bab viii proses fermentasi dan enzimatis

SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG 2017
MATA PELAJARAN/PAKET KEAHLIAN
TEKNIK PENGOLAHAN HASIL PERTANIAN
BAB VIII
PROSES FERMENTASI DAN ENZIMATIS
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN
2017
BAB 8. PROSES FERMENTASI DAN ENZIMATIS
A. Kompetensi Inti
Menguasai materi, Struktur, konsep dan pola pikir keilmuan yang mendukung mata
pelajaran yang diampu.
B.Kompetensi Dasar
Mengelola proses fermentasi dan enzimatis
C. Uraian Materi Pokok
1.Konsep dasar proses fermentasi secara kimia, mikrobiologis, dan enzimatis
dalam pengolahan hasil pertanian dan perikanan
2.Melakukan proses fermentasi dalam pengolahan hasil pertanian dan perikanan
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa
oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan
tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi
dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.
Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah
etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga
dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang
umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan
minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang
keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk
fermentasi yang mengasilkan asam laktat sebagai produk sampingannya. Akumulasi asam
laktat inilah yang berperan dalam menyebabkan rasa kelelahan pada otot.
Fermentasi ada tiga, yaitu :
1. Fermentasi alkohol
Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil
alkohol) dan karbon dioksida. Organisme yang berperan yaitu Saccharomyces cerevisiae
(ragi) untuk pembuatan tape, roti atau minuman keras. Reaksi Kimia:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP
1
2. Fermentasi asam laktat
Fermentasi asam laktat adalah respirasi yang terjadi pada sel hewan atau manusia, ketika
kebutuhan oksigen tidak tercukupi akibat bekerja terlalu berat . Di dalam sel otot asam
laktat dapat menyebabkan gejala kram dan kelelahan. Laktat yang terakumulasi sebagai
produk limbah dapat menyebabkan otot letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut
oleh darah ke hati untuk diubah kembali menjadi piruvat. Glukosa dipecah manjadi 2
molekul asam piruvat melalui glikolisis , membentuk 2 ATP dan 2 NADH.
3 .Fermentasi asam cuka
Merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. fermentasi ini
dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti) dengan substrat etanol. Energi yang
dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara
anaerob.
Fermentasi makanan:
Pembuatan tempe dan tape (baik tape ketan maupun tape singkong atau peuyeum) adalah
proses fermentasi yang sangat dikenal di Indonesia. Proses fermentasi menghasilkan
senyawa-senyawa yang sangat berguna, mulai dari makanan sampai obat-obatan. Proses
fermentasi pada makanan yang sering dilakukan adalah proses pembuatan tape, tempe,
yoghurt. Tempe adalah makanan yang dibuat dari fermentasi terhadap biji kedelai atau
beberapa bahan lain yang menggunakan beberapa jenis kapang Rhizopus, seperti Rhizopus
oligosporus, Rh. oryzae, Rh. stolonifer (kapang roti), atau Rh. arrhizus, sehingga membentuk
padatan kompak berwarna putih. Sediaan fermentasi ini secara umum dikenal sebagai
“ragi tempe”. Warna putih pada tempe disebabkan adanya miselia jamur yang tumbuh
pada permukaan biji kedelai. Tekstur kompak juga disebabkan oleh miselia jamur yang
menghubungkan biji-biji kedelai tersebut. Banyak sekali jamur yang aktif selama fermentasi,
tetapi umumnya para peneliti menganggap bahwa Rhizopus sp merupakan jamur yang
paling dominan. Jamur yang tumbuh pada kedelai tersebut menghasilkan enzim-enzim yang
mampu merombak senyawa organik kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana
sehingga senyawa tersebut dengan cepat dapat dipergunakan oleh tubuh.
Rhizopus sp tumbuh baik pada kisaran pH 3,4-6. Pada penelitian semakin lama waktu
fermentasi, pH tempe semakin meningkat sampai pH 8,4, sehingga jamur semakin menurun
karena pH tinggi kurang sesuai untuk pertumbuhan jamur. Secara umum jamur juga
membutuhkan air untuk pertumbuhannya, tetapi kebutuhan air jamur lebih sedikit
2
dibandingkan dengan bakteri. Selain pH dan kadar air yang kurang sesuai untuk
pertumbuhan
jamur,
jumlah
gizi
dalam
bahan,
juga
dibutuhkan
oleh
jamur.
Rhizopus oligosporus menghasilkan enzim-enzim protease. Perombakan senyawa kompleks
protein menjadi senyawa-senyawa lebih sederhana adalah penting dalam fermentasi
tempe, dan merupakan salah satu faktor utama penentu kualitas tempe, yaitu sebagai
sumber protein nabati yang memiliki nilai cerna amat tinggi. Kandungan protein yang
dinyatakan sebagai kadar total nitrogen memang tidak berubah selama fermentasi.
Perubahan terjadi atas kadar protein terlarut dan kadar asam amino bebas.
Fermentasi Roti
Saccharomyces cereviciae yang penting dalam pembuatan roti memiliki sifat dapat
memfermentasikan maltosa secara cepat (lean dough yeast), memperbaiki sifat
osmotolerance (sweet dough yeast), rapid fermentation kinetics, freeze dan thaw tolerance,
dan memiliki kemampuan memetabolisme substrat. Pemakaian ragi dalam adonan sangat
berguna untuk mengembangkan adonan karena terjadi proses peragian terhadap gula,
memberi aroma (alkohol).
Fermentasi
Yeast + karbohydrat yang dapat difermentasikan + keadaan sekitar menghasilkan :
1. CO2, gas yang menyebabkan adonan mengembang
2. Alkohol, yang menyebabkan adonan mengembang dan memberi aroma
pada roti
3. Asam , memberikan rasa dan memperlunak gluten.
4. Panas
Enzim proteolitik atau protease sebagai enzim pemecah molekul protein bekerja dengan
cara menghidrolisa ikatan peptida. Enzim proteolitik dapat dibagi menjadi empat golongan
berdasarkan sifat-sifat kimia dan sisi aktifnya, yaitu: (1) Golongan kesatu yaitu proteolitik
serin yang mempunyai residu serin pada sisi aktifnya. Enzim yang termasuk golongan ini
adalah tripsin, elastase dan kimotripsin; (2) Golongan kedua yaitu proteolitik sulfhidril yang
mempunyai residu sulfhidril (-SH) pada sisi aktifnya. Enzim yang termasuk golongan ini
adalah papain, bromelin dan fisin; (3) Golongan ketiga yaitu enzim proteolitik metal yaitu
enzim yang membutuhkan unsur logam untuk aktivitasnya, misalnya karboksipeptidase A
dan beberapa amino peptidase; (4) Golongan keempat yaitu protease asam, yaitu enzim
3
yang mempunyai gugus karboksil pada sisi aktifnya. Enzim yang termasuk golongan ini
adalah pepsin, rennin dan protease kapang.
Enzim papain sebagai protease sulfhidril dapat diaktifkan oleh zat-zat pereduksi dan
menjadi tidak aktif jika terdapat zat pengoksidasi. Enzim papain stabil pada pH 5 dan
menjadi tidak turun aktivitasnya pada pH kurang dari 3 atau lebih dari 11. Enzim papain
mempunyai daya tahan terhadap panas lebih tinggi daripada enzim lain. Pada suhu 70 °C
keaktifan papain akan menurun 20% selama 30 menit pada pH 7. Enzim papain memutus
ikatan peptida pada residu sparagin-glutamin, glutamate-alanin, leusin-valin dan
penilalanin-tirosin.
Keju sebagai produk dengan bahan dasar susu, dalam proses pengolahannya memerlukan
enzim rennet sebagai koagulan yang digunakan dalam proses pembuatan keju.
Berdasarkan tahap pematangannya dikenal keju metode setting panjang (memerlukan
tahap pematangan yang lama dan metode setting pendek (memerlukan tahap pematangan
yang lebih singkat atau dikenal keju segar). Keju diklasifikasikan menjadi tiga kategori yaitu:
(1) Keju keras dan sangat keras, seperti keju keju gouda Belanda, keju chefdar Inggris,
pemersan Italia dan keju kasar Turki; (2) Keju semi lunak seperti Brie, Camembert dan
banyak bentuk lainnya dari Perancis; (3) Keju Lunak seperti keju Cottage. Beberapa tipe keju
tersebut dibuat bergantung kualitas susu, teknik kondisi produksi, pematangan,
penyimpanan dan kesukaan konsumen. Komposisi gizi keju sangat bergantung pada jenis
keju. Semua keju mengandung komponen yang sama tetapi berbeda proporsinya.
Secara umum keju dibuat dengan cara mengoagulasi susu menggunakan koagulan pada
konsentrasi 0,250 ml/l susu dan penambahan 0,1-0,2% starter campuran Streptococcus
lactis dan Lactobacillus casei (3:1). Penambahan Streptococcus cremoris menghasilkan
aroma yang baik, sedangkan penambahan CaCl2 20-30 g/100 l susu menghasilkan
kekerasan yang optimum selama pemeraman 50 - 60 menit. Beberapa jenis bakteri asam
laktat yang penting antara lain: (1) Streptococcus thermopillus, S. lactis dan S. cremoris
adalah bakteri gram positif berbentuk bulat yang terdapat sebagai rantai. Bakteri ini
mempunyai nilai ekonomi penting dalam industri susu; (2) Pediococcus cerevisiae adalah
bakteri gram positif berbentuk bulat, berpasangan atau berempat. Jenis ini berperan
penting dalam fermentasi daging dan sayur; (3) Leuconostoc mesenteroides, L. dextranium
adalah bakteri gram positif berbentuk bulat berpasangan atau rantai pendek. Jenis bakteri
ini berperan penting dalam permulaan fermentasi sayuran dan dapat ditemukan dalam sari
4
buah, anggur dan bahan pangan lainnya; (4) Lactobacillus lactis, L. acidophilus, L. bulgaricus,
L. plantarum, L. delbrucchii adalah bakteri gram positif , berbentuk batang berpasangan dan
rantai. Jenis ini umumnya lebih tahan terhadap keadaan asam daripada genus Pediococcus
dan Streptococcus sehingga banyak terdapat pada tahap akhir dari fermentasi tipe asam
laktat.
Berikut ini adalah bahasan bahan pangan segar yang sebagai sumber protease yang dapat
mengempukkan daging.
Pertama, yang paling sering kita jumpai adalah daun pepaya. Daun pepaya ini harus kita
hancurkan dulu sedikit untuk melukai jaringannya dengan harapan enzim papain dapat ke
luar dari jaringannya. Daun yang sudah sedikit dihancurkan dibalutkan pada daging dan
ditunggu selama beberapa menit. Enzim papain ini akan meresap ke dalam daging dan akan
memutuskan ikatan-ikatan peptida yang bisa diputusnya. Setiap enzim memiliki sifat khusus
dan bekerja secara spesifik, maka ia akan memutus ikatan tertentu yang ia kenali. Tidak
hanya bagian daunnya saja yang bisa mengempukkan daging, bagian kulit buah pepaya pun
masih mengandung enzim papain dan tentu masih dapat digunakan. Caranya sama saja
seperti daun pepaya tadi.
Kedua adalah nanas. Bagian nanas yang mengandung enzim protease adalah buah, kulit
buah, bonggol buah, dan daun. Namun agar rasa daging tetap nikmat biasa kita gunakan
adalah bagian buah atau bonggolnya. Sama halnya seperti papain, bromelin juga akan
memutus ikatan peptida tertentu. Sebagai bahan lainnya sebagai sumber protease atau
yang ketiga yaitu buah ara. yang juga mengandung protease yaitu ficin. Masukkan daging
segar dan rendam dalam hancuran buah, biarkan selama beberapa menit sebelum
kemudian daging diolah. Yang keempat adalah jahe. Jahe mengandung protease yang
bernama zingibain. Caranya jahe dikupas, bagian kupasan kulitnya bisa dibalutkan pada
daging sama perti menggunakan kulit buah pepaya. Namun yang harus diingat adalah
keberadaan gingerol dam shogaol. Jangan menggunakan kupasan kulit jahe atau irisan jahe
terlalu banyak karena akan mempengaruhi terhadap rasanya yang agak pedas. Kelima
adalah mangga. Buah mangga mengandung enzim protease yaitu actinidain. Hancuran buah
dapat digunakan sebagai bahan perendaman daging, sama seperti ketika menggunakan
buah nanas. Daging direndam selama beberapa menit juga sebelum dilakukan pemasakan
lebih lanjut.
5
Enzim papain juga dapat digunakan sebagai bahan krim pembersih kulit, terutama
muka. Dan masih banyak manfaat enzim papain lainnya. Sedangkan cara pengolahan getah
papaya tersebut agar menjadi enzim papain kasar maka harus dikerjakan dengan 2 cara,
yaitu :
1. Pengeringan dengan sinar matahari, pengeringan ini hanya mengandalkan sinar
matahari.
2. Pengeringan dengan pengering kabinet, pengeringan ini menggunakan alat listrik yang
berbentuk kabinet.
Papain merupakan enzim proteolitik yang diambil dari pepaya (Carica papaya). Papain
digunakan untuk pengempukan daging, bahan penjernih pada industri minuman bir, industri
tekstil, industri penyamakan kulit, industri farmasi, dan alat-alat kecantikan (kosmetik).
Papain biasa diperdagangkan dalam bentuk serbuk putih kekuningan dan harus disimpan
dibawah temperatur 4°C. Kelebihan papain dibandingkan proteolitik yang lain adalah lebih
tahan terhadap proses suhu, mempunyai kisaran pH yang luas dan lebih murni dibandingkan
bromelin dan ficin. Kisaran pH optimum papain berkisar antara 5-7,5 dan stabil pada suhu
60-70 °C).
Enzim Papain Dalam Pengempukan Daging
Papain merupakan enzim protease yang terkandung dalam getah papaya baik
dalam buah, batang, dan daunnya. Cara kerja enzim ini dapat dilakukan dengan cara
memecahkan molekul protein melalui kegiatan hidrolisis protein. Enzim ini mula-mula akan
merusak mukopolisakrida dari matriks substansi dasar ,kemudian secara cepat menurun
serat-serat tenunan pengikat. Selama proses ini kolagen dan myofibril terhidrolisis Hal ini
menyebabkan hilangnya ikatan antar serat daging dan pemecahan serat fragmen yang lebih
pendek , sehingga meningkatkan keempukan daging. Enzim papain yang ditambahkan baru
akan aktif pada suhu diatas 80 °C,maka diperlukan proses pemasakan (Winarno. 1993)
Prosedur pembuatan terasi:
a. Ikan,udang dibersihkan dan dimasukkan ke dalam karung /wadah selama 24 jam
b. Ikan,udang dicuci dan dijemur selama 1 – 2 hari
c. Ikan,udang ditumbuk dan diberi garam
d. Bungkus , lalu dijemur selama 3 – 4 hari
e. Tumbuk sampai halus, bungkus, biarkan selama 1 – 4 minggu
f. Fermentasi dianggap selesai apabila telah tercium bau terasi yang khas
6
Prosedure Pembuatan Roti Tawar :
a. Aduk semua bahan (sesuai formulasi) sampai kalis (tidak lengket)
b. Biarkan adonan difermentasikan selama 30 menit (I)
c. Adonan dibagi dengan berat timbangan 550 gram, lalu bulatkan seperti bola
d. Fermentasikan lagi 10 menit (II)
e. Buang gasnya, lalu diroll, kemudian dipulung dan dimasukkan dalam cetakan roti tawar
f. Fermentasikan kembali dalam ruangan tertutup dan lembab selama 60 menit (III)
g. Bakar di oven selam 25 menit pada suhu 215°C
E. Referensi
Rani, H., Sarono. 2015. Buku Panduan Praktikum Teknologi Roti dan Kue. Politeknik Negeri
Lampung. Bandar Lampung.
Rani, H. 2015. Buku Panduan Praktikum Teknologi Pengolahan Hasil Perikanan Tradisional.
Politeknik Negeri Lampung. Bandar Lampung.
Lawrie, RA. 2003. Ilmu Daging. UI Press. Jakarta
Winarno, F. G. 1993. Pangan, Gizi , Teknologi, dan Konsumen. Gramedia Pustaka Utama.
Jakarta.
Winarno, F.G. 1991. Enzim Pangan. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
7