BAB I
PENDAHULUAN
Dr Ir. Endah Retno Dyartanti, MT.
FERMENTASI
Fermentasi Fermentasi Fermentasi
Fermentasi /fer·men·ta·si/ /férméntasi/ n 1. peragianperagianperagianperagian; 2.Kim penguraian metabolik senyawa organik oleh mikroorganisme yang menghasilkan energi yang pada umumnya berlangsung dengan kondisi anaerobik dan dengan pembebasan gas (kbbi.web.id).
Fermentasi Fermentasi Fermentasi
Fermentasi berasal dari bahasa latinferfereferfereferfereferfere ((((totototo boilboilboilboil)))) yang artinya mendidihkanmendidihkanmendidihkanmendidihkan.
Berasal dari fakta bahwa awal proses fermentasi anggur, adanya gelembung gas CO2yang timbul pada permukaan cairan, seperti cairan mendidih.
FERMENTASI
inin
inin microbiologymicrobiologymicrobiologymicrobiology;;;;
Fermentasi adalah pembangkitanpembangkitanpembangkitanpembangkitan energienergienergienergi oleholeholeholeh katabolismekatabolismekatabolismekatabolisme senyawasenyawasenyawasenyawa organikorganikorganikorganik.
Katabolisme; proses penguraian atau pemecahan senyawa organik kompleks menjadi senyawa- senyawa yang lebih sederhana
inin
inin microbiologymicrobiologymicrobiologymicrobiology industryindustryindustryindustry;;;;
Fermentasi adalah setiapsetiapsetiap prosessetiapprosesprosesproses pembentukanpembentukanpembentukanpembentukan produkprodukprodukproduk oleholeholeholeh mikroorganismemikroorganismemikroorganismemikroorganisme,,,, didididi manamanamanamana mikroorganismemikroorganismemikroorganismemikroorganisme ditumbuhkan
ditumbuhkan ditumbuhkan
ditumbuhkan dalamdalamdalamdalam skalaskalaskalaskala besarbesarbesar.besar ininin
in foodfoodfoodfood industryindustryindustryindustry;;;;
Makanan fermentasi adalah salah satu contoh mikroorganismemikroorganismemikroorganismemikroorganisme memilikimemilikimemilikimemiliki peranperanperan utamaperanutamautamautama dalam industri.
TEKNOLOGI FERMENTASI
Teknologi Fermentasi
ilmu teknik terapan yang mendasari industri fermentasipemanfaatan terpadu mikrobiologimikrobiologimikrobiologimikrobiologi,,,, biokimiabiokimiabiokimiabiokimia,,,, kimia
kimia kimia
kimia,,,, keteknikanketeknikanketeknikanketeknikan,,,, rekayasarekayasarekayasa genetikarekayasagenetikagenetika////biologigenetikabiologibiologibiologi molekulermolekulermolekulermolekuler
Industri Fermentasi pemanfaatan
pemanfaatanpemanfaatan
pemanfaatan aktifitasaktifitasaktifitasaktifitas mikrobamikrobamikroba untuk menghasilkan berbagai produkmikroba produkprodukproduk////jasajasajasajasa yangyangyangyang bergunabergunabergunaberguna bagi kemaslahatan manusia
Berdasarkan penggunaan oksigen, fermentasi dibagi menjadi fermentasi aerobikaerobikaerobik dan anaerobikaerobik anaerobikanaerobikanaerobik.
JENIS FERMENTASI
Ada 5 kelompok besar fermentasi yang penting secara komersial:
Fermentasi yang memproduksimemproduksimemproduksi selmemproduksiselsel mikrobaselmikrobamikrobamikroba (biomass).
Fermentasi yang memproduksimemproduksimemproduksi enzimmemproduksienzimenzim darienzimdaridaridari mikrobamikrobamikrobamikroba.
Fermentasi yang memproduksimemproduksimemproduksi metabolitmemproduksimetabolitmetabolit mikrobametabolitmikrobamikrobamikroba.
Fermentasi yang memproduksi produk rekombinan.
Fermentasi yang memodifikasi senyawa yang ditambahkan ke fermentasi; proses transformasi.
FERMENTASI YANG MEMPRODUKSI SEL MIKROBA (BIOMASS)
Produksi ragi utuk industri kue Produksi ragi utuk industri kue Produksi ragi utuk industri kue Produksi ragi utuk industri kue
• Sudah dimulai sejak awal abad 19 Produksi
Produksi Produksi
Produksi sel sel sel sel mikroba mikroba mikroba untuk mikroba untuk untuk untuk digunakan digunakan digunakan digunakan makanan makanan makanan manusia makanan manusia manusia atau manusia atau atau atau pakan pakan pakan pakan hewan
hewan hewan
hewan (Protein (Protein (Protein Sel (Protein Sel Sel Tunggal) Sel Tunggal) Tunggal) Tunggal)
• Di Jerman, sejak Perang Dunia pertama
• Pada 1970-an, beberapa industri besar pakan ternak berbasis biomassa sudah berdiri
• Pakan berbasis bahan baku hidrokarbon, yang tidak dapat bersaing dengan pakan hewani berpotein tinggi lainnya tutup pada akhir 1980-an.
Produksi ProduksiProduksi
Produksi selselsel (biomass) sel(biomass) (biomass) (biomass) secarasecarasecara komersialsecarakomersialkomersialkomersial dibagidibagidibagidibagi menjadimenjadimenjadimenjadi 2:2:2:2:
Enzim telah diproduksi secara komersial dari tanaman, hewan, dan mikroba.
Enzim dari mikroba memiliki keuntungan yang sangat besar karena:
• dapat diproduksi dalam jumlah besar dengan teknologi fermentasi
• mikroorganisme dapat dibudidayakan dengan menggunakan media yang murah dan produksi dapat berlangsung dalam waktu singkat.
• munculnya teknologi DNA rekombinan telah memungkinkan enzim-enzim hewani disintesis oleh mikroorganisme
Produksi enzim dikontrol oleh mikroorganisme penghasilnya meningkatkan produktivitas modifikasi
FERMENTASI YANG MEMPRODUKSI ENZIM
Contoh Contoh Contoh
Contoh enzimenzimenzimenzim dandandan aplikasinyadanaplikasinyaaplikasinyaaplikasinya
Sebagian besar enzim untuk industri telah berhasil diproduksi oleh mikroorganisme; jamur, mikroba, dan ragi.
Mayoritas industri adalah makanan dan berhubungan dengan makanan.
(Raveendran, 2018)
Contoh Contoh Contoh
Contoh enzimenzimenzimenzim dandandandan aplikasinyaaplikasinyaaplikasinyaaplikasinya
(Raveendran, 2018)
FERMENTASI YANG MEMPRODUKSI PRODUK METABOLIT SEL
Metabolit merupakan hasil dari proses metabolisme mikroba.
Proses metabolisme mikroorganisme ada 2, Primer dan Sekunder.
M e ta b o lis m M e ta b o lis m M e ta b o lis m M e ta b o lis m eeee P ri m e r P ri m e r P ri m e r P ri m e r
Atau disebut tropofase Terjadi seiring dengan pertumbuhan sel, mulai dari fase lag hingga eksponensial.
Pembentukan produk metabolit primer
M e ta b o lis m M e ta b o lis m M e ta b o lis m M e ta b o lis m eeee S e ku n d e r S e ku n d e r S e ku n d e r S e ku n d e r
Atau disebut idiofase
Terjadi ketika fase stasioner
pertumbuhan sel berhenti
Pembentukan produk
metabolit sekunder
M P. E ss e n ti a l • Senyawa yang diproduksi dalam jumlah yang cukup untuk mempertahankan pertumbuhan sel, serta terbentuk secara intraseluler.
• Contohnya adalah protein, lemak, karbohidrat, dan
DNA. M P. E n d p ro d u ct
• Produk akhir yang normal dan alami dari proses fermentasi metabolisme primer.
• Tidak memiliki fungsi yang signifikan bagi
mikroorganisme.
• Contohnya etanol, aseton, asam laktat.
• Karbon dioksida adalah produk akhir metabolisme dari Saccharomyces cerevisiae , yang penting untuk adonan di industri kue.
METABOLIT SEKUNDER
Metabolit sekunder, meskipun tidak dibutuhkan oleh mikroorganisme, diproduksi berlimpah.
Merupakan produk yang paling dieksploitasi dalam bioteknologi.
Misalnya, antibiotik, steroid, alkaloid, giberelin, racun, dan pigmen.
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FERMENTASI
Keasaman Keasaman Keasaman Keasaman (pH)(pH)(pH)(pH)
Tingkat keasaman sangat berpengaruh dalam perkembangan bakteri.
Kondisi keasaman yang baik untuk bakteri adalah 4,5-5,5.
Mikroba Mikroba Mikroba Mikroba
Fermentasi biasanya dilakukan dengan kultur murni yang dihasilkan di laboratorium.
Kultur dapat disimpan dalam keadaan kering atau dibekukan.
Masing-masing mikroba akan menghasilkan produk yang berbeda-beda.
SuhuSuhu SuhuSuhu
Suhu fermentasi sangat menentukan macam mikroba yang dominan selama fermentasi.
Tiap-tiap mikroorganisme memiliki suhu pertumbuhan yang maksimal, suhu pertumbuhan minimal, dan suhu optimal yaitu suhu yang memberikan terbaik dan perbanyakan diri tercepat.
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FERMENTASI
Oksigen Oksigen Oksigen Oksigen
Kebutuhan akan adanya oksigen atau tidak tergantung pada jenis fermentasi
Dapat bertujuan untuk memperbanyak atau menghambat pertumbuhan mikroba tertentu.
Misalnya ragi roti (Saccharomycess cereviseae) akan tumbuh lebih baik dalam keadaan aerobik, tetapi saat fermentasi dengan substrat gula jauh lebih cepat dengan keadaan anaerobik.
Waktu Waktu Waktu Waktu
Laju pertumbuhan bakteri bervariasi menurut spesies dan kondisi pertumbuhannya.
Misal, waktu optimal fermentasi etanol dapat diperkirakan dengan menghitung kadar gula tereduksi, serta kadar etanol.