mo didalam industri pangan / bahan pangan

Kuliah ke-XII
m.K. Dasar Teknologi Mikrobial
TIN 232 2(2-0)
M.O DIDALAM BAHAN PANGAN/
INDUSTRI PANGAN/BAHAN PENOLONG
INDUSTRI PANGAN
Departemen Teknologi Industri Pertanian
FATETA IPB
2011
OUTLINE
• Mikroorganisme (m.o) dalam bahan
pangan
• Pencemaran dari sumber alam
• Tipe Fermentasi
• Contoh pemanfaatan m.o dalam industri
pangan/BTP (bahan tambahan pangan)
M.O DI DALAM BAHAN PANGAN
 Merusak / merugikan (kebusukan, kerusakan produk)
 Menguntungkan (menghasilkan produk)
Bahan pangan mengandung :
- Karbohidrat
- Protein
Substrat untuk kehidupan m.o
- Lemak
- Air
Sumber Pencemaran :
- Pemilihan bahan
- Proses pengolahan
- Penyimpanan / pengemasan
Pencemaran dari sumber alam :
1) Sayur dan buah-buahan
 Lingkungan tempat tumbuh
- Tanah : Bacillus, Clostridium, dll
- Kotoran hewan : Coliform, Micrococcus, dll
- Air (pencuci, pelarut, pendingin) :
Pseudomonas, Bacillus
- Udara (debu, droplet-droplet air) : Cocci, Sporaspora, kapang
Pseudo
monas
 Cara penanganan
 Kondisi penyimpanan
Bacillus sp.
Clostridium
2) Biji-bijian & produk olahannya
 Yang baru dipanen : Micrococcus, Bacillus dll
 Produk olahan :
Misalnya : roti
A.niger, B.subtilis
A.niger
3) Gula & Madu
 Yang belum diproses (tebu  sukrosa)
Leuconostoc, Candida, dll
 Madu : Zygosaccharomyces, Torula
Candida
4) Daging
 (sumber pencemaran : penyembelihan,
pengulitan, penanganan, pengolahan, dll)
 M.O pencemar : Pseudomonas, Mucor
5) Ikan & Kerang
Pseudomonas
 Pseudomonas, Eschericia, dll
 Ikan olahan (ikan asap, ikan asin)  kapang
6) Telur
(sumber pencemaran : kotoran kandang, air
pencuci, wadah, dll)
 Pseudomonas, Salmonella, dll
7) Ternak Unggas
 Pseudomonas, Candida
TIPE FERMENTASI
Tipe fermentasi glukosa yang umum adalah :
1. Fermentasi Homolaktat (lintasan yang paling sederhana;
piruvat dikonversi langsung menjadi asam laktat ; tidak ada
produksi gas; mikroorganisme : Lactobacillus, Streptococcus,
Bacillus)
2. Fermentasi Alkohol (produk : etanol dan CO2  khamir
Saccharomyces sp.),
3. Fermentasi Heterolaktat (ethanol, CO2, asam laktat;
Leuconostoc and Lactobacillus),
4. Mixed acids fermentation (the characteristic tested for in the
methyl red test; E. coli).
5. Butanediol fermentation (Acetoin, a precursor for butanediol, is
produced; Enterobacter aerogenes),
6. Anaerobic butyric-butyric fermentation (organic solvents
produced including butanol and butyric acid; Clostridium sp.),
7. Propionic acid fermentation (makes holes in Swiss cheese;
Propionibacterium sp.).
M.O DI DALAM INDUSTRI PANGAN/BAHAN
PENOLONG INDUSTRI PANGAN
Beberapa produk telah ada sejak jaman dahulu
(indigenous knowledge)
Beberapa contoh adalah :
Produk beralkohol (minuman): anggur, arak, brem
bali
→ Saccharomyces cerevisiae
Asam organik, mis :
- Asam laktat : Lactobacillus
- Asam asetat : Acetobacter
- Asam sitrat : Aspergillus niger
Pewarna angkak : Monascus purpureus
Produk-produk Susu
- Susu fermentasi (yoghurt, kefir), mentega, keju
Makanan/produk tradisional : Tempe, Oncom, Kecap,
tauco , tapai, natto, dll
Jamur merang, jamur kayu
PRODUK
BERALKOHOL
BAHAN BAKU :
1. barley
2. Hop (Humulus japonicus) : untuk stabilitas proses
mikrobiologis, flavor unik
MIKROORGANISME :
Saccharomyces cereviseae, S. carlbergensis (S. uvarum)
REAKSI :
C12H22O11 + H2O
C6 H12 O6
amylase
zymase
2 C6 H12 O6
2C2H5OH + 2CO2
Saccharomyces sp.
ASAM ORGANIK
Beberapa jenis asam organik diakumulasikan oleh
beberapa mikroorganisme
Dibentuk sejalan dengan pertumbuhan (metabolit
primer)
Beberapa yang bermanfaat dalam industri pangan :
1. Asam sitrat
2. Asam asetat
3. Asam laktat
ASAM SITRAT
Disebut juga 2-hydroxy propane-1,2,3- tricarboxylic acid
H2C-COOH
A. niger
HOC-COOH
H2C-COOH
Pertama kali ditemukan sebagai komponen dari lemon, kini diketahui
sebagai senyawa antara dalam Siklus Krebs (TCA cycle) yang terjadi
pada hampir seluruh organisme.
Ditemukan pada tahun 1920 an sbg hasil mikroba Aspergillus niger
(kemudian dinamakan Citromyces)  merajai produksi dunia
Mikroorganisme lain :
Khamir Candida catenula, C. guilliermondii, Yarowia lipolytica, C.
tropicalis.
BIOSINTESA
Media
Glukosa
Glukosa
Piruvat
+
CO2
Sitrat
Sitoplasma
Piruvat
Oksaloasetat
Sitrat
malat
Piruvat
mitokondria
malat
CO2
Asetil CoA
Oksaloasetat
Siklus TCA
sitrat
KONDISI OPTIMAL UNTUK PRODUKSI ASAM
SITRAT
Konsentrasi gula
120-250 g/l
Ion logam
Mn< 10-8 M
Zn < 10-6 – 10-7 M
Fe < 10-4 M
Tekanan oksigen terlarut
>10mbar
pH
1.6-2.2
Konsentrasi Phosphat
0.2-1.0 g/l
Garam amonium
>2.0 g/l
Waktu
160-240 jam
Yield
Asam
sitrat
Pengaruh
konsentrasi
sukrosa
terhadap Yield
Asam Sitrat
5
10
15
Konsentrasi sukrosa (%)
DIAGRAM PRODUKSI ASAM SITRAT
Persiapan inokulum kapang
Persiapan bahan baku
Fermentasi
Pemisahan miselia kapang
Penambahan Kapur (Ca)
H2SO4
Dekomposisi Kalsium Sitrat
Pemurnian(decolorising, ion exchange
Kristalisasi
Asam sitrat
BEBERAPA JENIS SUMBER KARBON UNTUK
PRODUKSI ASAM SITRAT
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Molases
Bagasse
Pati
Sirup korma
Cairan apel
Gula
Limbah kapas
Cairan whey
Limbah brewery
Pulp ubi jalar
Limbah cair nanas
Ekstrak pisang
Onggok
dll
APLIKASI ASAM SITRAT :
1. Makanan (pengawet, pengasam) dan
permen (21 % dari total produksi)
2. Minuman (45 % dari total produksi)
3. Farmasi (27 % dari total produksi)
Fermentasi Asam Laktat
-
Dilakukan oleh beberapa fungi dan bakteri.
Lactic acid producing bacteria yang utama adalah Lactobacillus.
Bakteri lain: Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus
cerevisiae , Streptococcus lactis, Bifidobacterium bifidus.
Beberapa produk khusus lainnya hasil Lactic acid fermentation :
1. Western world: yoghurt, sourdough breads, sauerkraut, cucumber
pickles and olives
2. Middle East: pickled vegetables
3. Korea: kimchi (fermented mixture of Chinese cabbage, radishes, red
pepper, garlic and ginger)
4. Russia: kefir
5. Egypt: laban rayab and laban zeer (fermented milks), kishk (fermented
cereal and milk mixture)
6. Nigeria: gari (fermented cassava)
7. South Africa : magou (fermented maize porridge)
8. Thailand : nham (fermented fresh pork)
9. Philippines : balao balao (fermented rice and shrimp mixture)
ASAM CUKA = VINEGAR = ACETIC ACID
1. Dapat dibuat dari berbagai bahan yang mengandung
gula, pati atau alkohol
2. Merupakan proses biokimia alami dimana alkohol
dirubah menjadi asam cuka
3. Mikroorganisme : Acetobacter aceti
4. Metode produksi : fermentasi kultur terrendam (cair)
(selama 1-10 minggu alkohol dari substrat akan
diubah menjadi asam asetat oleh bakteri yang
diberikan ke dalam drum/tangki fermentasi )
SUSU FERMENTASI
Produk susu yang dibuat dari susu utuh (whole
milk), skim milk, butter milk, cream dengan
kultur bakteri asam laktat atau khamir atau
kombinasi keduanya.
 Contoh susu fermentasi :
(1) Kefir (bahan : susu domba atau susu sapi)
- m.o. : Sterptococci & khamir (“kefir grain”)
- mengandung asam laktat 0.8%, etanol 1%, CO2
(2) Koumiss (bahan : susu kuda)
- m.o. : L.bulgaricus & khamir Torula
- mengandung asam laktat, alkohol, CO2
(3) Yoghurt (fluid dan semi padat)
- m.o. : L.bulgaricus & S.thermophilus (1.5 – 3%)
(1
:
1)
- Inkubasi 41 - 45ºC, selama 2-3 jam
(4) Susu Acidophilus
- m.o. : L.acidophilus (inokulum 5%)
- mengandung asam laktat 1 %
- suhu fermentasi 37.8ºC (18-24 jam)
Yoghurt
• Turki; yogurtmak yang berarti
"mencampur”
• ditemukan oleh Metchnikoff (eternal
youth theory)  Nobel Prize
• Susu yang difermentasi oleh
Lactobacillus bulgaricus (untuk
produksi asam laktat) dan
Streptococcus thermophillus (untuk
menambah cita rasa dan aroma).
Yoghurt (lanjutan)
• Lactobacillus bulgaricus mengubah
laktosa dalam susu menjadi asam
laktat sedangkan Streptococcus
thermophillus mengubah protein susu
(kasein) menjadi protein yang
mempunyai rantai lebih pendek.
• ditambahkan pada susu dengan jumlah
seimbang, lalu disimpan dalam suhu
40-45oC selama waktu tertentu
Yoghurt (lanjutan)
• Rasa dan aroma asam disebabkan oleh
terjadinya peristiwa turunnya pH
menjadi + 4,0 akibat aktivitas bakteri
asam laktat
• Reaksi kimia yang terjadi pada
pembuatan yoghurt:
C12H22O11 + H2O  4CH3CHOHCOOH
Laktosa
air
asam laktat
Diagram proses produksi yoghurt
TANGKI FERMENTASI YOGHURT
Susu menjadi lebih
kental dalam
proses yoghurt
Pembuatan kefir sama dg yoghurt hanya digunakan starter berupa
kefir grain
Mentega (Butter)
Definisi : produk susu (cream) yang mengandung
lemak susu tidak kurang dari 80%.
Starter yang memproduksi aroma : L.citrovorum,
L.dextranicum, S.diacetilactis (kadang-kadang
tumbuh bersama S.lactis atau S.cremoris).
Keju
 Produk susu hasil penggumpalan kasein (protein susu)
oleh enzim rennin ( atau pengganti rennin) atau oleh
asam
* Kultur bakteri asam laktat
berbagai jenis keju
PRODUKSI KEJU
Figure 2 shows a schematic diagram of the cheese manufacturing process.
PRODUKSI KEJU
Beberapa kultur bakteri yang digunakan pada Unit Pengolahan Susu
Bakteri
Kegunaan
Produk
- Propionibacterium
shermanii
Flavor / aroma,
pembentukan “eyes”
Keju Emmenthal
- Lactobacillus bulgaricus
Flavor / aroma, keasaman Yoghurt, kefir
- Lactobacillus acidophilus Keasaman
Acidophilus
- Streptococcus
thermophilus
Keasaman
Yoghurt, Keju Cheddar,
keju Emmenthal
- Streptococcus
diacetilactis
Flavor / aroma, keasaman Keju, Cream Asam,
Buttermilk asam
-Leuconostoc citrovorum,
-Lactobacillus
dextranicum
Flavor / aroma
Mentega, Cream Asam,
Buttermilk asam
- Streptococcus durans &
- Streptococcus faecalis
Flavor / aroma,
Keasaman
Keju Cheddar, K. Lunak
Italia
Sumber pustaka : Dairy Techn. (Dulay)
Makanan tradisional (Indonesia)
 Oncom :
- oncom hitam : Rhizopus oligosporus
- oncom merah : Neurospora sitophila
Kontaminasi : Aspergilus flavus
racun
aflatoksin
 Tempe (kedelai )
- Rhizopus oryzae, R.arrhizus,
R.oligosporus, banyak mengandung vit B12
 Tempe bongkrek (ampas kelapa )
Rhizopus oligosporus, R.nodosus
Kontaminasi ;
- Pseudomonas cocovenans
(racun : toksoflavin)
- Asam bongkrek
DIAGRAM PROSES PRODUKSI TEMPE
Kedelai
Dicuci dan direndam lalu dikukus
Didinginkan
Pencampuran dengan ragi
Pembungkusan dan inkubasi 1-2 hari
Tempe
 Kecap : Aspergillus sp, Rhizopus sp
 Tauco : Rhizopus sp, Aspergillus sp
 Tapai (tape) : Singkong dan ketan
Rhizopus sp, Hansenula sp,
Saccharomyces cerevisiae
Kenali makanan tradisional hasil fermentasi dari
negara-negara lain (TUGAS)
DIAGRAM PROSES PRODUKSI KECAP
BIOINDUSTRI JUGA DAPAT
MENERAPKAN PRODUKSI
BERSIH
Lihat slide berikut dan analisis !
Tugas : buat contoh bioindustri lain yang
juga terapkan produksi bersih !
DIAGRAM PROSES PRODUKSI TAPAI KETAN
Reaksi yang
terjadi ? 
lihat slide
penjelasan
produksi
alkohol
PEWARNA ANGKAK (red yeast rice)
-
Pewarna alami
-
Mikroorganisme : Monascus sp (M. purpureus (ungu), M.
koaling (merah), M. barkari (kuning)
Tiga warna angkak yang utama :
1. Jingga : monascorubin dan rubropunktatin
2. Merah : monascorubarin dan rubropunktamin
3. Kuning : monaskin dan angkaflavin
Sifat pigmen angkak :
1. Kelarutan tinggi
2. Warna stabil
3. Mudah dicerna
4. Tidak bersifat karsinogenik
PRODUKSI ANGKAK :
Pada umumnya menggunakan kultivasi
substrat padat
Media yang digunakan : beras, kentang,
singkong tepung ketela, gaplek, sagu,
campuran onggok dan ampas tahu.
Secara komersil umumnya
menggunakan beras
Beras
Perendaman
Pengukusan
M.purpureus
Untuk inokulasi
dapat digunakan
produk angkak
yang telah digiling
sebagai starter
Inokulasi
Inkubasi 3-6 hari
Pengemasan
Angkak (red yeast rice)
DIAGRAM PROSES MISO
PRODUKSI MUSHROOM (Pleurotus ostreatus = jamur
tiram putih; champignon, jamur merang, dll)
Substrat yang digunakan :
- Jerami padi
- Serbuk gergaji
- Vermi compost dari kayu, limbah kertas, sisa media
jamur, limbah pangan