MAKALAH BIOTEKNOLOGIFERMENTASI

Disusun Oleh :Kelompok IV

Agung Wibowo(11120960000 )Indri Rachmawati(1112096000049)M. Kemilau R(1112096000034)Nurdini Awaliyah(1112096000061)Putri Amanda(1112096000059)Reski Maraf (11120960000Windi Azizah Fitri(1112096000047)

PROGRAM STUDI KIMIAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA2015 M

BAB 1PENDAHULUAN

1.1 Latar belakangTeknologi fermentasi merupakan ilmu dan tehnik terapan yang saat ini berkembang pesat. Teknologi fermentasi menerapkan secara terpadu cabang-cabang ilmu mikrobiologi,biokimia, kimia, keteknikan, biologi molekular dan genetika. Teknologi fermentasi membuka lembaran baru dalam upaya memanfaatkan bahan-bahan yang murah harganya bahkan tidak berharga menjadi produk-produk yang bernilai ekonomi tinggi dan berguna bagi kesejahteraan manusia. Kemajuan kemajuan yang dicapai di bidang teknologi fermentasi telah memungkinkan manusia untuk memproduksi berbagai jenis produk yang tidak dapat diproduksi melalui proses kimia. Setiap proses fermentasi mendayagunakan aktivitas metabolisme suatu mikroba tertentu atau campuran dari beberapa mikroba. Dari sudut industri, mikroba merupakan pabrik kimia yang mengubah bahan baku menjadi berbagai jenis produk. Industri fermentasi modern mendayagunakan teknologi mutakhir berdasarkan ilmu keteknikan yang maju dan pengetahuan yang mendalam mengenai biokimia dan aktivitas metabolisme mikroba.Aktivitas metabolisme mikroba mempunyai dasar yang sama, tetapi masih ditemukan berbagai ragam variasi terhadap pola dasar ini. Hal ini terbukti dari banyaknya ragam bahan baku atau substrat yang dapat dicerna oleh suatu mikroba, dan banyaknya jenis produk yang dapat dihasilkan pada berbagai kondisi lingkungan yang diberikan. Industri fermentasi modern di indonesia masih sangat terbatas. Mengingat potensi bahan baku yang melimpah di indonesia, maka upaya pengembangan industri fermentasi untuk memproduksi berbagai jenis produk yang bernilai ekonomi tinggi, perlu mendapatkan perhatian.Sehingga diharapkan dari penulisan ini dapat membantu mengembangan industri fermentasi di Indonesia, yang mencakup berbagai permasalahan teknik fermentasi seperti penggunaan mikroba, waktu fermentasi, dan contoh produk yang dihasilkan dari fermentasi.

BAB IIISI

2.1 Pengertian Fermentasi Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi yang mengasilkan asam laktat sebagai produk sampingannya. Akumulasi asam laktat inilah yang berperan dalam menyebabkan rasa kelelahan pada otot.

2.2 Sejarah FermentasiAhli Kimia Perancis, Louis Pasteur adalah seorang zymologist pertama ketika di tahun 1857 mengkaitkan ragi dengan fermentasi. Ia mendefinisikan fermentasi sebagai "respirasi (pernapasan) tanpa udara".Ahli kimia Jerman, Eduard Buchner, pemenang Nobel Kimia tahun 1907, berhasil menjelaskan bahwa fermentasi sebenarnya diakibatkan oleh sekeresi dari ragi yang ia sebut sebagai zymase.Penelitian yang dilakukan ilmuan Carlsberg (sebuah perusahaan bir) di Denmark semakin meningkatkan pengetahuan tentang ragi dan brewing (cara pembuatan bir). Ilmuan Carlsberg tersebut dianggap sebagai pendorong dari berkembangnya biologi molekular.

2.3. Pembagian Fermentasia) Fermentasi alkoholFermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbondioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras. Reaksi kimia:C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATPb) Fermentasi asam laktatFermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat. Di dalam sel otot asam laktat dapat menyebabkan gejala kram dan kelelahan. Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat. Yaitu fermentasi yang hasil akhirnya berupa asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi diotot dalam kondisi anaerob. c) Fermentasi asam cukaMerupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob. Merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob. Reaksi kimia :CH12O6 2C2H5OH 2CH3COOH +H2O+116 kkal

2.4 Reaksi Kimia FermentasiSenyawa organik yang biasanya digunakan adalah karbohidrat dalam bentuk glukosa. Senyawa tersebut akan diubah oleh reaksi reduksi dengan katalis enzim menjadi sutu bentuk lain misalnya aldehida, dan dapat dioksidasi menjadi asam. Sel-sel yang melakukan fermentasi mempunyai enzim-enzim yang akan mengubah hasil dari reaksi oksidasi, dalam hal ini adalah asam, menjadi suatu senyawa yang mempunyai muatan lebih positif sehingga dapat menangkap elektron atau bertindak sebagai aseptor elektron terakhir dan menghasilkan energi. Di dalam proses fermentasi, kapasitas mikroba untuk mengoksidasi tergantung dari jumlah aseptor elektron terakhir yang dapat dipakai.Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana , melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.Persamaan Reaksi Kimia :C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (Energi yang dilepaskan:118kJ per mol)

Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal respirasi aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan.

2.5 Faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasiA. MikrobaFermentasi dilakukan dengan menggunakan kultur murni atau starter. Banyaknya mikroba (starter/inokulum) yang ditambahkan berkisar antara 310 % dari volume medium fermentasi. Penggunaan inokulum yang bervariasi ini dapat menyebabkan proses fermentasi dan mutu produk selalu berubah-ubah. Inokulum adalah kultur mikroba yang diinokulasikan ke dalam medium fermentasi pada saat kultur mikroba tersebut berada pada fase pertumbuhan eksponensial.Kriteria untuk kultur mikroba agar dapat digunakan sebagai inokulum dalam proses fermentasi adalah :(a) Sehat dan berada dalam keadaan aktif sehingga dapat mempersingkat fase adaptasi(b) Tersedia cukup sehingga dapat menghasilkan inokulum dalam takaran yang optimum(c) Berada dalam bentuk morfologi yang sesuai(d) Bebas kontaminasi(e) Dapat mempertahankan kemampuannya membentuk produk Rachman,1989).B. Lama FermentasiMenurut Rahman (1992) bila suatu sel mikroorganisme diinokulasikan pada media nutrien agar, pertumbuhan yang terlihat mula mula adalah suatu pembesaran ukuran, volume dan berat sel. Ketika ukurannya telah mencapai kira-kira dua kali dari besar sel normal, sel tersebut membelah dan menghasilkan dua sel. Sel-sel tersebut kemudian tumbuh dan membelah diri menghasilkan empat sel. Selama kondisi memungkinkan, pertumbuhan dan pembelahan sel berlangsung terus sampai sejumlah besar populasi sel terbentuk. Waktu antara masing-masing pembelahan sel berbeda-beda tergantung dari spesies dan kondisi lingkungannya, tetapi untuk kebanyakan bakteri waktu ini berkisar antara 10 60 menit.C. pH (keasaman)Makanan yang mengandung asam biasanya tahan lama, tetapi jika oksigen cukup jumlahnya dan kapang dapat tumbuh serta fermentasi berlangsung terus, maka daya awet dari asam tersebut akan hilang. Pada keadaan ini mikroba proteolitik dan lipolitik dapat berkembang biak. Sebagai contoh misalnya susu segar pada umumnya akan ditumbuhi dengan beberapa macam mikroba, mula-mula adalah Streptococcus lactis akan menghasilkan asam laktat. Tetapi pertumbuhan selanjutnya dari bakteri ini akan terhambat oleh keasaman yang dihasilkannya sendiri. Selanjutnya bakteri menjadi inaktif sehingga akan tumbuh bakteri jenis Lactobacillus yang Iebih toleran terhadap asam. Lactobacillus juga akan menghasilkan asam lebih banyak lagi sampai jumlah tertentu yang dapat menghambat pertumbuhannya. Selama pembentukan asam tersebut pH susu akan turun sehingga terbentuk "curd" susu. Pada keasaman yang tinggi Lactobacillus akan mati dan kemudian tumbuh ragi dan kapang yang lebih toleran terhadap asam. Kapang akan mengoksidasi asam sedangkan ragi akan menghasilkan hasil-hasil akhir yang bersifat basa dari reaksi proteolisis,sehingga keduanya akan menurunkan asam sampai titik di mana bakteri pembusuk proteolitik dan lipolitik akan mencerna "curd" dan menghasilkan gas serta bau busuk.D. SuhuTiap-tiap mikroorganisme memiliki suhu pertumbuhan maksimal, minimal dan optimal yaitu suhu yang memberikan pertumbuhan terbaik dan perbanyakan diri tercepat. Mikroorganisme dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok berdasarkan suhu pertumbuhan yang diperlukannya yaitu golongan psikrofil, tumbuh pada suhu dingin dengan suhu optimal 10 20C, golongan mesofil tumbuh pada suhu sedang dengan suhu optimal 20 45C dan golongan termofil tumbuh pada suhu tinggi dengan suhu optimal 50 60C. Suhu fermentasi sangat menentukan macam mikroba yang dominan selama fermentasi. Bakteri bervariasi dalam hal suhu optimum untuk pertumbuhan dan pembentukan asam. Kebanyakan bakteri dalam kultur laktat mempunyai suhu optimum 30C, tetapi beberapa kultur dapat membentuk asam dengan kecepatan yang sama pada suhu 37C maupun 30C. Suhu yang lebih tinggi dari 40C pada umumnya menurunkan kecepatan pertumbuhan dan pembentukan asam oleh bakteri asam laktat, kecuali kultur yang digunakan dalam pembuatan yoghurt yaitu L.bulgaricus dan S.thermophilus memiliki suhu optimum 40 - 45C (Rahman, 1992). Inkubasi dengan suhu 43C selama 4 jam terjadi peningkatan produksi berbagai enzim dari L.bulgaricus dan S.thermophilus antara lain enzim laktase dan 8 orthonitrophenol -d-galaktopyranosid.E. OksigenTersedianya oksigen dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Jamur bersifat aerobik (memerlukan oksigen) sedangkan khamir dapat bersifat aerobik atau anaerobik tergantung pada kondisinya. Bakteri diklasifikasikan menjadi empat kelompok yaitu aerob obligat (tumbuh jika persediaan oksigen banyak), aerob fakultatif (tumbuh jika oksigen cukup, juga dapat tumbuh secara anaerob), anaerob obligat (tumbuh jika tidak ada oksigen) dan anaerob fakultatif (tumbuh jika tidak ada oksigen juga dapat tumbuh secara aerob)

2.6 Proses fermentasi makananProses teknik fermentasi:1. Tahap Pengelolahan bahan baku.Bahan baku yang akam difermentasi lebih dahulu diolah menjadi subtrat dengancara menghauluskan (pada bahan baku padat) atau dengan mengatur pH, penambangan air, dan pengaturan komposisi senyawa makro/mikro.2. Tahap sterilisasi. Bahan subtrat disetrilkan agar tidak terkontaminasi oleh mikrob lain yang dapat mengangu proses.3. Tahap fermentasiProses fermentasi biasanya dilakukan dalam bioeraktor, yaitu suatu tabung tertutup yang dapat diataur mengadukan, pengudaraan (aeransi), suhu optimumnya. Di dalam bioreaktor telah terdapat ragi atau yang dibutuhkan4. Tahap pemisahan hasil. Pemisahan antara produk dan residu ( hasil sampingan ) dapat dilakukan dengna cara filtrasi (penyaringan). 5. Tahap pengelolahan hasil. Produk yang sudah dihasilkan diolah lebih lanjut dengan menambahkan zat adiktif untuk menambah aroma atau warna yang lebih menarik.6. Tahap produk akhir. Produk akhir merupakan produk yang telah siap di pasarkan.

2.7 Aplikasi fermentasi bidang pangan2.7.1 Pengaruh Fermentasi pada Pembuatan Mocaf (Modified Cassava Flour)dengan Menggunakan lactobacillus plantarum terhadap Kandungan Protein.Mocaf adalah tepung singkong yang dibuat dengan menggunakan prinsip modifikasi sel singkong secara fermentasi. Proses fermentasi singkong menghasilkan tepung dengan karakteristik kandungan protein yang tinggi dan HCN yang lebih rendah. Penelitian bertujuan mengetahui pengaruh fermentasi pada pembuatan mocaf (modified cassava flour) dengan menggunakan ragi roti (Saccharomyces cereviseae), ragi tempe (Rhizopus oryzae) dan Lactobacillus plantarum terhadap kandungan zat nutrisi dan anti nutrisi. Dari hasil penelitian didapatkan pada variabel waktu fermentasi 0, 12, 24, 36, 48, 60 dan 72 jam mengalami kenaikan kadar protein sebesar (2,78%; 2,7975%; 2,8074%; 2,8148%; 3,0217%; 3,1237%; 3,39%).2.7.2 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Sifat Fisik dan Kimia pada Pembuatan Minuman Kombucha dari Rumput Laut Sargasssum sp. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan pengaruh waktu terhadap sifat fisik (warna dan berat nata/selulosa) dan sifat kimia (kadar vitamin C, kadar asam total, kadar gula total, pH dan kadar alkohol) pada kombucha dengan bahan rumput laut Sargassum sp. Metode yang digunakan adalah metode eksploratif dan deskriptif. Perlakuan dalam penelitian ini adalah lama fermentasi yaitu fermentasi 4 hari, 8 hari, 12 hari dan 16 hari terhadap sifat fisik dan kimia pada kombucha Sargassum sp. Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu berpengaruh terhadap sifat fisik (warna dan berat nata/selulosa) dan sifat kimia (kadar vitamin C, kadar asam total, kadar gula total, pH dan kadar alkohol) pada kombucha dengan bahan rumput laut Sargassum sp.

BAB IIIPENUTUP

1.1 KESIMPULANFermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.Fermentasi dapat terjadi karena adanya aktivitas mikroba penyebab fermentasi pada substrat organik yang sesuai. Terjadinya fermentasi dapat menyebabkan perubahan sifat bahan pangan sebagai akibat pemecahan komponen-komponen bahan tersebut. Jika cara pengawetan yang lain ditujukan untuk mengurangi jumlah mikroba, maka proses fermentasi adalah sebaliknya yaitu memperbanyak jumlah mikroba dan menggiatkan metabolismenya. Tetapi jenis mikroba yang digunakan sangat terbatas yaitu disesuaikan dengan hasil akhir yang dikehendaki.Diantara hasil fermentasi bahan pangan yaitu mocaf, minuman kombucha, yogurt, tape, tempe, kecap, keju, dll.

DAFTAR PUSTAKARahayu W. P., Slamet M., Suliantari, Srikandi. F. (1992). Teknologi Fermentasi Produk Perikanan. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. Bogor: Pusat Antar-Universitas Pangan dan Gizi, IPB.Rahman . A, Srikandi. F, Winiati P.R, Suliantari; C.C. Nurwitri. (1987/1988). Teknologi Fermentasi Susu. Institut Pertanian Bogor: Laboratorium Mikrobiologi Pangan Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, IPB.Rahman.A. (1992). Teknologi Fermentasi. Jakarta: Arcan.Suriawiria U, 1995. Pengantar Mikrobiologi Umum. Bandung: Angkasa.Waluyo, Lud.2005.Mikrobiologi Umum. Universitas Muhammadiyah Malang Press: Malang.