terkena sinar matahari secara langsung.

111

5/22/2018

Lama fermentasi berkisar 4-14 hari. Semakin lama fermentasi akan semakin asam dan rasa manis semakin berkurang. Lama fermentasi yang disarankan adalah 14 hari karena gula benarbenar difermentasi dan minuman memiliki rasa yang kuat seperti anggur.

Pada fermenttasi 10 hari, dengan kadar gula awal 8%, akan diperoleh fruktosa 25 g/L, asam glukonat 3,1 g/L dan asam asetat 2 g/L. Jika fermentasi diperpanjang menjadi 13 hari, maka fruktosa menjadi 15,03 g/L, asam glukonat 6,64 g/L dan asam asetat 8,61 g/L

112

5/22/2018

Kombucha selain dibuat dari teh juga dapat dibuat dari: - apel - wortel - limbah pertanian seperti limbah cair tahu, tempe dan tapioka jika akan digunakan untuk produksi selulosa.

Cara Pembuatan oBuat minuman teh biasa : air + teh 2 sendok didihkan 15 menit oSaring teh dan dinginkan oTambahkan gula 10% dan aduk sampai larut. Masukkan wadah yang bersih. Setelah teh dingin, tambahkan kultur yang berbentuk padat dan cairan induk sebanyak 10%. Cairan dan padatan ini berasal dari fermentasi sebelumnya.

113

5/22/2018

oInkubasi 1-2 minggu. Setelah fermentasi selesai, saring teh hasil fermentasi. Masukkan dalam botol yang bersih dan steril. Setelah diisi sesuai volume lakukan pasteurisasi dan siap dipasarkan.

Cara Membuat Kombucha dari Teh Celup o Didihkan air sebanyak 1 liter o Masukkan gula sebanyak 100 g dan 2 bungkus teh hitam celup campur dengan baik dan didihkan lagi selama 5 menit.

114

5/22/2018

Cara Membuat Kombucha dari Teh Celup o Ambil teh celup dan masukkan teh hasil rebusan ke dalam wadah kaca yang diisi setengahnya dan tutup dengan kain saring. Biarkan sampai dingin. o Tambahkan potongan pelikel/nata kombucha sebanyak 2,5% b/v dan bibit cairan 20% o Lakukan fermentasi selama 14 hari dan hindarkan dari goncangan dan sinar matahari

Cara membuat kombucha dari wortel oWortel dicuci bersih dengan air dan kemudian diparut. Hasil parutan diperas sehingga dihasilkan sari wortel. Sari wortel diencerkan dengan menambahkan air dalam jumlah yang sama (1:1) oLarutan wortel ini kemudia ditambah gula 10% dan dipanaskan hingga mendidih selama 30 menit. Setelah itu masukkan dalam wadah plastik sampai dingin. oTambahkan kultur kombucha 10% (cairan kombucha hasil fermentasi sebelumnya dan pelikel sebanyak 2,5%) Wadah kemudian ditutup dengan kain kasa untuk mencegah masuknya serangga

115

5/22/2018

oLakukan fermentasi selama 2 minggu oSetelah fermentasi, saring kombucha, kemas siap untuk dikonsumsi. Konsumsi dapat dilakukan dengan mencampurkan madu atau yang lain untuk menambah cita rasa. oRendemen kombucha wortel akan semakin berkurang dengan semakin lamanya fermentasi. Pada fermentasi 9 hari rendemen mencapai 80% sedang pada 15 hari hanya 70%. Vitamin A juga turun dari 38 ppm menjadi ppm. Total asam meningkat dari 1,5% menjadi 2,4%, kadar alkohol turun dari 0,8% menjadi 0,08%

Perubahan Mikrobia dan Biokimia oPertumbuhan khamir dan bakteri Jumlah khamir hidup meningkat selama waktu inkubasi (6-14 hari). Konsentrasi sel khamir dalam cairan umumnya lebih tinggi daripada yang terdapat dalam pelikel. Dalam pertumbuhan di PDA terdapat dalam dua tipe koloni. Hal ini menunjukkan adanya 2 tipe khamir yang terdapat pada kombucha.

116

5/22/2018

oPerubahan Kandungan Gula Konsentrasi sukrosa menurun secara linier dengan waktu selama 30 hari diikuti dengan penurunan yang lebih lambat. Rerata konsentrasi glukosa meningkat dan mencapai konsentrasi tertinggi (1,2%) setelah 30 hari. Dengan kata lain, konsentrasi fruktosa meningkat selama periode fermentasi dan mencapai 5,5% pada 30 hari hari fermentasi.

oProduksi etanol Perubahan konsentrasi etanol dalam kombucha selama fermentasi menunjukkan peningkatan pada masa awal fermentasi, yang mencapai 0,55% pada 20 hari fermentasi kemudian turun sampai akhir fermentasi

117

5/22/2018

oPerubahan asam organik Produksi asam organik menunjukkan peningkatan selama fermentasi dan mencapai 1,1 g/ 100 ml yang dicapai pada fermentasi 30 hari, yang kemudian turun menjadi 0,8 g/100 ml pada 60 hari fermentasi. Asam glukonat dan as. Organik lain juga ditemukan setelah 6 hari fermentasi dan mencapai 3,9/100 ml pada akhir fermentasi

118

5/22/2018

F E R MEN TA SI N ATA

Irmayanti, S.TP., MT [email protected] Jurusan Teknologi Industri Pertanian Mata Kuliah Teknologi Fermentasi

ALAT ALAT YANG DIGUNAKAN : 1. BLENDER 2. PANCI 3. TIMBANGAN 4. KOMPOR 5. GELAS UKUR 6. PENGADUK 7. CETAKAN 8. BASKOM 9. KAIN SARING 10. TALI KARET 11. SENDOK 12. KERTAS KORAN 13. PISAU

119

5/22/2018

BAHAN BAHANNYA : 1. KULIT PISANG KEPOK/GAJIH 2.AIR 3. GULA PASIR 4. SIRUP 5. BAKTERI ACETOBACTER XYLINUM 6. VANILI 7. PUPUK ZA 8. ASAM CUKA

CARA BUATNYA 1. daging buah yang menempel pada kulit pisang bagian dalam kerok habis 2. ditimbang 1000 gr. 3. tambah air dengan perbandingan 1 : 2, lalu diblender hingga halus. 4. Rebus air sebanyak 2500 ml. 2000 ml untuk pencampuran nata, sedangkan sisanya untuk mensterilkan botol kaca dan nampan. 5. saring dengan kain saring hingga diperoleh filtrat (cairan hasil penyaringan). 6. Masukkan ke dalam panci lalu panaskan di atas kompor sekitar 5-10 menit. Setelah mendidih, tambahkan gula pasir 10 % dan pupuk ZA atau urea 0,8 % dari ekstrak kulit pisang.

120

5/22/2018

7. TUANGKAN ADONAN TADI KE DALAM BASKOM DAN TAMBAHKAN ASAM ASETAT SAMPAI PHNYA BERKISAR-43 8. TUANGKAN KE DALAM NAMPAN YANG TELAH DISTERILKAN (DICUCI DENGAN AIR PANAS), DENGAN KETINGGIAN CAIRAN ADONAN LEBIH KURANG -3 2CM DI SETIAP CETAKAN. SEGERA TUTUP DENGAN KERTAS KORAN YANG TELAH DIOVEN ATAU DIJEMUR.

CATATAN : CETAKAN DITUTUP DENGAN KERTAS KORAN SUPAYA UDARA TETAP BISA MASUK MELALUI PORI -PORI KERTAS. 9. DIAMKAN SAMPAI 1 HARI, BARU KEMUDIAN DITAMBAHKAN STARTER (BIBIT BAKTERI ACETOBACTER XYLINUM SEBANYAK 10% DARI EKSTRAK KULIT PISANG)

121

5/22/2018

CATATAN : - SEBELUM MEMASUKKAN BAKTERI, ADONAN HARUS BENAR -BENAR DINGIN, SEBAB KALAU MASIH PANAS BAKTERI AKAN MATI. - CETAKAN HARUS DILETAKKAN DI TEMPAT YANG AMAN DAN JAUH DARI GANGGUAN. GOYANGAN ATAU PEMINDAHAN CETAKAN MENYEBABKAN SERAT NATA GAGAL TERBENTUK KARENA BAKTERI INI BEKERJA MENGANYAM SERAT DARI ATAS KE BAWAH, SEHINGGA BILA DIGOYANG MENYEBABKAN BAKTERI JATUH DAN TIDAK MAU AKTIF LAGI. 10. FERMENTASIKAN SELAMA -107 HARI.

11. SETELAH 7-10 HARI, SERAT NATA DAPAT DIPANEN . ANGKAT SERAT NATA DARI CETAKAN DAN CUCI, LALU PERAS DENGAN KAIN SARING (AGAR TIDAK LICIN). 12. IRIS DENGAN UKURAN SESUAI SELERA, LALU MASAK DENGAN AIR SAMPAI MENDIDIH. 13. TIRISKAN DAN PERAS LAGI DENGAN KAIN SARING, LALU DIMASAK LAGI. PEMASAKAN DILAKUKAN SAMPAI BAU ASAM CUKA HILANG. 14. SETELAH BAU CUKA HILANG, NATA DIREBUS KEMBALI DENGAN MENAMBAHKAN GULA PASIR, VANILI, DAN SIRUP SESUAI SELERA.

15. NATA SIAP DISAJIKAN

122

5/22/2018

SEKIAN SEMOGA BERMANFAAT ========================

FERMENTASI KECAP OLEH: IRMAYANTI, S.TP.,MT MATA KULIAH TEKNOLOGI FERMENTASI

123

5/22/2018

KECAP ???  sari kedelai yang telah difermentasikan dengan atau tanpa penambahan gula kelapa dan bumbu (Santoso, 1994).  salah satu hasil olahan kedelai yang berbentuk cairan kental, berwarna coklat kehitaman dan berasa gurih (Prabandari ,1995)  produk cair yang diperoleh dari hasil fermentasi atau cara kimia (hidrolisa) kacang kedelai (Glycine max L.) dengan atau tanpa penambahan bahan makanan lain dan bahan tambahan makanan yang diizinkan (SNI -01-3543-1999)  Hasil fermentasi bahan nabati atau hewani berprotein tinggi di dalam larutan garam.

BISA DIBAYANGKAN BAGAIMANA SATE TANPA KECAP?

124

5/22/2018

Kecap (soy sauce) dikenal di berbagai negara dengan nama yang berbeda. Misalnya shoyu di Jepang, chiang-yu (Cina), kanjang (Korea), toyo (Filipina), dan see-ieu (Thailand).

FAKTA TENTANG KECAP Kecap mrpk produk fermentasi yang paling banyak dikonsumsi diseluruh dunia Kecap berwarna coklat tua, berbau khas, rasa asin dan dapat mempersedap rasa masakan. Bahan baku kecap adalah kedelai atau ikan. Yang paling banyak diolah menjadi kecap adalah kedelai

125

5/22/2018

PEMBUATAN KECAP Secara umum melalui beberapa tahapan yaitu: perebusan kedelai, penganginan kedelai yang telah direbus, pencampuran kedelai dengan tepung terigu, fermentasi kapang, penambahan larutan garam, penyaringan, pengambilan larutan kedelai, penambahan bahan pengawet dan penyedap rasa, pemasakan larutan kedelai disertai penambahan bumbu, penyaringan dan pembotolan.

PEMBUATAN KECAP

126

5/22/2018

PEMBUATAN KECAP

PEMBUATAN KECAP

127

5/22/2018

MIKROORGANISME YANG BERPERAN 1.

Fermentasi tahap 1 (kapang) - fermentasi oleh kapang (A. oryzae, A. soyae) menghasilkan koji - koji  sumber enzim proteolitik dan amilolitik

2. Fermentasi tahap 2 (garam) 

terjadi penguraian (KH/protein) oleh enzim2 dr fermentasi 1



terjadi fermentasi asam laktat (Pediococcus soyae)



fermentasi alkohol (Sacharomyces rouxii)



penyempurnaan fermentasi.

128

5/22/2018

KLASIFIKASI KECAP Berdasarkan rasa dan kekentalan :

kecap asin kecap manis

MUTU KECAP

ditentukan oleh kandungan proteinnya. 

Mutu 1 kadar protein min 6%



Mutu 2 kadar protein min 2%

129

5/22/2018

Perkembangan produk kecap dapat dilihat dari segi kemasan, harga, variasi cita rasa, dan nilai gizinya. Segi kemasan dapat dilihat dari variasi ukuran kemasan yang ditawarkan. Kemasan botol kaca (sedang dan besar), botol plastik, dan sachet ditawarkan untuk memenuhi kebutuhan konsumen yang beragam.

130

DAFTAR PUSTAKA

Fardiaz, S. 1987. Fisiologi Fermentasi. Bogor: Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, Institut Pertanian Bogor. Fardiaz, S. 1988. Fisiologi Fermentasi. Bogor: PAU-IPB bekerja sama dengan LSI-IPB. Fardiaz, S. 1992. Fisiologi Fermentasi. Bogor: PAU-IPB. Fardiaz., S., 1992, Mikrobiologi Pangan, Departemen P dan K, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi IPB, Bogor. Fardiaz, Winarno. 1984. Biofermentasi dan Biosintesa Protein. Bandung : Angkasa. Ray, B., 2004, Fundamental Food Microbiology, CRC press : Boca Raton Riyadi, Lieke. 2007. Teknologi Fermentasi, Graha Ilmu: Yogyakarta. Suprapti, Lies. 2003. Pembuatan Tempe, Kanisius: Yogyakarta.