1. Fermentasi padat (Solid State Fermentation)
a. Definisi
Fermentasi media padat merupakan proses fermentasi yang berlangsung dalam substrat tidak larut, namun mengandung air yang cukup sekalipun tidak mengalir bebas. Solid State Fermentation mempunyai kandungan nutrisi per volum jauh lebih pekat sehingga hasil per volum dapat lebih besar.
b. Keuntungan
Medium yang digunakan relatif sederhana
Ruang yang diperlukan untuk peralatan fermentasi relatif kecil,karena air yang digunakan sedikit.
Inokulum dapat disiapkan secara sederhana
Kondisi mediumtempat pertumbuhan mikroba mendekati kondisi habitat alaminya
Aerasi dihasilkan dengan mudah karena ada ruang diatara tiap partikel substratnya
Produk yang dihasilkan dapat dipanen dengan mudah
c. Faktor-faktor yang mempengaruhi
Kadar air : Kadar optimum 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, volum gas, tetapi meningkatkan resiko kontaminasi dengan bakteri
Temperatur : Temperatur berpengaruh terhadap laju reaksi biokimia selama
proses fermentasi
Pertukaran gas : Pertukaran gas antara fase gas dengan substrat padat
mempengaruhi proses fermentasi
d. Contoh (Fermentasi menggunkan A.niger untuk memproduksi enzim hidrolisis pada bahan makanan)
Prosedur
Bahan yang sudah digiling halus dicampur dengan air (800 ml air untuk 1 kg bahan) dan campuran mineral sebanyak 66,75 gam dengan komposisi sebagai berikut : 3,6% (NH4)2SO4; 2% urea;0,75% NaH2PO4; 0,25% MgSO4 dan 0,75% KCl
1, Semua bahan dicampur sampaihomogen kemudia dikukus selama 30 menit dan didinginkan
2. Diinkubasi dengan spora A.niger sesuai dengan perlakuan
3. Diinkubasi secara anaerobic dengan ketealan 2 cm pada baki plastic yang ditutupi dengan plastic dan disimpan pada suhu ruang (26°C) selama 3 hari
4. Produk fermentasi diremas, diaduk,dimampatkan,divakum dalam kantong plastik dengan ukuran 2 kg.
5, Inkubasi secara enzimatis selama 3 hari
6, Dikeringkan lalu digiling
2. Fermentasi Media Cair (Submerged Fermentation)
a. Definisi
Submerged Fermentation adalah fermentasi yang melibatkan air sebagai fase kontinyu 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 (pendinginan dan pemanasan) dan pengaturan pH. Proses fermentasi cair modern dapat dikontrol lebih baik dan hasil lebih seragam dan dapat diprediksi. Juga tidak dilakukan sterilisasi, namun pemanasan,perebusan dan pengukusan mematikan banyak mikroba competitor.
b. Jenis-jenis media cair
a). Fermentasi yang diagitasi dimana substratnya larut dalam air
b). Fermetasi yang diagitasi dimana zat yang tidak larut dalam air tersuspensi salam fase cair
Pada fermentasi ini substrat zat padat tidak larut dalam air tetapi dalam bentuk bubuk-bubuk halus yang tersuspensi dalam sejumlah air yang banyak. Garam dan zat-zat hara lain mungkin terlarut dalam air. Konsentrasi substrat dalam media dapat bervariasi mulai dari satu persen sampai pada suatu keadaan yang menyerupai bubur. Pengambilan substrat oleh mikroba biasanya disertai dengan produksi suatu faktor yang dapat melarutkan yang mungkin sifatnya ekstraseluler atau terletak didalam dinding dalam air sehingga partikel substrat tersuspensi secara merata dalam medium yang mengandung air agar terjadi kontak dengan mikroba secara maksimum.
c). Fermentasi yang diagitasi dimana zat cair yang tidak larut dalam air tersuspensi dalam fase cair
Jenis fermentasi ini dan mekanisme pengambilan substrat sama dengan yang kedua, kecuali sifat bersifat cair.
d). Fermentasi yang tidak diagitasi dimana substratnya larut dalam fase cair
Pada fermentasi ini substrat larut dalam air tetapi medianya tidak diagitasi atau dikocok. Pengambilan substrat melalui fase cair. Medium didistribusikan berupa larutan yang dangkal dalam bentuk baki atau dalam suatu wadah yang mempunyai permukaan yang luas dan dalamya media biasanya 2,5 – 5,0 cm untuk produksi yang tinggi.
Untuk produksi kompoen-komponen pakan yang paling banyak digunakan adalah fermentasi cair jenis pertama, menyusul jenis keempat untuk memproduksi asam-asam organik seperti asam sitrat, asam glutamat dan jenis ketiga untuk produksi protein sel tunggal (PST).
Fermentasi media cair untuk memproduksi pakan secara langsung memungkinkan dilakukan jika dalam proses fermentasi telah terbentuk komponen yang diinginkan disamping sejumlah biomassa yang dapat digunakan. Proses ini biasanya masih membutuhkan proses tambahan setelah akhir fermentasi.
c. Keuntungan
Hampir disemua bagian tangki terjadi fermentasi
Kontak antar reaktan dan bakteri semakin besar
d. Kelemahan
e. Contoh (Pembuatan asam asetat dengan metode fermentasi)
Industri fermentasi di negara-negara maju sudah berkembang sedemikian pesatnya, termasuk dalam produksi hasil-hasil pemecahan atau metabolit primer oleh mikroba (asam, asam amino, alkohol), hasil metabolit sekunder (antibiotik, toksin), produksi masa sel (protein sel tunggal), enzim, dan sebagainya. Mikroba yang umum digunakan dalam industri fermentasi termasuk dalam bakteri dan fungi tingkat rendah yaitu kapang dan khamir. Asam asetat memiliki beberapa nama antara lain asam etanoat, vinegar (mengandung minimal 4 gram asam asetat per 100 larutan), atau asam cuka. Asam asetat merupakan senyawa organik yang mengandung gugus asam karboksilat. Rumus molekul dari asam asetat adalah C2H4O2.
Prosedur
1. Umpan yang mengandung 8-12 % etanol diinokulasi dengan Acetobacter acetigenum
2. Temperatur proses dipertahankan pada rentang suhu 24-29 oC
3. Bakteri tumbuh di dalam suspensi antara gelembung udara dan cairan yang difermentasi
4. Umpan di masukan melewati bagian atas tangki
5. Udara didistribusikan dalam cairan yang difermentasi sehingga membentuk gelembung-gelembung gas. Udara keluar tangki melewati pipa pengeluaran di bagian atas tangki
6. Temperatur proses dipertahankan dengan menggunakan koil pendingin stainless steel yang terpasang di dalam tangki
7. Defoamer yang terpasang di bagian atas tangki membersihkan busa yang terbentuk dengan sistem mekanik
3. Fermentasi Permukaan (Surface Fermentation)
Proses pembuatan nata de coco
Cara pembuatan
Saring air kelapa dengan menggunakan kain saring lalu didihkan dan dinginkan.
Campurkan gula pasir (100 g/l air kelapa), asam cuka 20 ml/l air kelapa dan bibitAcetobacter xylinum (170 ml) ke dalam air kelapa di dalam panci pencampur, lalu diaduk sampai merata. Campuran tersebut mempunyai keasaman (pH) 3-4.
Masukkan campuran tersebut ke dalam stoples dengan tinggi campuran 4-5 cm, lalu ditutup dengan kain saring. Letakkan stoples di tempat yang bersih dan aman.
Setelah 15-20 hari berlangsungnya proses fermentasi terbentuklah lapisan nata di permukaan cairan dengan ketebalan 1-2 cm. Lapisan nata dengan berat + 200 g. Cairan di bawah nata merupakan cairan bibit yang dapat digunakan untuk pembuatan nata selanjutnya.
Pemanenan nata
Lapisan nata diangkat secara hati-hati dengan menggunakan garpu atau penjepit yang bersih supaya cairan di bawah lapisan tidak tercemar. Cairan di bawah nata dapat digunakan sebagai cairan bibit pada pengolahan berikutnya.
Buang selaput yang menempel pada bagian bawah nata, dicuci lalu dipotong dalam bentuk kubus dengan ukuran 1,5 x 1,5 x 1,5 cm dan dicuci. Tuang dan rendam potongan nata de coco dalam ember plastik selama 3 hari dan setiap hari air rendaman diganti. Sesudah itu, nata direbus sampai mendidih bersuhu 110oC selama 10-20 menit. Tujuan perendaman dan perebusan untuk meng-hilangkan rasa asam.
Nata dimasukkan dalam sirup lalu didihkan pada suhu 100oC + 15 menit, sesudah itu bila perlu dapat ditambahkan essens panili atau pewangi lainnya dan garam secukupnya, lalu dibiarkan selama 1 malam. Buat sirup nata dengan perbandingan untuk 3 kg produk nata potongan, diperlukan 2 kg gula dan 4,5 l air. Mula-mula gula dituangkan ke dalam air, panaskan sampai larut dan lalu saring.
Selanjutnya nata dikemas dalam kantong plastik atau botol selai dengan perbandingan antara padatan dan cairan 3:1, botol ditutup rapat, kemudian direbus dalam air mendidih selama 30 menit. Angkat dan dinginkan di udara dengan tutup terletak pada bagian bawah, slanjutnya botol diberi label dan siap untuk dipasarkan.
Air kelapa yang dianggap oleh sebagian orang sebagai limbah ternyata dapat dibuat menjadi bahan makanan, selain rasanya enak dan cocok bagi banyak lidah, juga kaya serat. Nata yang dihasilkan tentunya bisa beragam kualitasnya. Kualitas yang baik akan terpenuhi apabila air kelapa yang digunakan memenuhi standar kualitas bahan nata, dan prosesnya dikendalikan dengan cara yang benar berdasarkan pada factor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan aktivitas Acetobacter xylinum yang digunakan.
SUMBER:
Rusmana, Iman., 2008. Sistem Operasi Fermentasi, Departemen Biologi FMIPA IPB, Bogor Jawa Barat.
