Fermentasi merupakan salah satu reaksi penguraian substrat yang dibantu oleh mikroba tertentu.
Fermentasi juga biasa disebut dengan nama peragian.
Apa itu fermentasi dan bagaimana pengertiannya menurut beberapa ahli?
Simak ulasan pengertian fermentasi berikut ini, ya.
Pengertian Fermentasi
A. Secara Umum
Fermentasi berasal dari kata fervere dalam bahasa latin yang memiliki arti mendidih.
Asal kata ini mengacu pada gelembung dari hasil proses pemberian ragi pada buah-buahan yang diibaratkan seperti buih pada rebusan air ketika mendidih.
Pergeseran makna pada fermentasi ini terjadi ketika hasil percobaan Gay Lussac menunjukkan bahwa gula yang difermentasi terurai menjadi alkohol dan juga karbondioksida.
Pengertian fermentasi kemudian lebih luas lagi karena Louis Pasteur berhasil membuktikan bahwa perubahan sifat pada bahan yang mengalami fermentasi berhubungan dengan aktivitas sel sel hidup dan mikroorganisme pada keadaan tanpa udara atau anaerob.
Mikroba dalam teknologi fermentasi yang umum digunakan antara lain kapang, bakteri dan juga khamir.
B. Menurut Para Ahli
1. Menurut KBBI
Pengertian fermentasi menurut KBBI dalam artian nomina (kata benda) memiliki arti peragian.
Lebih detail, di KBBI dicantumkan dalam istilah kimia, fermentasi adalah suatu proses penguraian senyawa organik secara metabolik dengan bantuan mikroorganisme yang biasanya dilakukan dalam keadaan anaerobik, membebaskan gas dan menghasilkan energi.
2. Muhiddin (2001)
Fermentasi adalah salah satu teknologi pengolahan substrat untuk menghasilkan suatu produk dengan penggunaan jasad renik atau mikroba tertentu.
3. Mandigan (2011)
Fermentasi merupakan teknologi penguraian senyawa organik yang terjadi dengan bantuan mikroba melalui proses perubahan substrat menjadi produk baru dan menghasilkan energi.
4. Belitz (2009)
Fermentasi merupakan suatu proses yang mempunyai hasil akhir berupa asam laktat yang disebut fermentasi homofermentatif, serta asam laktat dan etanol dengan porsi sama banyak yang dikenal dengan nama fermentasi heterofermentatif.
5. Hery (2008)
Fermentasi adalah suatu bioteknologi yang sederhana untuk merubah suatu bahan menjadi produk lain melalui bantuan mikroba.
6. Taufik (2014)
Fermentasi adalah proses untuk memproduksi energi yang terjadi di dalam sebuah sel ketika tidak ada oksigen atau anaerob.
7. Jay (2005)
Fermentasi didefinisikan sebagai bentuk perubahan senyawa kompleks menjadi lebih sederhana dalam suatu proses kimia dengan bantuan enzim yang berasal dari suatu mikrobia.
8. Johan W. Von (2008)
Fermentasi adalah perubahan biokimia pada suatu substrat dibantu oleh enzim yang dikeluarkan mikroba tertentu dengan hasil akhir berupa peningkatan nutrisi.
9. MGMP (2005)
Fermentasi yaitu suatu proses yang mengubah suatu substrat menjadi produk tertentu dengan memanfaatkan peran mikroba.
10. Farnworth (2008)
Fermentasi ialah upaya untuk memperoleh suatu produk baru yang berasal dari bahan makanan untuk meningkatkan kegunaan dan memperpanjang daya simpannya.
Prinsip Dasar
Fermentasi memiliki prinsip dasar yaitu meningkatkan pertumbuhan dan mengaktifkan aktivitas metabolisme mikroba tertentu yang akan digunakan.
Tujuannya supaya mikroba tersebut dapat merubah sifat suatu bahan dan dihasilkan produk yang bermanfaat semacam alkohol atau asam, serta dapat menekan pertumbuhan dari mikroba pembusuk lipolitik maupun proteolitik.
Faktor yang Mempengaruhi
1. Mikroba
Mikroba yang digunakan untuk mendukung proses fermentasi terdiri dari jenis khamir, kapang dan bakteri.
Setiap mikroba mempunyai peranan masing-masing, sehingga jenisnya menyesuaikan dengan produk akhir yang ingin dicapai.
2. Substrat
Substrat menjadi sumber energi dari mikroorganisme untuk mendukung proses pertumbuhannya.
3. pH
pH atau keasaman berpengaruh terhadap jumlah mikroorganisme yang mampu berkembang biak saat proses fermentasi berlangsung.
Ketika pH fermentasi optimum maka proses fermentasi dapat berlangsung secara optimal.
4. Oksigen
Oksigen merupakan salah satu faktor yang berkaitan dengan pertumbuhan mikroorganisme pembantu dalam proses fermentasi.
Karena dalam proses fermentasi dibantu oleh bakteri, khamir serta kapang maka fermentasi dapat terjadi dalam keadaan aerob dan anaerob.
Fermentasi secara aerob (membutuhkan oksigen) terjadi dengan bantuan kapang, seperti pada proses pembuatan tempe.
Sementara fermentasi yang dibantu khamir bisa terjadi secara aerob atau anaerob tergantung dengan kondisi.
Fermentasi dapat terjadi secara aerob dan anaerob juga terjadi ketika menggunakan bakteri, karena sifat bakteri sendiri yang terdiri dari:
- Bakteri aerob fakultatif (dapat tumbuh dalam keadaan oksigen cukup, tetapi juga tetap bisa tumbuh dalam keadaan anaerob)
- Bakteri aerob obligat (hanya tumbuh jika kondisi oksigen mencukupi)
- Bakteri anaerob obligat (hanya tumbuh ketika lingkungan tanpa oksigen)
- Bakteri anaerob fakultatif (akan tumbuh dalam keadaan tanpa oksigen, walaupun ketika ada oksigen juga masih bisa tumbuh).
5. Suhu
Suhu juga berhubungan dengan kondisi yang mendukung pertumbuhan mikroorganisme pembantu fermentasi.
Secara umum, mikroorganisme ini digolongkan menjadi tiga, yakni:
- Termofil: mikroorganisme yang tumbuh pada kisaran suhu 50 – 60ºC
- Mesofil: mikroorganisme yang optimal melakukan pertumbuhan pada rentang suhu 20 – 45ºC
- Psikrofil: mikroorganisme dengan lingkungan tumbuh optimal pada suhu 10 – 20ºC
Suhu dalam lingkungan ketika fermentasi berlangsung akan mempengaruhi dominansi mikroba apa yang berkembang.
Oleh karena itu dibutuhkan suhu paling optimal untuk mendapatkan mikroorganisme paling sesuai untuk menghasilkan produk akhir fermentasi yang diinginkan.
Macam macam Fermentasi
A. Berdasar Produk yang Dihasilkan
1. Homofermentatif
Fermentasi homofermentatif adalah fermentasi dengan produk hasilnya hanya terdiri dari jenis asam laktat saja.
Contohnya penerapannya adalah pada pembuatan yoghurt.
2. Heterofermentatif
Fermentasi heterofermentatif adalah fermentasi yang menghasilkan asam laktat dan juga etanol dengan jumlah sama banyaknya.
Contoh fermentasinya adalah pada pembuatan tape.
B. Berdasar Kebutuhan Oksigen
1. Anaerob
Fermentasi anaerob adalah jenis fermentasi yang tidak membutuhkan adanya oksigen dalam prosesnya.
Jenis fermentasi anaerob yang secara umum lebih banyak terjadi dibandingkan aerob.
Substrat fermentasi mengalami katabolsime sebagian, sehingga energi yang dihasilkan jumlahnya hanya sedikit.
Hasilnya dapat berupa energi, karbondioksida, air, dan juga alkohol, asam laktat, asam asetat (asam cuka), etanol, ester, dll.
Fermentasi anaerob ini juga terjadi di dalam tubuh manusia yang disebut dengan fermentasi asam laktat karena memiliki hasil akhir berupa asam laktat yang menyebabkan badan terasa linu.
Fermentasi anaerob lain adalah fermentasi alkohol yang memecah berbagai macam gula (glukosa, sukrosa, fruktosa, dsb) menjadi energi tubuh dan menghasilkan produk sampingan berupa alkohol (etanol) dan karbondioksida (CO2).
2. Aerob
Fermentasi aerob adalah fermentasi yang terjadi ketika adanya oksigen.
Hal ini terjadi pada fermentasi yang dibantu oleh kapang, seperti saat membuat tempe.
Sehingga pada pembuatan tape ini dapat disimpan di ruangan terbuka tanpa ada penutup.
C. Berdasar Sumber Mikroorganisme
1. Fermentasi Spontan
Fermentasi spontan terjadi tanpa adanya penambahan mikroorganisme seperti ragi, karena mikroba yang turut serta berperan muncul secara spontan sebab lingkungannya sesuai dengan syarat pertumbuhannya.
Contoh fermentasi spontan adalah pembuatan asinan sayur, dimana pertumbuhan dari bakteri asam laktat yang membantu fermentasi dirangsang dari adanya penambahan garam.
2. Fermentasi Tidak Spontan
Fermentasi tidak spontan merupakan jenis fermentasi yang membutuhkan penambahan mikroorganisme untuk memulai prosenya dan menghasilkan produk sesuai dengan keinginan.
Contoh fermentasi tidak spontan adalah pada pembuatan oncom.
D. Berdasar Hasil dari Pemrosesan Mikroba
1. Menghasilkan Metabolit
Fermentasi jenis ini akan menghasilkan produk berupa metabolit baik sekunder maupun primer.
Metabolit primer misalnya adalah asam sitrat, etanol, polisakarida, butanol, dll.
Sedangkan yang termasuk dalam metabolit sekunder adalah antibiotic, inhibitor enzim, dll.
2. Menghasilkan Biomassa
Fermentasi ini menghasilkan akhir berupa biomassa yang berupa sel mikroba.
Biomassa hasil fermentasi ini terbagi menjadi dua macam, yaitu produksi yeast yang dipakai pada industri roti serta produksi sel mikroba yang dimanfaatkan untuk salah satu makanan bagi manusia dan juga sebagai pakan ternak.
3. Menghasilkan Enzim
Fermentasi dengan produk akhir berupa enzim ini mulai banyak dikembangkan, walau sebenarnya enzim tidak hanya berasal dari mikroba saja.
Namun diketahui bahwa enzim dari produk fermentasi mikroba ini dapat memberikan hasil dengan jumlah yang lebih besar dan prosesnya mudah.
Tahap tahap dalam Proses Fermentasi
1. Fermentasi Primer
Fermentasi primer terjadi dengan waktu yang relatif singkat.
Pada fermentasi primer mikroorganisme yang berperan akan bekerja dengan cepat pada substrat berupa buah, susu ataupun sayuran.
Mikroba tersebut secara umum akan mencegah bakteri pembusuk merusak substrat fermentasi.
Selanjutnya mikroba akan bekerja dengan cara merubah karbohidrat dalam substart menjadi produk akhir seperti alkohol, dll.
2. Fermentasi Sekunder
Fermentasi sekunder memiliki waktu proses yang lebih lama, bahkan bisa mencapai hitungan bulan.
Fermentasi ini merupakan lanjutan dari fermentasi primer.
Setelah fermentasi primer menghasilkan alkohol, proses masih tetap dilanjutkan.
Peningkatan kadar alkohol akan membuat mikroba yang berperan seblumnya menjadi mati karena sumber makanan (karbohidrat) berkurang drastis.
Akibatnya produk yang tersisa hanyalah alkohol dalam kadar tinggi.
Hasil Ferementasi dan Contohnya
1. Yoghurt
Yoghurt merupakan hasil olahan fermentasi dengan bahan dasar susu segar.
Proses pembuatan yoghurt memanfaatkan bakteri asam laktat jenis Lactobacillus bulgaricus dan juga Streptococcus thermophilus.
Proses pembuatan yoghurt dimulai dengan memanasakan susu segar hingga suhu 90ºC dengan waktu sekitar 15 sampai 30 menit.
Susu kemudian didiamkan hingga suhunya berada di kisaran 43ºC.
Bakteri S. thermophilus ditambahkan ke susu dengan tujuan merombak laktosa (gula dalam susu) menjadi asam laktat.
Proses ini juga memiliki efek penurunan pH menjadi sekitar 5 – 5.5.
Fermentasi dilanjutkan dengan aktifnya L. bulgaricus yang mampu membentuk enzim dan bekerja untuk kembali menurunkan pH berada pada kisaran 3.8 – 4.4.
Reaksi kimia yang terjadi dalam fermentasi tape tercantum dalam gambar berikut.
2. Kefir
Kefir juga merupakan salah satu olahan dari fermentasi susu, mirip dengan yoghurt tetapi aroma yang dihasilkan lebih menyerupai tape.
Susu yang sudah mengalami pasteurisasi kemudian dilakukan fermentasi dengan menambahkan kefirgrain yang mengandung bakteri Lactobacilli dan Streptococcus sp. serta ragi khamir.
Bakteri Lactobacilli dan Streptococcus sp. memiliki peran menghasilkan asam laktat dan juga flavor yang khas.
Sementara ragi khamir akan membentuk karbondioksida, gas asam arang dan sejumlah kecil alkohol yang akan memberikan aroma seperti tape dan sensai ‘buih mendesis’ pada produk akhir Kefir.
3. Tape
Tape adalah salah satu pangan tradisional yang dibuat dari beras ketan ataupun singkong.
Proses fermentasi tape menggunakan starter jenis ragi.
Beberapa mikroorganisme yang terkandung dalam ragi tape berasal dari genus Candida, Saccharomyces, Endomycopsis, Hansenula, Amylomyces, Aspergilus dan Rhizopus.
Jenis yang paling popular sebagai starter dalam fermentasi tape adalah Saccharomyces cerevisiae.
4. Tempe
Tempe adalah makanan olahan yang berasal dari proses fermentasi biji kedelai.
Pembuatan tempe memanfaatkan peran jamur Rhizopus oligosporus.
Fermentasi pada tempe terjadi secara aerob.
Oleh karena itu, ketika tempe dibuat dengan wadah plastik maka perlu dilubangi untuk aerasi dan jalan keluar masuknya oksigen.
5. Kimchi
Kimchi ini menjadi salah satu makanan dari Korea yang mulai popular di Indonesia sejak drakor (drama Korea) mulai booming.
Kimchi sendiri merupakan jenis sayur yang difermentasi dan menggunakan bumbu khas yang memiliki cita rasa pedas.
Salah satu sayur yang umum dipakai adalah jenis sawi putih.
Proses fermentasinya memanfaatkan larutan garam sebagai starternya.
Hal ini karena pembuatan kimchi termasuk ke dalam jenis fermentasi spontan, sehingga tidak perlu melakukan penambahan mikroorganisme dari luar.
Mikroorganisme yang ditemukan muncul dan berperan dalam proses fermentasi kimchi berasal dari strain Lactococcus, Lactobacillus, Pediococcus, dan Leuconostoc.
6. Nata De Coco
Nata de coco merupakan hasil dari proses fermentasi air kelapa dengan memanfaatkan peranan Acetobacter xylinum.
Air kelapa diproses dengan cara dimasak hingga mendidih kemudian ditambah gula pasir dan asam asetat.
Setelah didiamkan dan suhunya mencapai suhu kamar, starter Acetobacter xylinum ditambahkan untuk memulai proses fermentasi.
Bagaimana?
Cukup bisa dimengerti kan uraian tentang pengertian fermentasi di atas?
Semoga membantu tugas kalian, juga memberikan pemahaman yang lebih baik tentang fermentasi, ya!
