fermentasi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  LATAR BELAKANG

Bioteknologi merupakan suatu bidang penerapan biosains dan teknologi yang menyangkut aplikasi praktis organisme hidup komponen suselulernya pada industri jasa dan manufaktur serta pengelolaan lingkungan. Bioteknologi memanfaatkan bakteri, kapang, ragi, alga, sel tumbuhan atau el jaringan hewan yang di biakkan sebagai konstituen berbagai industri. Bioteknologi mencakup proses fermentasi, pengelolaan air dan sampah, sebagian teknologi pangan dan berbagai penerapan baru mulai dari biomedis hingga daur ulang logam dari batuan mineral berkualitas rendah.

Proses bioteknologi dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu bioteknologi tradisional dan bioteknologi modern. Bioteknologi tradisional yaitu proses bioteknologi yang terjadi pada suatu makanan atau bahan pakan dengan cara menambahkan suatu enzim atau mikroorganisme tertentu sehingga terjadi perubahan fisik, penampilan dan rasa akibat proses biologis dalam bahan. Contoh bioteknologi tradisional diantaranya pembuatan bir, yogurt, keju, antibiotika, kecap dan oncom. Bioteknologi modern yaitu proses bioteknologi yang terjadi akibat transfer DNA, dari suatu sel ke sel lain yang lebih baik pada spesies yang sama maupun antar spesies yang berbeda.

1.2  RUMUSAN MASALAH

1.      Apakah yang di maksud dengan fermentasi ?

2.      Apa saja yang termasuk jenis-jenis fermentasi ?

3.      Bakteri apa saja yang berperan dalam fermentasi ?

1.3  TUJUAN

1.      Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan fermentasi

2.      Untuk mengetahui jenis-jenis fermentasi

3.      Untuk mengetahui bakteri yang berperan dalam proses fermentasi

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Pengertian Fermentasi

Fermentasi pada awalnya hanya menunjukkan pada suatu peristiwa alami dalam pembuatan anggur yang menghasilkan buih (ferment berarti buih). Beberapa ahli mendifinisikan kata fermentasi dengan pengertian yang berbeda, adapun beberapa pengertian menurut :

-        Fardiaz (1992)

Fardiaz mendefinisikan fermentasi sebagai proses pemecahan karbohidrat dan asam amino secara anerobik, yaitu tanpa memerlukan oksigen. Senyawa yang dapat di pecah dalam proses fermentasi terutama karbohidrat, sedangkan asam amino hanya dapat di fermentasi oleh beberapa jenis bakteri tertentu.

-        Satiawihardja (1992)

Mendefinisikan fermentasi dengan suatu proses dimana komponen-komponen kimiawi dihasilkan sebagai akibat adanya pertumbuhan maupun metabolisme mikroba. Pengertian ini mencakup fermentasi aerob dan anaerob.

2.2. Jenis- Jenis Fermentasi

Fermentasi secara umum dapat dibagi menjadi 2 model utama yaitu

-        fermentasi media cair (Liquid State Fermentation, LSF)

-        fermentasi media padat (Solid State Fermentation, SSF).

A.    Fermentasi Media Cair

Fermentasikan media cair diartikan sebagai fermentasi yang melibatkan air sebagai fermentasi yang melibatkan air sebagai fase kontinu dari sistem pertumbuhan sel bersangkutan atau substrat baik sumber karbon maupun mineral terlarut atau tersuspensi sebagai partikel-partikel dalam fase cair.

Fermentasi cair dengan teknik tradisional tidak dilakukan pengadukan, berbeda dengan teknik fermentasi cair modern melibatkan fermentor yang dilengkapi dengan pengaduk agar medium tetap homogen, aerasi, pengatur suhu (pendingin dan pemanasan) dan pengaturan pH. Proses fermentasi cair modern dapat di kontrol lebih baik dan hasil uniform dan dapat diprediksi. Juga tidak dilakukan sterilisasi, namun pemanasan, perebusan dan pengukusan mematikan banyak mikroba kompetitor.

B.     Fermentasi Media Padat

Proses fermentasi yang berlangsung dalam substrat  tidak terlarut, namun mengandung air yang cukup sekalipun tidak mengalir bebas. Fermentasi media padat mempunyai kandungan nutrien per volume jauh lebih pekat sehingga hasil per volume dapat lebih besar. Produksi protein mikroba untuk pakan ternak dari keseluruhan hasil fermentasi dapat dilakukan dengan pengeringan sel-sel mikroba dan sisa substrat. Fermentasi substrat padat dengan kapang mempunyai keuntungan yaitu :

a.       Medium yang di gunakan relatif sederhana.

b.      Ruang yang diperlukan untuk peralatan fermentasi relatif kecil, karena air yang di gunakan sedikit.

c.       Inokulum dapat di siapkan secara sederhana.

d.      Kondisi medium tempat pertumbuhan fungi mendekati kondisi habitat alaminya.

e.       Aerasi dihasilkan dengan mudah karena ada ruang udara diantara tiap partikel substrat.

f.       Produk yang dihasilkan dapat dipanen dengan mudah.

Faktor yang mempengaruhi fermentasi media padat diantaranya :

a.       Kadar air

Kadar optium tergantung pada substrat, organisme dan tipe produk akhir. Kisaran kadar air yang optimal adalah 50-75%. Kadar air yang tinggi akan mengakibatkan penurunan porositas, pertukaran gas, difusi oksigen, volume gas, tetapi meningkatkan resiko kontaminasi dengan bakteri.

b.      Temperatur

Temperatur berpengaruh pada laju reaksi biokimia selama proses fermentasi.

c.       Pertukaran gas

Pertukaran gas antara fase gas dengan substrat padat mempengaruhi proses fermentasi.

Selain Fermentasi media cair dan fermentasi media padat masih ada beberapa jenis fermentasi antara lain :

1.     Fermentasi Asam Laktat

Pada sel hewan tingkat tinggi dan manusia, jika bekerja terlalu berat dan kebutuhan oksigen untuk melakukan respirasi sel tidak cukup, maka senyawa asam piruvat dalam sel otot akan direduksi menjadi asam laktat (asam lelah). Asam laktat adalah suatu senyawa yang dapat menurunkan pH sampai pada suatu titik yang mengakibatkan gangguan serius pada fungsi sel. Salah satu gangguan yang ditimbulkannya adalah kelelahan, sehingga asam laktat sering disebut juga asam lelah.

Proses glikolisis menghasilkan asam piruvat. Jika cukup oksigen, glikolisis akan dilanjutkan dengan siklus Krebs. Bila kondisi anaerob (kurang oksigen) yang terjadi, asam piruvat akan diubah menjadi asam laktat. Akibatnya, rantai transpor elektron tidak terjadi karena tidak lagi menerima elektron dari NADH dan FADH₂ yang dalam keadaan aerob dihasilkan oleh siklus Krebs. Karena tidak terjadi penyaluran elektron, maka NAD⁺ dan FAD yang mutlak diperlukan dalam siklus Krebs juga tidak terbentuk sehingga daur Krebs terhenti. Reaksi ini merupakan suatu pemborosan, karena hanya 7% dari energi yang terdapat pada asam piruvat yang dibebaskan. Meskipun fermentasi asam laktat menghasilkan senyawa yang merugikan otot, tetapi poses ini menghasilkan ATP bagi sel yang tidak dapat melakukan respirasi secara aerob. Pada fermentasi asam laktat ini, dari satu molekul glukosa dihasilkan ATP sebanyak 2 molekul. Secara sederhana, fermentasi asam laktat berlangsung sebagai berikut.

Mungkin Anda heran mengapa didalam fermentasi asam laktat dapat dihasilkan energi. Sebab kalau dipikir, molekul asam piruvat tidak lebih teroksidasi daripada molekul glukosa. Jika rumus molekulnya diperhatikan, C₃H₄O₃, maka seakan-akan apa yang terjadi pada glikolisis hanyalah pemecahan molekul glukosa, (C₆H₁₂O₆), menjadi dua bagian (C₃H₆O₃), yang kemudian kehilangan 2 elektronnya dalam bentuk 2 atom hidrogen. Hal ini memang benar. Tetapi, penelitian lebih lanjut mengungkapkan bahwa apa yang terjadi bukan sekedar itu. Satu ujung dari molekul asam piruvat (–CH₃) sekarang lebih tereduksi daripada yang terdapat pada glukosa, sedangkan pada ujung lainnya (–COOH) lebih teroksidasi. Reaksi reduksi dan oksidasi inilah yang kemudian membebaskan energi yang sedikit tersebut.

2.     Fermentasi Alkohol

Beberapa organisme seperti Saccharomyces dapat hidup, baik dalam kondisi lingkungan cukup oksigen maupun kurang oksigen. Organisme yang demikian disebut aerob fakultatif. Dalam keadaan cukup oksigen, Saccharomyces akan melakukan respirasi biasa. Akan tetapi, jika dalam keadaan lingkungan kurang oksigen Saccharomyces akan melakukan fermentasi.

Dalam keadaan anaerob, asam piruvat yang dihasilkan oleh proses glikolisis akan diubah menjadi asam asetat dan CO₂. Selanjutnya, asam asetat diubah menjadi alkohol. Proses perubahan asam asetat menjadi alkohol tersebut diikuti pula dengan perubahan NADH menjadi NAD⁺. Dengan terbentuknya NAD⁺, peristiwa glikolisis dapat terjadi lagi. Dalam fermentasi alkohol ini, dari satu mol glukosa hanya dapat dihasilkan 2 molekul ATP. Fermentasi alkohol, secara sederhana, berlangsung sebagai berikut.

C₆H₁₂O₆ —> 2C₂H₅OH + 2CO₂₊2 ATP

Sebagaimana halnya fermentasi asam laktat, reaksi ini merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkandung di dalam glukosa masih terdapat di dalam etanol, karena itu etanol sering dipakai sebagai bahan bakar mesin. Reaksi ini, seperti fermentasi asam laktat, juga berbahaya. Ragi dapat meracuni dirinya sendiri jika konsentrasi etanol mencapai 13% (Hal ini menjelaskan kadar maksimum alkohol pada minuman hasil fermentasi seperti anggur).

3.     Fermentasi Asam Cuka

Fermentasi asam cuka merupakan satu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini biasa dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter) dengan substrat etanol. Jika diberikan oksigen yang cukup, bakteri-bakteri ini dapat memproduksi cuka dari bermacam-macam bahan makanan yang beralkohol. Bahan makanan yang biasa digunakan yaitu sari buah apel, anggur, biji-bijian fermentasi, malt, beras, atau bubur kentang. Dari proses fermentasi asam cuka, energi yang dihasilkan lima kali lebih besar daripada energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol. Secara umum reaksi kimia yang terfasilitasi oleh bakteri ini adalah:
C₂H₅OH + O₂ —> CH₃COOH + H₂O

2.3. Jenis Mikroba yang Terlibat Dalam Fermentasi

Mikroorganisme merupakan makluk hidup yang sangat kecil tetapi sangat penting dalam kelangsungan daur hidup dari biota lain dalam biosfir. Mikroorganisme mampu melaksanakan semua kegiatan atau reaksi-reaksi biokimia yang sangat kompleks untuk melangsungkan pengembangan generatif dengan kecepatan relatif cepat. Dunia mikroorganisme tidak dapat digolongkan ke dalam dunia hewan atau tumbuhan tetapi masuk kedalam suatu golongan tersendiri yaitu protista. Mikroorganisme yang termasuk golongan protista adalah bakteri, fungi, protozoa, dan algae

a.       Bakteri

Bakteri dapat dianggap sebagai mikroorganisme yang mempunyai populasi terbanyak, berukuran terkecil dan mempunyai bentuk yang relatif sederhana. Bakteri mempunyai ciri-ciri morfologi sebagai berikut :

-        Bentuk : bakteri mempunyai tiga bentuk dasar yaitu: bulat atau coccus (jamak : cocci), bentuk batang atau bacillus (jamak : bacilli) dan bentuk spiral.

-        Ukuran : ukuran sel bakteri bervariasi. Ukuran yang digunakan mikrometer yang setara dengan 1/1000 mm.

Pengelompokkan bakteri berdasarkan sifat pertumbuhannya pada makanan adalah :

-        Bakteri asam laktat

-        Psikotropik

-        Bakteri asam asetat

-        Bakteri halofilik

-        Bakteri asam butirat dan proionat

-        Bakteri osmofilik

-        Bakteri proteolitik

-        Bakteri berpigmen

-        Bakteri pembentuk lendir

-        Bakteri lipolitik

-        Bakteri sakarolitik

-        Bakteri pembentuk gas

-        Bakteri peklitik

-        Koliform

-        Bakteri termofilik

b.      Fungi

Fungi atau kapang atau oleh mayarakat Indonesia di sebut dengan jamur sudah banyak di kenal masyarakat. Beberapa spesies kapang merupakan pathogen bagi organisme lain, misalnya menyebabkan penyakit dan mikotoksin dan ada kapang yang mempunyai manfaat besar bagi kehidupan.perkembangan dan pertumbuhan kapang dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti kadar air, suhu, oksigen, pH dan nutrien. Kapang akan tumbuh baik pada kadar air optium, kadar yang terlalu rendah dapat menghambat pertumbuhan sel, sebaliknya jika terlalu tinggi dapat mengurangi penetrasi udara dan memungkinkan bakteri kontaminan untuk tumbuh dengan baik.

                                                                                   

BAB III

PENUTUP

3.1. KESIMPULAN 

Fermentasi merupakan pemecahan karbohidrat dan asam amino secara anerobik, yaitu tanpa memerlukan oksigen. Senyawa yang dapat di pecah dalam proses fermentasi terutama karbohidrat, sedangkan asam amino hanya dapat di fermentasi oleh beberapa jenis bakteri tertentu, sehingga fermentasi dapat dibagi menjadi dua yaitu fermentasi media cair sebagai fermentasi yang melibatkan air sebagai fase kontinu dari sistem pertumbuhan sel bersangkutan atau substrat baik sumber karbon maupun mineral terlarut atau tersuspensi sebagai partikel-partikel dalam fase cair, dan media padat yaitu Proses fermentasi yang berlangsung dalam substrat  tidak terlarut

3.2. SARAN

Seorang perawat hendaknya mengetahui dan mampu melakukan proses fermentasi, karena dalam bidang keperawatan proses fermentasi juga berpengaruh.