Fermentasi adalah proses metabolisme di mana aktivitas mikroorganisme membawa perubahan yang diinginkan agar bermanfaat untuk menghasilkan makanan atau minuman tertentu. Contohnya dalam hal ini adalah minuman yogurt. Ilmu fermentasi dikenal sebagai zimologi, dari bahasa Yunani untuk “cara fermentasi”, dan merupakan studi tentang proses biokimia fermentasi dan penerapannya.
Fermentasi terjadi dalam kondisi anaerob (tidak adanya oksigen), dengan aksi mikroorganisme (ragi, bakteri, dan kapang) yang mengekstraksi energi dari proses tersebut. Beberapa spesies ragi, seperti saccharomyces cerevisiae, lebih memilih fermentasi daripada respirasi aerobik, bahkan ketika oksigen berlimpah, selama ada pasokan gula yang cukup. Fermentasi tidak terbatas pada ragi tetapi juga dapat dilakukan pada otot, di mana otot mengkatalisis konversi glukosa menjadi laktat.
Fermentasi
Istilah “fermentasi” berasal dari kata Latin fervere, yang berarti “mendidih”. Fermentasi digambarkan oleh alkemis akhir abad ke-14, tetapi tidak dalam arti modern. Proses kimia dasar fermentasi menjadi subjek penyelidikan ilmiah tentang tahun 1600.
Fermentasi adalah proses alami. Orang-orang menerapkan fermentasi untuk membuat produk seperti anggur, mead, keju, dan bir jauh sebelum proses biokimia dipahami. Tahun 1850-an dan 1860-an, Louis Pasteur (Ahli kimia dan mikrobiologi Prancis) menjadi zymurgist yaitu ilmuwan pertama yang mempelajari tentang fermentasi saat ia menunjukkan fermentasi disebabkan oleh sel-sel hidup.
Akan tetapi, Pasteur mengalami kegagalan dalam upayanya untuk mengekstrak enzim yang bertanggung jawab dalam proses fermentasi dari sel-sel ragi. Pada tahun 1897, ahli kimia Jerman Eduard Buechner ragi tanah, mengekstraksi cairan dari mereka, dan menemukan cairan itu dapat memfermentasi larutan gula. Eksperimen Buechner inilah yang dianggap sebagai awal dari ilmu biokimia, sehingga membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel 1907 dalam bidang kimia.
Pengertian Fermentasi
Fermentasi adalah proses kimia di mana karbohidrat, seperti pati dan arti glukosa dipecah secara anaerob. Secara lebih luas, fermentasi adalah pembusaan yang terjadi selama pembuatan anggur dan bir, suatu proses yang setidaknya berumur 10.000 tahun. Buih hasil dari evolusi gas karbon dioksida, meskipun ini tidak diakui sampai abad ke-17.
Pada abad ke-19, Louis Pasteur menggunakan istilah fermentasi dalam arti sempit untuk menggambarkan perubahan yang disebabkan oleh ragi dan mikroorganisme lain yang tumbuh tanpa adanya udara (secara anaerob); dia juga mengakui bahwa etil alkohol dan sifat karbon dioksida bukan satu-satunya produk fermentasi.
Fermentasi memiliki banyak manfaat kesehatan dan digunakan dalam produksi minuman beralkohol, roti, yogurt, asinan kubis, cuka sari apel dan kombucha. Ini juga digunakan dalam industri untuk menghasilkan etanol sebagai sumber biofuel.
Pengertian Fermentasi Menurut Para Ahli
Adapun definisi fermentasi menurut para ahli, antara lain:
- Bourgaize (1999), Fermentasi adalah sebagai upaya yang dilakukan untuk suatu proses penguraian senyawa agar menjadi produk olalah baru.
- Jay (2005), Fermentasi ialah proses perubahan kimia dari senyawa kompleks menjadi sederhana melalui bantuan enzim yang dihasilkan mikrobia.
- Farnworth (2008), Fermentasi yaitu sebagai upaya yang dilakukan seseorang terhadap bahan makanan mendapatkan produk baru agar memperpanjang daya simpan dan kegunaan.
- Hery (2008), Pengertian fermentasi adalah sebagai suatu bentuk proses dasar untuk mengubah bahan menjadi bahan lain dengan cara relatif sederhana yang dibantu oleh mikroba.
- Taufik (2014), Fermentasi dapat didefinisikan sebagai suatu bentuk proses produksi energi dalam sel dengan keadaan tanpa oksigen (anaerobik) melalui penelitian atau praktikum.
Jenis Fermentasi
Macam-macam dalam bentuk fermentasi, diantaranya yaitu:
- Homo fermentasi: Ketika hanya satu jenis produk yang terbentuk
- Hetero fermentasi hetero: Ketika lebih dari satu produk terbentuk
Tergantung pada produk akhir yang terbentuk, fermentasi dapat dikategorikan ke dalam berbagai jenis, yaitu:
-
Fermentasi Asam Laktat
Asam laktat terbentuk dari piruvat yang diproduksi dalam glikolisis. NAD + dihasilkan dari NADH. Enzim laktat dehidrogenase mengkatalisasi reaksi ini. Bakteri Lactobacillus menyiapkan dadih dari susu dengan jenis fermentasi ini.
Selama kita menjalani latihan yang intens, saat pasokan oksigen tidak memadai, otot akan mendapatkan energi dengan memproduksi asam laktat, yang terakumulasi dalam sel-sel yang menyebabkan kelelahan.
-
Fermentasi Alkohol
Ini digunakan dalam produksi industri anggur, bir, biofuel, dan lain-lain. Produk akhirnya adalah alkohol dan CO2. Asam piruvat terurai menjadi asetaldehida dan CO2 dilepaskan. Pada langkah selanjutnya, etanol dibentuk dari asetaldehida.
NAD + juga terbentuk dari NADH yang digunakan kembali dalam glikolisis. Ragi dan beberapa bakteri melakukan fermentasi jenis ini. Enzim piruvat, dekarboksilase dan alkohol dehidrogenase mengkatalisasi reaksi-reaksi ini.
-
Fermentasi Asam Asetat
Cuka dihasilkan oleh proses fermentasi asam asetat. Dimana proses terjadi entuk fermentasi ini dalam dua langkah. Langkah pertama adalah pembentukan etil alkohol dari gula secara anaerob menggunakan ragi. Pada langkah kedua, etil alkohol selanjutnya dioksidasi untuk membentuk asam asetat menggunakan bakteri acetobacter. Oksidasi mikroba alkohol menjadi asam adalah proses aerobik.
-
Fermentasi Asam Butirat
Jenis fermentasi ini adalah karakteristik bakteri anaerob obligat dari genus clostridium. Ini terjadi pada pengerasan serat rami, mentega tengik, pemrosesan tembakau dan penyamakan kulit. Asam butirat dihasilkan di usus manusia sebagai produk fermentasi yang berasal dari serat makanan. Ini merupakan sumber energi penting untuk epitel kolorektal.
Gula pertama-tama dioksidasi menjadi piruvat melalui proses glikolisis dan kemudian piruvat selanjutnya dioksidasi untuk membentuk asetil-KoA oleh sistem enzim oksidoreduktasease dengan produksi CO2 dan H2. asetil-KoA selanjutnya direduksi untuk membentuk asam butirat. Jenis fermentasi ini menghasilkan energi yang relatif lebih tinggi. 3 molekul ATP terbentuk.
Perbedaan Tahapan Proses Fermentasi
Bergantung pada apa yang kita fermentasikan, prosesnya dapat memiliki beberapa tahap.
- Fermentasi primer
Dalam fase singkat ini, mikroba mulai bekerja dengan cepat pada bahan mentah seperti buah, sayuran, atau susu. Mikroba yang ada atau dalam cairan di sekitarnya (seperti air garam untuk sayuran yang difermentasi) mencegah bakteri yang membusuk dari menjajah makanan. Ragi atau mikroba lain mengubah karbohidrat (gula) menjadi zat lain seperti alkohol dan asam.
- Fermentasi sekunder
Dalam tahap fermentasi yang lebih lama ini, yang berlangsung beberapa hari atau bahkan berminggu-minggu, kadar alkohol meningkat dan ragi serta mikroba mati dan sumber makanan yang tersedia (karbohidrat) menjadi lebih langka. Pembuat anggur dan pembuat bir menggunakan fermentasi sekunder untuk membuat minuman beralkohol mereka.
pH fermentasi dapat berbeda secara signifikan dari saat dimulainya, yang mempengaruhi reaksi kimia yang terjadi antara mikroba dan lingkungannya. Setelah alkohol antara 12-15% dan membunuh ragi, mencegah fermentasi lebih lanjut, penyulingan diperlukan untuk menghilangkan air, mengkondensasi kandungan alkohol untuk membuat persentase alkohol yang lebih tinggi (bukti).
Manfaat Fermentasi
Mikroorganisme, atau probiotik, dalam makanan fermentasi tersebut dapat membantu menjaga usus yang sehat dalam memproduksi antibiotik, antivirus, antijamur dan antitumor, serta menciptakan lingkungan asam yang tidak berkembang biak oleh patogen.
Probiotik, enzim dan asam laktat dalam makanan fermentasi dapat memfasilitasi asupan vitamin dan mineral oleh tubuh. Fermentasi meningkatkan vitamin B dan C dan meningkatkan asam folat, riboflavin, niasin, tiamin, dan biotin, menjadikannya lebih mudah untuk diserap.
Fermentasi banyak digunakan untuk produksi minuman beralkohol, misalnya, anggur dari jus buah dan bir dari biji-bijian. Fermentasi juga banyak digunakan dalam pembuatan roti. Ketika gula, ragi, tepung dan air digabungkan untuk membentuk adonan, ragi memecah gula dan mengeluarkan karbon dioksida, yang menyebabkan roti mengembang.
Fermentasi asam laktat digunakan untuk membumbui atau mengawetkan produk susu dan sayuran, misalnya yogurt, asinan kubis, acar dan kimchi. Fermentasi asam asetat juga dapat digunakan untuk mengubah pati dan gula dari biji-bijian dan buah menjadi cuka asam dan bumbu termasuk cuka sari apel dan kombucha.
Fermentasi digunakan dalam industri untuk menghasilkan etanol untuk produksi biofuel. Ini adalah sumber daya terbarukan yang menarik karena berasal dari bahan baku termasuk biji-bijian dan tanaman seperti jagung, tebu, bit gula dan singkong. Itu juga dapat berasal dari pohon, rumput, residu pertanian dan kehutanan.
Di Amerika Serikat, yang merupakan produsen bahan bakar etanol terbesar, bahan baku utama untuk bahan bakar etanol adalah jagung mengingat kelimpahan dan harganya yang rendah. Sekitar 0,42 liter etanol dapat diproduksi dari satu kilogram jagung.
Produsen terbesar kedua adalah Brasil, dan sebagian besar bahan bakar etanolnya berasal dari tebu. Sebagian besar mobil di Brasil menggunakan etanol murni atau campuran bensin dan etanol. Fermentasi juga mampu menghasilkan gas hidrogen, misalnya dalam Clostridium pasteurianum, di mana glukosa diubah menjadi butirat, asetat, karbon dioksida dan gas hidrogen.
Dalam fermentasi aseton-butanol-etanol, karbohidrat seperti pati dan glukosa dipecah oleh bakteri untuk menghasilkan aseton, n-butanol dan etanol. Proses ini dikembangkan oleh Chaim Weizmann sebagai metode utama untuk membuat aseton dalam Perang Dunia
Contoh Fermentasi
Berikut ini beberapa contoh makanan hasil fermentasi, diantaranya yaitu:
-
Yogurt
Yogurt dibuat dari fermentasi susu. Yogurt dengan label segel “Live & Active Cultures” menjamin 100 juta kultur probiotik per gram (sekitar 17 miliar kultur dalam cangkir 6-ons) pada waktu produksi. Bahkan yogurt tanpa segel pun ini mengandung probiotik.
Probiotik dalam yogurt membantu mencerna sebagian laktosa (gula susu) sehingga jika kita tidak toleran laktosa, kita mungkin dapat menikmati yogurt. Plus, banyak perusahaan sekarang membuat yogurt bebas susu dan pilihan vegan yang mengandung probiotik.
-
Kefir
Minuman susu fermentasi yang rasanya seperti yogurt-kefir, mengandung kalsium dan probiotik. Sama seperti yogurt, probiotik dalam kefir membantu memecah laktosa, sehingga mungkin lebih mudah dicerna bagi orang-orang dengan intoleransi laktosa.
-
Tempe
Tempe terbuat dari kedelai yang difermentasi secara alami. Ini mirip dengan tahu yang merupakan protein nabati yang terbuat dari kedelai, tetapi tidak seperti tahu, tempe difermentasi. Makanan tempe juga memiliki tekstur yang lebih kencang dan profil rasa yang sedikit nuttier. Oleh karena itulah tempat menjadi sumber probiotik karena mengandung semua asam amino esensial, itu adalah sumber protein vegetarian lengkap.
-
Sup Kedelai Jepang (Miso)
Pasta dalam contoh fermentasi yang terbuat dari gandum, beras atau kedelai-Miso, menambah rasa umami yang enak untuk hidangan. Miso biasanya ditemukan dalam sup, tetapi juga membuat saus salad dan bumbu lebih lezat dan sehat.
-
Kimchi
Hidangan korea yang sudah sering kita dengar ini terbuat dari kol yang difermentasi pedas. Saat kita bisa menikmatinya secara sendiri dalam keseraian atau mencoba menjadikannya topping pada burger atau di atas taco secara tidak langsung telah mengenal fermentasi.
Itulah tadi artikel yang bisa kami berikan pada segenap pembaca berkenaan dengan pengertian fermentasi menurut para ahli, jenis, manfaat, dan contohnya dalam berbagai bidang yang mudah ditemukan untuk kehidupan sehari-hari.
