Fermentasi – Konsep, jenis dan kegunaan

RELEVANT DATA

• Mikroorganisme: Fermentasi melibatkan mikroorganisme, seperti bakteri atau ragi, yang mengubah zat-zat organik.
• Proses biokimia: Fermentasi melibatkan reaksi kimia yang dikatalisis oleh enzim, menghasilkan senyawa baru dan mengubah sifat bahan mentah.
• Jenis fermentasi: Ada berbagai jenis fermentasi, termasuk fermentasi alkoholik, fermentasi asam laktat, dan fermentasi asam asetat.

EXPLANATION
Fermentasi adalah proses biokimia di mana mikroorganisme, seperti bakteri atau ragi, mengubah zat-zat organik menjadi senyawa lain. Fermentasi telah digunakan oleh manusia sejak zaman kuno untuk menghasilkan makanan dan minuman yang beragam. Proses fermentasi melibatkan reaksi kimia yang dikatalisis oleh enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme.

Ada berbagai jenis fermentasi yang digunakan dalam produksi makanan dan minuman. Salah satu jenis yang paling umum adalah fermentasi alkoholik, di mana mikroorganisme seperti ragi mengubah gula menjadi alkohol dan karbondioksida. Contohnya adalah pembuatan bir atau anggur. Fermentasi alkoholik juga digunakan dalam pembuatan roti, di mana ragi mengubah gula menjadi alkohol dan gas karbondioksida, yang membuat adonan mengembang.

Selain fermentasi alkoholik, ada juga fermentasi asam laktat yang melibatkan bakteri asam laktat. Bakteri ini mengubah gula menjadi asam laktat, memberikan rasa asam pada produk fermentasi seperti yogurt dan sauerkraut. Fermentasi asam asetat melibatkan bakteri asetat yang mengubah alkohol menjadi asam asetat, yang memberikan rasa asam pada produk seperti cuka.

Proses fermentasi tidak hanya meningkatkan kualitas dan rasa produk, tetapi juga memiliki manfaat kesehatan. Misalnya, dalam fermentasi makanan seperti tempe atau yoghurt, mikroorganisme menghasilkan enzim dan probiotik yang dapat meningkatkan pencernaan dan meningkatkan kesehatan usus. Fermentasi juga dapat meningkatkan kandungan nutrisi dalam makanan dan membuatnya lebih mudah dicerna.

Fermentasi juga digunakan dalam produksi bahan kimia industri seperti asam laktat, etanol, atau asam asetat. Selain itu, fermentasi juga digunakan dalam produksi biofuel sebagai alternatif yang lebih ramah lingkungan.

Sumber daya yang dapat dikonsultasikan untuk mempelajari lebih lanjut tentang fermentasi:

• “Fermentation Microbiology and Biotechnology” oleh Prof. E. M. T. El-Mansi
• “The Art of Fermentation: An In-Depth Exploration of Essential Concepts and Processes from around the World” oleh Sandor Ellix Katz
• “Wild Fermentation: The Flavor, Nutrition, and Craft of Live-Culture Foods” oleh Sandor Ellix Katz

Proses fermentasi ditemukan oleh ahli kimia Perancis Louis Pasteur.

Apa itu fermentasi?

Fermentasi disebut proses oksidasi tidak lengkap, yang tidak memerlukan oksigen untuk berlangsung, dan sebagai hasilnya menghasilkan zat organik. Ini adalah proses tipe katabolik, yaitu transformasi molekul kompleks menjadi molekul sederhana dan pembangkitan energi kimia dalam bentuk ATP (Adenosin Trifosfat).

Fermentasi terdiri dari proses glikolisis (pemecahan molekul glukosa) yang menghasilkan piruvat (asam piruvat) dan kekurangan oksigen sebagai reseptor untuk kelebihan elektron NADH yang dihasilkan (nikotin adenin dinukleotida), menggunakan zat organik untuk tujuan ini.. yang harus direduksi untuk mengoksidasi kembali NADH menjadi NAD+, akhirnya diperoleh turunan dari substrat awal yang dioksidasi. Tergantung pada zat akhir tersebut, akan ada berbagai jenis fermentasi.

Proses ini ditemukan oleh ahli kimia Perancis Louis Pasteur, yang menyebutnya “Hidup tanpa udara” ( La vie sans l’air ), karena proses ini dapat dilakukan tanpa adanya oksigen oleh mikroorganisme seperti bakteri, ragi, atau beberapa metazoa. dan protista. Maka dalam proses ini, baik mitokondria maupun struktur yang terkait dengan proses respirasi seluler tidak ikut campur.

Dibandingkan dengan respirasi aerobik, fermentasi bukanlah metode yang efisien untuk memperoleh energi : hanya 2 molekul ATP yang dihasilkan per molekul glukosa yang dikonsumsi, sedangkan respirasi menghasilkan 36 hingga 38.

Namun proses ini dilakukan oleh berbagai sel dalam tubuh kita untuk menutupi momen kekurangan oksigen, seperti yang terjadi pada sel otot yang memfermentasi glukosa ketika asupan oksigen tidak cukup untuk terus bernapas.

Lihat juga: Hidrolisis

Definisi

Fermentasi adalah proses metabolisme anaerobik di mana mikroorganisme seperti bakteri, ragi, atau jamur mengubah bahan organik (terutama karbohidrat) menjadi asam, gas, atau alkohol. Proses ini terjadi tanpa kehadiran oksigen (anaerobik) dan sering digunakan dalam produksi makanan dan minuman seperti roti, yogurt, keju, bir, dan anggur.

Sejarah Fermentasi

Fermentasi telah digunakan oleh manusia sejak zaman kuno. Bukti arkeologis menunjukkan bahwa manusia telah membuat minuman fermentasi sejak 7000-6600 SM di Cina. Di Mesir kuno, fermentasi digunakan dalam pembuatan roti dan bir. Selama berabad-abad, manusia telah memanfaatkan fermentasi untuk meningkatkan rasa, tekstur, dan daya tahan makanan.

Jenis fermentasi

Berdasarkan zat yang diperoleh pada akhir proses fermentasi, kita dapat mengklasifikasikannya menjadi:

• • Fermentasi alkohol. Ini adalah proses yang dilakukan terutama oleh ragi, di mana sejumlah alkohol, etanol, karbon dioksida, dan ATP dihasilkan dari gula tertentu. Ini adalah proses yang digunakan untuk memproduksi minuman beralkohol.
  • Fermentasi asetat. Dimiliki oleh bakteri dari genus Acetobacter , ia mengubah etil alkohol menjadi asam asetat, yaitu alkohol menjadi cuka. Namun, ini merupakan proses aerobik, sehingga dapat terjadi pada wine yang terkena udara.
  • Fermentasi laktat. Ini terdiri dari oksidasi parsial glukosa, yang dilakukan oleh bakteri asam laktat atau sel otot hewan (ketika mereka kehabisan oksigen untuk bernafas). Proses ini menghasilkan ATP tetapi menghasilkan asam laktat sebagai produk sampingan, yang bila terakumulasi, menghasilkan sensasi nyeri akibat kelelahan otot.
  • Fermentasi butirat. Ini terdiri dari konversi glukosa menjadi asam butirat dan gas, yang terakhir memberikan bau yang tidak sedap. Hal ini secara khas dilakukan oleh bakteri dari genus Clostridium dan memerlukan adanya laktosa.
  • Fermentasi butanediolik. Ini adalah varian fermentasi laktat, yang dilakukan oleh enterobakteri yang melepaskan karbon dioksida dan menghasilkan butanediol, alkohol tidak berwarna dan kental.
  • Fermentasi propionik. Asam asetat, karbon dioksida dan asam suksinat ikut campur dalam proses ini. Asam propionat diperoleh dari semuanya, zat korosif dengan bau yang menyengat.

Berdasarkan Produk Akhirnya

1. Fermentasi Alkohol
   • Mikroorganisme yang terlibat: Ragi (Saccharomyces cerevisiae)
   • Produk utama: Alkohol (etanol) dan karbon dioksida
   • Contoh produk: Bir, anggur, roti
2. Fermentasi Asam Laktat
   • Mikroorganisme yang terlibat: Bakteri asam laktat (Lactobacillus, Streptococcus)
   • Produk utama: Asam laktat
   • Contoh produk: Yogurt, keju, sauerkraut, kimchi
3. Fermentasi Asam Asetat
   • Mikroorganisme yang terlibat: Bakteri asam asetat (Acetobacter)
   • Produk utama: Asam asetat (cuka)
   • Contoh produk: Cuka
4. Fermentasi Butirat
   • Mikroorganisme yang terlibat: Clostridium butyricum
   • Produk utama: Asam butirat, karbon dioksida, dan hidrogen
   • Contoh produk: Keju tertentu

Berdasarkan Kondisi Oksigen

1. Fermentasi Anaerobik
   • Proses terjadi tanpa kehadiran oksigen.
   • Contoh: Fermentasi alkohol, fermentasi asam laktat.
2. Fermentasi Aerobik
   • Proses terjadi dengan kehadiran oksigen, meskipun oksigen tidak berperan langsung dalam reaksi fermentasi.
   • Contoh: Produksi cuka dari etanol.

Proses Fermentasi

Tahapan Proses Fermentasi

1. Inisiasi
   • Mikroorganisme diperkenalkan ke substrat (bahan yang akan difermentasi).
   • Kondisi lingkungan (suhu, pH, kelembapan) diatur agar sesuai dengan kebutuhan mikroorganisme.
2. Adaptasi
   • Mikroorganisme mulai beradaptasi dengan lingkungan baru dan mulai memetabolisme substrat.
3. Pertumbuhan dan Produksi
   • Mikroorganisme berkembang biak dan mengubah substrat menjadi produk fermentasi seperti alkohol, asam, atau gas.
   • Tahap ini adalah yang paling produktif dalam menghasilkan produk akhir.
4. Pemadaman
   • Pertumbuhan mikroorganisme melambat karena penurunan nutrisi atau akumulasi produk sampingan yang menghambat.
   • Proses fermentasi berakhir.

Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi

• Jenis Mikroorganisme: Berbagai mikroorganisme memiliki kemampuan yang berbeda dalam mengubah substrat.
• Substrat: Jenis dan konsentrasi bahan yang akan difermentasi.
• Suhu: Setiap mikroorganisme memiliki suhu optimal untuk pertumbuhan dan aktivitas fermentasi.
• pH: Keasaman atau kebasaan lingkungan dapat mempengaruhi aktivitas mikroorganisme.
• Ketersediaan Oksigen: Beberapa proses fermentasi memerlukan kondisi anaerobik, sementara yang lain memerlukan oksigen.

Kegunaan fermentasi

Banyak industri yang dibangun manusia memanfaatkan fermentasi untuk memperoleh zat tertentu. Misalnya pada industri makanan keju dilakukan proses fermentasi propionik, atau dalam pengawetan berbagai jenis bahan pangan digunakan adanya asam laktat yang berfungsi sebagai pengawet akibat fermentasi laktat.

Hal serupa terjadi pada industri alkohol, baik anggur, bir, atau jenis minuman keras lainnya, yang memerlukan proses produksi yang melibatkan fermentasi alkohol. Di sisi lain, jika beberapa minuman keras seperti anggur dibiarkan terbuka dalam waktu lama, oksigen yang ditambahkan akan memulai fermentasi asetat dan minuman akan mulai berubah menjadi asam.

Lanjutkan dengan: Katabolisme

Pertanyaan Umum tentang Fermentasi

1. Apa itu fermentasi?

Fermentasi adalah proses biokimia di mana mikroorganisme, seperti bakteri, ragi, atau jamur, digunakan untuk mengubah bahan organik menjadi produk yang lebih berguna. Proses ini melibatkan pemecahan zat-zat kompleks menjadi komponen yang lebih sederhana dan menghasilkan senyawa baru dengan bantuan enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme.

2. Apa tujuan dari fermentasi?

Fermentasi memiliki beberapa tujuan, antara lain:

• Produksi Makanan: Fermentasi digunakan dalam pembuatan berbagai jenis makanan dan minuman, seperti roti, anggur, keju, yoghurt, tempe, dan kimchi. Proses fermentasi memberikan rasa, aroma, dan tekstur khas pada makanan tersebut.
• Pengawetan Makanan: Fermentasi dapat digunakan sebagai metode pengawetan makanan alami. Mikroorganisme yang terlibat dalam fermentasi menghasilkan senyawa-senyawa, seperti asam laktat atau asam asetat, yang memiliki sifat antimikroba dan dapat mencegah pertumbuhan bakteri yang merusak.
• Produksi Energi: Beberapa jenis fermentasi, seperti fermentasi alkoholik, digunakan untuk menghasilkan energi dalam bentuk etanol. Etanol dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif atau dalam industri kimia.
• Produksi Bahan Kimia: Fermentasi juga digunakan dalam produksi bahan kimia, seperti asam sitrat, asam laktat, atau antibiotik. Mikroorganisme yang terlibat dalam fermentasi dapat menghasilkan senyawa-senyawa ini melalui proses biokimia tertentu.

3. Apa saja jenis-jenis fermentasi yang umum?

Beberapa jenis fermentasi yang umum meliputi:

• Fermentasi Alkoholik: Fermentasi alkoholik melibatkan pengubahan gula menjadi alkohol, seperti etanol, oleh mikroorganisme, seperti ragi. Proses ini digunakan dalam produksi anggur, bir, dan minuman keras lainnya.
• Fermentasi Asam Laktat: Fermentasi asam laktat melibatkan pengubahan gula menjadi asam laktat oleh bakteri asam laktat. Proses ini digunakan dalam pembuatan yoghurt, keju, dan beberapa jenis sayuran fermentasi.
• Fermentasi Asam Asetat: Fermentasi asam asetat melibatkan pengubahan alkohol menjadi asam asetat oleh bakteri asam asetat. Proses ini digunakan dalam produksi cuka.
• Fermentasi Tempe: Fermentasi tempe melibatkan fermentasi biji kedelai dengan menggunakan jamur Rhizopus. Proses ini menghasilkan makanan yang kaya protein dan nutrisi.
• Fermentasi Kimchi: Fermentasi kimchi melibatkan fermentasi sayuran, seperti sawi putih atau lobak, dengan menggunakan berbagai bahan tambahan, seperti cabai, bawang putih, dan garam. Proses ini menghasilkan makanan tradisional Korea yang kaya akan rasa dan aroma.

4. Apa saja bahan yang dapat difermentasi?

Berbagai jenis bahan dapat difermentasi, termasuk:

• Bahan Makanan: Contohnya adalah buah-buahan, sayuran, daging, susu, dan biji-bijian. Bahan-bahan ini dapat difermentasi menjadi makanan dan minuman yang memiliki rasa dan tekstur yang unik.
• Bahan Pangan: Misalnya, tepung terigu dapat difermentasi untuk membuat roti dan adonan lainnya, sedangkan biji kedelai dapat difermentasi untuk membuat tempe.
• Minuman: Contohnya adalah anggur, bir, sake, dan kefir.
• Limbah Organik: Beberapa jenis limbah organik, seperti ampas buah atau limbah pertanian, dapat difermentasi menjadi pupuk organik atau bahan bakar biogas.

5. Bagaimana proses fermentasi berlangsung?

Proses fermentasi melibatkan beberapa tahapan, antara lain:

• 1. Prafermentasi: Bahanmentah yang akan difermentasi disiapkan dan diberi perlakuan khusus, seperti pemanasan atau perlakuan enzimatik, untuk mempersiapkan kondisi yang optimal bagi mikroorganisme yang akan melakukan fermentasi.
• 2. Inokulasi: Mikroorganisme yang diinginkan, seperti ragi atau bakteri, ditambahkan ke dalam bahan yang akan difermentasi. Mikroorganisme ini akan mengubah bahan tersebut menjadi produk yang diinginkan.
• 3. Fermentasi: Mikroorganisme melakukan proses fermentasi dengan mengkonsumsi bahan organik dan menghasilkan senyawa-senyawa baru. Proses ini dapat berlangsung dalam waktu yang bervariasi, tergantung pada jenis fermentasi dan kondisi yang diberikan.
• 4. Pemrosesan Lanjutan: Setelah fermentasi selesai, produk yang dihasilkan dapat mengalami pemrosesan lanjutan, seperti penambahan bahan tambahan, pengeringan, atau pengepakan, sesuai dengan jenis produk yang diinginkan.

Pertanyaan-pertanyaan Umum tentang Fermentasi

1. Apakah fermentasi aman?

Fermentasi yang dilakukan dengan benar dan menggunakan bahan-bahan yang aman umumnya dianggap aman. Proses fermentasi menghasilkan senyawa-senyawa antimikroba, seperti asam laktat, yang dapat mencegah pertumbuhan bakteri patogen. Namun, penting untuk melakukan fermentasi dengan kebersihan yang baik dan mengikuti petunjuk yang benar untuk menghindari kontaminasi dan pertumbuhan mikroorganisme yang tidak diinginkan.

2. Apa manfaat konsumsi makanan yang difermentasi?

Konsumsi makanan yang difermentasi memiliki beberapa manfaat, antara lain:

• Meningkatkan pencernaan: Proses fermentasi menghasilkan enzim-enzim yang dapat membantu dalam pencernaan makanan. Selain itu, makanan yang telah difermentasi juga mengandung probiotik, mikroorganisme yang bermanfaat bagi kesehatan usus.
• Meningkatkan kesehatan usus: Probiotik yang terdapat dalam makanan yang telah difermentasi dapat membantu menjaga keseimbangan bakteri baik dalam usus, yang berkontribusi pada kesehatan usus dan sistem kekebalan tubuh.
• Meningkatkan penyerapan nutrisi: Proses fermentasi dapat meningkatkan ketersediaan nutrisi dalam makanan, seperti meningkatkan kadar vitamin, mineral, dan asam amino yang dapat diserap oleh tubuh.
• Meningkatkan keanekaragaman makanan: Makanan yang difermentasi dapat memberikan variasi rasa, aroma, dan tekstur pada makanan sehari-hari, sehingga meningkatkan keanekaragaman konsumsi makanan.

3. Apakah fermentasi sama dengan pembusukan?

Tidak, fermentasi dan pembusukan adalah dua proses yang berbeda. Fermentasi melibatkan penggunaan mikroorganisme yang diinginkan untuk mengubah bahan organik menjadi produk yang lebih berguna, sementara pembusukan terjadi ketika bahan organik mengalami dekomposisi oleh mikroorganisme yang merugikan, seperti bakteri pembusuk.

Fermentasi biasanya dikendalikan dengan baik dan menghasilkan produk yang aman dan bermanfaat, sementara pembusukan sering kali tidak diinginkan dan dapat menghasilkan produk yang tidak aman untuk dikonsumsi.