28/06/2018

1

PRODUK FERMENTASI

Capaian Pembelajaran :

Mahasiswa mampu menjelaskan proses pengolahan produk industri fermentasi pangan dan non pangan

ProdukProdukProdukProduk MikrobaMikrobaMikrobaMikroba

Roti, bir, wine Saccharomyces cerevisae

Yoghurt, kefir, probiotik Bakteri Asam Laktat

Kecap Aspergillus oryzae, Zygosaccharomyces rouxii

Tempe Rhizopus sp

Tapai Hansenulla, Saccharomyces

Asam Cuka Acetobacter acetii

Asam Sitrat Aspergillus niger

Asam Laktat Lactobacillus delbueckii

Nata Acetobacter xylinum

Acar, asinan Bakteri Asam Laktat

Asam Glutamat Corynobacterium glutamicum

Lisin Brevibacterium lactofermentum

Penisilin Penicillium chrysogenum

Tabel 1. Contoh produk fermentasi dan mikroba

yang menghasilkannya

28/06/2018

2

Tabel 1. Senyawa penimbul bau sedap (fragrance) asal mikroba

Mikroba Fragrance Rumus KimiaAscoidea hylacoeti

Fruity, rose β-phenyletanol, furan-2-carboxylate

Ceratocytis moniliformis

Fruity, banana, peach, pear, rose

3-Methylbutyl acetate. δ,γ-degalactone, geraniol, citronellol, nerol, linalool, α-terpinol

C.variaspora Fragrant, geranium Citronellol, citronellyl, acetate, geranial, neral, geraniol, linalool, geranyl acetate.

C.virescens Rose, fruity 6-methyl-5-heptan-2-olacetat, citronellol, linalool, feraniol, geranyl acetate

Inocybe corydalina

Fruity, jasmine Cinnamic acid methyl ester.

K;uyveromyces lactis

Fruity, rose Citronellol, linalool, geraniol.

28/06/2018

3

Tabel 1…………

Mikroba Fragrance Rumus Kimia

Mycoacia uda Fruity, grassy, almond P-Methylacetophenone, p-tolyl1-

ethanol, p-tolyaldehyde

Penicillum

decumbens

Pine, rose, apple,

mushrooms

Thujopsene, 3-octanone, 1-acten-3-

ol, nerolidol, βphenylethanol, δ-

decalactone

Phellinus sp Fruity, rose,

wintergreen

Methyl benzoate, methyl salicylate,

β-phenylethanol, -decalactone

Streptomyces

odorifer

Earthy, camphor Trans-1, 10 dimethyl-trans-9-

decalol, 2-exohydroxy-2-methyl-

bornae.

Trametes

odorata

Honey, rose, fruity,

anise

Methyl phenylacetate, geraniol,

nerol, citronellol.

Trichoderma

viridae

Coconut 6-Pentyl-2-pyrone

KLASIFIKASI PRODUK PANGAN FERMENTASI

� Berdasarkan pada perubahan yang terjadi pada karbohidrat sebagai akibat dari aktivitas mikroorganisme, maka dibedakan atas, fermentasi yang mengubah karbohidrat menjadi :

1. asam-asam organik

2. alkohol dan karbondioksida

� Secara komersial produk fermentasi yang penting dibedakan atas fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol

28/06/2018

4

Produk Fermentasi

• Indigenous Fermentations (Produk fermentasi

tradisional)

• Technological Fermentations (Produk

fermentasi moderen)

28/06/2018

5

Fermentasi yang menghasilkan produk makanan dan minuman

Keju — fungi (kapang)

Anggur — yeast

Dll??

Beberapa produk diproduksi secara komersial dalam jumlah

terbatas untuk pasar khusus, atau belum dikomersialisasi �

produk indigenous, menggunakan mikroba lokal

Tempe, Tape, kefir, kim-chi, sauerkraut,

yoghurt, San Francisco sourdough bread…

Beberapa produk sudah distandarisasi dan dikomersialisasi

INDIGENOUS FERMENTATIONS

Produk Fermentasi Di Indonesia

Tempe, Oncom

Tapai, Peuyeum

Tempoyak Dadih

Terasi Pliek U Tauco Kecap

28/06/2018

6

Produk Fermentasi Susu

� Yoghurt

� Cheese

� Kefir

� Buttermilk

� Sour cream

� Acidophilus milk

Produk Pangan Fermentasi Lainnya

� Roti

� Idly � sejenis roti di India

� Sauerkraut

� Kimchi

� Natto � fermentasi kedelai di Jepang

� Fermented meat products

� Sour-dough bread

� Miso

� Wine

� Bir

� Sake

28/06/2018

7

Penggolongan maknan fermentasi berdasarkan

Mikroorganisme yang Berperan :

� Homofermentasi � hanya 1 jenis spesies mo, contoh tempe : Rhizopus oligosporus

� Heterofermentasi � lebih dari 1 jenis mo darispesies yg berbeda, contoh pada ragi terdapatjamur Amylomyces, yeast Endomycopsis danSaccharomyces

� Homomultifermentasi � 2 atau lebih strain darispesies yg sama contoh yogurt kedelai perlu 2 strain L. acidophilus yang berbeda peranannya.

� Polifermentasi � dilakukan sejumlah mo daristrain dan spesies yang berbeda � tipe fermentasimakanan tradisional yang alami

Contoh Produk Fermentasi yang Tergolong

Homofermentatif

� Oncom � fermentasi dari bungkil kacang tanah olehNeurospora intermedia

� Shofu � tofu yg difermentasi jamur Actinomucor elegans

� Tempe � biji kedelai oleh jamur Rhizopus oligosporus

28/06/2018

8

Heterofermentatif

� Tape � jamur Amylomyces, yeast Saccharomyces, Endomycopsis atau Candida

� Teh � yeast Saccharomyces bisporus, Candida sp, bakteriasam asetat

� Kecap � Aspergillus oryzae atau A. sojae serta yeast danbakteri sbg pbtk flavor yg khas

� Shoyu (soy sauce) : sama dg kecap hanya ditambah gandum

� Tauco � A. oryzae

� Miso � seperti tauco tapi kedelai dihancurkan sebelum difermentasi, A. sojae, A. oryzae

� Sake � beras ketan A. oryzae dan S. cerevisae

� Sauerkraut & pickle � BAL, Leuconostoc mesenteroides, L. plantarum, L. delbrueckii.

Penggolongan makanan fermentasi berdasarkan

Bahan Dasar yang digunakan (Campbell-Platt, 1987)

� Minuman beralkohol : wine, bir, sake, brem cair� Makanan fermentasi dari serealia : roti, dll� Makanan fermentasi dari susu : keju, kefir, yogurt, dadih� Makanan fermentasi dari ikan : balacan (Phil), terasi� Makanan fermentasi dari sayuran dan buah : sauerkraut,

pickle, kimchi, tempoyak, asinan sawi� Makanan fermentasi dari kacangan : tempe, kecap, oncom,

tauco, shoyu, miso� Makanan fermentasi dari daging : salami (Aus), nham (Thai)� Makanan fermentasi dari bahan berpati : tape ketela,

growol, gatot� Makanan fermentasi dari bahan lain : dage dari ampas

kelapa, tempe bongkrek dari ampas kelapa, nata de coco,

28/06/2018

9

Penggolongan makanan fermentasi di

negara2 Asia menurut Steinkraus (1982)

� Makanan fermentasi yang dihasilkan berdasarkan proses proteolisis padaprotein nabati oleh aktivitas enzim mikrobia contoh : soy sauce dariChina, Shoyu dan miso dari Jepang, kecap dan tauco dari Ind

� Makanan fermentasi yang dihasilkan berdasarkan proses hidrolisisikan/udang dalam larutan garam pekat misal petis, terasi

� Makanan fermentasi yang dihasilkan mempunyai tekstur yang menyerupaidaging dari bahan serealia atau kacang2an sebagai substrat misal tempe, oncom

� Makanan fermentasi dengan mempergunakan prinsip koji sebagaiinokulan misal soy sauce, miso, kecap, tempe, oncom, tape, brem, sake

� Makanan fermentasi yang dihasilkan berdasarkan proses yang dapat menghasilkan asam2 organik sebagai hasil utamanya misal kimchi, tape

� Makanan fermentasi yang dihasilkan berdasarkan proses fermentasialkohol misal sake, tape ketan, tape ketela, brem

Penggolongan lain :

� Proses fermentasi yang dapat menghasilkan flavor seperti daging dari protein nabati (soy sauce, shoyu, kecap, miso/tauco)

� Proses fermentasi yang dapat menghasilkan flavor spt daging dari protein hewani (saus ikan, udang, pasta ikan)

� Proses fermentasi yg dpt membentuk tekstur spt daging dari bahan serealia (tempe, oncom)

� Proses fermentasi yang ditujukan untuk menaikkan kandungan protein dari bahan berpati (tape ketan, tape ketela)

� Proses fermentasi yg ditujukan untuk memperkaya produk dengan vitamin (tape, tempe, oncom)

� Proses fermentasi yg ditujukan utk produksi roti dari bahan bukan gandum

� Proses fermentasi yg ditujukan utk mengurangi waktu pemasakan dan bahan bakar yg dipergunakan (tempe, oncom)

� Proses fermentasi yg ditujukan sbg pengawetan dgn biaya yg relatif rendah (pickle, sauerkraut, kimchi)

28/06/2018

10

Keuntungan Produk Indigenous

Kelemahan Produk Indigenous

Profil Flavor yang unik

Umur simpan > panjang

Quality control—sangat beragam,

kemungkinan terkontaminasi

Sulit untuk diproduksi secara masssal

Keuntungan Fermentasi

KeuntunganBahan Baku Produk Fermentasi

Pengawetan Susu Yoghurt, cheese

Meningkatkan Keamanan

Produksi Asam

Produksi Asam dan Alkohol

Produksi bakteriosin

Menghilangkan toksik

Buah

Barley

Anggur

Daging

Ubi Kayu

Kedelai

Vinegar

Beer

Wine

Salami

Tapai,Gari, polviho azedo

Soy sauce

Meningkatkan Nilai Gizi

Memperbaiki daya cerna

Retensi mikronutrien

Meningkatkan kandungan serat

Mensintesa komponen probiotik

Gandum

Sayuran daun.

Kelapa

Susu

Bread

Kimchi, sauerkraut

Nata de coco

Bifidus milk, Yakult,

Acidophilus yoghurt

Meningkatkan Flavor Biji Kopi

Anggur

Kopi

Wine

28/06/2018

11

Produk Kimia Hasil Teknologi Fermentasi

• Produk fermentasi klasik sebelum tahun

1950 � molekul organik dengan ≤ 6

• Produk fermentasi moderen � asam-asam

organik, asam amino, protein (insulin),

HGH (Human Growth Hormone),

polisakarida

22

Beberapa Produk Industri Fermentasi yang Penting

Produk Mikroba Penggunaan

Ethanol Saccharomyces

cerevisiae

Pelarut, beverages

Glycerol Saccharomyces

cerevisiae

Produksi bahan

peledak

Lactic acid Lactobacillus

bulgaricus

Pangan dan

pharmaceutical

Acetone and

butanol

Clostridium

acetobutylicum

Pelarut

α-amylase Bacillus subtilis Hidrolisis Pati

28/06/2018

12

23

Beberapa Produk Fermentasi yang Penting

Teknologi Fermentasi Untuk Produk Komersial

• Kondisi terkontrol

• Mikroba yang digunakan strain (galur) murni

• Produk yang dihasilkan murni

• Reaktor skala besar

• Menggunakan mikroba hasil rekayasa genetika

untuk menghasilkan beberapa produk alami

seperti insulin, hormon, dan enzim

28/06/2018

13

PRODUK FERMENTASI NABATI

Tempe

� Ciri-ciri : warna putih, tekstur kompak, flavor spesifik

� Warna putih disebabkan miselia jamur yang tumbuh padapermukaan biji kedele

� Jamur Rhizopus oligosporus

28/06/2018

14

Sifat-sifat jamur R. oligosporus

� Tidak dapat menggunakan sumber karbon dari KH biji kedele seperti stakhiosa,rafinosa, dan sukrosa, ttpi bisa mgnkan sumber C dari glukosa, fruktosa,galaktosa, dan maltosa

� Mempunyai aktivitas enzim lipase yang tinggi

� Sebagai sumber N digunakan garam amonium dan asam amino seperti prolin,glisin, asam aspartat, dan leusin

� Mempunyai aktivitas proteolitik yang tinggi

� Tidak memp aktivitas pektinase

� Dapat mensintesa komponen antioksidan yaitu isoflavon

� Dapat menghslkan aroma dan flavor spesifik tempe

� Dapat menghslkan komponen antibakteri

� Dapat menghambat pertumbuhan, sporulasi, dan pembentukan aflatoksin oleh A.flavus dan A. parasiticus

� Dapat menghambat pembentukan toksin oleh Pseudomonas cocovenenans padapembuatan tempe bongkrek

Proses pembuatan

Kedele

Pencucian

Perendaman dalam air 24 jam, sampai pH 4,5-5,0

Perebusan 1 jam

Penghilangan kulit

Pendinginan sambil dikeringanginkan

Inokulasi

Pembungkusan

Fermentasi 24 jam

Tempe

28/06/2018

15

Kecap

� Kecap dalam masakan berperan sebagai penguatflavor

� Inokulan : A. oryzae dan A. sojae (dominan), BALyang bersifat homofermentatif terutamaPediococcus cerevisiae, L. delbruekci, dan yeast yangtoleran terhadap garam tinggi

� Untuk industri RT banyak yang menggunakaninokulan tempe

� Yang pertama kali tumbuh adalah BAL (membtkaroma dan flavor yang spesifik) � menghasilkanasam � pH turun � kondisi optimum untukpertumbuhan yeast (menghasilkan etanol,komponen flavor)

Pembuatan kecap

Biji kedelai

Pencucian

Perebusan

Penirisan dan pendinginan

Fermentasi koji/ jamur

Pengeringan dan penghilangan miselia jamur

Fermentasi moromi (dalam larutan garam) 2 minggu-2 bulan

Ekstraksi dan filtrasi

Perebusan, Penambahan gula kelapa dan bumbu

Pembotolan

Kecap

28/06/2018

16

Pembuatan tauco

Biji kedelai

Pencucian

Perendaman 12 jam

Penghilangan kulit

Perebusan 1-2 jam

Penirisan dan pendinginan

Pencampuran tepung tapioka/beras 1:2

Inokulasi

Inkubasi 2-5 hari

Perendaman dalam larutan garam 20%

Inkubasi 21-30 hari

Tauco mentah

Pemasakan dengan penambahan bumbu

Pembotolan

Fermentasi sayuran dan buah-buahan

� Sayuran dan buah-buahan digarami terlebih dahulu,kemudian dilanjutkan dengan fermentasi � asinan

� Proses fermentasi berlangsung secara spontan (tanpastarter)

� Contoh :� Tempoyak : fermentasi durian; asinan sawi

� Di LN : sauerkraut, kimchi

28/06/2018

17

Contoh Pembuatan Probiotik dari Sari

Buah

� Kultur yang digunakan adalah kultur liofilisasi yaitu kulturbakteri asam laktat yang diisolasi dari berbagai bahan panganyang mengalami fermentasi asam laktat seperti pikel sauerkraut, yoghurt, dadih, yakult atau tempoyak .

� Kultur liofilisasi dipindahkan ke dalam tabung berisi media MRS broth (de Mann Rogosa Sharpe)

� Kultur ini kemudian disimpan pada media MRS agar yang ditambah 0.1% (b/v) CaCO3 dengan menggunakan metodetusuk.

� Kultur diinkubasikan pada suhu 37oC selama 48 jam � kultur stok(disimpan di dalam refrigerator suhu 4oC) , disegarkan kembaliminimal sebulan sekali. Inokulum yang akan ditambahkan ke dalamminuman sari buah dibuat dalam bentuk kultur kerja.

� Kultur kerja dibuat dengan menggunakan media sari buah dan sususkim.

� Kultur induk sebanyak 0.1% di tumbuhkan pada media sari buah yang mengandung susu skim 10% dan diinkubasikan pada suhu 37oC selama 48 jam, sehingga dihasilkan koloni sebanyak 1.0-4.0 x 109

koloni/ml dengan kadar asam laktat kurang lebih 2.7%.

� Selanjutnya kultur ditambahkan lagi sebanyak 0.5% dalam media sari buah yang ditambah susu skim 10% dan glukosa 3%, dandiinkubasikan selama 24 jam pada suhu 37oC.

� Kultur induk perlu diperbaharui setiap minggu dengan caramenumbuhkannya ke dalam media sari buah dan susu skim 10%.

28/06/2018

18

Kultur → MRS Broth → Agar MRS Liofilisasi (48-72 jam 37oC) Kultur stok

Sari buah + Susu skim 10% Kultur induk (48 jam, 37oC)

Sari buah + susu skim 10% Kultur antara (48 jam, 37oC)

Sari buah + susu skim 10% + 3% glukosa

Kultur kerja (24 jam, 37oC)

Tahap-tahap persiapan inokulum bakteri dalam pembuatan minuman sari buah dengan probiotik.

Fermentasi Pangan dari Bahan

Protein Hewani

28/06/2018

19

Yoghurt

� Susu yg difermentasikan oleh L. bulgaricus dan S. thermophilus yang memp rasa asam yg segar dan tekstursemi padat

� Merupakan produk khas Eropa akan tetapi di negara2 lain dapat mempunyai nama yang berbeda misal jugurt �Turki, dahi � India, dadih � Indonesia

Pembuatan yogurt secara tradisional

Susu

Homogenisasi 2000-2500 psi

Pasteurisasi 90 oC, 5-15 menit

Pendinginan suhu 40-45 oC

Inokulasi

Inkubasi 40-45 oC sampai menggumpal

yoghurt

28/06/2018

20

Pembuatan yogurt

susu low fat 90% (v/v), skim 2% (b/v), gula 10% (b/v), essence 0,3% (b/v)

dicampur

dipasteurisasi 85 oC, 30 menit

didinginkan 40 oC

diinokulasi dengan starter 10% (v/v)

tuang ke cup steril @ 50-60 ml

inkubasi 43 oC, 6-7 jam

disimpan di cool room (4 oC)

yogurt dingin

Keterangan : starter dibuat dari campuran kultur L. bulgaricus : S. thermophilus = 1:1 atau L. bulgaricus : Lactobacillus spp Dad13 : S. thermophilus = 1:1:2 atau L. bulgaricus : Lactobacillus plantarum Mut7 : S. thermophilus = 1:1:2

Keju

� Susu yang diinokulasi oleh mikrobia yang membentukasam laktat dan membentuk curd/jendalan � dipresssehingga air hilang � ripening/pematangan

� Mikrobia yang digunakan golongan bakteri asam laktat danjamur tertentu misal P. roqueforti

28/06/2018

21

‘Soft’ cheeses

Memiliki kulit di bagian luar yang merupakan hifadari Penicillium camemberti dan sel khamirGeotrichum candidum.

Swiss cheeses

Species Propionobacter menghasilkan asampropionat sehingga keju ini memiliki flavor yangkhas, dan CO2 yang dikeluarkan akan membentuklubang pada keju.

‘Blue’ cheeses

Dicirikan dengan adanya “urat- urat” sebagaiakibat dari pertumbuhan Penicillium species,terutama P.roquefortii dan P.glaucum.

Produk Fermentasi Daging

� Sosis fermentasi � salami, pepperoni dan bologna

� Diproduksi dari campuran daging yang halus, rempah-rempah, garam kiuring (sodium nitrit/nitrat), garam dan gula.

� Daging tersebut dimasukkan dalam selongsong sosis (sausage casing), kemudaian difermentasi dan akhirnya dipasteurisasi pada suhu 65 – 68oC selama 4-8 jam, dikeringkan dan kemudian disimpan pada suhu rendah (4-7oC).

� Proses fermentasi menghasilkan produk sosis yang awet.

28/06/2018

22

� Keawetan sosis fermentasi diperoleh karena :

• Adanya aktivitas anti mikroorganisme dari nitrit dan garam-garam lain.

• Terbentuk asam laktat (sekitar 0,8-1,2%) selama proses fermentasi.

• Adanya pengaruh pemanasan, terutama pada saat pasteurisasi dan pengeringan.

• Turunnya aktivitas dan ketersediaan air (Aw) karena adanya penambahan garam-garam dan proses pengeringan.

• Penyimpanan pada suhu rendah

Fermentasi Pangan dari Bahan

Berpati/Karbohidrat

28/06/2018

23

Fermentasi Tape

� Inokulum ragi : yeast dan jamur amilolitik, bakteri asamlaktat (BAL)

� Yeast dan jamur amilolitik akan memecah pati menjadigula sederhana, fermentasi dilanjutkan yeast dan BAL

� Fermentasi berlangsung 1-2 hari � tekstur menjadi lunak,berair, rasa dan aroma yang asam beralkohol

Ubi Kayu

� Ubi kayu segar mengandung cyanhydric acid(HCN) yang harus dihilangkan agar amanuntuk dikonsumsi manusia. Contoh : Garimengandung 20 mg / kg HCN – sedangkanpada ubi kayu segar 43 mg / kg

� Gari adalah produk fermentasi, dari ubi kayudibentuk menjadi gel, dan dikeringkan.Populer di negara Nigeria, Benin, Togo, Ghanadan negara-negara Afrika lain.

� Polvilho adalah pati ubi kayu yang diasamkan� dijumpai di Brazilia dan negara-negaraAmerika Latin

28/06/2018

24

Nata de Coco

� Desert dari air kelapa yang berasal dari Filipina

� Mengandung serat tinggi dan “zero fat”

� Tekstur kenyal, transparan, dan diproduksi dengan cara fermentasi pada air kelapa

Tahapan Pembuatan Nata De Coco