pengolahan biologi - mnurcholis

PENGOLAHAN
BIOLOGI
TIM DOSEN TPPHP
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
2013
PRINSIP
Mahluk hidup utuh:
FERMENTASI
Enzim: ENZIMATIS
PENDAHULUAN
FERMENTASI SUDAH DIKENAL
BERABAD-ABAD  MUDAH, MURAH,
PRAKTIS, AMAN, DAN AWET
Contoh: susu asam, sari buah beralkohol
PERAN FERMENTASI DI NEGARA MAJU
DULU
PENGAWETAN MAKANAN
SEKARANG
DIVERSIVIKASI PANGAN
PENDAHULUAN
METODE-METODE PENGAWETAN PANGAN
METODE
1. REFRIGERASI
2. PENGERINGAN
3. PROSES TERMAL
4. IRADIASI
5. PENAMBAHAN BAHAN
PENGAWET
6. FERMENTASI
TUJUAN
• Mengurangi populasi m.o
• Menghambat pertambahan m.o
• Memperbanyak populasi m.o
• Menggiatkan metabolisme m.o
WORLDWIDE PRODUCTION OF SOME
FERMENTED FOODS
Food
Quantity (t)
Beverage
Quantity (hl)
Cheese
15 million
Beer
1000 million
Yoghurt
3 million
Wine
350 million
Mushrooms
1.5 million
Fish sauce
300 000
Dried stockfish
250 000
INDIVIDUAL CONSUMPTION OF SOME FERMENTED FOODS:
AVERAGE PER PERSON PER YEAR
Food
Country
Beer (I)
Wine (I)
Germany
Italy, Portugal
Argentina
Finland
Netherlands
Korea
Indonesia
Japan
UK
Japan
Yoghurt (I)
Kimchi (kg)
Tempeh (kg)
Soy sauce (I)
Cheese (kg)
Miso (kg)
Annual
consumption
130
90
70
40
25
22
18
10
10
7
PENDAHULUAN
PENGOLAHAN DENGAN
MENGGUNAKAN AKTIVITAS
M.O
BIASANYA ANAEROB
SUBSTRAT SESUAI
KONDISI:
-TERKONTROL: INDUSTRI
-TIDAK TERKONTROL: ALAMI
TUJUAN
FERMENTSI
KARAKTERISTIK PRODUK
TERTENTU:
- lebih stabil
- lebih bergizi
- lebih enak
- mudah dicerna
- lebih aman
- flavor lebih baik
PERUBAHAN SECARA BIOKIMIA
DIKEHENDAKI  m.o & enzim dr m.o
- ciri spesifik
SAAT INI: industrialisasi, terkontrol
BENEFITS OF FERMENTATION
MAKANAN
FERMENTASI
MAKANAN YG DIBUAT
DENGAN BANTUAN
MIKROORGANISME
SEHINGGA MENGALAMI
PERUBAHAN YG SECARA
BIOKIMIA DIKEHENDAKI
DAN DAPAT MEMBERIKAN
CIRI SPESIFIK MAKANAN
TERSEBUT  LEBIH EFISIEN
MIKROORGANISME
Tergantung dari
aktivitas air, pH, suhu,
komposisi substrat, zat
pendukung
Jenis m.o. tertentu
a) Kapang
b) Khamir
c) Bakteri
d) Campuran Kapang + Khamir Atau
Kapang + Bakteri Atau Bakteri +
Kapang Atau Bakteri + Khamir
JENIS
YANG DIGUNAKAN
DALAM PENGOLAHAN
PANGAN
CONTOH PERANAN
GENUS
Perombakan Alhokol
Menjadi Asam
Acetobacter, Streptococcus,
Leuconostoc, Pediococcus,
Lactobacillus, Propionibacterium
Perombakan Glukosa
Menjadi Alkohol
Saccharomyces, Candida, Torula
Perombakan Struktur
Polimer Kompleks
dengan Pertolongan
Enzim
Aspergillus, Penicillium, Rhizopus,
Mucor
BAKTERI
KHAMIR
KAPANG
JENIS-JENIS
FERMENTASI
FERMENTASI
SATU JENIS KULTUR
Satu jenis mikroba
Substrat dan kondisi
fermentasi harus steril
Contoh: anggur, bir, roti,
milk fermentation
products, vinegar
FERMENTASI
KULTUR MURNI CAMPURAN
KOMBINASI
BEBERAPA M,O
SUBSTRAT DAN
KONDISI
FERMENTASI STERIL
CONTOH:
yoghurt, keju
FERMENTASI
KULTUR MURNI CAMPURAN
Makanan tradisional
Interaksi kompleks
Resiko kontaminasi
Contoh: tape, tempe
PERUBAHAN SELAMA
FERMENTASI
PATI: gula  enzim amilase
DISAKARIDA: monosakarida  enzim maltase /
invertase
GULA: etanol, asam laktat, asam asetat
PROTEIN: polipeptida, peptida, asam amino 
m.o. proteolitik
PERUBAHAN SELAMA
FERMENTASI
PERUBAHAN: DEGRADASI
KOMPONEN DASAR
PEMBENTUKAN KOMPONEN
BARU
INTERAKSI ANTARA
KOMPONEN BARU DENGAN
KOMPONEN DALAM BAHAN
DASAR
HASIL: KARAKTERISTIK
PRODUK SPESIFIK
SIFAT MAKANAN
FERMENTASI
SIFAT DAN KUALITAS BAHAN DASAR
PERUBAHAN YG TERJADI AKIBAT
AKTIVITAS ENZIM DLM BAHAN DASAR
PERUBAHAN AKIBAT AKTIVITAS M.O
INTERAKSI  HASIL DEGRADASI OLEH
ENZIM + KOMPONEN BAHAN DASAR
PENGGOLONGAN
MAKANAN
FERMENTASI
BERDASARKAN JENIS SUBSTRAT/BAHAN
ATAU KOMPONEN SPESIFIK YANG
DIHASILKAN





BAHAN SUSU: KEJU, KEFIR,
KOUMISS, YOGHURT, DADIH
MINUMAN BERALKOHOL:
ANGGUR, SAKE, BREM CAIR
BAHAN SEREALIA: ROTI
SAYURAN DAN BUAHBUAHAN: PICKLE,
SAUERKRAUT
KACANG-KACANGAN: TEMPE,
ONCOM, TAUCO, NATO, HANA
NATO, MISO, SHOYU, KECAP.
DLL
PENYIAPAN
SUBSTRAT
PENYIAPAN
STARTER
INOKULASI
INKUBASI + AGEING
PENGOLAHAN AKHIR
TAHAPAN PEMBUATAN MAKANAN
FERMENTASI
YOGHURT
KULTUR CAMPURAN  Lactobacillus
bulgaricus dan Streptococcus
thermophillus
SUSU  Laktosa  as. Laktat
 Kasein  pembentukan gel
FLAVOR : asetaldehida, asetoin, aseton,
diasetil
WINE
Produk fermentasi buah-buahan
(anggur, apel, pir, dll)
KULTUR TUNGGAL  Saccharomyces
cerevisiae
ANAEROB, 2-6 minggu
PENJERNIHAN  bentonit, gelatin,
kasein
PEMERAMAN : 1-10 tahun  Flavor
ROTI
PRODUK FERMENTASI TERIGU
KULTUR TUNGGAL  Saccharomyces cerevisiae
FERMENTASI : Gula  CO2 yang terperangkap
dalam adonan
PEMANGGANGAN : Pengembangan gas yg
terperangkap dalam adonan shg roti mengembang
TEMPE
KULTUR ALAMI CAMPURAN
 Rhizopus oligosporus, R. stolonifer, R.formosensis,
R.achlamydosporus, R.arrhizus
INKUBASI  25-37°C, 36-48 jam
 suhu, kelembaban, oksigen
PERUBAHAN :
1.
2.
3.
4.
Lemak  asam lemak
Karbohidrat  gula, sumber energi m.o.
Protein  as amino
Vitamin  riboflavin, niasin, vit B.12,
piridoksin, biotin, as.folat
TAPE
BAHAN : serealia (beras ketan) & ubi
kayu
PRINSIP : degradasi pati  dekstrin +
gula  alkohol / asam
KULTUR : amilolitik  ragi (Amylomyces
rouxii)
PERUBAHAN :
1.
2.
Pati  maltosa & glukosa  manis
Gula  alkohol & as. Organik
FLAVOR : isobutanol, amil alkohol,
isoamil  kultur campuran
When conditions are right bacteria can double in
number every 20 minutes
PENGOLAHAN
ENZIMATIS
ENZIM
Protein yang mempunyai
sifat Katalitik
Bersifat Spesifik
KECEPATAN REAKSI
DIPENGARUHI: suhu, pH,
substrat, inhibitor
SUMBER: tanaman, hewan,
mikroba
JENIS ENZIM DAN
SUBSTRATNYA
AMILASE
Pemecah pati
Terdiri dari
 Amilase
 amilase
Glukoamilase
Pullulanase
Isoamilase
Amiloglukosidase
SELULASE
Hidrolisis selulosa menjadi glukosa
DEKSTRAN SUKRASE
Sintesis dekstran dari sukrosa dan
polimer glukosa
INVERTASE
Hidrolisis sukrosa
LAKTASE
Hidrolisis laktosa
TANNASE
Hidrolisis tanin menjadi monomer penyusunnya
Monomer: asam tanat, asam gallotanat
PENTOSANASE
Hidrolisis pentosan menjadi monomernya
NARINGINASE
Mengubah naringin menjadi naringenin
ENZIM-ENZIM PEKTIN
Sekelompok enzim untuk substrat pektin
Nama sesuai substrat dan mekanisme reaksi
Misal: pektin metil esterase, galakturonase
GLUKOSA OKSIDASE
Mengoksidasi glukosa menjadi glukonolakton
dan peroksida
KATALASE
Mengubah hidroperoksida menjadi air dan
oksigen
PROTEASE
Merupakan sekelompok enzim
Mengubah protein menjadi polipeptida,
peptida, asam amino
Jenis tergantung mekanisme hidrolisis
FOSFATASE
Hidrolisis gugus fosfat
Substrat: senyawa yang mengandung fosfat
NUKLEASE
Mengubah asam ribonukleat atau asam
deoksiribonukleat menjadi nukleotida
JENIS ENZIM DAN
SUMBERNYA
ENZIM
 Amilase
 Amilase
SUMBER
Malt barley,
jamur, bakteri
Malt barley
PENGGUNAAN
Pengolahan pati,
roti, bir
Pengolahan pati,
roti, bir
Menghilangkan
peroksida
Katalase
Hati kerbau,
bakteri, jamur
Selulase
Jamur
Meningkatkan
daya cerna
 Glukanase
Bakteri, jamur
Bir
Glukoamilase
Jamur
Pengolahan pati
Glukooksidase
Jamur
Minuman, telur,
sari buah, wine
Glukosa isomerase
Bakteri, jamur
Sirup fruktosa dari
glukosa
ENZIM
SUMBER
PENGGUNAAN
Invertase
Khamir
Roti, permen
Laktase
Khamir, bakteri
Susu, whey
Lipoksigenase
Kedelai
Pemutih
Lisozim
Putih telur
Susu
Lipase
Jamur
Flavor produk susu
Koagulan susu
Abomosum sapi,
jamur
Keju
Papain
Getah pepaya
Pengempuk daging
Pektinase
Jamur
Sari buah, wine
Pepsin
Perut babi,
abomosum kerbau
Keju
Protease
Bakteri, jamur
Daging, flavor keju
Rennet
Usus sapi muda
Keju
ENZIM DAN
PENGGUNAANNYA
DI INDUSTRI
PANGAN
AMILASE
PEMBUATAN ROTI: proses fermentasi dan
memperbaiki tekstur
MAKANAN BAYI: meningkatkan daya cerna
INDUSTRI PATI TERMODIFIKASI
INDUSTRI GULA DARI BAHAN BERPATI
INDUSTRI SARI BUAH: penjernihan
INDUSTRI BIR: mengubah pati menjadi gula
PENGOLAHAN SEREAL: rasa lebih manis
INDUSTRI COKLAT: liquifikasi pati
INDUSTRI PERMEN: rekoveri
Proses ekstraksi pektin
PENGOLAHAN SAYURAN: pengempukan
SELULASE
PENGOLAHAN SAYURAN: memperlunak tekstur
MAKANAN BAYI: meningkatkan daya cerna
SARI BUAH: penjernihan
KOPI INSTAN: penjernihan
BIR: meningkatkan kadar gula
BAHAN PENYEDAP: membentu proses ekstraksi
PENGOLAHAN BUAH: pengupasan
PEKTINASE
INDUSTRI SARI BUAH: penjernihan
PENGOLAHAN SAYURAN: memperlunak
tekstur
INDUSTRI BAHAN PENYEDAP: membantu
proses ekstraksi
INDUSTRI WINE: penjernihan
KOPI DAN KAKAO: penghilangan lendir pada
proses fermentasi
DEKSTRAN SUKRASE
INDUSTRI ES KRIM DAN SIRUP: mengentalkan
TANNASE
INDUSTRI BIR: penjernihan
LAKTASE
INDUSTRI ES KRIM: memperhalus tekstur
INDUSTRI SUSU: susu rendah laktosa
INVERTASE
INDUSTRI GULA INVERT: mengubah glukosa menjadi
fruktosa
INDUSTRI PERMEN: meningkatkan rasa manis
DEKSTRANASE
INDUSTRI SUKROSA: dekstran menjadi sukrosa
PENTOSANASE
PENGOLAHAN PATI: meningkatkan rendemen
NUKLEASE
PENYEDAP RASA: menghasilkan nukleotida dari
nukleosida
PULLULANASE
INDUSTRI BIR: meningkatkan kadar gula
RENIN
Industri keju
GLUKOSA OKSIDASE
Pemisahan glukosa
Telur bubuk: mencegah pembentukan
warna gelap
Sari buah: mencegah perubahan warna
Menurunkan kadar oksigen: pencegahan
pertumbuhan mikroba aerob
PROTEASE
Memperlunak adonan roti
Memperkuat adonan biskuit
Industri bir dan anggur: klarifikasi
Industri sereal dan telur bubuk: membantu
proses pengeringan
Industri keju: membantu proses pemeraman
Indsutri perikanan: rekoveri protein
AMINO ASILASE
Industri asam amino
RIBONUKLEASE
Hidrolisis RNA menjadi nukleotida
LIPASE
Hidrolisis lemak
Pembentukan flavor pada pemeraman keju
jenis tertentu
KATALASE
Menghilangkan hidroperoksida dari aktivitas
enzim glukosaoksidase
NARINGINASE
Industri jeruk: menghilangkan pahit
FOSFATASE
Makanan bayi: hidrolisis senyawa berfosfat
TUGAS TUTORIAL
CARA PEMBUATAN PRODUK
MENGGUNAKAN PROSES FERMENTASI
(SATU PRODUK)
CONTOH: YOGHURT, KEFIR, TEMPE,
ROTI, ONCOM, KEJU DLL