BIOTEKNOLOGI INDUSTRI FERMENTASI MAKANAN

BIOTEKNOLOGI INDUSTRI
FERMENTASI MAKANAN

NAMA : ARRA MUSYARRAFAH

NIM : I 111 11 003

JURUSAN : PRODUKSI TERNAK

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG
Bioteknologi merupakan teknologi yang memanfaatkan agen hayati atau bagian-bagiannya untuk menghasilkan barang dan jasa dalam skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia. Definisi seperti ini merupakan definisi bioteknologi klasik (konvensional).Bioteknologi modern memanfaatkan agen hayati atau bagian-bagian yang telah direkayasa secara in vitro dalam menghasilkan barang dan jasa dalam skala industri.Bioteknologi dikembangkan untuk meningkatkan nilai bahan mentah dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme atau bagian-bagiannya,misal bakteri dan kapang. Selain itu,bioteknologi juga memanfaatkan sel tumbuhan dan sel hewan yang dibiakkan sebagai konstituen bernagai proses industri.Penerapan bioteknologi pada umumnya mencakup produksi selatau biomassa dan perubahan (transformasi) kimia yang diinginkan. Transformasi kimia tersebut kemudian dapat dibagi menjadi dua subbagian, yaitu:
a. Pembentukan suatu produk akhir yang diinginkan,contoh: enzim, antibiotik, asam organik, dan steroid.
b. Penguraian suatu bahan baku yang diberikan, contohnya:buangan air limbah, destruksi, buangan industri, atautumpahan minyak.Bioteknologi mencakup proses fermentasi (mulai dari bir,anggur, roti, keju, vaksin, dan antibiotik),pengelolaan air, dan sampah.Pemanfaatan bioteknologi berkembangmulai dari biomedis hingga daur ulanglogam dari batuan mineral berkualitasrendah. Bioteknologi modern telah melibatkan jasad hidup. Khususnya mikroba yang telah di rekayasa mengalami perubahan genetik secara in vitro dan hibridsomatik untuk meningkatkan aktivitasnya.Dalam bioteknologi modern, hampir semua proses teknologimemungkinkan pertumbuhan mikroba yang terlibat dalam proses dapat mencapai optimum dan produk semaksimal mungkin.





B. RUMUSAN MASALAH
1. Apa yang dimaksud dengan fermentasi?
2. Bagaimana sejarah perkembangan fermentasi?
3. Apa saja jenis-jenis fermentasi?
4. Bagaimana reaksi yang terjadi dalam proses fermentasi?
5. Apa saja yang membedakan antara fermentasi dengan pembusukan ?
6. Bakteri apa saja yang berperan dalam aneka produk fermentasi makanan?


C. TUJUAN PENULISAN
Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah :
• Melatih mahasiswa menyusun paper dalam upaya lebih meningkatkan pengetahuan dan kreatifitas mahasiswa.
• Agar mahasiswa lebih memahami dan mendalami pokok bahasan khususnya tentang bioteknologi industri fermentasi makanan.

D. METODE PENULISAN
Dari banyak metode yang diketahui, kami menggunakan metode kepustakaan. Pada zaman modern ini metode kepustakaan tidak hanya berarti pergi ke perpustakaan tapi dapat pula dilakukan dengan pergi ke warung internet (warnet). Kami menggunakan metode ini karena jauh lebih praktis, efektif, efisien, serta sangat mudah untuk mencari bahan dan data-data tentang topik ataupun materi yang kami gunakan untuk karya tulis ini.


E. RUANG LINGKUP
Mengingat keterbatasan waktu dan kemampuan yang kami miliki maka ruang lingkup karya tulis ini terbatas pada pembahasan mengenai bioteknologi industri fermentasi makanan.


BAB II
PEMBAHASAN

A. PENGERTIAN
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.
B. SEJARAH
Ahli Kimia Perancis, Louis Pasteur adalah seorang zymologist pertama ketika di tahun 1857 mengkaitkan ragi dengan fermentasi. Ia mendefinisikan fermentasi sebagai "respirasi (pernafasan) tanpa udara".
Pasteur melakukan penelitian secara hati-hati dan menyimpulkan, "Saya berpendapat bahwa fermentasi alkohol tidak terjadi tanpa adanya organisasi, pertumbuhan dan multiplikasi sel-sel secara simultan..... Jika ditanya, bagaimana proses kimia hingga mengakibatkan dekomposisi dari gula tersebut... Saya benar-benar tidak tahu".
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.
Fermentasi ada tiga, yaitu :
1. Fermentasi alkohol
Fermentasi 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 ATP
2. Fermentasi asam laktat
Fermentasi 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.
3. Fermentasi asam cuka
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.
C. REAKSI
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:118 kJ per mol)
Dijabarkan sebagai
Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) → Alkohol (etanol) + Karbon dioksida + Energi (ATP)
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.
D. SUMBER ENERGI DALAM KONDISI ANAEROBIK
Fermentasi diperkirakan menjadi cara untuk menghasilkan energi pada organisme purba sebelum oksigen berada pada konsentrasi tinggi di atmosfer seperti saat ini, sehingga fermentasi merupakan bentuk purba dari produksi energi sel.
Produk fermentasi mengandung energi kimia yang tidak teroksidasi penuh tetapi tidak dapat mengalami metabolisme lebih jauh tanpa oksigen atau akseptor elektron lainnya (yang lebih highly-oxidized) sehingga cenderung dianggap produk sampah (buangan). Konsekwensinya adalah bahwa produksi ATP dari fermentasi menjadi kurang effisien dibandingkan oxidative phosphorylation, di mana pirufat teroksidasi penuh menjadi karbon dioksida. Fermentasi menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa bila dibandingkan dengan 36 ATP yang dihasilkan respirasi aerobik.
"Glikolisis aerobik" adalah metode yang dilakukan oleh sel otot untuk memproduksi energi intensitas rendah selama periode di mana oksigen berlimpah. Pada keadaan rendah oksigen, makhluk bertulang belakang (vertebrata) menggunakan "glikolisis anaerobik" yang lebih cepat tetapi kurang effisisen untuk menghasilkan ATP. Kecepatan menghasilkan ATP-nya 100 kali lebih cepat daripada oxidative phosphorylation. Walaupun fermentasi sangat membantu dalam waktu pendek dan intensitas tinggi untuk bekerja, ia tidak dapat bertahan dalam jangka waktu lama pada organisme aerobik yang kompleks. Sebagai contoh, pada manusia, fermentasi asam laktat hanya mampu menyediakan energi selama 30 detik hingga 2 menit.
Tahap akhir dari fermentasi adalah konversi piruvat ke produk fermentasi akhir. Tahap ini tidak menghasilkan energi tetapi sangat penting bagi sel anaerobik karena tahap ini meregenerasi nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+), yang diperlukan untuk glikolisis. Ia diperlukan untuk fungsi sel normal karena glikolisis merupakan satu-satunya sumber ATP dalam kondisi anaerobik.
E. FERMENTASI MAKANAN
Pembuatan tempe dan tape (baik tape ketan maupun tape singkong atau peuyeum) adalah proses fermentasi yang sangat dikenal di Indonesia. Proses fermentasi menghasilkan senyawa-senyawa yang sangat berguna, mulai dari makanan sampai obat-obatan. Proses fermentasi pada makanan yang sering dilakukan adalah proses pembuatan tape, tempe, tahu, roti dll.
Perbedaan Fermentasi dengan Pembusukan Fermentasi hampir sama dengan pembusukan, yaitu reaksi kimia karena pengaruh mikroorganisme. Pembusukan merupakan perubahan kimia yang merugikan karena materi menjadi rusak dan terbuang, sedangkan fermentasi merupakan perubahan kimia yang menguntungkan. Fermentasi termasuk perubahan kimia karena makanan yang difermentasi akan lebih lunak, lebih harum, dan rasanya berbeda. Misalnya, pada pembuatan tape ketan dan tape singkong. Tape ketan terbuat dan beras ketan, sedangkan tape singkong terbuat dan singkong. Dengan cara fermentasi, beras ketan dan singkong berubah menjadi tape. Tape mempunyai sifat yang berbeda dengan bahan pembuatnya. Selain itu, tape tidak dapat dikembalikan menjadi beras ketan atau singkong. Contoh lain perubahan kimia karena fermentasi adalah pembuatan tauco dan kedelai, pembuatan kecap dan kedelai, dan pembuatan vetsin/MSG dan tetes tebu.
F. PERBEDAAN FERMENTASI DAN PEMBUSUKAN:
Fermentasi:
1. Menggunakan mikrobia tertentu.
2. Bahan yang diuraikan karbohidrat.
3. Tidak menimbulkan bau busuk (menghasilkan CO2).
4. Dalam kondisi terkontrol.
Pembusukan:
1. Semua mikrobia.
2. Bahan yang diuraikan protein.
3. Menimbulkan bau busuk (menghasilkan gas hidrogen sulfida, belerang, racun).
4. Tidak terkontrol.
Enzim adalah substansi yang reaktif yang mengendalikan reaksi kimia fermentasi makanan.
Syarat yang digunakan untuk mikrobia:
- Mampu tumbuh dengan cepat dalam substrat dan lingkungan yang kosong.
- Mudah membudidayakan jumlah besar.
- Mikrobia memerlukan kondisi lingkungan yang sederhana.
- Mampu menghasilkan enzim yang diinginkan
Plasmolisis adalah keluarnya cairan dari sel yang menyebabkan sel itu kering dan mati
Contoh bakteri yang menguntungkan:
- Steptococcus lactis (pada mentega dan keju)
- Lactobacillus bulgaricus (pada keju)
- Rhizopus (pada tempe)
- Sacharomyces sereviceae (pada kecap dan tempe)
- Acetobacter xyllium (pada nata de cocco)

Contoh bakteri merugikan (mikrobia kontaminan biasanya menghasilkan toxin):
- Pseudomonas cocovenans (pada tempe bongkrek)
- Aspergillus flavus (pada kacang tanah)
- Pinicillium citrinum (pada roti & biji-bijian)
- Candida (pada asinan)
- Clostridium botulinum (pada produk makanan kaleng)

G. TUJUAN FERMENTASI SECARA KHUSUS:
-mengendalikan pertumbuhan mikrobia.
-mempertahankan gizi yang dikehendaki.
-menciptakan kondisi kurang memadai untuk mikrobia kontaminan.

H. BAKTERI YANG BERPERAN
1. Yoghurt susu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus
2. Mentega susu Streptococcus lactis
3. Terasi ikan Lactobacillus sp.
4. Asinan buah-buahan buah-buahan Lactobacillus sp.
5. Sosis daging Pediococcus cerevisiae
• Clostridium botulinum, menghasilkan racun botulinin, seringkali terdapat pada makanan kalengan.
• Pseudomonas cocovenenans, menghasilkan asam bongkrek, terdapat pada tempe bongkrek
• Leuconostoc mesenteroides, penyebab pelendiran makanan.


BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen) dimana Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi yang sebenarnya diakibatkan oleh sekeresi dari ragi yang ia sebut sebagai zymase.
B. Saran
Perkembangan bioteknologi perlu ditingkatkan lebij lanjut guna mendapatkan aneka produk yang lebih variatif. Terkhusus di bidang industri yakni fermentasi makanan agar manusia lebih mempunyai banyak alternatif dalam mengolah aneka makanan guna mempertahankan gisi pada bahan makanan.










DAFTAR PUSTAKA

Atlas, R. M. 1995. Principle of Microbiology. St Louis : Mosby
Holt, Jc, Bargey DH. 1994. Bargey’s Manual of Determinative Bacteriology (Edisi ke-9th ed.). Baltimore : Williams and Wilkins.
http :// wimvynurbahri.blogspot.com diakses pada hari Jumat 9 Desember 2011 pukul 06.00 WITA
http :// id. Wikipedia . org / wiki / kategori : Makanan – Hasil – Fermentasi diakses pada hari Jumat 9 Desember 2011 pukul 06.00 WITA
W. Desrosier, Norman. 1988. Teknologi Pengawetan Pangan. Jakarta : UI – Press