Bab I Pendahuluan Dewasa Dewasa ini sel mikro mikrobe be tela telah h menjad menjadii mode modell yang yang berman bermanfaa faatt untuk untuk mengkaji proses-proses kehidupan karena sifat keragamannya yang luas, serba guna dan mudahnya mudahnya dimanipulas dimanipulasi. i. Mikrobiolog Mikrobiologii merupakan merupakan organisme organisme yang dapat dilihat dilihat hanya dengan bantuan pembesaran mikroskop berdaya tinggi. Pada tahun 1870-an peran mikrobiologi mikrobiologi sebagai penyakit penyakit menjadi menjadi dimengerti dimengerti dan diterima. diterima. Pada waktu yang kurang lebih bersamaan bersamaan terbukti terbukti bahwa mikroorgani mikroorganisme sme melakukan melakukan banyak fungsi vital di lingkungan kita. Mikrob Mikrobiol iologi ogi boleh boleh dikata dikatakan kan ilmu ilmu yang yang masih masih muda. muda. Dunia Dunia jasad jasad renik renik barul barulah ah ditemu ditemukan kan sekit sekitar ar 300 tahun tahun yang yang lalu, lalu, dan makna makna yang yang sesung sesungguhn guhnya ya mengenai mikroorganisme itu barulah dipahami dan dihargai baru pada 200 tahun kemudian. kemudian. Mikrobiolo Mikrobiologi gi muncul sebagai bidang biologi biologi yang sangat berarti baru sekitar 40 tahun terakhir. Kini mikrooganisme digunakan oleh para peneliti dalam penelaahan hampir semua gejala biologis yang utama. Kegunaa Kegunaan n mikroo mikroorga rganis nisme me dalam dalam dunia dunia pertan pertanian ian salah salah satuny satunyaa adalah adalah pem pembu buat atan an ferm fermen enta tasi si maka makanan nan dan minu minuma man. n. Sebe Sebelu lum m diken dikenal alny nyaa dunia dunia mikroo mikroorga rganis nisme me sesung sesungguhn guhnya ya sejaka sejaka zaman zaman purpak purpakala ala telah telah banyak banyak dilakuk dilakukan an proses fermentasi makanan dan minuman.
Bab II
Pembahasan 2. 1. Teori Teori Fermentasi Proses fermentasii telah dikenal bangsa Mesopotamia dan Akadia sejak 500 tahun sebelum Masehi. Masehi. Mereka menggunakan menggunakan proses fermentasi fermentasi untuk menyimpan menyimpan bir . begitu pula di Cina menggunakan fermentasi untuk membuat minuman dari beras yang dikenal dengan kiu, sejak 2.300 tahun sebelum Masehi. Pada zaman dahulu, orang memperbaiki mutu produk-produk fermentasinya hanya hanya dengan dengan cara cara mencoba mencoba-co -coba, ba, tanpa tanpa menyad menyadari ari bahwa bahwa mutu mutu sesung sesungguhn guhnya ya ber berga gant ntun ung g kepad kepadaa peny penyed edia iaan an atau atau perb perbai aika kan n kondi kondisi si bagi bagi pert pertum umbuh buhan an mikroorganisme pelaku pelak pelak fermentasi tersebut. Barulah setelah Pasteur menelaah peran peranan an mikroo mikroorga rganis nisme me dalam dalam proses proses fermen fermentas tasii pada pada pembua pembuatan tan anggur anggur maka maka orang menjadi mengerti bahwa mikroorganisme itulah yang menyebabkan fermentasi. Pengertian dari fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan keadaan anaero anaerobik bik (tanpa (tanpa oksige oksigen). n). Secara Secara umum, umum, fermen fermentas tasii adalah adalah salah salah satu satu bentu bentuk k respir respirasi asi anaerob anaerobik, ik, akan tetapi tetapi,, terdap terdapat at defini definisi si yang yang lebih lebih jelas jelas yang yang mendefinis mendefinisikan ikan fermentasi fermentasi sebagai respirasi respirasi dalam lingkungan lingkungan anaerobik anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal. Gula Gula adalah adalah bahan bahan yang yang umum umum dalam dalam fermen fermentas tasi. i. Bebera Beberapa pa contoh contoh hasil hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain lain dapat dapat juga juga dihasi dihasilka lkan n dari dari fermen fermentas tasii sepert sepertii asam asam butira butiratt dan aseton aseton.. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot otot mamali mamaliaa selama selama kerja kerja yang yang keras keras (yang (yang tidak tidak memil memiliki iki aksept akseptor or elektr elektron on eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi. 2. 2. Kegagalan dalam Fermentasi Proses fermentasi tidak lepas dengan keberadaan mikroba. Mikroba sebagai peran utama dalam proses fermentasi harus memenuhi syarat-syarat tertentu, 1. murni; 2. unggul; 3. stabil; 4. bukan pathogen. 1. Murni Dalam proses-proses tertentu harus menggunakan biakan murni (dari satu strain tertentu) yang telah diketahui sifat-sifatnya. Untuk menjaga agar biakan tetap murni dalam proses maka kondisi lingkungan harus dijaga tetap steril. Penggunaan kultur kultur tunggal mempunyai mempunyai resiko resiko yang tinggi karena kondisi kondisi harus optimum. optimum. Untuk mengurangi kegagalan dapat digunakan biakan campuran. Keuntungan penggunaan
biakan biakan campuran campuran adalah adalah mengurangi mengurangi resiko apabila mikrobia mikrobia yang lain tidak aktif melakukan fermentasi. 2. Unggul Pada kondisi fermentasi yang diberikan, mikrobia harus mampu menghasilkan perub perubaha ahan-pe n-perub rubahan ahan yang yang dikehe dikehendak ndakii secara secara cepat cepat dan hasil hasil yang yang besar. besar. Sifat Sifat unggul yang ada harus dapat dipertahankan. Hal ini berkaitan dengan kondisi proses yang diharapkan. Proses rekayasa genetik dapat dilakukan untuk memperbaiki sifat jasad jasad dengan dengan maksud maksud memper mempertin tinggi ggi produk produk yang yang dihara diharapkan pkan dan mengur mengurang angii produk-produk ikutan. 3. Stabil Pada Pada kondis kondisii yang yang diberi diberikan, kan, mikro mikrobia bia harus harus mempuny mempunyai ai sifatsifat-sif sifat at yang yang tetap, tidak mengalami perubahan karena mutasi atau lingkungan. 4. Bukan Patogen Mikrobia yang digunakan adalah bukan patogen bagi manusia maupun hewan, kecuali untuk produksi bahan kimia tertentu. Jika digunakan mikrobia patogen harus dijaga, agar tidak menimbulkan akibat samping pada lingkungan 2. 2. 1. Kegagalan Fermentasi Karena Faktor Ekologi Selain mikroba, fermentasi dapat mengalami kegagalan bila kondisi ekologi (lingkungan) tidak mendukung terjadinya fermentasi. Mikroba memerlukan kondisi lingkungan yang mendukkung guna pertumbuhan dan perkembangan. Berkaitan dengan hal tersebut maka faktor lingkungan dapat dibagi kedalam dua kelompok besar, yaitu faktor intrinsik dan faktor ekstrinsik. Faktor Intrinsik Faktor intrinsik artinya adalah segala sesuatu yang terdapat atau melekat pada lingkungan (media) tempat tumbuh mikroba tersebut. Apabila diasumsikan media berada pada kondisi stabil dan steril, faktor intrinsik ini tidak akan berubah-ubah kondisinya. Berikut adalah faktor intrinsik terjadinya fermentasi (1) (1) nutr nutrie ien n (2) faktor faktor penghambat penghambat dan stimulan stimulan (3) aktivitas air (AW) (4) pH (5) potens potensial ial redoks redoks Nutrien Perkembangan atau pertumbuhan dapat berlangsung apabila mikroba dapat melaku melakukan kan sintes sintesis is kompone komponen-ko n-kompo mponen nen selula selularr dan energi energi dengan dengan mengam mengambil bil nutrisi dari lingkungannya. Komponen nutritif ini adalah:
(1) (2) (3) (4) (4) (5) (5)
karbohidrat karbohidrat,, atau sumber sumber C protein, protein, asam amino, amino, atau atau sumber N lipid, lipid, terutama terutama asam lemak lemak esensial esensial miner mineral al,, vita vitami min. n.
Kebut Kebutuha uhan n nutr nutris isii dari dari seti setiap ap mikr mikrob obaa pun pun tida tidak k sama sama.. Bakt Bakter erii pada pada umumny umumnyaa membut membutuhka uhkan n nutris nutrisii yang yang lebih lebih komple kompleks ks diband dibanding ingkan kan kamir kamir dan kapang. Ada spesies yang mampu memecah komponen nutrisi yang kompleks dengan cara melakukan hidrolisis komponen tersebut di luar sel (menggunakan ekso-enzim) Namun, Namun, ada pula yang hanya mampu menggunakan menggunakan komponen nutrisi dalam bentuk yang lebih sederhana. Ada pula spesies yang tumbuh sebagai akibat dari matinya spesies yang lain.
Faktor Penghambat Beberapa bahan pangan juga memiliki komponan kimiawi, secara alamiah ataupun ditambahkan, yang menghambat pertumbuhan mikroba tertentu. Sebagai contoh: (1) sekalipun telur memiliki memiliki kandungan nutrisi yang lengkap, tetapi telur telur juga memiliki lisozim, sebuah enzim yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri. (2) pada susu, mekanisme pertahanannya terhadap terhadap mikroba tertentu tertentu bergantung dari komponen protein aglutinin. (3) rempah-rempah memiliki memiliki banyak komponen penghambat pertumbuhan mikroba, misalnya eugenol pada cengkeh. Komponen penghambat ini memiliki tiga modus kerja terhadap mikroba tertentu: mencegah pertumbuhan, menghambat pertumbuhan, dan membunuh. Aktivitas Air Aktivitas Aktivitas air didefinis didefinisikan ikan sebagai sebagai sebuah besaran ketersediaan ketersediaan air untuk berlangsungnya fungsi-fungsi biologis. Air digunakan oleh mikroba sebagai medium: (1) (2) (3) (4)
transportas transportasii nutrien nutrien ke dalam sel, membuang membuang metabolit metabolit ke luar luar sel, tempat tempat berlangsungnya berlangsungnya reaksi reaksi enzimatis, enzimatis, sintesis sintesis komponen komponen selula selular r
(5) dan berper berperan an memban membantu tu proses proses biokim biokimia ia sepert sepertii hidrol hidrolis isis is polime polimerr menjad menjadii monomer Setiap Setiap mikroba memiliki memiliki ketersediaa ketersediaan n air optimum, maksimum, maksimum, minimum minimum untuk pertumbuhannya. Ketersedia air minimum merupakan batasan paling minimum agar bakteri dapat bersporulasi, spora dapat bergerminasi, dan toksin dapat diproduksi. Dibawah Dibawah ketersediaa ketersediaan n air minimum, minimum, mikroba mikroba mungkin mungkin dapat tumbuh (secara non ideal), namun populasinya akan terus tereduksi dan kehilangan viabilitasnya. pH pH merupakan indikator konsentrasi ion hidrogen dalam bahan pangan. Setiap mikroorganisme memiliki pH minimum, maksimum, dan optimum. Pada kondisi pH di bawah minimum, mikroba akan berhenti tumbuh dan mati. Kondisi pH lingkungan juga mempengaruhi ekspresi gen dalam mikroba. Eksp Ekspre resi si gen yang yang dipen dipenga garu ruhi hi pH ini ini kemu kemudi dian an akan akan berda berdamp mpak ak pada pada perpindahan proton, degradasi asam amino, adaptasi terhadap kondisi asam-basa, dan faktor virulensi (keganasan) dari mikroba tersebut. pH juga berpengaruh terhadap kemampuan kemampuan reproduksi reproduksi dan metabolis metabolisme me intraselul intraseluler. er. Pada pH yang tidak ideal, ideal, dibutuhkan banyak energi untuk menyerap nutrisi dari luar, membuang nutrisi dari dalam, sehingga kemampuan berkembang biak menurun.
Potensial Redoks Potensial Redoks (Reduksi-oksidasi) mengukur perbedaan potensial (positifnegatif ion) di dalam sebuah sistem yang ditimbulkan akibat reaksi timbal balik pada sebuah kesetimbangan reaksi, yaitu sebuah senyawa akan teroksidasi (oksidan) dan senyawa yang lain akan tereduksi (reduktan). Senyawa yang mendonasikan elektronnya disebut reduktor, sementara senyawa yang mendapat tambahan elektron disebut oksidator.
Faktor Fak tor Eks Ek strinsik trin sik Faktor ekstrinsik berarti keadaan lingkungan yang dapat berubah dikarenakan enti entita tasn snya ya tida tidak k mele meleka katt pada pada ling lingku kunga ngan n (med (media ia)) temp tempat at tumb tumbuh uh mikr mikrob oba, a, melain melainkan kan dikare dikarenak nakan an kondisi kondisi di sekita sekitarr media media terseb tersebut. ut. Beriku Berikutt adalah adalah faktor faktor ektrinsik terjadinya fermentasi:
(1) kelembaban kelembaban relati relatif, f, RH (2) temper temperatu atur r (3) kompos komposisi isi gas
Kesimpulan Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tan (tanpa pa oksi oksige gen) n).. Seca Secara ra umum umum,, ferm fermen enta tasi si adal adalah ah sala salah h satu satu bentu bentuk k resp respir iras asii anaero anaerobik bik,, akan akan tetapi tetapi,, terdap terdapat at defini definisi si yang yang lebih lebih jelas jelas yang yang mendef mendefini inisik sikan an fermen fermentas tasii sebaga sebagaii respir respirasi asi dalam dalam lingku lingkungan ngan anaero anaerobik bik dengan dengan tanpa tanpa aksept akseptor or elektron eksternal.
Kegagalan Kegagalan dalam fermentasi fermentasi dapat terjadi terjadi karena pengaruh ekologi, ekologi, ekologi dibagi menjadi dua yaitu faktor intrinsik dan faktor ekstrinsik. Ketidak seimbangan ekologi dapat mengakibatkan penghambatan kerja mikroba pada proses fermentasi. Hal ini disebabkan mikroba yang tidak dapat tumbuh dengan maksimal.
