Fermentasi: Pengertian – Proses dan Contohnya

Pernah mendengar tentang fermentasi? Lalu apa itu fermentasi? Berikut ini adalah penjelasan lengkapnya.

Pengertian Fermentasi

Pengertian Secara Umum

Fermentasi adalah cara pengolahan bahan pangan menggunakan mikroorganisme sehingga menjadi makanan yang siap dikonsumsi.

Teknik fermentasi ini menyebabkan terjadinya perubahan sifat bahan pangan karena adanya pemecahan kandungan-kandungan pada bahan pangan tersebut.

Pengertian Menurut Ahli

• Menurut Madigan (2011)
  Fermentasi berasal dari bahasa latin ferfere, artinya mendidihkan. Fermentasi adalah sebuah proses terjadinya penguraian pada senyawa-senyawa organik. Senyawa organik ini akan menghasilkan energi dan mengubah substrat menjadi produk yang baru oleh mikroba.
• Menurut Muhiddin (2001)
• Fermentasi adalah pengolahan substrat yang menggunakan mikroba, sehingga menghasilkan produk baru yang diinginkan. Produk fermentasi yang dihasilkan berupa biomassa sel, enzim, metabolit primer dan sekunder serta produk biokonversi.

Sejarah Fermentasi

1. Sejarah Fermentasi Kuno

Proses fermentasi sudah dikenal sejak 7000-6000 SM. Proses fermentasi tertua dilakukan untuk membuat minuman beralkohol yang menggunakan buah-buahan, beras dan madu.

Bangsa Irak juga membuat keju dari hasil fermentasi susu sapi dan susu kambing.

Sedangkan di pegunungan Zagros (Iran) ditemukan kendi berusia 7000 tahun yang berisi sisa minuman anggur.

Sebuah catatan sejarah lain menyebutkan bangsa Babilonia sudah melakukan fermentasi minuman sejak tahun 3000 SM dan bangsa Mesir Kuno di tahun 3150 SM.

Bangsa Meksiko kuno sudah mengenal fermentasi di tahun 2000 SM sedangkan di Sudan proses fermentasi sudah ada sejak 1500 SM.

Bangsa Mesir kuno sudah mengenal ragi yang dijadikan bahan untuk membuat roti di tahun 4000 SM.

Bangsa Sumeria di tahun 1750 SM membuat bir dari hasil fermentasi tumbuhan barley.

Di Asia, bangsa Cina yang mengawali proses fermentasi yang bertujuan sebagai pengobatan.

Bangsa Cina menggunakan dadih kacang kedelai yang berjamur dan menjadikannya sebagai antibiotik.

2. Sejarah Fermentasi Modern

Berawal dari kebutuhan pasar akan minuman beralkohol dan cuka, pada tahun 1700-an negara-negara di Arab memulai industri minuman fermentasi dalam jumlah besar.

Industri ini kemudian berkembang hingga di awal abad ke 19 orang sudah mengenal fungsi khamir atau yeast (mikroorganisme sejenis fungi) untuk proses fermentasi alkohol.

Di akhir abad ke 19, kultur murni khamir mulai dikenal pada pembuatan starter.

Pada tahun 1856, Louis Pasteur menemukan bahwa proses fermentasi didukung oleh adanya katalis yang dihasilkan oleh sel-sel yeast yang hidup.

Pasteur menemukan sebuah teori bahwa fermentasi dapat dilakukan jika mikroorganisme memiliki pertumbuhan yang sejalan dengan proses fermentasi.

Berawal dari teori tersebut, pada sekitar tahun 1860-an mulai dikembangkan proses pasteurisasi dilakukan untuk mematikan mikroorganisme pada bahan makanan.

Pada tahun 1897 seorang ahli kimia dari Jerman bernama Eduard Buchner melakukan sebuah penelitian yang menghasilkan fakta baru tentang fermentasi.

Penemuan Buchner mengungkap fakta bahwa proses fermentasi tidak memerlukan sel hidup pada yeast melainkan menggunakan enzim yang didapat dari hasil sekresi yeast tersebut. Enzim ini diberi nama Zymase.

Pada tahun 1901 penemuan fermentasi tanpa sel oleh Eduard Buchner mendapatkan nobel penghargaan di bidang kimia.

Pada awal abad ke 20 industri fermentasi sudah menggunakan medium yang telah dipasteurisasi dengan tambahan 10% vinegar agar tidak terjadi kontaminasi.

Di awal abad ke 20 industri fermentasi bukan hanya untuk menghasilkan minuman beralkohol, tetapi juga massa sel khamir, asam laktat, asam asetat, asam sitrat, butanol, aseton dan glycerol.

Pada masa sekarang, industri fermentasi modern bukan hanya menghasilkan makanan dan minuman, tetapi sudah merambah ke kebutuhan medis.

Saat ini pengembangan fermentasi menggunakan rekayasa genetika dapat memproduksi protein sel tunggal, hormon insulin, antibiotik, enzim dan vitamin.

Fungsi Fermentasi

• Fermentasi dapat memudahkan proses produksi makanan. Salah satu contoh yaitu pembuatan roti menggunakan ragi agar adonan dapat mengembang.
• Menciptakan ragam pangan sehingga dapat mencukupi kebutuhan pangan. Salah satu contoh yaitu pakan ternak yang diproduksi melalui proses fermentasi sehingga ragam kebutuhan dan kuantitas produksi terpenuhi.
• Membantu masa penyimpanan sehingga makanan dapat disimpan lebih lama. Sebagai contoh yaitu pembuatan tempe yang menggunakan bakteri Rhizopus Oligoporus sehingga tempe dapat lebih tahan lama.
• Dengan adanya masa penyimpanan yang lebih panjang maka dapat membantu meminimalisir kerugian. Teknik fermentasi ini sangat bermanfaat di dunia perdagangan, manfaat yang diambil adalah masa penyimpanan yang panjang sehingga menguntungkan pedagang.
• Dapat menambah kandungan gizi pada makanan. Dengan catatan jika dapat dimanfaatkan dengan baik dan melalui proses yang benar.

Manfaat Fermentasi

1. Manfaat Fermentasi Bagi Kesehatan

Cukup banyak makanan tradisional yang melalui proses fermentasi. Antara lain tempe, tape, asinan sayur, bekasam dan sejenisnya (produk fermentasi bakteri asam laktat).

Makanan hasil fermentasi aman dikonsumsi dan memiliki manfaat kesehatan.

Bahkan makanan hasil fermentasi memiliki senyawa spesifik yang dapat berfungsi sebagai senyawa fungsional dan dapat mengatur proses metabolisme senyawa lain sehingga proses pencernaan menjadi lebih baik.

Fermentasi bakteri asam laktat dapat berperan sebagai anti karsinogenik.

2. Manfaat Fermentasi Bagi Produksi Pakan Ternak

Fermentasi pada pakan ternak adalah proses amoniasi agar kandungan nutrisi pada pakan ternak hijau dapat disimpan untuk kurun waktu yang lama.

3. Manfaat Fermentasi Bagi Industri Makanan

Bicara tentang fermentasi saat ini bukan hanya menghasilkan produk minuman beralkohol, tetapi banyak sekali makanan yang sering kita konsumsi melalui proses fermentasi.

Proses fermentasi dapat menghasilkan ragam makanan dari satu jenis bahan pokok.

Sebagai contoh ketela yang dapat difermentasi menjadi tape, bir dan makanan khas jawa timur yaitu brem.

Ragam makanan ini membantu perkembangan industri makanan di Indonesia khsususnya.

Tujuan Fermentasi

Tujuan pada awalnya fermentasi hanya bertujuan untuk menghasilkan minuman beralkohol yang menggunakan buah-buahan sebagai bahan dasar.

Di era fermentasi modern semakin meningkat kebutuhan manusia akan bahan pangan dan industri membuat tujuan fermentasi sebagai solusi.

Selain tujuan untuk memudahkan produksi pangan, fermentasi juga memiliki tujuan bagi pengobatan medis yaitu memproduksi obat-obatan.

Tujuan secara umum fermentasi adalah memberikan berbagai manfaat yang menguntungkan kehidupan manusia.

Reaksi Kimia Fermentasi

Proses fermentasi pada dasarnya menggunakan bahan dasar gula. Reaksi kimia yang terjadi pada proses fermentasi berbeda-beda, tergantung jenis gula dan produk yang ingin dihasilkan.

Proses sederhana fermentasi:

Glukosa (C6H12O6) ---> Proses Fermentasi ---> Etanol (2C2H5OH)

Glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling sederhana, melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH).

Proses fermentasi ini dilakukan oleh ragi untuk membuat roti dan produksi makanan yang lain.

Persamaan reaksi kimia Fermentasi :

Persamaan di atas dapat dijabarkan sebagai berikut:

Gula (glukosa, fruktosa dan sukrosa) = Alkohol (Etanol) + Karbondioksida + energi (ATP)

Untuk mempermudah memahami proses terjadinya fermentasi dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktak adalah yang paling banyak digunakan.

Kedua fermentasi tersebut memiliki perbedaan pada produk yang dihasilkan.

Produk akhir fermentasi alkohol --> Etanol dan CO

Produk akhir fermentasi asam laktat --> Asam Laktat

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Fermentasi

Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses fermentasi antara lain:

• Keasaman (pH)

Jumlah oksigen pada makanan yang mengandung asam berpengaruh pada keawetan makanan. Tingkat keasaman sangat berpengaruh pada perkembangan bakteri.

Kondisi keasaman yang baik bagi bakteri yaitu pH 4,5-5,5.

• Mikroba

Fermentasi dilakukan menggunakan kultur murni yang dihasilkan dari produk laboratorium. Kultur disimpan dalam keadaan kering atau dibekukan.

• Suhu

Kondisi suhu sangat menentukan jenis mikroba yang dipakai untuk fermentasi.

Setiap mikroorganisme memiliki masing-masing suhu yang optimal bagi pertumbuhannya.

• Oksigen

Pengaturan oksigen sangat diperlukan untuk memperbanyak atau menghambat pertumbuhan mikroba tertentu.

Jumlah oksigen yang dibutuhkan tiap mikroba berbeda-beda, misalnya pada ragi roti yang tumbuhlebih optimal jika dalam keadaan aerobik dan fermentasi terhadap gula lebih cepat dengan keadaan anaerobik.

• Waktu

Waktu adalah faktor yang menentukan berhasil atau tidaknya fermentasi.

Pada umumnya bakteri akan membelah sekali setiap 20 menit, tetapi pertumbuhan tiap bakteri berbeda sesuai jenisnya.

Jika sebuah bakteri memiliki waktu generasi 20 menit, sebuah sel dapat menghasilkan beberapa juta sel selama 7 jam.

Jenis-jenis Fermentasi

Berdasarkan Produk yang dihasilkan

Jenis fermentasi berdasarkan produk yang dihasilkan terbagi menjadi 2 jenis:

• Homofermentatif
  Adalah fermentasi yang memiliki produk akhir berupa asam laktat. Contoh: Pembuatan yoghurt dari hasil fermentasi susu.
• Heterofermentatif
  Adalah fermentasi yang memiliki produk akhir berupa asam laktat dan etanol dalam jumlah yang sama banyak. Contoh: proses fermentasi pembuatan tape menggunakan ketela.

Berdasarkan Penggunaan Oksigen

Berdasarkan penggunaan oksigen, fermentasi dibagi menjadi 2 yaitu:

• Fermentasi Aerobik
  Fermentasi yang memerlukan oksigen dalam prosesnya. Contoh: Fermentasi cuka
• Fermentasi Anaerobik
  Fermentasi ini tidak memerlukan oksigen. Contoh: Fermintasi minuman beralkohol.

Berdasarkan Mikroba Penghasil

Berdasarkan proses yang dihasilkan oleh mikroba, fermentasi dibagi menjadi 3 jenis:

• Fermentasi yang memproduksi sel mikroba (biomass)

Hasil fermentasi dari biomass antara lain produk yeast untuk roti dan sel mikroba untuk menghasilkan produk pangan manusia dan ternak

• Fermentasi yang menghasilkan enzim dari mikroba:

Enzim yang dihasilkan oleh mikroba memiliki keunggulan antara lain mampu menghasilkan dalam jumlah besar dan mudah untuk meningkatkan produktivitas.

Berdasarkan Metabolit Mikroba

Fermentasi yang menghasilkan metabolit mikroba dibedakan menjadi 2 yaitu:

• Metabolit primer
  Produk metabolisme primer contohnya etanol, asam sitrat, polisakarida, aseton, butanol, dan vitamin.
• Metabolit sekunder
  Merupakan fermentasi yang dihasilkan mikroba contohnya antibiotik, pemacu pertumbuhan, inhibitor enzim, dan lain-lain.

Proses Fermentasi

Berikut adalah tahapan proses fermentasi:

• Mempersiapkan medium yang digunakan untuk menumbuhkan mikroorganisme.
• Sterilisasi Medium, Fermentor dan Perlengkapannya
• Menyiapkan produksi kultur murni atau campuran yang sesuai dengan jumlah yang dibutuhkanuntuk menginokulasi pada tahap produksi
• Mengoptimalkan produksi pada tahap fermentasi produk dengan kondisi Optimal
• Proses ekstraksi dan Purifikasi
• Pembuangan limbah medium yang dihasilkan pada saat produksi.

Contoh Makanan dan Minuman Hasil Fermentasi

• Bir

Minuman ini mengandung 5% alkohol, minuman ini adalah salah satu hasil fermentasi dari gandum, barley dan biji-bijian.

Cara fermentasinya dengan mengeringkan gandum lalu dihaluskan dan dicampur dengan air panas.

Cairan ini disimpan di dalam bejana fermentasi lalu ditambahkan ragi lalu dibiarkan beberapa minggu dengan kondisi anaerob.

Kondisi demikian akan membuat ragi memakan gula dan membentuk alkohol.

• Anggur

Anggur adalah minuman beralkohol yang terbuat dari buah anggur yang difermentasi.

Anggur memiliki keseimbangan sifat alami yang menyebabkan buah tersebut dapat difermentasi tanpa menambahkan gula, asam, enzim, ataupun nutrisi lain.

Anggur dibuat dengan cara memfermentasi jus buah anggur menggunakan khamir dari tipe tertentu.

Ragi akan memakan kandungan gula yang ada pada buah anggur dan mengubahnya menjadi alkohol.

• Tempe

Tempe adalah hasil fermentasi kacang kedelai. Pembuatan tempe diawali dengan sama dengan penanaman mikroba (Rhizopus) pada media kacang kedelai.

Perpaduan kacang kedelai dengan Rhizopus (ragi tempe) tersebut menimbulkan proses fermentasi.

Proses fermentasi melunakkan kacang kedelai dan mengurai protein. Terurainya protein kedelai menjadi lebih sederhana, lebih mudah dicerna sehingga khasiatnya bisa diserap lebih baik.

• Yoghurt

Yoghurt adalah hasil fermentasi susu. Proses fermentasinya yaitu dengan menambahkan bakteri Bifidobacterium sp., Lactobacillus sp. atau bakteri Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus bulgaricus.

Bakteri-bakteri tersebut akan mengubah laktosa pada susu dan menghasilkan asam laktat.

Yoghurt memiliki manfaat yang baik bagi pencernaan.

Efek Samping Mengkonsumsi Makanan Fermentasi Berlebihan

Beberapa produk makanan hasil fermentasi memang memberikan manfaat yang baik bagi kesehatan, namun ada juga efek samping yang perlu diperhatikan.

Terutama jika mengkonsumsinya dalam jumlah yang berlebih.

• Menyebabkan perut kembung

Gas yang berlebih setelah probiotik membunuh bakteri berbahaya seperti Salmonella dan E. Coli. di usus, inilah yang menyebabkan perut kembung.

• Sakit kepala

Orang yang sensitif terhadap histamin dan tyramin bisa mengalami sakit kepala setelah mengonsumsi makanan fermentasi.

Kerena pengaruh senyawa amina yang menstimulasi sistem saraf pusat. Senyawa ini dapat menurunkan atau menaikkan aliran darah yang bisa menimbulkan sakit kepala.