FERMENTASI

FERMENTASI

Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi

aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasiaerob terhambat pada sesuatu hal,

maka hewan dan tumbuhan tersebut melangsungkan proses fermentasi yaitu proses

pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.

Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam

susu dan fermentasi alkohol.

A. Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam

laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi

enzim

Prosesnya :

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

enzim

C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi

2. Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.

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

dehidrogenase

Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :

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

B. Fermentasi Alkohol

1

Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam

piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadi

alkohol.

Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2

molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu

menghasilkan 38 molekul ATP.

Reaksinya :

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

2. Dekarbeksilasi asam piruvat.

Asampiruvat ————————————————————> asetaldehid + CO2.piruvat dekarboksilase (CH3CHO)

3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol

(etanol).

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

enzim

Ringkasan reaksi :

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

C. Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung

dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka

(Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.

Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh

fermentasi alkohol secara anaerob.

Reaksi:

aerob

C6H12O6 —————> 2 C2H5OH ———————————————> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal(glukosa) bakteri asam cuka asam cuka

2

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik

(tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi

anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan

fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor

elektron eksternal.

Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil

fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen

lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi

dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan

etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam

otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron

eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi.

Ahli Kimia Perancis, Louis Pasteur adalah seorang zymologist pertama ketika di

tahun 1857 mengkaitkan ragi dengan fermentasi. Ia mendefinisikan fermentasi

sebagai "respirasi (pernafasan) 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.

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang

digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang

3

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 awal respirasi aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan

bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan.

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.

"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 daripada oxidative

4

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.

Pembuatan tempe dan tape (juga peuyeum) adalah proses fermentasi yang

sangat dikenal di Indonesia. Proses fermentasi menghasilkan senyawa-senyawa yang

sangat berguna, mulai dari makanan sampai obat-obatan. Fermentasi yang sering

dilakukan adalah proses tape, tempe, yoghurt, dan tahu.

Istilah aerobik yang digunakan dalam proses penanganan secara biologis

berarti proses di mana terdapat oksigen terlarut (memerlukan oksigen). Oksidasi

bahan organik menggunakan molekul oksigen sebagai aseptor elektron terakhir

adalah proses utama yang menghasilkan energi kimia untuk mikroorganisme.

Mikroba yang menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron terakhir adalah

mikroorganisme aerobik, sedangkan sebaliknya disebut anaerobik.

Organisme aerobik atau aerob adalah organisme yang melakukan metabolisme

dengan bantuan oksigen. Aerob, dalam proses dikenal sebagai respirasi sel,

menggunakan oksigen untuk mengoksidasi substrat (sebagai contoh gula dan lemak)

untuk memperoleh energi.

Aerob obligat membutuhkan oksigen untuk melakukan respirasi sel aerobik.

Aerob fakultatif dapat menggunakan oksigen tetapi dapat juga menghasilkan

energi secara anaerobik.

Mikroaerofil adalah organisme yang bisa menggunakan oksigen tetapi dalam

konsentrasi yang sangat kecil (mikromolar).

5

Organisme aerotoleran dapat hidup walaupun terdapat oksigen di sekitarnya,

tetapi mereka tetap anaerobik karena mereka tidak menggunakan oksigen

sebagai terminal electron acceptor (akseptor elektron terminal).

Contoh yang dapat diberikan adalah oksidasi glukosa (monosakarida) dalam

respirasi aerobik.

C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 fosfat → 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

Energi yang dilepaskan pada reaksi ini sebesar 2880 kJ per mol, yang disimpan

dalam regenerasi 38 ATP dari 38 ADP per glukosa. Angka ini 19 kali lebih besar

daripada yang dihasilkan reaksi anaerobik. Organisme eukariotik (semua kecuali

bakteri) hanya memperoleh 36 ATP yang diregenerasi dari ADP dalam proses ini.

Hal ini disebabkan terdapat membran yang harus dilewati oleh transport aktif.

Persamaan ini merupakan rangkuman dari apa yang sesungguhnya terjadi dalam

tiga seri reaksi biokimia: glikolisis, siklus Krebs, dan oxidative phosphorylation.

Hampir semua hewan, sebagian besar jamur (fungi), dan beberapa bakteri

adalah aerob obligat. Sebagian besar organisme anaerobik adalah bakteri. Menjadi

aerob obligat, walaupun menguntungkan dalam memperoleh energi, berarti juga

harus menghadapi stress oksidatif.

Ragi sebagai contoh adalah aerob fakultatif. Sel-sel pada manusia juga

merupakan aerob fakultatif: mereka akan melakukan fermentasi asam laktat jika tidak

mendapatkan oksigen. Akan tetapi, hal ini tidak dapat berlangsung terus menerus

sehingga manusia termasuk dalam aerob obligat.

Contoh dari bakteri aerob obligat adalah: Nocardia (Gram positif),

Pseudomonas aeruginosa (Gram negatif), Mycobacterium tuberculosis (Acid Fast),

and Bacillus (Gram positif).

Anaerobik adalah kata teknis yang secara harfiah berarti "tanpa udara" (dimana

"udara" biasanya berarti oksigen). Kata yang berlawanan dengannya adalah aerobik.

Dalam pengolahan limbah, tidak adanya oksigen dinamakan sebagai 'anoxic';

6

sedangkan anaerobik digunakan untuk mengindikasikan tidak adanya akseptor

elektron (nitrat, sulfat atau oksigen)

Anaerobik juga dapat merujuk pada:

Aktifitas anaerobik, pemecahan bahan-bahan organis oleh bakteri

dalam keadaan tanpa oksigen

Latihan anaerobik, merupakan salah satu bentuk latihan olah raga.

Anaerobik glikolisis, perubahan dari gula menjadi alkohol dengan

menggunakan ragi - lihat Fermentasi

Organisme anaerobik, setiap organisme yang tidak membutuhkan

oksigen untuk tumbuh

Respirasi anaerobik, oksidasi molekul tanpa oksigen.

Oksidasi ammonium anaerobik, anammox, proses mikrobial yang

menggabungkan ammonium dan nitrit.

Organisme anaerobik atau anaerob adalah setiap organisme yang tidak

memerlukan oksigen untuk tumbuh.

Anaerob obligat akan mati bila terpapar pada oksigen dengan kadar

atmosfer.

Anaerob fakultatif dapat menggunakan oksigen jika tersedia.

Organisme aerotoleran dapat hidup walaupun terdapat oksigen di

sekitarnya, tetapi mereka tetap anaerobik karena mereka tidak

menggunakan oksigen sebagai terminal electron acceptor (akseptor

elektron terminal).

Mikroaerofil adalah organisme yang dapat menggunakan oksigen, tetapi hanya

pada konsentrasi yang rendah (rentang mikromolar rendah); pertumbuhannya

dihambat oleh level oksigen yang normal (sekitar 200 mikromolar). Nanaerob adalah

organisme yang tidak dapat tumbuh bila terdapat konsentrasi mikromolar oksigen,

tetapi dapat tumbuh dan diuntungkan pada konsentrasi nanomolar oksigen.

7

Anaerob obligat dapat menggunakan fermentasi atau respirasi anaerobik. Jika

terdapat oksigen, anaerob fakultatif menggunakan respirasi aerobik; tanpa oksigen

beberapa diantaranya berfermentasi, beberapa lagi menggunakan respirasi anaerobik.

Organisme aerotoleran hanya dapat berfermentasi. Mikroaerofil melakukan respirasi

aerobik, dan beberapa diantaranya dapat juga melakukan respirasi anaerobik.

Terdapat beberapa persamaan kimia untuk reaksi fermentasi anaerobik.

Organisme anaerobik fermentatif biasanya menggunakan jalur fermentasi asam

laktat:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 fosfat → 2 asam laktat + 2 ATP

Energi yang dilepaskan pada persamaan ini sekitar 150 kJ per mol, yang

disimpan dalam regenerasi dua ATP dari ADP per glukosa. Ini hanya 5% energi per

molekul gula daripada yang dapat dihasilkan oleh reaksi aerobik.

Tumbuhan dan jamur (contohnya ragi) biasanya melakukan fermentasi alkohol

(etanol) ketika oksigen terbatas melalui reaksi berikut:

C6H12O6 + 2 ADP + 2 fosfat → 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 ATP

Energi yang dilepaskan sekitar 180 kJ per mol, yang disimpan dalam regenerasi

dua ATP dari ADP per glukosa.

Bakteri anaerobik dan archaea menggunakan jalur ini dan beberapa jalur

lainnya dalam melakukan fermentasi seperti: fermentasi asam propionat, fermentasi

asam butirat, fermentasi pelarut, fermentasi asam campuran, fermentasi butanediol,

fermentasi Stickland, asetogenesis atau metanogenesis.

Beberapa bakteri anaerobik menghasilkan toksin (racun) seperti toksin tetanus

atau botulinum yang sangat berbahaya bagi organisme yang lebih besar, termasuk

manusia.

Anaerob obligat akan mati bila terdapat oksigen karena tidak adanya enzim

superoksida dismutase dan katalase yang dapat mengubah superoksida berbahaya

yang timbul dalam selnya karena adanya oksigen.

8

Organisme anaerobik fakultatif adalah organisme, biasanya bakteri, yang

menghasilkan ATP secara respirasi aerobik jika terdapat oksigen tetapi juga mampu

melakukan fermentasi.

Beberapa contoh bakteri anaerobik fakultatif adalah Staphylococci (Gram

positif), Corynebacterium (Gram positif), dan Listeria (Gram positif). Organisme

dalam Kerajaan Fungi (jamur) dapat juga tergolong anaerobik fakultatif, contohnya

ragi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi perpindahan metabolisme dalam anaerobik

fakultatif adalah konsentrasi oksigen dan materi fermentasi di lingkungan.

9

Fermentasi adalah proses yang memanfaatkan kemampuan mikroba untuk

menghasilkan metabolit promer dan metabolit sekunder dalam suatu lingkungan yang

dikendalikan. Proses pertumbuhan mikroba merupakan tahap awal proses fermentasi

yang dikendalikan terutama dalam pengembangan inokulum agar dapat diperoleh sel

yang hidup. Pengendalian dilakukan dengan pengaturan kondisi medium, komposisi

medium, suplai O2, dan agitasi. Bahkan jumlah mikroba dalam fermentor juga harus

dikendalikan sehingga tidak terjadi kompetisi dalam penggunaan nutrisi. Nutrisi dan

produk fermentasi juga perlu dikendalikan, sebab jika berlebih nutrisi dan produk

metabolit hasil fermentasi tersebut dapat menyebabkan inhibisi dan represi.

Pengendalian diperlukan karena pertumbuhan biomassa dalam suatu medium

fermentasi dipengaruhi banyak faktor baik ekstraselular maupun faktor intraselular.

Kinetika pertumbuhan secara dinamik dapat digunakan untuk meramalkan produksi

biomassa dalam suatu proses.

Fermentasi berasal dari bahasa Latin fervere yang berarti mendidihkan. Seiring

perkembangan teknologi, definisi fermentasi meluas, menjadi semua proses yang

melibatkan mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk yang disebut metabolit

primer dan sekunder dalam suatu lingkungan yang dikendalikan. Pada mulanya istilah

fermentasi digunakan untuk menunjukkan proses pengubahan glukosa menjadi

alcohol yang berlangsung secara anaerob. Namun, kemudian istilah fermentasi

berkembang lagi menjadi seluruh perombakan senyawa organik yang dilakukan

mikroorganisme yang melibatkan enzim yang dihasilkannya. Dengan kata lain,

fermentasi adalah perubahan struktur kimia dari bahan-bahan organik dengan

memanfaatkan agen-agen biologis terutama enzim sebagai biokatalis. Produk

fermentasi dapat digolongkan menjadi 4 jenis:

1. produk biomassa

2. produk enzim

3. produk metabolit

4. produk transformasi

10

Dalam bioproses fermentasi memegang peranan penting karena merupakan

kunci (proses utama) bagi produksi bahan-bahan yang berbasis biologis. Bahan-bahan

yang diuhasilkan melalui fermentasi merupaklan hasil-hasil metabolit sel mikroba,

misalnya antibiotik, asam-asam organik, aldehid, alkohol, fussel oil, dan sebagainya.

Di samping hasil-hasil metabolit tersebut, fermentasi juga dapat diterapkan untuk

menghasilkan biomassa sel mikroba seperti ragi roti (baker yeast) yang digunakan

dalam pembuatan roti. Untuk menghasilkan tiap-tiap produk fermentasi di atas

dibutuhkan kondisi fermentasi yang berbeda-beda dan jenis mikroba yang bervariasi

juga karakteristiknya. Oleh karena itu, diperlukan keadaan lingkungan, substrat

(media), serta perlakuan (treatment) yang sesuai sehingga produk yang dihasilkan

optimal.

Pada percobaan ini digunakan ragi Saccharomycess cereviceae, yang bersifat

fakulktatif anaerobik. Pada kondisi aerobik sebagai akseptor elektron terakhir pada

jalur reaksi bioenergetik adalah oksigen. Pemanfaatan pada keadaan ini menghasilkan

penambahan biomassa sel dengan persamaan reaksi sebagai berikut:

C6H12O6 . CO2 + H2O + biomassa sel

Pada kondisi anaerobik, Saccharomycess cereviceae menggunakan senyawa

organik sebagai akseptor elektron terakhir pada jalur reaksi bioenergetik. Dalam hal

ini yang digunakan adalah glukosa dari substrat dengan hasil akhir perombakan

berupa alkohol (etanol), aldehid, asam organik, dan fussel oil. Reaksi yang

berlangsung dalam keadaan anaerobik tersebut adalah sebagai berikut:

C6H12O6 . 2 C2H5OH + 2 CO2 + produk samping

Pada percobaan ini digunakan glukosa sebagai substrat utama. Hal ini

disebabakan struktur model glikosa yang sederhana sehingga mudah digunakan oleh

Saccharomycess cereviceae. Glukosa digunakan sebagai sumber energi dan sumber

karbon yang digunakan untuk membentuk material penyusun sel baru.

Glukosa disebut juga reducing sugar sehingga pemanfaatannya oleh

Saccharomycess cereviceae dilakukan dengan mengoksidasi glukosa yaitu dengan

11

cara pemutusan ikatan rangkap pada gugus karbonil glukosa. Media yang digunakan

di dalam fermentasi harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:

1. mengandung nutrisi yang dibutuhkan bagi pertumbuhan sel Saccharomycess

cereviceae

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

Saccharomycess cereviceae

3. tidak mengandung zat yang menghambat pertumbuhan sel

4. tidak terdapat kontaminan yang dapat meningkatkan persaingan dalam

penggunaan substrat.

Oleh karena itu, selain glukosa, ke dalam medium fermentasi juga ditambahkan

zat-zat lain yang berfungsi sebagai sumber makronutrien dan mikronutrien serta

growth factor.

Proses pertumbuhan mikroba sangat dinamik dan kinetikanya dapat digunakan

untuk meramal produksi biomassa dalam suatu proses fermentasi. Faktor utama yang

mempengaruhi pertumbuhan dan perilaku mikroba dapat digolongan dalam faktor

intraseluler dan faktor ekstraselular. Faktor intraselular meliputi struktur, mekanisme,

metabolisme, dan genetika. Sedangkan faktor ekstraselular meliputi kondisi

lingkungan seperti pH, suhu, tekanan.

Proses pertumbuhan mikroba merupakan proses yang memiliki batas tertentu.

Pada saat tertentu, setelah melewati tahap minimum, mikroba akan mengalami fasa

kematian. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan berhentinya pertumbuhan mikroba

antara lain:

1. Penyusutan konsentrasi nutrisi yang dibutuhkan dalam pertumbuhan mikroba

karena habis terkonsumsi.

2. Produk akhir metabolisme yang menghambat pertumbuhan mikroba karena

terjadinya inhibisi dan represi.

Pertumbuhan kultur mikroba umumnya dapat digambarkan dalam suatu kurva

pertumbuhan. Pertumbuhan mikroba dapat terbagi dalam beberapa tahap seperti pada

Gambar 1, antara lain:

12

1. Fasa stationer adalah fasa yang disebut fasa adaptasi/ lag phase. Pada saat ini

mikroba lebih berusaha menyesuaikan diri dengan lingkungan dan medium

baru daripada tumbuh ataupun berkembang biak. Pada saat ini mikroba

berusaha merombak materi-materi dalam medium agar dapat digunakan

sebagai nutrisi untuk pertumbuhannya. Bila dalam medium ada komponen

yang tidak dikenal mikroba, mikroba akan memproduksi enzim ekstraselular

untuk merombak komponen tersebut. Fasa ini juga berlangsung seleksi.

Hanya mikroba yang dapat mencerna nutrisi dalam medium untuk

pertumbuhannya lah yang dapat bertahan hidup.

2. Fasa pertumbuhan dipercepat adalah fasa dimana mikrioba sudah dapat

menggunakan nutrisi dalam medium fermentasinya. Pada fasa ini mikroba

banyak tumbuh dan membelah diri sehingga jumlahnya meningkat dengan

cepat.

Laju pertumbuhan µ= dX meningkat mencapai nilai maksimumnya.

dt

µ = laju pertumbuhan mikroba (sel/detik)

X = jumlah mikroba hidup

3. Fasa eksponensial adalah akhir fasa pertumbuhan dipercepat. Pada fasa ini

laju pertumbuhan tetap pada laju pertumbuhan maksimum (µmaks). Nilai µ

maks ini ditentukan oleh konstanta jenuh/ saturasi substrat. Nilai µmaks

untuk setiap mikroba juga tertentu pada masing-masing substrat.

4. Fasa pertumbuhan diperlambat mulai pada akhir fasa eksponensial.

Pertumbuhan mikroba yang begitu cepat tidak diimbangi tersedianya nutrisi

yang cukup. Jika fermentasi dilakukan secara batch, dimana umpan nutrisi

dimasukkan hanya pada awal proses fermentasi, pada waktu tertentu saat

jumlah mikroba yang mengkonsumsi nutrisi tersebut melebihi daya dukung

nutrisi akan terjadi kekurangan nutrisi. Hal lain yang memperlambat

pertumbuhan mikroba adalah terjadinya inhibisi ataupun represi yang terjadi

13

karena terakumulasinya produk metabolit sekunder hasil aktifitas fermentasi

mikroorganisme.

5. Fasa kematian terjadi apabila nutrisi sudah benar-benar tidak dapat lagi

mencukupi kebutuhan mikroorganisme. Keadaan ini diperparah oleh

akumulasi produk metabolit primer dan sekunder yang tidak dipanen

sehingga terus menginhibisi ataupun merepresi pertumbuhan sel

mikroorganisme. Selain itu umur sel juga sudah tua, sehingga pertahan sel

terhadap lingkungan yang berbeda dari kondisi biasanya juga berkurang.

Dalam percobaan ini, proses fermentasi ragi tersebut melalui 4 tahapan:

1. tahap persiapan medium fermentor

2. tahap sterilisasi

3. tahap pembuatan inokulum dan pengembangan starter

4. tahap pelaksanaan fermentasi

Tahap Persiapan Medium Fermentasi

14

Medium yang digunakan adalah medium cair yang terdiri dari 2 macam larutan.

Larutan pertama berisi garam-garam nutrisi untuk pertumbuhan ragi, sedangkan

larutan kedua adalah substrat yang umumnya berupa latutan glukosa dalam air.

Nutrisi yang diperlukan dalam medium petumbuhan ragi antara lain unsur N, S, O, H,

Mg, K, Ca. Glukosa berfungsi sebagai sumber karbon dan sumber energi. Kadar

senyawa-senyawa yang diperlukan supaya medium dapat mendukung pertumbuhan

ragi secara optimal harus ditentukan berdasarkan komposisi masing-masing unsur

dalam sel ragi yang telah banyak diteliti dan dibukukan.

Adapun komponen dari media yang digunakan adalah sebagai berikut:

a. Substrat utama

Sebagai substrat utama digunakan larutan glukosa. Karena glukosa adalah

substrat utama, maka pertumbuhan biomassa sel Saccharomycess cereviceae

merupakan fungsi dari konsentrasi glukosa. Hasil perombakan glukosa oleh

sel adalah berupa CO2 dan H2O.

b. Sumber makronutrien, mikronutrien, dan growth factor.

Sebagai sumber makronutrien, mikronutrien, dan growth faktor umumnya

Laboratorium Mikrobiologi dan teknologi Bioproses Dept. Teknik Kimia ITB

menggunakan zat-zat sebagai berikut:

1. (NH4)2SO4 sebagai sumber nitrogen yang berguna bagi pembentukan asam

nukleat dan asam-asam amino.

2. K2SO4 sebagai sumber K+ yang merupakan kofaktor enzim

3. Na2HPO4.2H2O sebagai sumber Na dan P. Na berfungsi sebagai kofaktor dan

P berguna untuk sintesis asam nukleat, ATP, fosfolipid, dan senyawa yang

mengandung fosfor lainnya.

4. MgSO4 sebagi sumber Mg yang berperan di dalam stabilisasi ribosom,

stabilisasi membran dan dinding sel, serta berfungsi sebagai kofaktor enzim.

5. CaCl2 sebagai sumber Ca untuk stabilisasi dinding sel.

6. ZnSO4 sebagai sumber Zn yang berfungsi sebagai regulator enzim

15

7. Fe(NH4)(SO4) sebagai sumber Fe, makronutrien pembentuk sitokrom

pembawa elektron dalam jalur transportasi elektron.

8. CuSO4 sebagai sumber Cu yang berperan penting dalam reaksi redoks

metabolisme.

9. yeast extract sebagai penyedia asam-asam amino tunggal, growth factor dan

berbagai vitamin yang dibutuhkan sel

10. aqua dm, sebagai media pelarut dan pengaduk dalam transportasi senyawa.

Setelah medium substrat dan medium nutrisi dicampurkan, diusahakan pH

tetap 4-5 yang merupakan pH optimal pertumbuhan sel ragi.

Tahap Sterilisasi

Sterilisasi dilakukan terhadap bahan dan alat sehingga terbebas dari kontaminasi

mikroorganisme lain. Sterilisasi perlu dilakukan karena kontaminasi mikroba lain

akan memberikan dampak yang tidak menguntungkan sebagai berikut:

1. kontaminan meningkatkan persaingan di dalam mengkonsumsi substrat

sehingga akan mengurangi perolehan

2. kontaminan dapat menghambat proses metabolisme sel sehingga akan

mengurangi perolehan

3. kontaminan meningkatkan turbiditas sehingga dapat mengacaukan

pengukuran terhadap jumlah sel setiap saat.

Pada percobaan ini proses sterilisasi dilakukan di laboratorium dengan

menggunakan autoclave. Autoclave melakukan sterilisasi dengan menggunakan

panas lembab. Keuntungan penggunaan panas lembab dalam proses sterilisasi adalah

kelembaban mempermudah proses denaturasi protein sel kontaminan. Autoclave

dioperasikan pada tekanan 15 psia dan temperatur 121 oC selama 15 menit. Pada saat

sterilisasi beberapa lubang pada fermentor ditutup dengan kapas. Tujuannya adalah

untuk mengalirkan udara panas dari dalam fermentor sehingga tidak terjadi tekanan

yang terlalu tinggi di dalam fermentor selama sterilisasi. Sedangkan tujuan lain

penggunaan kapas adalah agar kehilangan uap air selama sterilisasi minimal. Hal

yang perlu ditekankan pada sterilisasi medium ini adalah larutan nutrisi tidak boleh

16

disterilisasi bersamaan dengan larutan glukosa agar tidak terjadi proses karamelisasi.

Karamelisasi disebut juga proses reduksi Maillard. Proses ini terjadi karena gugus

karbonil pada glukosa bereaksi dengan gugus amonium atau protein dari medium

sehingga membentuk nitrogen hitam. Senyawa ini tidak dapat dioksidasi mikroba dan

disebut unfermented substrate. Akibat reaksi ini glukosa tidak dapat diuraikan oleh

sel ragi, bahkan menjadi inhibitor terhadap sel ragi tersebut.

Reaksi karamelisasi glukosa ini berlangsung sebagai berikut:

R-COH + NH2-R’ . R-COH-NH2 + produk lain

Karena itu, proses sterilisasi dilakukan terpisah. Larutan nutrisi dimasukkan

dalam fermentor dan disterilisasi sekaligus bersama fermentornya. Larutan glukosa

disterilisasi sendiri dalam erlenmeyer. Setelah fermentor dan medium steril dingin,

larutan glukosa steril dimasukkan secara aseptik ke dalam fermentor. Kemudian pH

diatur sampai 4,5 dengan menambahkan HCH steril 1 N. Nilai 4,5 adalah pH

optimum pertumbuhan ragi.

Tahap Penyiapan Inokulum

Setelah seluruh alat dan bahan steril, dilakukan inokulasi Saccharomycess

cereviceae dari biakan murni. Yang digunakan sebagai inokulum adalah biakan ragi

pada agar miring. Komposisi medium starter adalah sama dengan komposisi media

fermentasi dengan penambahan growth factor. Inokulum tersebut dimasukkan dalam

campuran larutan nutrisi dan substrat yang diambil sebagian dari fermentor dan

dimasukkan dalam labu erlenmeyer 150 mL. Tujuan dibiakkannya ragi dalam starter

adalah mengadaptasikan sel terhadap media fermentasi. Dengan adanya adaptasi pada

starter ini diharapkan lag phase sebagai tahap awal fermentasi dilewati. Biakan

diusahakan tepat berada pada akhir fasa logaritmik. Dengan demikian pertumbuhan

sel ragi akan maksimum dalam waktu yang relatif singkat. Inokulasi Sacchromycess

cereviceae dilakukan secara aseptis untuk menjaga kemurnian biakan. Setelah

dimasukkan dalam medium, inokulum tersebut diletakkan dalam alat shaker selama,

17

paling cepat, 16 jam. Fungsi shaker adalah mempermudah difusi oksigen ke dalam

medium sehingga kontak antara dan inokulum makin banyak dan homogen. Hal ini

penting dilakukan untuk menjaga kondisi biakan tetap aerobik. Jika difusi oksigen

dalam medium lancar, kadar DO (oksigen terlarut) dalam medium akan cukup

mendukung pertumbuhan sel secara aerobik. Jika sel hidup secara aerobik, biomassa

baru akan lebih banyak terbentuk daripada etanol. Dengan demikian pada akhir masa

inkubasi shaker ini diharapkan juga sel sudah berada pada akhir fasa logaritmik.

Tahap Pelaksanaan Fermentasi

Tahap ini dimulai saat inokulum yang telah beradaptasi dalam medium

dimasukkan dalam medium di fermentor. Pada praktikum ini fermentor yang dipakai

bervolume 5 liter. Fermentor adalah suatu reaktor yang dipersiapkan untuk

melakukan reaksi fermentasi yang dilengkapi dengan pengaduk, saluran aerasi, dan

perlengkapan lainnya. Pelaksanaan fermentasi dilakukan dengan cara sebagai berikut:

1. Nutrisi, substrat, dan inokulan dimasukkan ke dalam fermentor yang

dilakukan secara aseptis. Nutrisi dimasukkan ke dalam fermentor sebelum

disterilisasi dalam autoclave. Substrat dan inokulan dimasukkan dengan cara

memanaskan mulut inlet dengan kapas yang dibakar kemudian medium dan

inokulum dimasukkan ke dalam fermentor.

2. Kemudian dilakukan kecepatan aerasi dan agitasi. Aerasi berfungsi sebagai

penyuplai oksigen untuk sel ragi dalam bentuk gelembung gas. Aerasi diatur

pada kecepatan skala 9. Laju oksigen yang disuplai ke dalam fermentor

dijaga stabil. Fluktuasi laju alir oksigen ini dapat menurunkan unjuk kerja

fermentor karena laju transfer O2 tidak tetap sehingga metabolisme sel ragi

terganggu karena kadar DO yang tidak stabil. Agitasi berfungsi sebagai alat

penghomogen larutan fermentasi. Agitasi dilakukan pada kecepatan 600

rpm. Pengadukan dilakukan oleh impeller yang berjumlah 3 buah. Semakin

banyak impeller di dalam fermentor semakin homogen larutan tersebut. Laju

alir udara dan pengadukan saling terkait satu sama lain. Pengaliran udara

18

berfungsi untuk menjaga suplai oksigen agar tetap sedangkan pengadukan

akan meningkatkan laju dispersi oksigen ke dalam larutan dan meratakan

kadar oksigen di seluruh medium fermentasi. Di pinggiran fermentor juga

terdapat baffle yang berfungsi mencegah terjadinya vortex (pusaran air)

sehingga dapat meningkatkan efisiensi aerator. Pengaturan udara keluar dan

masuk fermentor dilakukan sedemikian rupa sehingga kontaminasi dapat

diminimalkan, yaitu dengan cara menggunakan filter mikroba kapas pada

aliran masuk dan menggunakan larutan CuSO4 yang bersifat oligodinamik

dan mampu membunuh mikroba kontaminan.

Pencampuran inokulum ke dalam medium fermentor dilakukan secara aseptik

dengan menyalakan api di sekitar tempat pemasukan inokulum. Sebaiknya, sebelum

proses fermentasi dimulai, ke dalam medium fermentor ditambahkan zat antifoam

yang berfungsi mencegah terjadinya foaming. Zat antifoam yang banyak digunakan

di industri adalah silicon. Foaming terjadi karena protein terdenaturasi dalam medium

fermentasi. Selain menggunakan zat kimia, foaming juga dapat dicegah secara

mekanik dengan mengatur putaran agitator. Hal ini lebih sering dilakukan karena zat

kimia yang terlalu banyak ditambahkan ke dalam medium dapat menjadi inhibitor

bagi pertumbuhan mikroba.

Pada awal fermentasi diusakan pH medium adalah 4,5 yang optimal bagi

pertumbuhan ragi. Selama fermentasi pH medium sangat mungkin mengalami

penurunan karena terbentuknya asam organik sebagai produk samping fermentasi.

Karena itu pH medium harus dipantau, jangan sampai terlalu drop yang akan

mengakibatkan sel ragi mati.

Pengambilan dan Pengujian Sampel

Dalam percobaan fermentasi ini sampel untuk analisis diambil dari outlet

sampel yang disebut sampling point. Untuk mencegah kontaminasi udara luar dan

menjamin bahwa sampel yang dianalisis adalah medium yang representatif pada

kondisi tepat saat pengambilan sampel tanpa terpengaruh kotoran dan sampel

19

sebelumnya yang mungkin ada di aliran sampling point, maka 5 mL pertama dari

sampel harus dibuang. Analisis yang diperlukan untuk percobaan ini adalah

konsentrasi glukosa dan konsentrasi ragi setiap waktu.

Penentuan konsentrasi sel ragi dan glukosa dilakukan dengan analisis

spektrofotometri. Prinsip spektrofotometeri adalah analisis turbidometri. Prinsip

turbidometeri adalah menganalisis konsentrasi suatu zat berdasarkan kekeruhannya

dibanding sampel blanko yang dianggap nilai 0 absorban atau full scale transmitan,

atau tidak mengandung konsentrasi zat yang dianalisis.

Pada penentuan konsentrasi sel ragi kekeruhan disebabkan oleh suspensi sel

ragi. Blanko yang digunkan adalah larutan medium yang persis sama dengan medium

fermentor, tetapi yang tidak dipakai sebagai medium pertumbuhan ragi. Analisis

dilakukan dengan mengambil data absorbansi. Untuk membuat kurva pertumbuhan

diperlukan kurva baku untuk mengkorelasikan antara konsentrasi sel terhadap

absorbans.

Panjang gelombang yang digunakan untuk menganalisis konsentrasi sel adalah

600 nm. Sampel untuk analisa konsentrasi glukosa harus disentrifugasi terlebih

dahulu untuk mengendapkan semua sel ragi sedemikian sampai larutan medium

terlihat jernih sehingga tidak mengganggu pancaran sinar saat diperiksa dengan

spektrofotometri.

Sentrifugasi dilakukan selama 15 menit dengan kecepatan putaran 5000 rpm.

Hasil sentrifugasi adalah supernatan di bagian atas yang berupa cairan yang

mengandung glukosa residu (belum terkonsumsi sel ragi) dan endapan sel ragi di

bagian bawah.

Jangkauan konsentrasi sampel yang dapat dideteksi akurat oleh spektrofotometri

sangat pendek. Karena itu larutan supernatan glukosa yang telah terpisah dari sel ragi

harus diencerkan dahulu. Data absorbansi spektofotometri dengan reagen Somogyi-

Nelson baru akurat pada konsentrasi 20-150 ppm.

Analisis pertama dilakukan dengan penambahan Somogyi 1 (yang mengandung

Na2SO4 anhidrat, KNa tartrat, Na2CO3, NaHCO3 ) yang berfungsi memberi kondisi

20

basa, dan larutan Somogyi 2 yang mengandung Cu SO4. Saat bereaksi dengan

Somogyi 2 glukosa akan teroksidasi. Gugus karbonil glukosa akan teroksidasi

menjadi karboksilat sementara Cu2+ akan tereduksi menjadi Cu+. Reaksi redoks

tersebut dalam kesetimbangan akan menjadi:

Karbonil + Cu2+ + basa Karboksilat + Cu2O + H+

Reaksi redoks ini hanya dapat berlangsung pada kondisi panas. Karena itu

setelah supernatan ditambahi Somogyi 2 campuran harus dipanaskan sampai reaksi

mencapai kesetimbangan. Reaksi oksidasi dihentikan dengan mendinginkan secara

tiba-tiba campuran tersebut dalam es batu. Analisis dilanjutkan dengan penambahan

reagen Nielson yang mengandung ansenomolibdate berwarna kuning. Penambahan

Nielson dimaksudkan untuk mengubah karboksilat yang ada menjadi gas CO2. Untuk

mengeluarkan gas ini, campuran harus dikocok. Setelah penambahan Nielson, larutan

akan berubah warna dari biru menjadi kuning. Campuran yang telah bebas CO2

tersebut dianalisis dengan spektrofotometri. Untuk penentukan konsentrasi glukosa

digunakan panjang gelombang 520 nm. Panjang gelombang ini sesuai dengan

intensitas warna larutan yang berwarna hijau. Konsentrasi glukosa ditentukan dengan

bantuan kurva baku absorbasn terhadap konsentrasi glukosa.

Penentuan Growth Yield

Perolehan biomassa yang menunjukkan produktivitas proses fermentasi

dinyatakan sebagai perolehan (Yield). Growth yield ini dinyatakan dengan

persamaan:

Y = - Δ X = X – Xo

Δ S S – S0

dimana: X = massa sel saat t

X0 = massa sel awal

S = massa glukosa saat t

S0 = massa glukosa awal

21

Penentuan Laju Pertumbuhan Spesifik Maksimum (μmaks)

Laju pertumbuhan spesifik mikroorganisme (μ) diformulasikan sebagai:

μ = 1 dX

X dt

Nilai μ akan bernilai maksimum bila dt bernilai maksimum. dt adalah gradien

dX dX

kurva pertumbuhan yang mununjukkan jumlah sel ragi setiap waktu. Nilai dt

dX

maksimum pada fasa logaritmik, dimana terlihat jumlah mikroba paling tinggi dan

konstan selama beberapa saat.

22

23

24

25

26

Yeast, Makhluk di Balik Minuman Keras

Minuman keras atau dalam bahasa fiqihnya dikenal dengan khamer adalah

minuman beralkohol yang memabukkan dan haram. Hal itu sudah disepakati oleh

semua pihak. Tetapi ada minuman yang sebelumnya dikenal sebagai minuman halal,

karena ketidak tahuan proses produksi, bisa berubah menjadi haram, tanpa disadari.

Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan minuman keras adalah bahan-

bahan alami yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Secara umum ada dua jenis

tanaman yang sering dipakai, yaitu perasan buah (jus) dan biji-bijian, meskipun

kadang-kadang nira atau tebu juga dipakai untuk minuman beralkohol tradisional.

Perasan buah yang paling banyak dipakai adalah anggur, sedangkan biji-bijian yang

banyak digunakan adalah barley, gandum, hope dan beras.

Dalam pembuatannya bahan-bahan tersebut kemudian difermentasi.

Fermentasi adalah proses pengolahan yang menggunakan peranan mikroorganisme

(jasad renik), sehingga dihasilkan produk-produk yang dikehendaki. Jasad renik

adalah makhluk hidup yang sangat kecil, sehingga mata biasa tidak mampu

melihatnya. Ia hanya bisa dilihat dengan menggunakan mikroskop.

Mikroorganisme ada di mana-mana di sekeliling kita, seperti pada tanah, air,

bahan makanan, bahkan melayang-layang di udara yang kita hirup setiap hari. Jenis

mikroorganisme ini sangat banyak. Dalam mikrobiologi pangan, kita mengenal tiga

jenis jasad renik, yaitu kapang (jamur), bakteri dan khamir (yeast). Jamur dan bakteri

lebih dikenal masyarakat karena juga berkaitan dengan penyakit. Kalau kita terserang

penyakit kulit, seperti panu, kadas dan kurap, maka penyebabnya adalah sejenis

jamur penyebab penyakit. Sedangkan bakteri banyak menyebabkan berbagai jenis

penyakit menular, seperti TBC, Thypus, Colera, Desentri, dan sebagainya.

Khamir adalah salah satu jenis mikroba yang sebenarnya banyak berperan

dalam dunia pangan, tetapi kurang dikenal luas oleh masyarakat. Secara tradisional,

khamir sebenarnya sudah sangat dikenal masyarakat. Dalam pembuatan tape selalu

digunakan ragi yang ditambahkan untuk membuat singkong atau beras ketan menjadi

produk yang diinginkan. Ragi ini sebenarnya adalah khamir yang berfungsi untuk

27

mengubah karbohidrat (pati) menjadi gula dan alkohol. Proses tersebut juga

menyebabkan tekstur tape menjadi lunak dan empuk.

Proses yang hampir sama juga terjadi pada pembuatan minuman keras. Bahan

baku berupa biji-bijian tersebut ditambahkan sejenis ragi yang secara mikrobiologis

adalah sama, yaitu khamir dengan nama latin Saccharomyces cerevisae. Khamir

inilah yang mengubah pati pada biji-bijian tersebut menjadi gula, serta mengubah

sebagian gula menjadi alkohol dan komponen flavor (cita rasa). Dari proses tersebut

kemudian akan dihasilkan minuman beralkohol dengan cita rasa tertentu sesuai

dengan bahan baku yang digunakan.

Lama proses fermentasi itu akan mempengaruhi jumlah alkohol yang

dihasilkannya. Semakin lama proses fermentasi semakin tinggi kandungan

alkoholnya. Dari perbedaan biji-bijian yang dipakai dan lamanya fermentasi ini akan

menghasilkan jenis minuman keras yang berbeda-beda pula.

Fermentasi spontan

Ada kalanya proses pembuatan minuman keras ini tidak harus ditambahkan

ragi atau yeast dengan sengaja. Karena mikroorganisme sebenarnya ada di sekeliling

kita, termasuk di udara bebas, maka sebenarnya proses fermentasi bisa berlangsung

secara langsung, tanpa harus menambahkan ragi ke dalamnya. Proses inilah yang

dikenal dengan fermentasi spontan.

Hal ini terjadi pada fermentasi perasan buah anggur. Buah anggur yang

diperas dan dibiarkan di udara terbuka, maka dengan sendirinya akan berlangsung

proses fermentasi dari mikroba yang ada di udara. Jika proses tersebut sudah

berlangsung bertahun-tahun, maka mikroba yang ada di udara secra alamiah akan

terseleksi sendiri, sehingga hanya mikroba tertentu sajalah yang dominan. Itulah yang

terjadi pada industri-industri khamer tradisional. Dalam dunia anggur, kita mengenal

jenis-jenis anggur tertentu yang disimpan di dalam peti-peti kayu. Semakin lama

anggur itu disimpan, semakin mahal pula harga anggur tersebut, karena akan

dihasilkan cita rasa spesifik yang sangat khas.

28

Fermentasi spontan ini bisa terjadi di mana saja, termasuk juga pada minuman

jus yang kita miliki dan kita ketahui sebagai minuman halal. Kalau kita menyimpan

jus buah yang tidak habis, maka dalam beberapa hari jus tersebut akan mengalami

fermentasi spontan dan berubah menjadi minuman beralkohol. Status hukumnya akan

sama dengan minuman keras yang mengandung alkohol. Inilah yang kadang-kadang

kurang disadari oleh masyarakat. Ketidaktahuan akan proses fermentasi spontan ini

bisa saja menjerumuskan kita kepada minuman beralkohol yang memabukkan.

Hal sama juga terjadi pada nira kelapa atau aren. Ketika masih segar, maka

nira tersebut adalah halal. Akan tetapi ketika sudah didiamkan beberapa hari

(biasanya lebih dari dua hari) maka akan berubah menjadi tuak yang beralkohol,

memabukkan dan haram. Minuman itu sering dijajakan di beberapa daerah dan

dianggap sebagai minuman halal.

Nah, setelah kita kenal khamir atau yeast yang berperan dalam pembuatan

minuman keras ini, sebaiknya kita lebih berhati-hati. Rasulullah sendiri pernah

memperingatkan hal ini dengan mengharamkan perasan anggur yang diperam lebih

dari tiga hari. Karena kalau sudah lebih dari tiga hari minuman yang tadinya halal itu

telah berubah menjadi kharam.

FERMENTASI JERAMI DENGAN MENGGUNAKAN SUPERFARM CATTLE

Makanan alami jenis hewan herbivora termasuk sapi adalah rumput dan daun-

daunan. Secara alamiah golongan hewan ini memakan hijauan sepanjang hidupnya.

Hijauan merupakan pakan yang penting bagi hewan ruminansia. Hijauan ini dibagi

menjadi 2 bagian yaitu : hijauan liar ( tidak sengaja ditanam dan tumbuh dengan

sendirinya ) dan hijauan yang dibudidayakan ( sengaja ditanam dan dipupuk ).

Hijauan liar terdiri dari berbagai jenis rumput, leguminoceae dan tanamn lainya.

Sedangkan hijauan yang dibudidayakan hanya merupakan satu species rumput atau

bercampur dengan species rumput lain.

Ketersediaan pakan hijauan ini sangat dipengaruhi oleh faktor musim. Pada

musim penghujan persediaan bahan pakan hijauan sangat banyak dan melimpah.

29

Sedangkan pada musim kemarau ketersediaan pakan hijau ini sangat terbatas. Hijauan

dari sisa pertanian seperti jerami, jagung dan lain-lain oleh petani hanya diambil

sebagai bahan pakan ternak pada saat sisa hasil pertanian ini hanya ditumpuk dan

dibiarkan kering.

Dengan kondisi limbah atau sisa hasil pertanian yang kering, petani tidak

memanfaatkannya untuk pakan ternak. Hal ini disebabkan hewan ternak tidak mau

memakan sisa atau limbah pertanian yang sudah kering tersebut.

Untuk mengatasi kendala-kendala penyediaan bahan pakan ternak pada musim

kemarau maka kami menciptakan suatu produk teknologi yang membantu mengatasi

penyediaan bahan pakan untuk ternak pada musim kemarau.

Superfarm Cattle merupakan suatu produk teknologi mikrobia yang berguna

untuk membantu menaikan kadar protein bahan pakan, meningkatkan berat badan

ternak, mengurangi bau kotoran ternak, dan membantu menfermentasi bahan pakan

agar merangsang nafsu makan ternak.

Proses Fermentasi Jerami

A. Teknik I

1. Alat :

a. Gembor air

b. Ember/drum

c. Parang

d. Cangkul

2. Bahan :

a. Jerami kering/daun jagung kering 1.000 kg

b. Superfarm Cattle 4 ltr

c. Mollases 4 ltr

d. Dedak 30 kg

e. Plastik

30

f. Karung goni

3. Cara Kerja:

a. Membuat lubang yang akan digunakan untuk proses fermentasi

b. Melapisi sekeliling lubang tersebut dengan plastik secara rapat

c. Superfarm Cattle dan mollases dilarutkan dalam air dan diaduk didalam

drum/ember

d. Jerami kering/daun jagung kering dipotong kecil-kecil

e. Jerami kering/daun jagung tersebut dicelupkan kedalam larutan Superfarm

cattle

f. Jerami/daun jagung yang sudah dicelupkan kemudian ditiriskan sampai airnya

tidak menetes lagi

g. Setelah ditiriskan kemudian disusun dalam lubang yang telah dilapisi plastik

h. Susun jerami/daun jagung kering yang sudah ditiris setebal 20-30 cm dan

ditaburi dedak tipis

i. Diatas dedak disusun lagi jerami kering/daun jagung kering yang sudah ditiris

setebal 20-30 cm dan ditabur dedak lagi

j. Lakukan hal yang sama sampai ketinggian yang diinginkan

k. Setelah disusun menurut ketinggian yang dikehendaki permukaan atas dari

jerami/daun jagung ditutup dengan goni

l. Untuk pemberian pakan ternak siap diberikan 2-3 hari setelah fermentasi.

Apabila diberikan ke ternak diangin-anginkan dahulu agar tidak panas.

m. Apabila ingin disimpan dalam jangka waktu 1 bulan hidarkan dari

kontaminasi udara luar.

Keterangan :

1. Besar dan dalam lubang disesuaikan dengan banyaknya jerami yang akan

difermentasi

31

2. Dipojok lubang tempat fermentasi plastik dilubangi untuk pembuangan air

yang masih menetes setelah ditumpuk.

B. Tekhnik II

1. Alat :

a. Gembor air

b. Ember/drum

c. Parang

2. Bahan :

a. Jerami kering/daun jagung kering 1.000 kg

b. SF-Cattle 4 ltr

c. Molasses 4 ltr

d. Dedak 30 kg

e. Plastik

f. Goni

3. Cara Kerja :

a. Susun jerami kering dengan ketebalan 20-30 cm

b. Siram dengan SF-Cattle secara merata sampai dengan kadar air 60%

c. Tebarkan dedak tipis secara merata dipermukaan jerami

d. Tumpuk lagi diatasnya dengan jerami kering dan siram lagi dengan SF-

Cattle

e. Taburi dedak tipis dipermukaannya

f. Lakukan hal yang sama sampai ketinggian yang dikehendaki

g. Setelah sampai ketinggian yang dikehendaki di sekeliling jerami ditutup

plastik secara rapat.

h. Permukaan paling atas ditutup dengan goni

32

i. Jika goni tidak ada, bisa menggunakan jerami kering setebal 30 cm

j. Pada saat pemberian pakan, jerami yang paling atas disingkirkan dahulu

kemudian diambil jerami yang sudah difermentasi

k. Jerami fermentasi jangan langsung diberikan pada ternak, tetapi diangin-

anginkan dahulu sebentar agar dingin baru diberikan ke ternak.

Penggunaan bakteri asam laktat dalam fermentasi sauerkraut sebagai alternatif

pengawetan dan pengolahan kubis (Brassica oleracea var capitata f. alba)

Kubis (Brassica oleracea var. capitata "alba") merupakan salah satu jenis

sayuran komersial yang memiliki sifat mudah layu, rusak dan busuk. Penelitian

mengenai fermentasi sauerkraut dengan menggunakan bakteri asam laktat

Leuconostoc mesenteroides dan Lactobacillus plantarum, baik berupa kultur tunggal

maupun kultur campuran telah dilakukan dengan tujuan untuk mengawetkan dan

meningkatkan kandungan gizi serta cita rasa kubis. Selain itu juga untuk melihat daya

hambat produk fermentasi terhadap bakteri Pseudomonas aeruginosa dan

Staphylococcus aureus. Penelitian ini diawali dengan optimasi konsentrasi inokulum

dengan variasi 5,0; 7,5 dan 10,0 % v/b. Selanjutnya proses fermentasi sauerkraut

menggunakan konsentrasi inokulum optimum sedangkan kontrol hanya

menggunakan garam sebanyak 2,5 %. Analisis kadar asam, pH, jumlah total mikroba

dan daya hambat dilakukan setiap 2 hari selama 21 hari fermentasi. Total mikroba

dihitung dengan menggunakan metode “Total Plate Count” dan daya hambat dengan

metode difusi agar. Hasil optimasi menunjukkan bahwa konsentrasi inokulum

optimum adalah 7,5 % untuk semua kultur perlakuan. Kadar asam laktat tertinggi

0,98 % untuk L. mesenteroides dan L. plantarum, serta 1,17 % untuk kultur

campuran. pH terendah berturut-turut untuk L. mesenteroides, L. plantarum dan

kultur campuran adalah 3,34; 3,33 dan 3,30. Proses fermentasi dengan perlakuan

inokulum L. mesenteroides menghasilkan asam laktat tertinggi 1,52 %; pH terendah

3,43 dan jumlah total mikroba 2,10.107 sel/mL. Penambahan inokulum L. plantarum

menghasilkan asam laktat tertinggi 1,84 %; pH terendah 3,21 dan jumlah total

33

mikroba 2,60.107 sel/mL. Fermentasi dengan kultur campuran menghasilkan asam

laktat tertinggi 1,55 %; pH terendah 3,32 dan jumlah total mikroba 1,90.107 sel/mL,

sedangkan fermentasi dengan garam menghasilkan asam laktat tertinggi 1,47 %; pH

3,49 dan jumlah total mikroba 1,87.107 sel/mL. Daya hambat tertinggi diperoleh dari

fermentasi L. plantarum yaitu 1,29 cm terhadap Pseudomonas aeruginosa, dan dari

fermentasi garam yaitu 1 cm terhadap Staphylococcus aureus. Kandungan gizi

sauerkraut terbaik diperoleh dari fermentasi L. plantarum, yaitu kadar protein 1,63 g;

lemak 0,22 g dan karbohidrat 5,34 g. Sauerkraut yang difermentasi dengan kultur

campuran serta yang menggunakan L. mesenteroides saja lebih disukai dibandingkan

dengan perlakuan lainnya. Hasil ini menunjukkan bahwa produk fermentasi memiliki

cita rasa yang khas yang lebih disukai dan mengalami peningkatan kandungan gizi.

Selain itu kubis yang difermentasi dapat menghambat P. aeruginosa dan S. aureus

yang merupakan bakteri patogen.

FERMENTASI AMPAS TEBU UNTUK PAKAN TERNAK

Ampas tebu merupakan Iimbah pabrik gula yang banyak ditemukan di Daerah

Istimewa Yogyakarta dan sangat mengganggu apabila tidak dimanfaatkan. Saat ini

belum banyak peternak menggunakan ampas tebu tersebut untuk bahan pakan ternak,

hal ini mungkin karena ampas tebu mentiliki serat kasar dengan kandungan lignin

sangat tinggi ( 19.7%) dengan kadar protein kasar rendah (28%). namun limbah ini

sangat potensi scbagai bahan pakan ternak. Melalui fermentasi menggunakan

probiotik, kualitas dan tingkat kecernaan ampas tebu akan diperbaiki sehingga dapat

digunakan sebagai bahan pakan. Tahapan fermentasi ampas tebu sama dengan

fermentasi jerami. namun perlu ditambahkan beberapa bahan unutuk melengkapi

kebutuhan mineral yang diperlukan dalam bahan pakan tersebut.

Bahan

Ampas Tebu Pupuk Urea Pupuk TSP Pupuk ZA Probiotik

34

Alat

Pengaduk, Cangkul

Cara Pembuatan

Lathan dan dosis yang perlu dicampurkan untuk fermentasi ampas tebu antara

lain :

Setiap 10 ton ampas tebu. Diperlukan 10 kg probiotik Starbio ,a 10 kg pupuk

Urea, 2 kg pupuk TSP atau SP36, 2 kg pupuk ZA Seperti halnya pada jerami padi.

Urea diperlukan untuk meningkatkan kadar protein ampas tebu Starbio dengan

kandungan mikrobanya diperlukan untuk mengurai lignin dan selulosa serat kasar

schingga memiliki kecernaan yang memenuhi syarat untuk ternak. Pupuk TSP atau

SP36 sebagai sumber phosphor.Pupuk ZA sebagai sumber Sulfur. Nitrogen

diperlukan untuk menstimulir mikroba pengurai pada starbio sehingga menjadi lebih

aktif.

Optimasi Proses Produksi Lovastatin Melalui Fermentasi Substrat Padat: DIP

2004

Penentuan umur inokulum yang digunakan serta pemilihan sumber karbon yang tepat

merupakan dua faktor yang memiliki pengaruh sangat nyata pada proses fermentasi,

khususnya pada skala pilot atau produksi. Dalam usaha untuk melakukan optimasi

proses fermentasi, dalam penelitian ini telah dipelajari pengaruh kedua faktor tersebut

terhadap kandungan lovastatin dari tepung monascus. Dengan memvariasikan umur

inokulum antara 5 sampai 9 hari, terlihat bahwa inokulum umur 5 hari memberikan

kandungan lovastatin lebih tinggi dibanding kedua umur inokulum lainnya.

Sementara dengan membandingkan penggunaan beras sebagai sumber karbon dengan

jagung dan kedele, kandungan lovastatin dengan menggunakan beras (2,02%) lebih

baik dibandingkan dengan menggunakan jagung (1,87%), sementara dengan kedelai

sebagai sumber karbon perlu dilakukan dengan metode penyiapan bahan baku yang

berbeda. Tepung monascus yang dihasilkan cukup stabil terhadap pemanasan.

Ekstraksi dengan pelarut kloroform dengan rasio bahan terhadap pelarut 1:30 mampu

35

memberikan ekstrak dengan kadar lovastatin 33,22% dan dengan rasio 1:40 kadar

lovastatin yang dihasilkan adalah 34,08%. Sementara dengan menggunakan pelarut

etanol 75% kadar lovastatin tertinggi (23%) diperoleh dengan rasio bahan terhadap

pelarut 1:40. Namun demikian, dalam penggunaan untuk formulasi, ekstrak yang

dihasilkan dengan menggunakan pelarut etanol 75% terlihat lebih baik dan diyakini

lebih aman. Formula granul effervescent dengan menggunakan ekstrak etanol 75%

bisa memenuhi persyaratan sesuai yang tercantum dalam British Pharmacopeia.

PEMBUATAN DAN PENGOLAHAN BIJI-BIJIAN DENGAN TEKNIK

FERMENTASI SERTA DIVERSIFIKASIKAN PRODUKNYA

Aktifitas kegiatan pada program pangan antara lain proses pangan (Food

Processing) dengan dasar teknologi fermentasi dan bioteknologi pangan dilakukan

kegiatan antara lain diversifikasi olahan pangan berbasis tempe dan kacang- kacangan

lainnya, antara lain pembuatan inokulum tempe dengan aktifitas protease tinggi, ice

cream tempe, susu tempe, yogurt tempe, pasta tempe dan produk lainnya dengan

menggunakan bahan baku kacang-kacangan lainnya.

Produk yang dihasilkan merupakan produk yang bergizi, murah dan baik

untuk kesehatan karena produk tersebut berasal dari pangan nabati (kedele) Yang

mengandung senyawa bioaktif isoflavon dan mengandung asam lemak jenuh nabati

lebih rendah dibandingkan asam lemak jenuh hewani dan bermanfaat bagi golongan

vegetarian dan orang yang diet kolesterol.

ANEKA PRODUK

Susu Tempe

Ice Cream Tempe

Pasta Tempe

Yogurth Tempe

36

Inoulum Kecap

Kaldu Nabati

PELUANG BISNIS

Pengguna:

Untuk Produk -produk pangan di atas diharapkan seluruh lapisan masyarakat

Indonesia dapat mengkonsumsinya mengingat kandungan nutrisi yang tinggi,

mengandung senyawa aktif yang berfungsi untuk kesehatan, yang aman untuk

dikonsumsi dan relatif murah (dapat terjangkau).

Prosedur Produk/Teknologi yang Sejenis:

Teknologi yang digujakan untuk menghasilkan produk - produk pangan

seperti di atas yaitu dengan proses fermentasi.

Susu,Yogurth, Ice cream dan Pasta tempe

Untuk pembuatan susu dan ice cream tempe terlebih dahulu dilakukan proses

fermentasi padat dengan menggunakn substrat kedele dan inokulum hasil penelitian

2001 yaitu inokulum dengan aktifitas protease lebih tinggi dibandingkan inokulum

pasar. Hasil fermentasi padat yang berupa tempe selanjutnya diproses dengan

teknologi pangan pada umumnya antara lain granding, blenching, freeze drying dsb

untuk mendapatkan produk dengan kualitas yang diinginkan. Terakhir dilakukan

pembuatan end product dengan melakukan berbagai formulasi.

INOKULUM KECAP DAN KECAP

Pada kegiatan pembuatan kecap ini telah diproleh inokulum kecap dengan

aktifitas protease dan amylase tinggi yang siap untuk digunakan pada pembuatan

kecap. Teknologi yang digunakan yaitu fermentasi padat dan fermentasi garam.

Fermentasi padat yang digunakan yaitu pada proses pembuatan koji dengan bahan

baku kedele dan dilanjtukan dengan fermentasi garam (baceman kedele) yaitu

fermentasi dalam larutan garam dengan subtrat koji kedele.

37

Uji Manfaat dan Makanan Hasil Fermentasi Sari Pisang

Pisang busuk umumnya mengeluarkan cairan yang banyak mengandung

glukosa, karena aktivitas enzim pektolitik amilase. Glukosa mudah dimanfaatkan oleh

mikroorganisme, diantaranya adalah khamir Rhodotorula glutinis. Khamir ini

menghasilkan asam lemak linoleat dan linolenat, senyawa ergosterol (pro-vitamin

D3), dan pigmen karotenoida.

Tujuan penelitian ini untuk menguji keamanan produk fermentasi sari pisang

dengan khamir Rhodotorula glutinis pada hewan percobaan, kemudian menguji daya

terimanya. Jenis pisang yang digunakan adalah semua jenis pisang. Biakan khamir

Rhodotorula glutinis yang digunakan pada proses fermentasi adalah dalam bentuk

suspensi sel khamir. Komposisi medium yang dicoba pada fermentasi ada 5 jenis

medium yang berbeda komposisinya untuk memperoleh produk fermentasi yang

optimal.

Hasil fermentasi diuji keamanannya pada tikus putih. Selain sari pisang hasil

fermentasi, juga diuji sari pisang utuh, medium sari pisang optimal tanpa fermentasi,

dan inokullum khamir Rhodotorula glutinis. Pengujian dilakukan selama satu bulan.

Setelah diketahui dari hasil hewan percobaan bahwa produk ferementasi sari pisang

tidak ditemukan efek negatif, kemudian dilakukan uji penerimaan. Makanan yang

diuji adalah dalam bentuk minuman, diuji oleh 30 panelis di Puslitbang Gizi, meliputi

rasa, aroma, warna, dan kesan di mulut, serta nilai total penerimaan, ingkat kesukaan

dalam bentuk nilai.

Hasil pengujian menunjukkan bahwa tikus memperlihatkan perbedaan

kanaikan berat badan yang nyata dibandingkan dengan kelompok kontrol. Demikian

juga dengan berat organ. Perbedaan kenaikkan berat badan ini tampaknya

berhubungan dengan jumlah ransum yang dikonsumsi, tetapi perbedaan ini tidak

nyata. Sedangkan hasil pengamatan terhadap perkembangan fisik, tidak diketemukan

kelainan antara kelompok perlakuan dan kelompok kontrol. Hasil uji penerimaan

menunjukkan total penerimaan sari pisang hasil fermentasi terbanyak pada tingkat

38

agak suka (40%), 26,7% sangat suka, 20% suka, 6,7% biasa saja, 6,7% tidak suka,

dan 0% sangat tidak suka.

Dari hasil di atas dapat disimpulkan, produk fermentasi sari pisang

menggunakan khamir Rhodotorula glutinis secara umum tidak memperlihatkan efek

negatif, kecuali penurunan berat badan. Disarankan untuk dilakukan uji toksisitas

secara mendalam.

Kultur Campuran dan Faktor Lingkungan Mikroorganisme yang Berperan

dalam Fermentasi “Tea-Cider”

Teh merupakan hasil pertanian yang mengandung senyawa berkhasiat,

terutama dalam bidang kesehatan. Penelitian mengenai fermentasi “Tea-cider” telah

dilakukan dengan metode kultur curah. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui

kultur campuran mikroorganisme yang berperan aktif dalam proses tersebut,

menentukan kondisi optimum fermentasi dan menguji kemampuan produk fermentasi

dalam menghambat pertumbuhan bakteri patogen. Penelitian dilakukan dalam dua

tahap, pertama isolasi mikroorganisme yang terdapat dalam bibit “Tea-cider” dan

kedua, tahap produksi “Tea-cider” dengan menggunakan inokulum berupa kultur

campuran isolat murni hasil isolasi dan cairan “Tea-cider”. Optimasi proses fermentasi

dilakukan terhadap perbandingan inokulum, yaitu antara kultur campuran isolat murni

hasil isolasi pada variasi perbandingan jumlah sel awal B : K1 : K2 = 1 : 1 : 1, 3 : 1 : 1

dan 5 : 1 : 1, dengan inokulum pada variasi 5%, 10%, dan 15% (v/v). Optimasi suhu

dengan variasi 250C, 280C, 300C, dan 350C, pH awal medium dengan variasi 4, 5, dan

6, kadar gula awal dengan variasi 5%, 10%, dan 15% (b/v). Analisis terhadap pH,

kadar asam, kadar gula, dan kadar alkohol dilakukan selama 14 hari fermentasi dengan

interval 48 jam. Selanjutnya dilakukan uji organoleptik terhadap produk fermentasi

serta uji antimikroba dengan metode difusi agar. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

kultur campuran mikroorganisme yang berperan aktif dalam proses fermentasi “Tea-

cider” terdiri dari dua jenis khamir, yaitu Schizosaccharomyces pombe (K1) dan

Brettanomyces sp (K2) dan satu jenis bakteri asam asetat, yaitu Acetobacter xylinum

39

(B). Kondisi optimum untuk fermentasi “Tea-cider” diperoleh dengan inokulum kultur

campuran isolat murni hasil isolasi dengan perbandingan B : K1 : K2 adalah 5 : 1 : 1

dan inokulum 10% (v/v), suhu inkubasi optimum 300C, pH awal medium 5, dan kadar

gula awal 10% (b/v). “Tea-cider” mampu menghambat pertumbuhan beberapa bakteri

patogen, yaitu Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, dan  Escherichia

coli. Produk fermentasi “Tea-cider” juga memiliki cita rasa yang disukai.

Dadih / dadiah, Susu Kerbau Fermentasi Mampu Menurunkan Kolesterol

Aneka produk olahan susu fermentasi saat ini populer sebagai pangan

fungsional yang bermanfaat bagi kesehatan tubuh manusia. Produk olahan susu

fermentasi yang banyak dikonsumsi dan beredar luas di masyarakat misalnya yakult,

yogurt dan keffir. Sebenarnya dikalangan masyarakat produk olahan susu fermentasi

sudah lama dikenal. Masyarakat Sumatera Barat sudah lama mengenal dan

mengkonsumsi produk susu kerbau fermentasi yang disebut dadih/dadiah.

Dadih merupakan pangan tradisional masyarakat Sumatera Barat. Dikalangan

masyarakat perdesaan dadih seringkali dikonsumsi secara langsung atau sebagai lauk

pauk pendamping nasi. Sebagai makanan tradisional dadih sudah dikonsumsi sejak

lama oleh masyarakat daerah ini.

Pembuatan Dadih

Dadih terbuat dari fermentasi susu kerbau. Teknologi pembuatannya sangat

sederhana. Setelah diperah, susu kerbau langsung dimasukkan ke dalam sepotong

ruas bambu segar dan ditutup dengan daun pisang. Selanjutnya didiamkan atau

difermentasi secara alami dalam suhu ruang selama satu sampai dua hari sampai

terbentuknya gumpalan. Dalam waktu 24 jam, mikrobia dari bambu akan

menggumpalkan susu menjadi semacam puding atau tahu putih kekuning-kuningan,

kental dan beraroma khas (kombinasi aroma susu dan bambu). Setelah proses

fermentasi selesai, dadih dapat langsung dimakan.

Yudoamijoyo ddk. (1983) menyebutkan dadih mengandung zat gizi sebagai

berikut: kadar air (84,35%), protein (5,93%), lemak (5,42%), karbohidrat (3,34%).

40

Kadar keasaman (pH) dadih adalah 3,4. Di dalam dadih sudah berhasil diisolasi dan

didentifikasi 36 strain bakteri pembentuk asam laktat.

Manfaat Dadih

Dari beberapa penelitian diketahui bahwa dadih mengandung bakteri asam

laktat (BAL) yang potensial sebagai probiotik. Di dalam dadih terdapat bakteri asam

laktat (salah satu jenis bakteri probiotik) yang berperan dalam pembentukan tekstur

dan cita rasa. Bakteri asam laktat dan produk turunannya mampu mencegah

timbulnya berbagai penyakit seperti mencegah enterik bakteri patogen, menurunkan

kadar kolesterol di dalam darah, mencegah kanker usus, anti mutagen, anti

karsinogenik dan meningkatkan daya tahan tubuh (Suryono, 2003). Selain itu, dadih

diduga efektif sebagai antivaginitis (Suryono, 1996).

Penelitian yang dilakukan oleh Dr. Eni Harmayani dosen Fakultas Teknologi

Pertanian UGM berhasil melakukan isolasi bakteri asam laktat (BAL) dari dadih.

Bakteri tersebut dinamakan Lactobacillus sp. Dad 13. Selanjutnya berdasarkan uji

invitro dan in vivo ternyata BAL dari dadih terbukti ampuh menurunkan kolesterol.

Percobaan pada hewan menunjukkan bahwa dadih efektif menurunkan

kolesterol 39,8% pada hewan coba yang diberi pakan tanpa kolesterol dan 13,4%

pada hewan yang diberi pakan tinggi kolesterol. Sedangkan pemberian susu

fermentasi oleh probiotik dari dadih yang dipasteurisasi dan disterilisasi mampu

menurunkan kolesterol sebanyak 42-45% pada pakan tinggi kolesterol dan 50-53%

pada pakan tanpa kolesterol (www.ugm.ac.id).

Hasil penelitian tersebut tentu menjadi kabar baik bagi penderita penyakit

jantung koroner dan orang yang memiliki kandungan kolesterol dalam darah yang

tinggi. Artinya, dadih potensial sebagai pengendali kolesterol. Tidak hanya berhenti

sampai disana, Dr. Eni Harmayani terus melakukan penelitian inovatif untuk

membuat tablet effervescent yang berisi dadih. Sehingga dadih dapat disimpan dalam

waktu yang lama, mudah dibawa kemana-mana dan lebih praktis. Bila diperlukan,

konsumen tinggal memasukkan tablet ke dalam segelas air matang dan segera

meminumnya. Konsumsi dadih secara langsung tidak menimbulkan diare atau

41

keracunan. Diduga asam laktat yang terdapat di dalam dadih mampu mengalahkan

bakteri jahat yang terdapat di dalam susu. Bakteri probiotik di dalam dadih mampu

bertahan di dalam saluran pencernaan manusia.

Namun sayang, meski dadih merupakan produk lokal dalam negeri sendiri,

namun riset tentang bakteri asam laktat di dalam dadih sangat intensif dilakukan para

peneliti Jepang. Sekarang ini di Jepang telah dipasarkan yoghurt yang mengandung

bakteri baik asal dadih yang memiliki merek dagang Dadihi. Padahal selain dadih,

susu kerbau fermentasi sudah dikenal oleh masyarakat di beberapa daerah lain. Di

Aceh, susu kerbau dibuat menjadi mentega dan minyak samin, sedangkan di

Sumatera Utara, susu kerbau fermentasi disebut dali.

Dengan semakin banyaknya penelitian inovatif dalam bidang pengolahan susu

kerbau fermentasi dapat diharapkan susu kerbau menjadi salah satu alternatif sumber

protein hewani yang tersedia secara murah di perdesaan sehingga kasus gizi buruk

(malnutrisi) yang merebak di beberapa daerah belakangan ini dapat dicegah.

Selain itu, diversifikasi bahan pangan hewani berbasis susu kerbau di

harapkan dapat menutupi kekurangan produksi susu (asal sapi dan kambing) di dalam

negeri dan mengurangi impor susu dari negara lain yang menguras devisa negara.

Bila produk olahan susu kerbau dapat dikembangkan maka diharapkan pula usaha

peternakan kerbau perah dapat semakin bergairah. Jujur diakui bahwa selama ini

ternak kerbau tidak mendapatkan perhatian yang layak dari penentu kebijakan,

padahal ternak kerbau merupakan ternak tropis yang mampu beradaptasi dengan

iklim tropis Indonesia, berperan penting sebagai ternak kerja, sumber daging dan alat

transportasi di perdesaan.

Ampas Tahu Tingkatkan Produksi Broiler

Poultryindonesia.com, Riset. Keberadaan ampas tahu di tanah air cukup

melimpah, murah dan mudah didapat. Produk sampingan pabrik tahu ini apabila telah

mengalami fermentasi dapat meningkatkan kualitas pakan dan memacu pertumbuhan

ayam pedaging.

42

Delapan puluh persen bahan pakan yang digunakan untuk menyusun ransum

ayam pedaging adalah berasal dari impor, kondisi ini mengakibatkan pakan untuk

ayam pedaging menjadi mahal. Hal ini telah mendorong ahli nutrisi dan formulasi

pakan untuk menemukan bahan pakan yang tersedia dalam jumlah banyak, murah

dan mudah didapat. Salah satunya yang telah banyak digunakan adalah ampas tahu.

Produk sampingan pabrik ampas tahu ini telah digunakan sebagai pakan babi, sapi

bahkan ayam pedaging. Namun karena kandungan air dan serat kasarnya yang tinggi,

maka penggunaannya menjadi terbatas dan belum memberikan hasil yang baik. Guna

mengatasi tingginya kadar air dan serat kasar pada ampas tahu maka dilakukan

fermentasi. Proses fermentasi dengan menggunakan ragi yang mengandung kapang

Rhizopus oligosporus dan R oryzae.

Proses fermentasi akan menyederhanakan partikel bahan pakan, sehingga

akan meningkatkan nilai gizinya. Bahan pakan yang telah mengalami fermentasi akan

lebih baik kualitasnya dari bahan bakunya. Fermentasi ampas tahu dengan ragi akan

mengubah protein menjadi asam-asam amino, dan secara tidak langsung akan

menurunkan kadar serat kasar ampas tahu.

Berdasar atas fakta tersebut, L. D. Mahfudz, E. Suprijatna dan W. Sarengat

dari Fakultas Peternakan Universitas Diponegoro melakukan riset untuk mangkaji

ampas tahu fermentasi sebagai bahan pakan serta menganalisa pengaruhnya sebagai

bahan penyusun ransum ayam pedaging. Riset yang dilakukan menggunakan 60 ekor

anak ayam pedaging strain Arbor acres umur 1 minggu “unsex” dengan berat badan

rata-rata 120,08±15,58 g. Ampas tahu sebelum dipakai sebagai bahan penyusun

ransum difermentasi dengan ragi yang mengandung kapang Rhyzopus oligosporus

dan R. oryzae. Ransum penelitian disusun dengan bahan dasar jagung kuning giling,

dedak halus, bungkil kedelai, tepung ikan dan top- mix serta berbagai level tepung

ampas tahu fermentasi. Ransum disusun dengan kandungan protein dan energi yang

sama (iso protein dan iso energi). Ransum periode awal mengandung protein 22%

dan energi metabolis 2.900 kkal/kg, sedang ransum periode akhir mengandung

protein 20% dan energi metabolis 3.000 kkal/kg.

43

Perlakuan yang diterapkan, adalah level ampas tahu fermentasi sebagai

berikut: T0, T1, T2 dan T3 masing-masing adalah 0%, 10%, 15% dan 20% tepung

ampas tahu fermentasi. Parameter yang diamati meliputi: konsumsi pakan,

pertambahan berat badan, rasio konversi pakan, berat badan akhir dan persentase

karkas. Rancangan percobaan yang digunakan adalah rancangan Acak Lengkap

(RAL) terdiri dari 4 perlakuan dengan masing-masing 5 ulangan dan setiap unit

percobaan terdiri dari 3 ekor ayam pedaging. Analisa kandungan ampas tahu

fermentasi, memiliki protein kasar 21,66%, lemak kasar 2,73%, serat kasar 20,26%,

Ca 1,09%, P 0,88%, dengan energi metabolis sebesar 2.830 kkal/ kg. Selain itu,

kandungan asam amino lisin dan methionin serta vitamin B komplek yang cukup

tinggi juga terdapat di dalamnya. Hasil riset disajikan pada tabel, secara nyata

memperlihatkan adanya peningkatan konsumsi pakan, pertambahan berat badan,

berat badan akhir dan berat karkas, seiring dengan meningkatnya level ampas tahu

dalam pakan. Namun persentase karkas secara nyata tidak berbeda, sedangkan

konversi pakan secara nyata lebih baik dengan pemberian ampas tahu fermentasi.

Dari hasil riset ini dapat disimpulkan bahwa penggunaan ampas tahu fermentasi akan

meningkatkan kualitas pakan dan memacu pertumbuhan ayam pedaging.

PEMBUATAN PLASTIK BIODEGRADABEL DARI KULIT PISANG

Asam laktat dapat dibuat melalui proses fermentasi pati maupun glukosa

dengan menggunakan bantuan bakteri maupun jamur. Proses fermentasi dapat dibagi

menjadi dua yaitu homofermentatif maupun heterofermentatif. Homofermentatif

hanya menghasilkan produk utama asam laktat, sedangkan heterofermentatif

menghasilkan produk utama asam laktat dan produk samping asam asetat dan karbon

dioksida. Proses fermentasi asam laktat dengan menggunakan Lactobacillus

plantarum mengacu pada proses fermentasi homofermentatif . L. plantarum sangat

cocok digunakan dalam proses fermentasi asam laktat dengan bahan dasar pati yang

berasal dari tanaman. Pada penelitian ini kulit pisang digunakan sebagai substrat pada

44

pembuatan asam laktat karena kulit pisang masih memiliki kandungan pati sekitar

18% .

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh pH awal

fermentasi, ekstrak substrat dan waktu fermentasi terhadap perolehan asam laktat dan

sisa gula reduksi dari kulit pisang dengan bantuan Lactobacillus plantarum. Selain itu

juga bertujuan untuk menentukan kondisi terbaik pembuatan asam laktat dari kulit

pisang dengan bantuan L plantarum.

Fermentasi kulit pisang menjadi asam laktat dilakukan dengan menggunakan

metode fermentasi substrat cair. Penelitian ini terbagi dalam tiga tahap yaitu:

pembuatan media fermentasi, proses fermentasi asam laktat dan pemurnian larutan

asam laktat yang telah diperoleh dengan cara adsorpsi menggunakan resin. Variabel

yang dipelajari adalah pH awal fermentasi, banyaknya kulit pisang yang diekstrak

dalam volume air tertentu serta lamanya waktu fermentasi. Hasil fermentasi dianalisa

kadar sisa gula reduksi sedangkan larutan hasil fermentasi yang sudah dimurnikan

dengan cara melewatkan kolom resin Amberlite IRA – 400, dianalisa kadar asam

laktatnya dengan cara titrasi menggunakan larutan NaOH.

Hasil percobaan menunjukkan bahwa pH awal fermentasi, ekstrak substrat

kulit pisang dan waktu fermentasi mempengaruhi kadar asam laktat. Kadar asam

laktat terbanyak diperoleh pada kondisi pH awal fermentasi 5, ekstrak substrat 1000 g

kulit pisang/L selama 18 hari Fermentasi.

Beda Yoghurt dan Minuman Lactobacillus

Minuman lactobacillus yang banyak dijual di pasaran dan yoghurt ternyata

punya perbedaan. Menurut Carmen, dalam proses pembuatannya, minuman

lactobacillus hanya menggunakan satu bakteri yaitu Lactobacillus bulgaricus.

Sedangkan prinsip pembuatan yoghurt adalah fermentasi susu dengan menggunakan

bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus. Kedua macam

bakteri tersebut akan menguraikan laktosa (gula susu) menjadi asam laktat dan

berbagai komponen aroma dan citarasa. Lactobacillus bulgaricus lebih berperan pada

45

pembentukan aroma, sedangkan Streptococcus thermophilus lebih berperan pada

pembentukan cita rasa yoghurt.

 Asal Mula Yoghurt

Yoghurt sebenarnya sudah lama dikenal sebagai minuman tradisional

masyarakat daerah Balkan dan Timur Tengah. Namun manfaat yoghurt bagi

kesehatan baru mulai populer ketika tahun 1908 seorang peneliti bernama E.

Metchnikoff membuat hipotesis yang mengatakan bahwa ada hubungan erat antara

umur panjang masyarakat pegunungan di Bulgaria dengan kebiasaan mereka

mengonsumsi susu fermentasi.

Kendati data empiris yang ada masih terbatas, hipotesis tersebut dianggap

menarik untuk dikaji dan diungkap lebih lanjut. Metchnikoff sendiri akhirnya

mendapat penghargaan Nobel dan sejak saat itu produk susu fermentasi terus

dikembangkan dan diteliti. Di beberapa negara yoghurt dikenal dengan nama

berbeda-beda. Semisal Jugurt (Turki), Zabady (Mesir, Sudan), Dahee (India), Cieddu

(Italia), dan Filmjolk (Skandinavia).

 Mengenal Proses Pembuatan Yoghurt

Selain dibuat dari susu segar, yoghurt juga dapat dibuat dari susu skim (susu

tanpa lemak) yang dilarutkan dalam air dengan perbandingan tertentu tergantung

pada kekentalan produk yang diinginkan. Selain dari susu hewani, belakangan

yoghurt juga dapat dibuat dari campuran susu skim dengan susu nabati (susu kacang-

kacangan). Sebagai contoh, yoghurt dapat dibuat dari kacang kedelai yang sangat

populer dengan sebutan "soyghurt". Yoghurt juga dapat dibuat dari santan kelapa

yang disebut dengan "miyoghurt".

Saat ini di pasaran dijumpai berbagai jenis yoghurt. Antara lain yoghurt

pasteurisasi atau yoghurt yang setelah masa inkubasi selesai dipasteurisasi untuk

mematikan bakteri dan memperpanjang usia simpannya. Kedua, yoghurt beku yakni

yoghurt yang disimpan pada suhu beku serta dietetik yoghurt, yaitu yoghurt rendah

kalori dan rendah laktosa ataupun yang ditambahkan vitamin dan protein. Jenis

berikut adalah yoghurt konsentrat yang memiliki total padatan sekitar 24 persen.

46

Berdasarkan kadar lemaknya, yoghurt dapat dibedakan atas yoghurt berlemak

penuh (kadar lemak lebih dari 3%), yoghurt setengah berlemak yang berkadar lemak

antara 0,5-3,0% maupun yoghurt berlemak rendah dengan lemak kurang dari 0,5%.

Perbedaan kadar lemak tersebut dihitung berdasarkan jenis susu dan campuran bahan

yang digunakan dalam proses pembuatannya.

Keampuhan tersebut dikarenakan yoghurt mengandung bakteri "baik" seperti

Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus yang dapat memperbaiki

keseimbangan flora di saluran cerna. Jika sejak dini si kecil sudah dibiasakan

mengonsumsi yoghurt sehari sekali sebanyak 200 cc, maka keseimbangan saluran

cernanya akan terjaga. Dampak menguntungkannya, kuman-kuman penyebab

berbagai penyakit seperti tipus dan muntaber tidak akan bisa tumbuh.

Menurut beberapa ahli, yoghurt sebagai makanan variasi mulai bisa

dikonsumsi bayi selepas ASI eksklusif, yakni sekitar usia 6 bulan. Tentu saja yoghurt

buat bayi bukan sembarang yoghurt, lo. Melainkan yoghurt yang mengandung

Bifidobacterium sp. yang menghasilkan asam laktat tipe L (+). Sedangkan asam laktat

tipe D (-) yang mengalami metabolisme lebih lambat tidak cocok bagi bayi. Setelah

usia setahun barulah anak dapat mengonsumsi semua jenis yoghurt dan menikmati

manfaatnya sebagai sumber protein, kalsium, dan fosfor tinggi.

Berikut beberapa manfaat yoghurt yang diuraikan dr. Carmen. M. Siagian,

MS, Bagian Ilmu Gizi Fakultas Kedokteran, Universitas Kristen Indonesia, Jakarta.

* Membantu penderita lactose intolerance

Jika si kecil selalu diare setiap kali minum susu, bisa jadi ia menderita lactoce

intolerence. Penyebabnya adalah defisiensi/kekurangan enzim pencerna laktosa.

Sehingga setiap kali minum susu, butiran laktosanya akan tertinggal di permukaan

lubang usus halus dan menyerap air dari sekitarnya yang kemudian memunculkan

diare.

Dalam yoghurt, laktosa susunya sudah dipecah oleh bakteri "baik"

Lactobacillus bulgaricus melalui proses fermentasi, hingga mudah diserap tubuh.

Itulah mengapa yoghurt amat disarankan sebagai pengganti susu bagi anak yang tidak

47

mampu mencerna laktosa dengan baik. Dengan minum yoghurt, si anak tidak akan

diare.

* Degradasi kolesterol

Penelitian pada beberapa orang yang mengonsumsi yoghurt secara teratur

dalam jumlah dan waktu tertentu ternyata menunjukkan jumlah kolesterol dalam

serum darahnya menurun. Mekanisme penurunan kolesterol ini bisa terjadi karena

bakteri asam laktat yang ada dalam yoghurt dapat mendegradasi kolesterol menjadi

coprostanol. Coprostanol ini merupakan zat yang tak dapat diserap oleh usus. Berkat

yoghurt, coprostanol dan sisa kolesterol dikeluarkan bersama-sama tinja. Dengan

kata lain, jumlah kolesterol yang diserap tubuh pun jadi rendah. Sebuah laporan

mengenai hal ini memaparkan bahwa penurunan kolesterol oleh bakteri Lactobacillus

dapat mencapai kisaran 27-38 persen.

* Menghambat patogen

Flora usus pengonsumsi yoghurt terbukti sulit ditumbuhi kuman-kuman

patogen atau kuman yang dapat menyebabkan penyakit. Dengan terhambatnya

pertumbuhan sekaligus matinya mikrobia patogen dalam lambung dan usus halus bisa

menghindari munculnya berbagai penyakit akibat infeksi atau intoksikasi mikrobia.

Dengan kata lain, mengonsumsi yoghurt secara teratur dapat membantu menjaga

kesehatan saluran pencernaan.

Dari suatu penelitian dilaporkan bahwa Lactobacillus casei yang digunakan

dalam pembuatan yoghurt campuran susu skim dan susu kedelai, terbukti mampu

membunuh bakteri E. coli. Bakteri ini merupakan kuman yang terdapat saluran cerna.

Meski dalam jumlah kecil, bakteri ini sebetulnya tidak menimbulkan penyakit, namun

bila berlebihan tentu dapat memunculkan dampak tak sehat. Sementara dengan

adanya Lactobacillus casei, bakteri E coli tidak bisa hidup karena Lactobacillus casei

yang merupakan bakteri "baik" menghasilkan suatu zat yang dapat menghambat

racun yang diproduksi E coli.

* Menetralisir antibiotik

48

Mengonsumsi antibiotik secara oral akan mengakibatkan keseimbangan flora

di saluran cerna pasien jadi terganggu. Kendati antibiotik memang berfungsi

mematikan kuman, namun ia tidak pandang bulu mana kuman yang perlu dibunuh

dan mana yang sebetulnya tidak perlu dimusnahkan. Bukankah sebenarnya ada

kuman yang harus berada di saluran cerna guna menjaga keseimbangan flora usus?

Nah, yoghurt dapat menetralisir efek samping antibiotik ini.

* Antikanker saluran cerna

Kanker saluran cerna banyak terjadi di usus besar. Penyebabnya antara lain

terjadinya ketidakseimbangan di saluran cerna, hingga menghasilkan penumpukan

berbagai zat yang seharusnya terbuang. Bakteri-bakteri yang berperan dalam yoghurt

dapat mengubah zat-zat prekarsinogenik (zat-zat pemicu kanker) yang ada dalam

saluran pencernaan, hingga mampu menghambat terjadinya kanker.

* Mencegah jantung koroner

Seperti telah kita ketahui, ke dalam yoghurt sudah dimasukkan bakteri "baik"

yang tidak menimbulkan penyakit, yakni Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus.

Nah, bakteri itulah yang kemudian diberi media berupa susu. Selama proses

fermentasi susu dalam pembuatan yoghurt, bakteri Lactobacillus bulgaricus dan

Streptococcus thermophilus akan tumbuh dan menjadi besar.

Saat itulah kedua jenis bakteri tersebut akan meningkatkan mutu protein yang

terkandung dalam asam amino susu. Semisal histidin yang baik bagi pertumbuhan

anak. Selain itu, dalam proses fermentasi, kedua jenis bakteri tersebut akan

menghasilkan asam folat dan vitamin B kompleks. Berbagai penelitian mengungkap

bahwa kedua vitamin ini berguna mencegah munculnya penyakit jantung koroner.

PENGARUH KONSENTRASI ENZIM PAPAIN DAN SUHU FERMENTASI

TERHADAP KUALITAS KEJU COTTAGE

Keju cottage merupakan keju lunak tanpa pematangan yang dibuat dari susu

atau skim dengan penambahan kultur bakteri asam laktat dan penambahan enzim

renet untuk koagulasinya. Enzim renet yang digunakan dalam proses pembuatan keju

49

sangat mahal dan tersedia dalam jumlah yang terbatas, sehingga perlu adanya

pengganti enzim renet. Salah satu enzim yang dapat digunakan sebagai pengganti

enzim renet adalah papain dari pepaya (Carica papaya). Telah dilakukan penelitian

konsentrasi enzim papain (320ppm, 520 ppm, 720 ppm) dan suhu fermentasi (350C,

450C, 550C) terhadap kadar protein, kadar asam laktat, pH, kadar air, kadar laktosa,

jumlah bakteri dan uji organoleptik keju cottage. Dari hasil penelitian didapat hasil

bahwa pada konsentrasi enzim papain 520 ppm dan suhu fermentasi 450C keju

cottage tersebut telah memenuhi standar.

Keju sebagai produk dengan bahan dasar susu, merupakan alternatif yang

dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan akan protein hewan. Hampir semua keju

yang dipasarkan di negara kita adalah keju keras, yaitu keju yang memerlukan tahap

pematangan lebih lama sehingga biaya produksi lebih tinggi. Keju cottage dengan

metode setting pendek, merupakan salah satu alternatif dalam penurunan biaya

produksi. Saat ini biaya produksi keju sangat tinggi, karena enzim renet yang

digunakan dalam proses pembuatan keju sangat mahal dan tersedia dalam jumlah

yang terbatas (Sardinas, 1972; Sardjoko, 1991).

Industri keju sebenarnya dapat berpaling pada enzim penggumpal yang lain

seperti fisin dari getah ficus, papain dari pepaya, dan enzim bromelin dari nanas

(Winarno, 1986).

Enzim papain sebagai salah satu pengganti enzim renet mempunyai beberapa

kelebihan antara lain lebih mudah didapat, tersedia dalam jumlah banyak, lebih tahan

terhadap kondisi asam dan kondisi basa, suhu tinggi serta harganya murah (Sirait

dalam Anonymous, 1991).

Enzim papain sebagai protease sulfhidril dapat diaktifkan oleh zat-zat pereduksi dan

menjadi tidak aktif jika terdapat zat pengoksidasi. Burges dan Shaw dalam Godfrey

dan Reichet (1986) menyatakan bahwa enzim papain memutus ikatan peptida pada

residu asparagin-glutamin, glutamat-alanin, leusin-valin dan penilalanintirosin.

Enzim tersebut akan bekerja secara optimal tergantung dari konsentrasi yang

50

diberikan. Dalam proses pembutan keju, suhu berperan dalam menetukan lamanya

proses dan mempengaruhi jenis keju yang terbentuk sehingga termasuk keju lunak

atau keju keras (Radiati, 1990).

Berdasarkan hal tersebut ingin dikaji mengenai penggunaan enzim papain dan

suhu fermentasi dalam pembuatan keju cottage, dengan tujuan untuk mengetahui

kadar enzim papain dan suhu fermentasi yang tepat dalam pembuatan keju cottage.

Dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi dan dasar

pertimbangan penggunaan enzim renet dalam rangka menekan biaya produksi keju.

Starter yang digunakan adalah stater ganda berupa biakan Lactobacillus

bulgaricus dan Streptococus thermophillus dari media NA dan MRS yang berumur

24 jam masing-masing diambil sebanyak 50 sel/ml (3 ose) untuk diinokulasikan ke

dalam 250 ml skim cair steril dan diinkubasi pada suhu 400C sampai fase

eksponensial. Selanjutnya dibuat starter gabungan dengan perbandingan 1:1 dan

diinkubasi bersama-sama pada suhu 400C selama 4 jam.

Pembuatan keju cottage dilakukan dengan metode setting pendek. Skim yang

merupakan bahan dasar keju dipasteurisasi pada suhu 630C selama 30 menit,

didinginkan sampai 400C sebagai suhu inkubasi, kemudian ditambah 4% (V/V)

starter dan disimpan dalam inkubator dengan berbagai variasi suhu 350C, 450C dan

550C. Setelah pertumbuhan mencapai pH 5,6 ditambah enzim papain dengan kadar

yang bervariasi (320 ppm, 520 ppm dan 720 ppm) selama 5-6 jam. Setelah keasaman

tercapai sekitar 0,52% (pH 4,6-4,7) dilakukan pemasakan curd di water bath selama 1

jam , setelah itu whey dibuang. Setelah whey dibuang ditambahkan air dalam jumlah

yang sama dengan curd sambil diaduk pelan-pelan selama 10 menit, kemudian airnya

dibuang. Setelah pembuangan air ditambahkan garam NaCl 4% (w/w) dan

terbentuklah keju.

Pengujian Skim dan Keju secara Kimia

Pengujian secara kimia diperlakukan pada skim sebagai bahan dasar dan keju

cottage yang sudah terbentuk.

51

a. Kadar protein

Kadar protein ditentukan dengan metode Kjeldal. Metode ini menggunakan

unit destruksi Gerhardt Kjeldaterm. Presentase protein dihitung dengan rumus:

P = mL titrasi X normalitasH2SO4 X 14 X 6,38 x 100%

Berat sampel x 1000

(Sudarmadji et al., 1984)

P : kadar protein

14,00 : berat molekul nitrogen

6,38 : faktor konversi keju

b. Kadar Total Asam Laktat

Kadar asam laktat ditetapkan dengan cara Mann’s acid test. Kadar total asam

laktat dihitung dengan rumus :

TA = Vol. NaOH yg dipakai X N NaOH X 0,09 x 100%

Berat sampel

(Sudamadji et al., 1984)

TA : total asam

0,09 : berat miliekivalen asam laktat

c. pH

Pengukuran pH sampel dilakukan dengan pH meter ( Apriantono, 1989).

d. Kadar Air

Kadar air ditentukan dengan cara pengeringan. Kadar air sampel dihitung

dengan rumus:

M = a-b x100%

A

(Hadiwiyoto, 1994)

52

M : kadar air sampel

A : berat sampel awal

B : berat sampel setelah pengeringan

e. Kadar Laktosa

Kadar laktosa ditentukan dengan cara titrasi. Kadar laktosa dalam filtrat dihitung

dengan rumus:

A= (Tb-Ts) x N x 0,171 x 100

5

(Sudarmadji, 1984)

A : laktosa (g/100ml filtrat)

Ts : titrasi sampel

Tb : titrasi blanko

N : normalitas Na2S2O3

5 : volume titrat yang dititrasi

0.171 : faktor Hammond

f. Uji Mikrobiologis

Uji mikrobiologis dilakukan dengan mengambil sampel sebanyak 5 gram

yang dilarutkan dalam 45 mL aquades steril. Larutan selanjutnya diencerkan sampai

10-3, kemudian larutan tersebut dibiakkan secara pour plate pada media PCA

dengan diinkubasi pada suhu 450C (Hadiwiyoto, 1994).

g. Penilaian Organoleptik

Penilaian secara organoleptik yang melibatkan 100 panelis (para konsumen

yang sering makan keju) meliputi warna, tekstur dan rasa dilakukan dengan

mengikuti prosedur Hedonic scale (Idris, 1984).

53

Perancangan pengontrol ierative larning control (ILC) untuk pertumbuhan

Saccharommyces cerevisiae dalam proses fermentasi umpan curah

Proses fermentasi adalah sebuah proses yang sangat dikenal dalam sejarah

manusia dalam memproduksi makanan seperti tempe, yoghurt, keju dan lain-lain.

Sampai saat ini masih sedikit penelitian mengalam yang mencoba untuk mengontrol

hasil fermentasi ini. Salah satu penyebab tidak berkembangnya pengontrolan untuk

fermentasi karena proses ini memiliki karakteristik yang kompleks yang melibatkan

banyak variabel proses, baik variabel fisis maupun variabel kimia

Sebuah pendekatan untuk memecahkan masalah ini adalah dengan Iterative Learning

Control (ILC). ILC adalah sebuah teknik untuk memperbaiki unjuk kerja dan sistem

atau proses yang dioperasikan balk dalam bentuk curate, umpan curate, atau kontinu.

ILC akan sangat bermanfaat bila sistem yang dikontrol mengalami berbagai jenis

input dan ketidakpastian rancangan atau model. ILC mempal,an disain pengontrol

yang akan dapat menjamin pemenuhan sebuah trayektori yang diinginkan dengan

akurasi yang dapat diterima.

Tesis ini bertujuan merancang pengontrol untuk proses umpan curate dalam

menghasilkan pertumbuhan ragi (Saccharomyces cerevisiae) menggunakan metode

ILC Metode ILC digunakan untuk mendapatkan pola laju aliran glukosa yang mampu

menghasilkan pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae seperti profil pertumbuhan

yang ditentukan.

Secara khusus penelitian ini merancang pengontrol untuk proses fermentasi

umpan curate dengan menggunakan dua metoda ILC yaitu Finite Horizon Learning

Control (FHLC) dan NonLinear Learning Control (NLC. Perancangan FHLC

mengasumsikan bahwa sistem yang ditinjau adalah limer dimana diperlukan suatu

jems masukan fungsi tangga dengan tmgkat kenaikan yang lebih rapat untuk

mendapatkan hasil yang cukup baik. Sebagai contoh untuk fungsi tangga dengan

jumlah anak tangga 8 buah didapatkan kesalahan integrasi sebesar 0.05. Sedangkan

pada NLC, pengujian dilakukan dengan tiga jenis laju aliran berbentuk sinusoida,

tangga dan step. NLC membutuhkan 5 sampai dengan 8 iterasi belajar untuk

54

sinusoida dengan kesalahan integrasi sebesar 0.0016 dan tangga dengan kesalahan

integrasi sebesar 0.003, sedangkan untuk step membutuhkan sampai 20 iterasi dengan

kesalahan integrasi sebesar 0.0111.

NATA DE SOYA

Nata adalah biomassa yang sebagian besar terdiri dari selulosa, berbentuk agar

dan berwarna putih. Massa ini berasal pertumbuhan Acetobacter xylinum pada

permukaan media cair yang asam dan mengandung gula. Nata dapat dibuat dari bahan

baku air kelapa, dan limbah cair pengolahan tahu (whey tahu). Nata yang dibuat dari

air kelapa disebut dengan nata de coco, dan yang dari whey tahu disebut dengan nata

de soya. Bentuk, warna, tekstur dan rasa kedua jenis nata tersebut tidak berbeda.

Pembuatan nata tidak sulit, dan biaya yang dibutuhkan juga tidak banyak.

Usaha pembuatan nata ini merupakan alternatif usaha yang cukup menjanjikan

(prospektif).

Fermentasi Nata dilakukan melalui tahap-tahap berikut:

- Pemeliharaan biakan murni Acetobacter xylinum.

- Pembuatan starter.

- Fermentasi.

a) Pemeliharaan Biakan Murni Acetobacter xylinum.

Fermentasi nata memerlukan biakan murni Acetobacter xylinum. Biakan murni ini

harus dipelihara sehingga dapat digunakan setiap saat diperlukan. Pemeliharan

tersebut meliputi:

- Proses penyimpanan sehingga dalam jangka waktu yang cukup lama viabilitas

(kemampuan hidup) mikroba tetap dapat dipertahankan, dan

- Penyegaran kembali mikroba yang telah disimpan sehingga terjadi pemulihan

viabilitas dan mikroba dapat disiapkan sebagai inokulum fermentasi.

Penyimpanan

55

A.xylinum biasanya disimpan pada agar miring yang terbuat dari media

Hassid dan Barker yang dimodifikasi dengan komposisi sebagai berikut :

Glukosa (100 gram), ekstrak khamir (2,5 gram), K2HPO4 (5 gram), (NH4)2SO4

(0,6 gram), MgSO4 (0,2 gram), agar (18 gram) dan air kelapa (1 liter). Pada agar

miring dengan suhu penyimpanan 4-7°C, mikroba ini dapat disimpan selama 3-4

minggu.

Penyegaran

Setiap 3 atau 4 minggu, biakan A. xylinum harus dipindahkan kembali pada

agar miring baru. Setelah 3 kali penyegaran, kemurnian biakan harus diuji dengan

melakukan isolasi biakan pada agar cawan. Adanya koloni asing pada permukaan

cawan menunjukkan bahwa kontaminasi telah terjadi. Biakan pada agar miring yang

telah terkontaminasi, harus diisolasi dan dimurnikan kembali sebelum disegarkan.

b) Pembuatan Starter.

Starter adalah populasi mikroba dalam jumlah dan kondisi fisiologis yang

siap diinokulasikan pada media fermentasi. Mikroba pada starter tumbuh dengan

cepat dan fermentasi segera terjadi. Media starter biasanya identik dengan media

fermentasi. Media ini diinokulasi dengan biakan murni dari agar miring yang

masih segar (umur 6 hari). Starter baru dapat digunakan 6 hari setelah diinokulasi

dengan biakan murni. Pada permukaan starter akan tumbuh mikroba membentuk

lapisan tipis berwarna putih. Lapisan ini disebut dengan nata. Semakin lama

lapisan ini akan semakin tebal sehingga ketebalannya mencapai 1,5 cm. Starter

yang telah berumur 9 hari (dihitung setelah diinokulasi dengan biakan murni)

tidak dianjurkan digunakan lagi karena kondisi fisiologis mikroba tidak optimum

bagi fermentasi, dan tingkat kontaminasi mungkin sudah cukup tinggi. Volume

starter disesuaikan dengan volume media fermentasi yang akan disiapkan.

Dianjurkan volume starter tidak kurang dari 5% volume media yang akan

56

difermentasi menjadi nata. Pemakaian starter yang terlalu banyak tidak dianjurkan

karena tidak ekonomis.

c) Fermentasi.

Fermentasi dilakukan pada media cair yang telah diinokulasi dengan

starter. Fermentasi berlangsung pada kondisi aerob (membutuhkan oksigen).

Mikroba tumbuh terutama pada permukaan media. Fermentasi dilangsungkan

sampai nata yang terbentuk cukup tebal (1,0 – 1,5 cm). Biasanya ukuran tersebut

tercapai setelah 10 hari (semenjak diinokulasi dengan starter), dan fermentasi

diakhiri pada hari ke 15. Jika fermentasi tetap diteruskan, kemungkinan

permukaan nata mengalami kerusakan oleh mikroba pencemar. Nata berupa

lapisan putih seperti agar. Lapisan ini adalah massa mikroba berkapsul dari

selulosa. Lapisan nata mengandung sisa media yang sangat masam. Rasa dan bau

masam tersebut dapat dihilangkan dengan perendaman dan perebusan dengan air

bersih.

YAKULT DAN YOGURT

Yoghurt atau yogurt, adalah susu yang dibuat melalui fermentasi bakteri.

Yoghurt dapat dibuat dari susu apa saja, termasuk susu kacang kedelai. Tetapi

produksi modern saat ini didominasi susu sapi. Fermentasi gula susu (laktosa)

menghasilkan asam laktat, yang berperan dalam protein susu untuk menghasilkan

tekstur seperti gel dan bau yang unik pada yoghurt. Yoghurt sering dijual apa adanya,

bagaimanapun juga rasa buah, vanilla atau coklat juga popular (Hidayat, 2006).

Yoghurt dibuat dengan memasukkan bakteri spesifik ke dalam susu di bawah

temperatur yang dikontrol dan kondisi lingkungan, terutama dalam produksi industri.

Bakteri merombak gula susu alami dan melepaskan asam laktat sebagai produk sisa.

Keasaman meningkat menyebabkan protein susu untuk membuatnya padat.

Keasaman meningkat (pH 4-5) juga menghindari proliferasi bakteri patogen yang

potensial. Di AS, untuk dinamai yoghurt, produk harus berisi bakteri Streptococcus

57

salivarius subsp. thermophilus dan Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus

(Anonim, 2007).

Pada kebanyakan negara, produk mungkin disebut yoghurt hanya jika bakteri

hidup ada di produk akhir. Produk yang telah dipasteurisasi, yang tidak punya bakteri

hidup, disebut susu fermentasi (minuman) (Anonim, 2007).

Yoghurt yang telah dipasteurisasi memiliki rentang hidup yang panjang dan

tidak membutuhkan kulkas. Yoghurt kaya akan protein, beberapa vitamin B, dan

mineral yang penting. Yoghurt memiliki lemak sebanyak susu darimana ia dibuat

(Anonim, 2007).

Karena struktur laktosa yoghurt dirusak, maka yoghurt bisa dikonsumsi orang

yang alergi terhadap susu. Yoghurt kaya dengan vitamin B (Anonim, 2007).

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 (Hidayat, 2006).

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 awal respirasi aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan

bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan (Hidayat, 2006).

Pembuatan tempe dan tape (juga peuyeum) adalah proses fermentasi yang

sangat dikenal di Indonesia. Proses fermentasi menghasilkan senyawa-senyawa yang

58

sangat berguna, mulai dari makanan sampai obat-obatan. Fermentasi yang sering

dilakukan adalah proses tape, tempe, yoghurt, dan tahu (Hidayat, 2006).

Yakult adalah minuman susu (fermentasi), yang dibuat dengan

memfermentasikan susu bubuk skim yang mengandung bakteri asam laktat hidup,

Lactobacillus casei Shirota strain (Anonim, 2007).

Pada tahun 1930, almarhum Dr. Minoru Shirota, pendiri perusahaan Yakult,

mengisolasi berbagai jenis bakteri asam laktat dan memilih satu jenis bakteri yang

bersifat paling tahan terhadap cairan pencernaan. Di samping itu, Dr. Minoru Shirota

juga memperkuatnya sehingga menjadi strain baru yang unggul. Karena itu, berbeda

dengan bakteri lain, bakteri ini dapat menaklukkan berbagai hambatan fisiologis

seperti asam lambung dan cairan empedu sehingga dapat mencapai dan bertahan

hidup dalam usus manusia. Dari dalam usus bakteri ini membantu meningkatkan

kesehatan kita dengan cara mengaktifkan sel-sel kekebalan, meningkatkan jumlah

bakteri berguna dan mengurangi jumlah bakteri yang merugikan. Dengan

mengkonsumsi Yakult setiap hari berarti kita memasukkan sekurang-kurangnya 6,5

milyar bakteri Lactobacillus casei Shirota strain hidup (Anonim, 2007).

Usus kita memainkan peran yang penting dalam kesehatan kita. Bahkan

proses penuaan pun dimulai dari usus. Karena itu yang terpenting dalam menjaga

kesehatan adalah menjaga kesehatan usus. Manfaat Yakult adalah terletak pada

bakterinya yang mampu hidup sampai usus kita karena itu bakteri ini dapat

memberikan manfaat seperti:

1. Mencegah gangguan pencernaan.

2. Meningkatkan daya tahan tubuh.

3. Meningkatkan jumlah bakteri berguna dalam usus.

4. Mengurangi racun dalam usus.

5. Membatasi jumlah bakteri yang merugikan dalam usus (Anonim, 2006).

Yakult adalah probiotik. Probiotik berasal dari kata probios, yang dalam ilmu

biologi berarti untuk kehidupan. Probiotik adalah pangan mengandung

mikroorganisme hidup yang secara aktif meningkatkan kesehatan dengan cara

59

memperbaiki keseimbangan flora usus jika dikonsumsi dalam keadaan hidup dalam

jumlah yang memadai. Oleh karena itu untuk dapat disebut probiotik, bakteri harus

mempunyai persyaratan sbb:

1. Terbukti aman bagi manusia.

2. Dapat mencapai usus dalam keadaan hidup.

3. Terbukti bermanfaat (Anonim, 2006).

Probiotik adalah suplemen diet yang mengandung bakteri berguna dengan

asam laktat bakteri (lactic acid bacteria – LAB) sebagai mikroba yang paling umum

dipakai. Laboratorium telah dipakai dalam industri makanan bertahun-tahun karena

mereka mampu untuk mengubah gula (termasuk laktosa) dan karbohidrat lain

menjadi asam laktat. Ini tidak hanya menyediakan rasa asam yang unik dari dairy

food fermentasi seperti susu fermentasi, tapi juga berperan sebagai penyedia, dengan

cara mengurangi pH dan membuat kesempatan organisme merugikan untuk tumbuh

lebih sedikit (Anonim, 2006).

Probiotik seringkali direkomendasikan oleh dokter dan lebih sering lagi oleh

ahli nutrisi, setelah pengkonsumsian antibiotik, atau sebagai bagian dari pengobatan

candidiasis. Banyak probiotik disediakan dalam sumber alaminya seperti

Lactobacillus pada yoghurt dan sauerkraut. Beberapa mengklaim probiotik mampu

meningkatkan sistem kekebalan tubuh (Anonim, 2006).

Tipe probiotik

Bentuk yang paling umum dari probiotik adalah produk peternakan dan

makanan probiotik. Bagaimanapun juga, tablet dan kapsul berisikan bakteri dalam

kondisi dibekukan juga dapat ditemukan. Beberapa probiotik umum meliputi

berbagai spesies dari genera Bifidobacterium dan Lactobacillus seperti:

- Bifidobacterium bifidum

- Bifidobacterium breve

- Bifidobacterium infantis

- Bifidobacterium longum

- Lactobacillus acidophilus

60

- Lactobacillus casei

- Lactobacillus plantarum

- Lactobacillus reuteri

- Lactobacillus rhamnosus

- Lactobacillus GG (Anonim, 2006).

Ada pula satu spesies ragi yang digunakan sebagai probiotik:

- Saccharomyces boulardii

Beberapa bakteri yang umum dipakai dalam produk tapi tanpa efek probiotik

(bakteri yoghurt):

- Lactobacillus bulgaricus

- Streptococcus thermophilus (Anonim, 2006).

Beberapa bakteri lain disebutkan dalam produk probiotik:

- Bacillus coagulans

- Lactobacillus bifidus

- Lactobacillus caucasicus (Anonim, 2006).

Referensi :

Anonymous. 2007. Fermentasi. http://www.google.co.id.

Anonymous. 2007. Yogurt. http://www.google.co.id.

Anonymous. 2007. Yakult. http://www.wikipedia.com.

Anonymous. 2007. Yogurt. http://www.wikipedia.com.

61