Fermentasi pada Pengolahan Teh
Nyoman Semadi Antara, Ph.D.Professor on Food and Agroindustrial Technology Faculty of Agricultural Technology
Udayana University
Minuman teh sangat disukai oleh masyarakat di berbagai belahan dunia sebagai minuman penyegar. Minuman ini selain sebagai penyegar juga dipercaya sebagai minuman yang menyehatkan. Kandungan senyawa flavonoid yang terkandung di dalam teh dapat berfungsi sebagai antioksidan dan senyawa pengkelat logam yang dapat melindungi sel-sel jaringan tubuh dari radikal bebas. Catechin merupakan senyawa fenolik utama (90% dari polifenol di dalam teh hijau) yang terkandung dalam daun teh. Selama proses pengolahan daun teh senyawa tersebut akan teroksidasi menjadi senyawa polimer yang teridentifikasi sebagai theaflavin (Tf) dan theaflagillin, thearinensis, theacitrin, dan thearubigin (Tr). Mutu teh tergantung pada berbagai komponen, utamanya senyawa polifenolik yang bertanggung jawab terhadap warna dan citarasa minuman teh. Proses polimerisasi polifenol terjadi melalui proses fermentasi enzimatis maupun mikrobiologis. Minuman teh sudah dikonsumsi di Tiongkok semenjak lebih dari 4000 tahun yang lalu. Sekarang teh dikonsumsi di semua benoa dan menjadi minuman penyegar yang sangat disukai. Cina masih penghasil terbesar dibandingkan dengan negara lain di dunia. Tahun 2011 Indonesia termasuk peringkat ke tujuh penghasil daun teh (Tabel1). Umumnya minuman teh dikonsumsi dengan cara menuang air panas ke dalam daun teh yang sudah mengalami curing (fermentasi secara enzimatis). Teh dikonsumsi bukan saja untuk minuman menyegarkan namun juga untuk fungsi kesehatan.
Tabel 1. Produksi teh di sepuluh negara penghasil teh Negara
Jumlah (ton) Rerata per tahun
(2005-2010) Tahun 2011 China 1.217.039 1.623.000 India 963.313 1.095.460 Kenya 344.596 377.912 Sri Lanka 304.036 327.500 Turkey 209.535 221.600 Viet Nam 167.531 206.600 Indonesia 154.328 150.200 Iran 108.751 103.890 Japan 92.233 82.100 Argentina 76.071 92.892 Sumber: http://faostat3.fao.org/download/Q/QC/E
Semua teh berasal dari tanaman yang sama (Camellia sinensis [L.] O. Kuntze), tetapi tingkat oksidasi daun teh saat proses pengolahan membedakan jenis teh yang dikonsumsi. Senyawa flavonoid di dalam daun teh merupakan senyawa dominan menentukan mutu teh termasuk kasiatnya terhadap kesehatan. Kandungan flavonoid di dalam teh sangat
bervariasi tergantung asal tanaman, lingkungan, proses pengolahannya, dan cara pengolahannya. Daun teh dapat diolah sesuai dengan jenis teh yang diinginkan. Menurut cara pengolahannya, teh dikelompokkan menjadi teh hijau, teh kuning, teh putih, teh oolong (oolong tea), teh hitam, dan teh Pu’erh.
Karakteristik seduhan teh sangat ditentukan oleh kandungan senyawa flavonoid yang merupakan parameter penting mutu teh. Senyawa ini merupakan kelompok senyawa fenolik dengan berbagai macam struktur molekul yang mempunyai khasiat biologis untuk kesehatan manusia. Senyawa tersebut dapat menjadi atribut penting untuk menentukan mutu daun teh. Banyak hasil penelitian menunjukkan bahwa senyawa flavonoid yang terkandung dalam daun teh dapat berfungsi sebagai antioksidan dan senyawa pengkelat logam. Dengan demikian, senyawa tersebut dapat melindungi sel-sel dan jaringan tubuh dari radikal bebas. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa kerusakan oksidatif sel, lemak, dan protein dapat berkontribusi untuk berkembangnya penyakit kardiovaskuler, kanker, dan penyakit neurodegenerative. Seduhan teh merupakan sumber senyawa flavonoid yang mencapai 200 mg/cup untuk seduhan teh hitam (black tea). Teh hitam dan teh hijau (green tea) merupakan sumber antioksidan yang sangat efektif berfungsi di dalam tubuh, walaupun banyak penelitian masih dilakukan secara invitro dan invivo menggunakan hewan coba.
Diantara jenis teh, teh hijau dan teh putih mempunyai kandungan catechin yang paling tinggi. Catechin merupakan senyawa fenolik utama (90% dari polifenol di dalam teh hijau) yang terkandung dalam daun teh. Selama proses pengolahan daun teh senyawa tersebut akan teroksidasi menjadi senyawa polimer yang teridentifikasi sebagai theaflavin (Tf) dan theaflagillin, thearinensis, theacitrin, dan thearubigin (Tr). Pada produk teh hitam, selama proses pengolahan, sebagian besar catechin (monomer polifenol) mengalami polimerisasi oksidatif menjadi oligomer polifenol (13% dari total polifenol di dalam teh hitam) dan polimer polifenol (47% dari total polifenol di dalam teh hitam). Tr, senyawa orange kecoklatan yang terkandung berkisar 6-18% dari berat kering, bertanggung jawab terhadap warna dan citarasa seduhan teh. Senyawa ini berkontribusi hampir 35% dari total warna teh dan berperan nyata terhadap warna coklat teh, dan juga sebagai penguat rasa di mulut (mouth feel) seduhan teh. Tf, pigmen kuning keemasan, terkandung berkisar 0,5 – 2% dari berat kering teh hitam. Warna yang menarik seduhan teh disebabkan oleh kandungan Tr sering digunakan sebagai indeks mutu teh hitam. Mutu teh tergantung pada berbagai komponen, utamanya senyawa polifenolik yang bertanggung jawab terhadap warna dan citarasa minuman teh.
Proses polimerisasi polifenol terjadi melalui proses oksidasi enzimatis maupun mikrobiologis. Proses oksidasi tersebut terjadi pada saat pengolahan teh segar menjadi teh kering yang siap diseduh. Tahapan pengolahan teh meliputi pemetikan (plucking) dan sortasi, pelayuan (witehring), pengepresan (rolling), oksidasi/fermentasi, pemanasan (firing). Setiap tahap proses mempunyai fungsi yang menentukan mutu teh. Pemetikan daun teh umumnya dilakukan untuk 3 daun teratas dan kuncupnya yang dilanjutkan dengan sortasi untuk memperoleh daun teh yang seragam dan bebas dari batang dan daun yang rusak. Proses pelayuan dilakukan beberapa jam untuk mendapatkan daun teh yang lemas sehingga lebih mudah dilakukan pengepresan. Apabila daun teh masih segar dan kaku apabila dipress akan rusak dan remuk. Selama pelayuan daun teh diaduk untuk menjamin kontak dengan udara dengan baik. Tahap selanjutnya adalah rolling, tahapan mulai terjadi pengembangan citarasa. Pada tahap ini daun teh yang sudah layu dipress untuk memecah sel-sel yang menyusun jaringan daun teh. Dengan pecahnya sel, maka cairan sel dan enzim akan kontak dengan oksigen udara yang selanjutnya mulai terjadi oksidasi polifenol. Setelah proses pemecahan sel, daun teh dibiarkan beberapa jam untuk memberi kesempatan terjadinya oksidasi. Proses oksidasi akan menyebabkan perubahan warna daun teh menjadi merah kecoklatan dan komponen kimia yang terkandung di dalam daun teh. Pada tahap proses oksidasi ini sering disebut dengan proses fermentasi enzimatis. Beberapa ahli menyatakan bahwa proses oksidasi bukan proses fermentasi karena tidak melibatkan mikroorganisme. Namun demikian, banyak juga yang menyebut sebagai proses fermentasi oksidatif yang melibatkan enzim oksidase yang terkandung di dalam sel daun teh. Tahap terakhir pengolahan daun teh adalah pemanasan secara cepat untuk menurunkan kadar air sampai di bawah 3%. Proses ini juga dilakukan untuk menghentikan proses oksidasi.
Fermentasi Enzimatis
Proses fermentasi sangat menentukan kandungan polifenol di dalam daun teh. Pada proses ini terjadi perubahan komponen polifenol karena terjadi proses oksidasi secara enzimatis. Kandungan catechin (polifenol monomer) akan mengalami oksidasi secara enzimatis membentuk senyawa kompleks Tf dan Tr pada tahap proses fermentasi produksi teh oolong dan hitam. Pada produksi teh hijau proses oksidasi enzimatis tidak dilakukan dengan menginaktifkan enzim dengan menggunakan panas atau uap air panas (Gambar 1). Dengan demikian, catechin tidak mengalami oksidasi secara enzimatis sehingga kandungannya paling tinggi dibandingkan dengan jenis teh yang lain. Catechin banyak mendapat perhatian karena aktivitas antioksidannya yang tinggi.
Proses oksidasi catechin dapat dilakukan sebagian maupun maksimal sesuai dengan produk teh yang diinginkan. Teh oolong diproduksi dengan melakukan fermentasi sebagian, sedangkan teh hitam diproduksi dengan melakukan fermnetasi penuh (Gambar 1). Senyawa kompleks Tf dan Tr yang terbentuk dari proses oksidasi catechin menentukan mutu teh hitam. Tf berpengaruh terhadap citarasa teh dan kuning keemasan teh, sedangkan Tr berkontribusi terhadap warna merah dan juga memperkaya rasa teh hitam. Walaupun kedua kelompok senyawa tersebut sangat menentukan mutu teh, namun hubungan tingkat Tr dan mutu teh belum banyak diungkap. Senyawa Tr merupakan polimer proantocyanidin, pigmen coklat asam, yang terbentuk dari degradasi oksidatif senyawa Tf. Banyak juga yang melaporkan bahwa Tr merupakan turunan asam theaflavat yang terbentuk selama proses fermentasi. Lama fermentasi sangat menentukan mutu teh yang dihasilkan. Fermentasi yang kurang atau melebihi akan menyebabkan mutu teh yang dihasilkan tidak baik. Demikian pula suhu media fermentasi juga menentukan terbentuknya Tf selama fermentasi. Jadi optimasi suhu dan lama fermentasi perlu dilakukan untuk setiap varietas teh maupun jenis teh yang ingin diproduksi.
Gambar 1. Proses produksi teh hijau (atas) dan teh oolong atau teh hitam (bawah). Fermentasi Mikrobiologis
Jenis teh yang melalui proses fermentasi mikrobiologis sering disebut dengan teh Pu’erh (atau Pu’er). Jenis teh ini pada awalnya diproduksi di propinsi Yunnan di daratan Tiongkok semenjak 1700 tahun yang lalu. Proses pengolahan teh Pu’erh berbeda dengan jenis teh lainnya. Pada tahapan pengolahannya, selain terjadi oksidasi secara enzimatis (fermentasi enzimatis), melalui proses fermentasi lanjutan dengan melibatkan mikroorganisme.
Daun teh dan pucuk
Withering atau Firing Steaming Rolling dan Drying Final Firing Green Tea
Daun teh dan pucuk Withering Rolling or Cutting Part or Full
Fermentation Final Firing
Oolong or Black
Mikroorganisme yang dominan terlibat dalam proses fermentasi teh Pu’erh adalah jenis kapang dari Aspergillus. Fermentasi dilakukan secara spontan dan berbagai jenis mikroba berperan dalam proses fermentasi tersebut. Jenis bakteri Enterobacteriacea tumbuh pada saat awal fermentasi dan digantikan oleh Bacillus coagullan yang dominan tumbuh pada saat akhir fermentasi (Zhao et al., 2013). Keberadaan bakteri dari kelompok Enterobacteriaceae perlu mendapat perhatian karena beberapa genus seperti Salmonella, Yersinia, Vibrio, dan Pseudomonas dikenal sebagai jenis bakteri pathogen.
Beberapa senyawa yang terbentuk dari derivasi dan degradasi catechin juga berpengaruh pada citarasa teh Pu’erh. Senyawa-senyawa tersebut merupakan senyawa fenolik seperti gallic acid, (+)-catechin, (−)-epicatechin, (−)-epicatechin-3-O-gallate, (−)-epigallocatechin-3-O-gallate, (−)-epiafzelechin-(−)-epigallocatechin-3-O-gallate, kaempferol, and quercetin. Senyawa-senyawa tersebut, kecuali (−)-epicatechin, mempunyai aktivitas antioksidan lebih tinggi dibandingkan dengan vitamin C.
Secara umum, parameter mutu penting yang dapat digunakan dalam produksi teh adalah kandungan Tf, Tr, total liquor color (TLC), total soluble solid (TSS) atau kadar sari (water extract). Kandungan Tf berkorelasi langsung dengan mutu dan dapat menentukan harga. Senyawa Tf akan meningkat selama proses fermentasi dan semakin lama fermentasi maka oksidasi chatecin akan semakin banyak dan warna teh akan semakin coklat gelap. Setiap jenis teh akan dibedakan oleh proses fermentasi atau oksidasi yang berbeda. Tabel 2 menunjukkan berbagai jenis teh dan karakteristiknya menurut fermentasi yang dilakukan. Untuk memperoleh jenis teh dengan karakteristik yang diharapkan dapat diperoleh dengan melakukan modifikasi pada tahap proses oksidasi atau fermentasi.
Tabel 2. Jenis teh dan karakteristik fermentasinya Jenis The Karakteristik Fermentasi/Oksidasi Teh hijau Tidak ada oksidasi
Teh kuning Tidak ada oksidasi
Teh putih Sedikit oksidasi spontan terjadi (8-15%) Teh oolong Oksidasi sebagian dan terkontrol (15-80%) Teh hitam Oksidasi penuh dan terkontrol
Teh Pu’erh Selalu terfermentasi secara mikrobiologis, tidak selalu terjadi oksidasi
Asil, M.H., Rabiei, B., and Ansari, R.H. 2012. Optimal fermentation time and temperature to improve biochemical composition and sensory characteristics of black tea. Australian Journal of Crop Science. 6(3):550-558.
Shi, Q.Y. and Schlegel, V. 2012. Green Tea as an Agricultural Based Health Promoting Food: The Past Five to Ten Years. Agriculture. 2: 393-413.
Zhang, H.M., Wang, C.F., Shen, S.M., Wang, G.L., Liu, P., Liu, Z.M., Wang, Y.Y., Du, S.S., Liu, Z.L., and Deng, Z.W. 2012. Antioxidant Phenolic Compounds from Pu-erh Tea. Molecule. 17: 14037-14045.
Zhao, M., Xiao, W., Ma, Y., Sun, T., Yuan, W., Tang, N., Zhang, D., Wang, Y., Li, Y., Zhou, H., and Cui, X. 2013. Structure and dynamics of the bacterial communities in fermentation of the traditional Chinese post-fermented pu-erh tea revealed by 16S rRNA gene clone library. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 29:1877– 1884.
