Pengertian Fermentasi

Diposting pada

Pengertian Fementasi

Fermentasi merupakan proses terjadinya penguraian senyawa-senyawa organik untuk menghasilkan energi dan terjadi pengubahan substrat menjadi produk baru oleh mikroba.

Pengertian Fermentasi

Produk fermentasi adalah berupa biomassa sel, enzim, metabolit primer ataipun sekunder atau produk transformasi (biokonversi).

Proses fermentasi mendayagunakan aktivitas sebuah mikroba tertentu atau campuran beberapa spesies mikroba. Mikroba yang banyak dipakai dalam proses fermentasi antara lain khamir, kapang dan bakteri. Teknologi fermentasi adalah salah satu upaya manusia dalam memanfaatkan bahan-bahan yang berharga relatif murah bahkan kurang berharga menjadi produk yang bernilai ekonomi tinggi dan berguna untuk kesejahteraan hidup manusia.


Sejarah Fermentasi

Ahli Kimia Perancis, Louis Pasteur adalah seorang zymologist pertama ketika di tahun 1857 mengkaitkan ragi dengan fermentasi. Ia mendefinisikan fermentasi sebagai “respirasi (pernapasan) tanpa udara”.

Pasteur melakukan penelitian secara hati-hati dan menyimpulkan, “Saya berpendapat bahwa fermentasi alkohol tidak terjadi tanpa adanya organisasi, pertumbuhan dan multiplikasi sel-sel secara simultan….. Jika ditanya, bagaimana proses kimia hingga mengakibatkan dekomposisi dari gula tersebut… Saya benar-benar tidak tahu”.

Ahli kimia Jerman, Eduard Buchner, pemenang Nobel Kimia tahun 1907, berhasil menjelaskan bahwa fermentasi sebenarnya diakibatkan oleh sekeresi dari ragi yang ia sebut sebagai zymase.

Penelitian yang dilakukan ilmuan Carlsberg (sebuah perusahaan bir) di Denmark semakin meningkatkan pengetahuan tentang ragi dan brewing (cara pembuatan bir). Ilmuan Carlsberg tersebut dianggap sebagai pendorong dari berkembangnya biologi molekular.

Fermentasi ada tiga, yaitu :


  • Fermentasi Alkohol

Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbondioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras. Reaksi Kimia:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP


  • Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat

Di dalam sel otot asam laktat dapat menyebabkan gejala kram dan kelelahan. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat.


  • 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 oleh fermentasi alkohol secara anaerob.


Macam Jenis Fermentasi


  1. Fermentasi Alkohol

Fermentasi alcohol adalah sebuah reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbondioksida. organisme yang berperan ialah Saccharomyces cerevisiae (fermen) untuk produksi tape, roti atau minuman keras. reaksi kimianya =  C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP


  1. Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang berlangsung pada sel hewan atau orang, ketika keperluan oksigen tidak tercukupi karena bekerja terlalu berat Di dalam sel otot asam laktat bisa menyebabkan indikasi kejang otot dan keletihan. Laktat yang terhimpun sebagai produk kotoran bisa menyebabkan otot lelah dan sakit, aka namun secara perlahan-lahan dibawa oleh darah ke hati untuk diganti kembali menjadi piruvat.


  1. Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka adalah sebuah contoh fermentasi yang terjadi dalam kondisi aerob. Fermentasi tersebut dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Daya yang dihasilkan 5 kali lebih besar dibanding daya yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.


Ciri-Ciri Fermentasi

  • Fermentasi berlangsung ke dalam proses glikolisis
  • Energi (ATP) yang terbentuk lebih sedikit kalau dibandingkan dengan Respirasi Aerob.
  • Terjadi pada organisme yang tak membutuhkan oksigen bebas, ex: bakteri dan protista yang hidup di rawa, lumpur atau tempat-tempat lain yang tak ada oksigen.
  • Tidak terjadi penyaluran elektron ke dalam siklus krebs serta transpor electron.

Tujuan Fermentasi

  • Mengendalikan pertumbuhan mikroba pada makanan.
  • Mempertahankan gizi yang ada di dalam makanan.
  • Menciptakan kondisi kurang memungkinkan untuk mikrobia kontaminan.

Fungsi Fermentasi

  • Bisa menyelamatkan makanan dari sejumlah masalah makanan salah satu masalah roti tak mengembang. Namun dengan adanya ragi sehingga manfaat yang dihasilkan dimana roti bisa mengembang.
  • Penganekaragaman pangan yang dengan adanya fungsi itu maka kebutuhan akan pangan menjadi sangat tercukupi.
  • Bisa memperpanjang masa pemyimpanan contohnya dengan adanya bakteri Rhizopus oligoporus pada bahan makanan kacang kedelai maka akan menghasilkan tempe yang tahan busuk lebih lama dibanding yang tidak diberi bakteri itu.
  • Meminimalkan kerugian dengan masa penyimpanan yang bertambah panjang dengan memakai teknik fermentasi, maka kerugian justru akan berkurang.
  • Menambah gizi makanan yang jika dimanfaatkan maka gizi bahan makanan akan terkendali atau bahkan menambah gizi makanan itu.
Baca Juga :  Batu Konglomerat

Manfaat Fermentasi

  • Manfaat hasil fermentasi bisa menjadi jenis-jenis contoh memiliki kandungan zat gizi yang lebih tinggi, sehingga menguntungkan kalau dikonsumsi.
  • Selain itu, Produk hasil fermentasi juga mempunyai kelebihan disebabkan mengandung zat prebiotik yang bermanfaat untuk kesehatan tubuh manusia.
  • Proses fermentasi bermanfaat dalam menghilangkan maupun mengurangi zat antinutrisi.
  • Adanya proses fermentasi menjadikan sebuah produk makanan atau minuman memiliki nilai ekonomis yang terbilang tinggi sampai dalam strategi pemasarannya, banyak dijumpai hasil olahan fermentasi dijual di mana-mana.

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Fermentasi


  • Keasaman (pH)

Makanan yang mengandung asam bisanya tahan lama, namun kalau oksigen cukup jumlahnya dan kapang bisa tumbuh serta fermentasi berlangsung terus, maka daya awet dari asam itu akan hilang. Jadi Tingkat keasaman didalam makanan atau minuman sangat berpengaruh dalam perkembangan bakteri. Kondisi keasaman yang baik untuk bakteri ialah 4,5-5,5.


  • Mikroba

Fermentasi umumnya dilakukan dengan kultur murni yang dihasilkan di laboratorium. Kultur ini bisa disimpan dalam keadaan kering atau dibekukan.


  • Suhu

Suhu fermentasi sangat menentukan macam mikroba yang dominan ketika fermentasi. Tiap-tiap mikroorganisme mempunyai suhu pertumbuhan yang maksimal, suhu pertumbuhan minimal, dan suhu optimal yakni suhu yang memberikan terbaik dan perbanyakan diri tercepat.


  • Oksigen

Udara atau oksigen ketika fermentasi mesti diatur sebaik mungkin untuk memperbanyak atau menghambat pertumbuhan mikroba tertentu. Setiap mikroba membutuhkan oksigen yang berbeda jumlahnya dalam pertumbuhan atau membentuk sel-sel baru dan untuk fermentasi. Contohnya ragi roti (Saccharomycess cereviseae) akan tumbuh lebih baik dalam keadaan aerobik, namun keduanya akan melakukan fermentasi pada gula jauh lebih cepat dengan keadaan anaerobik.


  • Waktu

Laju perkembangan bakteri bervariasi menurut spesies dan kondisi pertumbuhannya. Pada kondisi bagus, bakteri akan membelah sekali setiap 20 menit. Untuk beberapa bakteri memilih waktu generasi yakni selang waktu antara pembelahan, bisa dicapai selama 20 menit. Kalau waktu generasinya 20 menit pada kondisi yang cocok sebuah sel bisa menghasilkan beberapa juta sel selama 7 jam.


Reaksi Kimia Fermentasi

Senyawa organik yang biasanya digunakan adalah karbohidrat dalam bentuk glukosa. Senyawa tersebut akan diubah oleh reaksi reduksi dengan katalis enzim menjadi sutu bentuk lain misalnya aldehida, dan dapat dioksidasi menjadi asam.

Sel-sel yang melakukan fermentasi mempunyai enzim-enzim yang akan mengubah hasil dari reaksi oksidasi, dalam hal ini adalah asam, menjadi suatu senyawa yang mempunyai muatan lebih positif sehingga dapat menangkap elektron atau bertindak sebagai aseptor elektron terakhir dan menghasilkan energi. Secara lebih jelas reaksi tersebut dapat diterangkan melalui skema sebagai berikut:

Di dalam proses fermentasi, kapasitas mikroba untuk mengoksidasi tergantung dari jumlah aseptor elektron terakhir yang dapat dipakai. Secara lebih singkat skema proses fermentasi adalah sebagai berikut:

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana , melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.

 Persamaan Reaksi Kimia

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (Energi yang dilepaskan:118 kJ per mol)

Dijabarkan sebagai

Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) → Alkohol (etanol) + Karbon dioksida + Energi (ATP)

Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awalrespirasi aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan.


Sumber Energi Dalam Kondisi Anaerobik

Fermentasi diperkirakan menjadi cara untuk menghasilkan energi pada organisme purba sebelum oksigen berada pada konsentrasi tinggi di atmosfer seperti saat ini, sehingga fermentasi merupakan bentuk purba dari produksi energi sel.

Produk fermentasi mengandung energi kimia yang tidak teroksidasi penuh tetapi tidak dapat mengalami metabolisme lebih jauh tanpa oksigen atau akseptor elektron lainnya (yang lebih highly-oxidized) sehingga cenderung dianggap produk sampah (buangan). Konsekwensinya adalah bahwa produksi ATP dari fermentasi menjadi kurang effisien dibandingkan oxidative phosphorylation, di mana pirufat teroksidasi penuh menjadi karbon dioksida. Fermentasi menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa bila dibandingkan dengan 36 ATP yang dihasilkan respirasi aerobik.

Baca Juga :  Bjorn Ironside

“Glikolisis aerobik” adalah metode yang dilakukan oleh sel otot untuk memproduksi energi intensitas rendah selama periode di mana oksigen berlimpah. Pada keadaan rendah oksigen, makhluk bertulang belakang (vertebrata) menggunakan “glikolisis anaerobik” yang lebih cepat tetapi kurang effisisen untuk menghasilkan ATP. Kecepatan menghasilkan ATP-nya 100 kali lebih cepat daripadaoxidative phosphorylation. Walaupun fermentasi sangat membantu dalam waktu pendek dan intensitas tinggi untuk bekerja, ia tidak dapat bertahan dalam jangka waktu lama pada organisme aerobik yang kompleks. Sebagai contoh, pada manusia, fermentasi asam laktat hanya mampu menyediakan energi selama 30 detik hingga 2 menit.

Tahap akhir dari fermentasi adalah konversi piruvat ke produk fermentasi akhir. Tahap ini tidak menghasilkan energi tetapi sangat penting bagi sel anaerobik karena tahap ini meregenerasi nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+), yang diperlukan untuk glikolisis. Ia diperlukan untuk fungsi sel normal karena glikolisis merupakan satu-satunya sumber ATP dalam kondisi anaerobik.


Fermentasi Makanan

Proses Teknik Fermantasi:


  1. Tahap Pengelolahan Bahan Baku.

Bahan baku yang akam difermentasi lebih dahulu diolah menjadi subtrat dengancara menghauluskan (pada bahan baku padat) atau dengna mengantur pH, penambangan air, dan pengaturan komposisi senyawa makro/mikro.


  1. Tahap Sterlisasi.

Bahan subtrat disetrilkan agar tidak terkontaminasi oleh mikrob lain yang dapat mengangu proses.


  1. Tahap Fermentasi

Proses fermentasi biasanya dilakukan dalam bioeraktor, yaitu suatu tabung tertutup yang dapat diataur mengadukan, pengudaraan (aeransi), suhu optimumnya. Di dalam bioreaktor telah terdapat ragi atau yang dibutuhkan


  1. Tahap Pemisahan Hasil.

Pemisahan antara produk dan residu ( hasil sampingan ) dapat dilakukan dengna carafiltrasi(penyaringan).


  1. Tahap Pengelolahan Hasil.

Produk yang sudah dihasilkan diolah lebih lanjut dengan menambahkan zat adiktif untuk menambah aroma atau warna yang lebih menarik.


  1. Tahap Produk Akhir.

Produk akhir merupakan produk yang telah siap di pasarkan.

Bioremediasi adalah proses pengguanan mikrob untuk menyingkirkan atau melenyapkan polutan dari lingkungan. Bioremendiasi dibedakan menjadi bioremendiasi intristik, yaitu biodegradsi yang terjadi pada kondisi alami dan bioremendiasi yang direkayasa.

Keberhasilan bioremediasi sangat di tentukan oleh beberapa faktor, yaitu kontak antara mikrob dan subtrat, keadaan fisik lingkungan yang tepat, nutrien oksigen, dan keberadaan senyawa toksik bioremediasi meliputi dua tipe, yaitu fitoremediasi dan biofiltrasi, fitoremidiasi adalah pemanfaatan atau fungsi untuk menyisihkan polutan komplek dari buangan limbah industri.

Bahan-bahan sisa dari minyak bumi dan minyak kelapa tersebut masih mengandung berbagai macam asam lemaka berantai panjang dan pendek yang dapat dimanfaatkan sebagai subtrat penghasil asam laurat. Asam lemak tersebut dapat dikomersialisasikan sebagai kompenen utama sabun dan deterjen. Produksi asam laurat dari limbah- limbah tersebut dapat ditingkatkan dengan menggunakan mikrob yang telah dimodifikasi. Salah satu mikrob tertsebut adalah Candida sp.

Pembuatan tempe dan tape (baik tape ketan maupun tape singkong ataupeuyeum) adalah proses fermentasi yang sangat dikenal di Indonesia. Proses fermentasi menghasilkan senyawa-senyawa yang sangat berguna, mulai dari makanan sampai obat-obatan. Proses fermentasi pada makanan yang sering dilakukan adalah proses pembuatan tape, tempe, yoghurt, dan tahu.


Fermentasi Bidang Pangan

Pengolahan produk susu:


  • Yoghurt

Untuk membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu,selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricusdan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45oC. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa.


  • Keju

Dalam pembuatan keju digunakan bakteri asam laktat, yaitu Lactobacillus dan Streptococcus. Bakteri tersebut berfungsi memfermentasikan laktosa dalam susu menjadi asam laktat.


  • Mentega

Pembuatan mentega menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis dan Lectonostoceremoris. Bakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman. Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan.


Produk Makanan Non Susu:


  • Kecap

Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus oryzae dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. Jamur Aspergillus oryzae bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.

  • Tempe

Tempe mempunyai nilai gizi yang baik. Di samping itu tempe mempunyai beberapa khasiat, seperti dapat mencegah dan mengendalikan diare, mempercepat proses penyembuhan duodenitis, memperlancar pencernaan, dapat menurunkan kadar kolesterol, dapat mengurangi toksisitas, meningkatkan vitalitas, mencegah anemia, menghambat ketuaan, serta mampu menghambat resiko jantung koroner, penyakit gula, dan kanker. Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi.

Baca Juga :  Nilai Kepahlawanan

Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, dalam hal ini kapang. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe. Proses fermentasi tersebut menyebabkan terjadinya perubahan kimia pada protein, lemak, dan karbohidrat. Perubahan tersebut meningkatkan kadar protein tempe sampai sembilan kali lipat.


  • Tape

Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-sel ragi. Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk yang berupa gula dan alkohol. Masyarakat kita membuat tape tersebut berdasarkan pengalaman.


  • Pembuatan Oncom

Oncom merupakan makanan yang dikenal di kawasan Jawa Barat. Oncom terbuat dari ampas tahu, yaitu ampas kedelai dengan bantuan jamur Neurospora sitophila. Jamur ini dapat menghasilkan zat warna merah atau oranye yang merupakan pewarna alami.
Neurospora dapat mengeluarkan enzim amilase, lipase protease yang aktif selama proses fermentasi. Selain itu, juga dapat menguraikan bahan-bahan dinding sel ampas kacang kedelai, singkong, atau kelapa. Fermentasi ini juga menyebabkan terbentuknya sedikit alkohol dan berbagai ester yang beraroma sedap.


  • Pembuatan Asinan Sayuran

Asinan sayuran merupakan sayuran yang diawetkan dengan jalan fermentasi asam. Bakteri yang digunakan adalah Lactobacillus sp., Streptococcus sp., dan Pediococcus. Mikroorganisme tersebut mengubah zat gula yang terdapat dalam sayuran menjadi asam laktat. Asam laktat yang terbentuk dapat membatasi pertumbuhan mikroorganisme lain dan memberikan rasa khas pada sayuran yang difermentasi atau sering dikenal dengan nama ‘acar’.


  • Pembuatan Roti

Jika Anda makan roti atau donat, pernahkah Anda berpikir bila pembuatan roti atau donat itu sebenarnya juga melalui proses fermentasi? Proses fermentasi ini dibantu dengan bantuan yeast atau khamir yaitu sejenis jamur.

Jika Anda mempunyai kesempatan memperhatikan pembuatan roti atau donat, maka adonan tepung akan mengembang. Yeast yang ditambahkan pada adonan tepung akan menjadikan proses fermentasi, yaitu akan menghasilkan gas karbon dioksida dan alkohol. Gas karbon dioksida tersebut dapat berguna untuk mengembangkan roti, sedangkan alkohol dibiarkan menguap. Selanjutnya, akan terlihat jika adonan tersebut dioven akan tampak lebih mengembang dan ukurannya membesar, hal ini dikarenakan gas akan mengembang jika temperatur tinggi. Hasilnya seperti yang Anda lihat roti akan berwarna kekuningan dan lembut, tetapi jika tidak beruntung roti akan keras dan padat (bantat).


  •  Minuman Berakohol

Mikroorganisme yang digunakan adalah khamir dari genus Saccharomyces. Minuman yang sangat terkenal yaitu anggur sebenarnya adalah buah anggur yang sudah mengandung gula sehingga dapat digunakan secara langsung oleh ragi selama proses fermentasi. Pada proses pembuatan minuman ini sudah tidak diperlukan tambahan gula lagi, apabila ingin menambah cita rasa dapat ditambahkan buah-buahan dan gula secukupnya.

Bakteri yang digunakan adalah bakteri yang bersifat asam laktat karena buah anggur mengandung asam malat yang tinggi. Bakteri tersebut akan mengubah asam malat menjadi asam laktat yang lemah dan proses ini disebut fermentasi malolaktat sehingga hasil minumannya memiliki rasa yang lebih baik dan sedikit asam. Bir sebenarnya merupakan produk yang berasal dari tepung biji padi-padian yang difermentasi oleh ragi.

Hanya ragi tersebut tidak bisa menggunakan tepung itu secara langsung. Cara pembuatannya, yaitu biji padi-padian dibiarkan untuk berkecambah terlebih dahulu, kemudian dikeringkan lalu digiling, hasilnya disebut dengan malt yang berupa glukosa dan maltosa, dan proses perubahan tersebut dinamakan dengan malting. Selanjutnya baru difermentasi oleh ragi menjadi etanol dan karbondioksida.


demikianlah artikel pembahasan mengenai Pengertian Fermentasi : Sejarah, Macam, Jenis, Ciri, Tujuan, Fungsi, Manfaat, Faktor Yang Mempengaruhi, Reaksi Kimia, Sumber Energi, Makanan, Pangan, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya.