Buku ini ditulis dengan keinginan untuk memperkaya pengetahuan pembaca khususnya mahasiswa dan peneliti tentang pengolahan ubi jalar yang meliputi proses fermentasi (bioproses). Dalam konteks bioproses pengolahan ubi jalar, ubi jalar adalah ubi jalar yang diubah melalui proses fermentasi dan/atau enzimatik.
Mengapa Bioproses?
Dalam konteks bioproses pengolahan ubi jalar, ubi jalar adalah ubi jalar yang diubah melalui proses fermentasi dan/atau enzimatik. 2017) menyatakan bahwa bioproses merupakan salah satu proses alternatif yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Dalam konteks pengolahan bioproses ubi jalar, selain keuntungan diversifikasi produk dan perpanjangan umur simpan, penggunaan proses biologis pada ubi jalar bermanfaat dalam mengubah sifat fungsional pati untuk memperoleh suatu produk.
Keragaman Ubi Jalar
Ubi jalar memiliki warna yang berbeda-beda yaitu putih, kuning, oranye, ungu dan merah (Gambar 1), hal ini disebabkan adanya perbedaan komposisi dan kandungan senyawa fenolik dan pigmen pada akar umbinya (Wang et al., 2018). Warna kuning pada umbi ubi jalar lambat laun dapat berubah menjadi jingga seiring dengan meningkatnya kandungan karoten (Tanaka et al., 2008).
Komposisi Kimia
Berdasarkan analisis komposisi, diketahui bahwa varietas ubi jalar daging jeruk merupakan sumber karoten yang unggul, sedangkan varietas ubi jalar ungu mempunyai kadar antosianin yang sangat baik. Oleh karena itu, warna kuning dan ungu pada umbi ubi jalar disebabkan oleh akumulasi karoten yang larut dalam lemak pada umbi kuning, sedangkan pada ubi ungu disebabkan oleh akumulasi antosianin yang larut dalam air (Odake et al., 1992).
Manfaat Kesehatan
Para penggiat pengolahan hasil pertanian menyikapi potensi bahan aktif ubi jalar dan terus mengeksplorasinya untuk produksi pangan sehat, termasuk dalam bentuk makanan dan minuman fungsional. Seluruh bagian tanaman ubi jalar (umbi, batang dan daun hingga putik) mengandung zat-zat yang bermanfaat bagi kesehatan (Tabel 1).
Produk Olahan Bioproses Ubi Jalar
Proses fermentasi yang diterapkan kemudian menjadi cara untuk mengubah ubi jalar menjadi produk baru dan berbeda. Selain itu, ubi jalar yang diolah menjadi produk bioproses dapat meningkatkan nilai tambah ekonomi, umur simpan, dan kemudahan distribusi.
Persiapan Bahan dan Fermentasi Pikel
Jenis acar fermentasi manis ini merupakan acar yang dihasilkan dengan kombinasi asam laktat atau asetat, gula, dan rempah-rempah. Untuk menghasilkan produk acar fermentasi yang berkualitas, proses transformasi harus diatur dengan tepat agar hanya terjadi fermentasi asam laktat selama fermentasi.
Faktor yang Mempengaruhi Proses Fermentasi Pikel Ubi Jalar Jalar
Faktor yang Mempengaruhi Proses Fermentasi Pikel Ubi Jalar
Selain itu, BAL juga menghasilkan berbagai metabolit yang berkontribusi terhadap pengembangan beberapa karakteristik yang diinginkan seperti senyawa anti mikroba (Bintsis, 2018), sebagai komponen fungsional dalam sistem kekebalan tubuh (Garotte et al., 2015) dan keamanan pangan (Bautista - Gallego dkk., 2020). Fermentasi asam laktat pada ubi jalar dapat dilakukan dengan menambahkan kultur tunggal seperti Lactobacillus plantarum ke dalam larutan garam (2-10%) (Panda et al., 2007) atau dengan menggunakan kultur campuran Lactobacillus plantarum dan Leuconostoc mesenteroides (Yuliana dkk., 2013). Selain awal fermentasi, konsentrasi garam dan waktu fermentasi merupakan faktor penting lainnya yang mempengaruhi karakteristik acar ubi jalar.
Garam juga berperan dalam mengekstraksi sari dari potongan ubi sebagai medianya sehingga nutrisi tersedia dalam air garam. Dengan mengadaptasi teknik penggaraman, waktu fermentasi acar dapat dipersingkat dari 11 minggu menjadi hanya 6 hari (Tan et al., 2006).
Karakteristik Pikel Ubi Jalar Fermentasi
Kondisi ini memungkinkan lingkungan yang cocok untuk pertumbuhan bakteri asam laktat, yang menghasilkan asam organik dan pada akhirnya memberikan rasa asam pada acar. Pada beberapa modifikasi produk selai ubi jalar, ditambahkan lebih banyak bumbu untuk meningkatkan warna dan rasa. Yuliana dan Nurdjanah (2009) menggambarkan sensasi rasa asinan ubi jalar ungu hasil fermentasi spontan pada konsentrasi garam 5–6% sebagai berikut: warna merah jambu, tekstur keras, rasa asin dan aroma agak asam hingga asam.
Enzim alami tambahan seperti pektin esterase, pektin metil esterase (PME) dan amilase yang terdapat pada ubi jalar dapat menyebabkan proses pelunakan pada saat pembuatan acar (Oyinlola et al., 2016).
Penanganan Pikel Ubi jalar Pasca Fermentasi
Seperti halnya acar buah dan sayur lainnya, acar ubi kuning pasca fermentasi yang akan dikemas ulang berpeluang mengalami kontaminasi mikroba perusak. Aplikasi asam asetat (1-2%), asam fumarat dan kombinasi keduanya mampu mengawetkan jerawat ubi jalar hingga 6 minggu penyimpanan (Yuliana et al., 2014). Penambahan asam asetat dan asam fumarat untuk menjaga kualitas acar ubi kuning pasca fermentasi Agritech Vol 34(3): 298.
Selain kedua komoditas tersebut, ubi jalar juga merupakan sumber karbohidrat yang baik dan menarik untuk dijadikan bahan baku tapai. Ubi jalar mempunyai banyak varian dengan warna daging umbi yang beragam yaitu putih, krem, kuning muda, kekuningan, ungu dan oranye.
Proses Fermentasi Tapai
Kelompok pertama bertanggung jawab atas pemecahan pati menjadi glukosa, dan kelompok kedua bertanggung jawab atas konversi glukosa menjadi etanol (Ardhana & Fleet, 1989). Ragi tapai mengandung mikroba amilolitik yang terdiri dari kapang, khamir dan bakteri asam laktat (BAL) yang masing-masing berperan dalam proses fermentasi tapai. Jika waktu pengukusan terlalu lama maka tekstur tapai akan mudah hancur, sedangkan pengukusan yang singkat akan tetap membuat tekstur tapai menjadi keras.
Banyaknya ragi yang digunakan mempengaruhi proses fermentasi tapai, jika jumlah ragi terlalu sedikit maka akan memperlambat proses fermentasi karena kurangnya mikroorganisme yang berperan dalam proses fermentasi tapai, sedangkan terlalu banyak ragi berarti fermentasi tapai prosesnya terlalu cepat.
Karakteristik Tapai Ubi Jalar
Proses pengukusan dan penambahan ragi tidak terlalu mempengaruhi warna akhir tapai, sehingga warna ungu tetap menjadi warna khas tapai ubi ungu. Kenampakan tapai ubi ungu dapat dilihat pada Gambar 9, dan sifat kimia tapai dirangkum pada Tabel 3. Pengaruh waktu pengukusan dan waktu fermentasi terhadap sifat-sifat tape ubi ungu (Ipomoea batatas var. Ayamurasaki).
Tahapan pengolahan ubi jalar menjadi tepung secara umum meliputi pembersihan, pemotongan, pengeringan dan penggilingan (Yuliana & Nurdjanah, 2020). Kelemahan sifat-sifat tepung ubi jalar tersebut dapat diatasi dengan mengubah proses produksinya, termasuk proses fermentasi.
Proses Fermentasi Ubi Jalar
Kultur murni bakteri asam laktat (BAL) dan ragi, khususnya Saccharomyces cerevisiae (Yuliana et al., 2018b), dapat menjadi starter yang cocok untuk fermentasi ubi jalar. Di antara bakteri asam laktat, Lactobacillus plantarum dilaporkan sebagai starter utama dalam fermentasi ubi jalar (Yuliana et al., 2017; Yuliana et al., 2018a; Yuliana et al., 2018b), starter BAL lainnya adalah Lactobacillus brevis (Ajayi et al. ., 2018), dan Leuconostoc. Pada metode drop-back, kultur starter dibuat dengan cara memfermentasi potongan ubi jalar dalam botol steril dengan larutan sukrosa 3% saline-1% (b/b) selama tujuh hari pada suhu 37°C (Yuliana et al. ., 2018a).
Proses fermentasi ubi jalar dapat dilakukan dalam wadah plastik tertutup yang berisi larutan garam (NaCl 3%, sukrosa 1%). Proses pengeringan juga dapat dilakukan dengan menempatkan potongan ubi jalar yang telah difermentasi selama enam hari pada suhu rata-rata 32,9oC pada musim kemarau (Amajor et al., 2014).
Pengaruh Fermentasi Terhadap Sifat Fisikokimia Tepung Pengaruh fermentasi terhadap sifat fisikokimia tepung ubi Pengaruh fermentasi terhadap sifat fisikokimia tepung ubi
Sebaliknya penggunaan campuran BAL dan ragi (Saccharomyces cerevisiae) sebagai starter menghasilkan tepung ubi jalar dengan pH lebih tinggi dibandingkan dengan starter BAL saja (Yuliana et al., 2017; Yuliana et al., 2018b). Penelitian lain menunjukkan bahwa fermentasi tidak berpengaruh nyata terhadap KPA tepung ubi jalar (Ajayi et al., 2016), sedangkan Kemi et al. 2017) melaporkan bahwa fermentasi meningkatkan KPA campuran tepung ubi jalar-terigu. Fermentasi meningkatkan indeks keputihan tepung ubi jalar dari putih kecoklatan menjadi putih seiring dengan lamanya fermentasi.
Oleh karena itu, kandungan protein dan gula bebas pada tepung ubi jalar yang difermentasi lebih rendah dibandingkan pada tepung ubi jalar yang tidak difermentasi. Peningkatan warna tepung ubi jalar akibat fermentasi juga dilaporkan oleh Mahamat et al., (2016) dan Nurdjanah & Yuliana (2019).
KPA (%)
Pengaruh Fermentasi Terhadap Sifat Pasta
Effect of fermentation using Lactobacillus casei on physicochemical and functional properties of sorghum flour. Composition, structure and physicochemical properties of sweet potato starch isolated by acid liquor processing and centrifugation. Effect of fermentation time on the physicochemical and sensory properties of gari from sweet potato (Ipomeae batatas).
Physicochemical properties of fermented sweet potato flour in wheat composite flour and its use in white bread. Effect of fermentation on some properties of sweet potato flour and its broken composite noodle strands.
BAL Probiotik yang Digunakan
Ubi jalar mengandung senyawa bioaktif seperti betakaroten dan antosianin yang dipercaya berfungsi sebagai antioksidan, senyawa yang penting bagi kesehatan. Dengan keunggulan tersebut, sari ubi jalar berpotensi untuk diolah menjadi produk minuman fungsional yang mengandung probiotik. Selain mengandung senyawa antioksidan, ubi jalar juga mengandung senyawa yang berperan sebagai prebiotik, yaitu senyawa yang tidak dapat dicerna sehingga dapat mendorong pertumbuhan bakteri probiotik.
Prebiotik pada ubi jalar terutama disebabkan oleh kandungan FOS (frukto-oligosakarida), inulin dan rafinosa (Lestari et al., 2013). Ubi jalar sebagai sumber prebiotik dan antioksidan dapat digunakan sebagai bahan utama maupun sebagai suplemen.
Tahapan Bioproses Minuman Synbiotik Ubi jalar
Secara umum tahapan fermentasi pembuatan minuman sinbiotik kentang dapat dilihat pada diagram di bawah ini (Gambar 18). Sifat akhir yang dicapai adalah pH 5,6, total probiotik 1,56x109 CFU, dan viabilitas minuman sinbiotik 6,3.2x108CFU pada minggu ketiga. 2014) melaporkan konsentrasi starter sebesar 4%, dengan jus ubi jalar yang diencerkan 1:3 dengan air untuk menghasilkan sifat minuman sinbiotik terbaik. Jika digunakan Lactobacillus plantarum sebagai starter maka penambahan susu tidak perlu dilakukan karena BAL dapat tumbuh dengan baik pada media nabati (non diari) (Oh et al., 2020).
Pada kultur Lactobacillus casei digunakan suhu inkubasi 37 C selama 7 jam (Mawar et al., 2018), sedangkan (Nusa et al., 2012) menggunakan inkubasi 24 jam, dan Nawangmulan et al (2014) melakukan inkubasi pada suhu 37 C selama 12 jam pada produksi sinbiotik dengan menggunakan Lactobacillus acidophilus dan Bifidobacterium longum sebagai starter. Untuk memperoleh produk akhir yang lebih stabil, minuman sinbiotik ubi jalar juga dapat dibuat dengan menambahkan zat penstabil seperti CMC (Nusa et al., 2012) atau dilanjutkan dengan tahap pengeringan hingga diperoleh bentuk bubuk akhir (Nawangmulan et al., 2014; Chaturvedi dkk., 2014; Chaturvedi dkk., 2014; Chaturvedi dkk., 2014; al., 2021).
Karakteristik Minuman Synbiotik Ubi jalar
Karakteristik minuman sinbiotik ubi jalar berdaging ungu, kuning, dan kuning pucat disajikan pada Tabel 5. Beberapa karakteristik yang menentukan kualitas minuman sinbiotik adalah total probiotik, pH, total padatan terlarut dan sensorik minuman. Sesuai dengan proses fermentasi, perubahan biokimia dan mikrobiologi akan mempengaruhi sifat akhir minuman fungsional patasinbiotik. Secara keseluruhan, pH, keasaman total, total padatan terlarut dan total probiotik ubi jalar fermentasi menentukan sifat sensoris akhir minuman sinbiotik ubi jalar.
Korelasi Campuran Starter Lactobacillus plantarum dengan Streprococcus Thermophillus terhadap Karakteristik Minuman Sinbitoik Ubi Jalar Kuning (Ipomoea batatas L.). Pengaruh perbandingan ubi jalar ungu dengan air dan konsentrasi starter terhadap kualitas minuman probiotik dengan jus ubi ungu.
