Bioindustri modul 14 - Universitas Brawijaya
advertisement
BIOINDUSTRI: Produk Bioindustri di Indonesia Nur Hidayat Tek. Industri Pertanian, Fak. Teknologi Pertanian, Universitas Brawijaya Email : [email protected] 1. PENDAHULUAN 1.1. Tujuan 1.2. Definisi 2. PEMASARAN PRODUK TEMPE 3. TAHAP-TAHAP DALAM PENGEMBANGAN PRODUK 4. RESPON PELANGGAN PADA PENGEMBANGAN PRODUK 5. PENANGGULANGAN KORUPSI DAN HUKUM PIDANA 6. BERBAGAI STARTERI PEMBERANTASAN KORUPSI 7. PENCEGAHAN SOSIAL DAN PEMEBERDAYAAN MASYARAKAT 8. MONITORING DAN EVALUASI 1. PENDAHULUAN Produk bioindustri terutama industry fermentasi tradisional banyak berkembang di Indonesia. Namun untuk produksi modern belum banyak berkembang. Beberapa produk bioindustri di Indonesia umumnya merupakan milik perusahaan asing misalnya monosodium glutamate, asam-asam organic dan juga antibiotika. Produk yang saat ini dikembangkan oleh pemerintah adalah antibiotika dan vaksin karena memiliki nilai guna yang tinggi bagi kesehatan masyarakat. Dalam tulisan ini yang akan dibahas adalah produksi asam malat, monosodium glutamate, asam sitrat, dan kecap sebagai produk pangan hasil fermentasi yang banyak berkembang dan kemungkinanbesar dapat dikembangkan di Indonesia. Indonesia sebagai Negara berkembang menjadi tempat investasi yang menarik bagi Negara-negara maju untuikmenanamkan modalnya terutama untuk industry modern karena ketersediaan bahan baku dan tenaga kerja yang murah. Namun demikian, keberdaan perusahaan asing selain meningkatkan pendapatan Negara dan penyerapan tenaga kerja juga dapat mematikan perkembangan industry local karena bersaing dalamhal modal akibatnya produk kalah dalam hal harga dan kualitas yang akibatnya tidak ada pembeli yang tertarik. 14 Minggu 14 PRODUK BIOINDUSTRI DI INDONESIA MODUL Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University 1.2 Tujuan Penguasaan materi dalam modul ini, yang dirancang sebagai landasan dasar memahami keberadaan produk bioindustri di Indonesia, pada akhir kuliah mahasiswa diharapkan: Mampu memahami prospek pengembangan produk bioindustri di Indonesia. Mampu memberikan contoh produk bioindustri local yang mungkin dikembangkan ke tingkat nasional ataupun internasional. Mampu menunjukkan peluang produk bioindustri apa yang paling baik untuk dikembangkan di Indonesia. 2. ASAM MALAT * Asam malat adalah asam dikarboksilat dengan empat karbon yang umum digunakan sebagai asidulan dan penguat citarasa dalam industrimakanan dan minuman. Rasemat asam amalat disintesis secara petrokimia dari maleat anhidrat. L-asam malat murni (misal untuk produksi farmasi)dihasilkan dari fumarat (disintesis dari maleat anhidrat) melalui hidrasi dengan fumarase menggunakan sel amobil atau enzim. * Asam malat merupakan asam organic yang banyak terdapat pada buah apel. Pada saat pembuatan sari apel, asam ini seringkali hilang sehingga rasa dan aroma aple tidak muncul. Awalnya para perajin menambahkan asam sitrat untuk menumbuhkan rasa asam, namun demikian, penambahan asam sitrat ini kurang memberikan aroma yang sesuai. Kini banyak perajin yang sudah menggantikan asam sitrat dengan asam malat. Asam malat selain terdapat pada buah dapat pula diproduksi secara fermentasi. Pada tahun 1924 asam malat diidentifikasi dapat dihasilkan melalui fermentasi oleh kahmir, kemudian banyak diteliti pada berbagai mikrooragnisme. * Jamur yang mampu menghasilkan asammalat salah satunya adalah Schizophylum commune. Jamur ini menghasilkan asam malat pada medium yang mengandung CaCO3 pada media gojog. Jamur ini juga mampu menggunakan xylosa sebagai sumber karbonnya. Banyak jamur yang diketahui mampu menghasilkan asammalat, baik dalam bentuk alami atau mutan. Mutan Aspergillus oryzae, A. parasiticus I dan A. oryzae alami juga mampu menghasilkan asam malat. Rhizopus chinensis juga mampu mengubah asam fumarat menajadi asam malat dan Pichia membranaefaciens mampu mengubah glukosa menjadi asam malat. * Produksi asam malat secara fermentasi menunjukkan keberhasilan yang tinggi menggunakan Aspergillus flavus yaitu sebesar 63 % dari nilai teoritis. Namun demikian, karena jamur ini menghasilkan aflatoksin sehingga tidak direkomendasikan untuk digunakan dalam proses produksi. Beberapa mikroorganisme penghasil asam malat dapat dilihat pada tabel 1. * Salah satu medium yang dapat digunakan dalam produksi asam malat terdiri dari serbuk gergajian, sekam, dan air. Setelah disterilkan kemudian diinokulasi dan inkubasi selama 10 hari. * Sumber nitrogen yang baik untuk produksi asam malat dari S. commune adalah garam ammonium dan adanya kalsium terlarut. Sedangkan untuk M. tremellosus menggunakansumber karbon urea. Kombinasi garam-garam anorganik memberikan hasil asam malat yang lebih tinggi jika digunakan sumber karbon yang sesuai. Suplementasi KCl menghasilkan asam malat paling tinggi dengan sumber karbon glukosa. Kadar glukosa yang optimal adalah 15 %. Page 2 of 12 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University * Tabel 1. Mikroorganisme dan kemampuan menghasilkan asam malat Mikroorganisme Asam Malat (gL-1) Produktivitas (gL-1j-1) 113 0,59 48 0,34 Monascus araneosus 28 0,23 Schizophyllium commune 18 0,16 Z. rouxii 75 0,54 S. cerevisiae 59 0,19 Aspergillus flavus Rhizopus arrizus Paecilomyces varioti dan Gambar 1 . contoh Produk asam malat 3. Produksi Asam asetat * Asam asetat merupakan cairan yang tidak berwarna dengan bau asam yang o tajam. Asam asetat mempunyai berat jenis 1,049 dan titik didih 118,1 C pada tekanan 1 atm. Daya larut yang dimiliki sebanding dengan air, alkohol, gliserol, eter pada suhu kamar, tetapi asam asetat tidak dapat larut pada karbon disulfat. * Pembuatan asam asetat secara fermentasi dilakukan dalam dua tahap yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam asetat oleh bakteri asam asetat pada larutan yang mengandung alkohol. * Fermentasi asam asetat sangat tergantung pada kadar alkohol substrat dan aerasi. Bila kadar alkohol 14% atau lebih akan terbentuk suatu lapisan zooglea yang dapat mengakibatkan sukarnya proses oksidasi, sehingga tidak semua alkohol dapat teroksidasi menjadi asam asetat. Bila kadar alkohol kurang dari 2% maka ester dan asam asetat yang terbentuk akan teroksidasi menjadi asam, air dan karbon dioksida. Pada substrat dari air kelapa alkohol yang baik tidak lebih dari 6% dengan aerasi sekurang-kurangnya 0,08 vvm. Page 3 of 12 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University * Asam asetat dapat dihasilkan dari senyawa etanol atau bahan-bahan yang mengandung senyawa tersebut melalui proses oksidasi biologis). Mikroorganisme yang berpertan dalam fermentasi asam asetat adalah bakteri asam asetat. Bakteri asam asetat diklasfikasikan dalam Acetobacter sp dan Gluconobacter spp yang dikarakteristikkan oleh kemampuannya mengoksidasi gula, alkohol dan aldehid. Enzim yang mengkatalisis reaksi oksidasi ini adalah dehidrogenase yang terikat pada membran yang mengandung pyroloquinoline quinone (pqq) sebagai gugus prosthetic. Enzim yang membutuhkan pqq sebagai kofaktor dikenal sebagai quinoprotein. Aldehid dehidrigenase yang mengkatalisis oksidasi menjadi asam asetat ini penting pada fermentasi asam asetat. * Pembuatan asam asetat dilakukan melalui proses asetifikasi dari alkohol menjadi asam asetat. Metode ini biasa dilakukan di rumah-rumah dengan cara dibiarkan begitu saja. Terdiri atas Metode Perancis (French Method) dan metode Orleans (Orlenas method). * Proses Orelans atau proses dengan menggunakan tong kayu (barrel) merupakan proses yang tertua. Anggur atau cider ditambahkan sampai mencapai 0,3 sampai 0,5 isi tong. Proses oksidasi oleh bakteri asam asetat ini membutuhkan sejumlah besar oksigen, sehingga aliran udara dalam tong harus diperhatikan benar. Pada dasar tong diperlukan sumbat untuk mengeluarkan asam asetat yang telah jadi, sedang pada atasnya terdapat tutup yang dapat dibuka untuk menambahkan kembali subtrat. * Pada metode ini cairan alkohol tidak bergerak selama fermentasi. Bakteri asam asetat membentuk film atau induk asam asetat pada permukaan cairan. Sekali film ini terbentuk dan tidak diganggu, maka perubahan anggur atau cider berlangsung cepat. Pembentukan film tersebut dapat memakan waktu berhari-hari bahkan sampai berbulan-bulan. * Proses generator mulai diperkenalkan di Jerman pada tahun 1932, dan merupakan metode yang umum digunakan untuk memproduksi asam asetat secara komersial. Vinegar generator merupakan tangki tegak berbentuk silinder yang di dalamnya diisi dengan serutan kayu, tongkol jagung, arang atau lainnya, yang menjadikan permukaan bertambah luas, dan merupakan tempat tumbuh bakteri asam asetat. Suhu dari generator berkisar 27 - 30oC. Bagian dalam generator asam asetat ini terbagi menjadi tiga bagian, yaitu: (1) bagian atas di mana alkohol dimasukkan, (2) bagian tengah di mana cairan merembes turun melalui serutan kayu, dan (3) bagian bawah di mana asam asetat dikumpulkan. Udara masuk dari dasar bagian tengah, alirannya naik, bergerak ke atas mengaerasi larutan. * Asetifikasi kultur terendam adalah proses terbaru untuk merubah alkohol menjadi asam asetat. Bakteri asam asetat tidak saja tumbuh di permukaan cairan, tetapi terutama dalam cairannya. Peralatannya disebut asetator, dimana Asetobacter tersuspensi pada medium alkohol pada peralatan yang dilengkapi dengan aerator dan pendingin. Bakteri asam asetat terus menerus kontak dengan oksigen, karena ada gelembung-gelembung udara yang mengalir secara kontinyu. Diameter gelembung udara yang dikehendaki adalah sekitar 1 mm. Asetifikasi secara kultur terendam ini dapat dengan kultur murni akan tetapi kondisinya tidak selalu harus aseptik. Kondisi yang tidak aseptik ini dikarenakan pH yang rendah serta adanya alkohol dalam media yang merupakan faktor penghambat bagi mikrobia lainnya. Page 4 of 12 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University Kekurangan fermentasi secara kultur rendam ini adalah produk harus mengalami filtrasi untuk menghilangkan bakteri yang ada di dalamnya * Metabolisme bakteri Acetobacter aceti yang bersifat aerobik mempunyai fungsi yang penting, karena mempunyai kemampuan untuk mengoksidasi alkohol dan karbohidrat lainnya menjadi asam asetat. Mekanisme fermentasi pada pembuatan asam asetat dibagi menjadi dua yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam asetat. Pada fermentasi alkohol mula-mula gula yang terdapat pada bahan baku akan diubah oleh khamir menjadi alkohol dan CO2, yang berlangsung secara anaerob. Setelah alkohol dihasilkan maka segera dilakukan fermentasi asam asetat, di mana bakteri asam asetat akan mengubah alkohol menjadi asam asetat secara aerob. Setelah terbentuk asam asetat maka fermentasi harus segera dihentikan supaya tidak terjadi fermentasi lebih lanjut oleh bakteri pembusuk, yang dapat menimbulkan kerusakan. Secara teoritik dari 1 g glukosa akan dihasilkan 0,5 g etanol yang kemudian diubah menjadi 0,67 g asam asetat. * Faktor-faktor lingkungan yang berperan penting terhadap kecepatan fermentasi asam asetat meliputi: suhu, pH, konsentrasi inokulum, kecepatan aerasi, konsentrasi etanol dan lain-lain. Suhu optimal selama proses fermentasi asam asetat adalah 30oC. Pada suhu 12o - 15oC Acetobacter sp tumbuh sangat lambat, pada suhu 15o - 34oC tumbuh normal dan optimal pada suhu 28o -34oC . pH pertumbuhan optimal adalah 6,0 dengan kisaran pH 5,0 - 7,0 dan etanol yang ada akan dioksidasi menjadi asam asetat pada pH 4,5. Konsentrasi etanol yang digunakan berbeda-beda antara lain sebesar 12%, tidak lebih dari 7%, sebesar 5 - 7%, dan sebesar 8%. Dengan demikian, konsentrasi etanol yang dibutuhkan antar 5 - 12%. Pada konsentrasi etanol 14% tidak dihasilkan asam asetat dengan sempurna . Konsentrasi oksigen terlarut sangat penting untuk pertumbuhan sel mikrobia dalam menghasilkan asam asetat. Kecepatan aserasi diperlukan untuk mengatur konsentrasi oksigen terlarut pada medium fermentasi. Besarnya udara yang digunakan setidaknya 0,08 vvm atau berkisar antara 0,06 - 1,2 vvm dengan diameter gelembung sekitar 1 mm 4. Produk Yogurt * Yogurt merupakan produk olahan susu yang paling pesat perkembangannya. Produk ini telah dipasarkan hampir diseluruh Negara di dunia. Di Indonesia produk ini juga sangat digemari. * Pada dasarnya yogurt merupakan produk yang cepat rusak, namun karena perkembangan teknologi menjadikan produk inidapat tahan lama dan diolah menjadi berbagai produk turunan. * Produk yogurt semakin popular dengan mulai dipahaminya peran penting bakteri probiotik bagi manusia. Pemberitaan yang gencar tentang probiotik menjadikan produk susu fermentasi semakin popular. 4.1. Pembuatan * Bahan baku susu untuk yoghurt dapat digunakan susu penuh, susu skim, susu rendah lemak atau dengan penambahan lemak. Bahan baku harus Page 5 of 12 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University memenuhi persyaratan berikut : jumlah bakteri rendah, tidak mengandung antibiotik, tidak mengandung bahan-bahan sanitiser, bukan kolostrum, tidak terdapat penyimpangan bau dan tidak ada kontaminasi bakteriophage. Bahan-bahan lain yang biasa ditambahkan antara lain : bahan untuk meningkatkan padatan (susu skim, whey, laktosa), bahan pemanis (glukosa, sukrosa atau aspartam), stabiliser (gelatin, CMC, alginat, carageenan, whey protein yang dipekatkan, aroma, pewarna dan buah-buahan segar. * Kultur yoghurt mempunyai peranan penting dalam proses asidifikasi dan fermentasi susu. Kualitas hasil akhir yoghurt sangat dipengaruhi oleh komposisi dan preparasi kultur starter. Komposisi starter harus terdiri bakteri termofilik dan mesofilik , yang umum digunakan adalah Lb. Bulgaricus dengan suhu optimum 42o-45C dan Streptococcus thermophilus dengan suhu optimum 38o- 42C. Perbandingan jumlah starter biasanya 1:1 sampai 2:3. Selama pertumbuhan terjadi simbiosis antara kedua jenis bakteri. S. thermophilus akan berkembang lebih cepat mengawali pembentukan asam laktat melalui fermentasi laktosa, pertumbuhan ini terus berlangsung sampai mencapai pH 5,5. Selain itu juga akan dihasilkan senyawa-senyawa volatil dan pelepasan oksigen, kondisi ini memberikan lingkungan yang sangat baik untuk pertumbuhan Lb. Bulgaricus. Aktivitas enzim proteolitik dari Lb. Bulgaricus menyebabkan terurainya protein susu menghasilkan asam-asam amino dan peptide-peptida yang akan menstimulasi pertumbuhan Streptococcus. Lactobacillus juga akan menguraikan lemak menghasilkan asam-asam lemak yang memberikan flavor khas pada produk akhir yoghurt. Jika dikehendaki yoghurt dengan keasaman yang tidak terlalu rendah maka diperlukan komposisi starter yang berbeda, biasanya digunakan Lactobacillus acidophilus dan Bifidobacterium bifidum. * Udara yang terdapat di dalam campuran bahan-bahan yoghurt selama proses pencampuran biasanya tidak dapat keluar dan dapat mempengaruhi kualitas hasil akhir yoghurt. Oleh karena itu harus dilakukan deaerasi dengan tekanan 0,7-0,8 bar pada suhu 70o-75C. Deaerasi dapat meningkatkan viskositas dan stabilitas gel yoghurt, juga menghilangkan senyawa-senyawa yang dapat menyebabkan timbulnya aroma dan flavor yang tidak dikehendaki. * Homogenisasi campuran bahan-bahan setelah pasteurisasi sangat diperlukan untuk mendapatkan campuran yang betul-betul homogen sehingga tidak dapat terjadi pemisahan cream atau wheying off selama inkubasi dan penyimpanan, juga untuk memperoleh konsistensi yang stabil. Homogenisasi juga dapat meningkatkan partikel-partikel kasein sehingga dapat memperbaiki konsistensi gel selama proses koagulasi. * Pasteurisasi dilakukan pada suhu 85c selama 30 menit atau 95C selama 10 menit. Tujuan pasteurisasi adalah untuk membunuh mikroba kontaminan baik patogen maupun pembusuk yang terdapat dalam bahan baku sehingga dapat memberikan lingkungan yang steril dan kondusif untuk pertumbuhan Page 6 of 12 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University kultur starter. Selain itu juga untuk denaturasi dan koagulasi protein whey sehingga dapat meningkatkan viskositas dan tekstur yoghurt. * Setelah perlakuan pemanasan, susu didinginkan 1o-2C di atas suhu inkubasi kemudian ditambahkan 1-3% kultur starter. * Proses fermentasi merupakan kunci keberhasilan dari produksi yoghurt karena karakteristik produk akhir terbentuk selama proses fermentasi berlangsung. Pada umumnya fermentasi dilakukan pada suhu 40o-45C selama 2,5 – 3 jam. Namun suhu dan waktu fermentasi bisa berubah tergantung pada jenis bakteri pada kultur starter yang digunakan. Pada proses fermentasi akan terjadi hidrolisis enzimatis laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Selanjutnya glukosa akan diuraikan melalui beberapa tahap dekomposisi menghasilkan asam laktat. Pada tahap ini belum terjadi perubahan struktur fisik yang nyata pada susu, disebut prefermentasi. Galaktosa tidak akan digunakan selama glukosa dan laktosa masih tersedia untuk fermentasi. Oleh karena itu, pada produk yoghurt masih terdapat residu galaktosa dan laktosa. Setelah terjadi penurunan pH maka gel mulai terbentuk secara bertahap sampai mencapai titik isoelektrik pada pH 4,65, proses ini disebut fermentasi utama. Pembentukan gel diikuti dengan perubahan viskositas, pada tahap ini juga dihasilkan flavor. Fermentasi dapat dilakukan dalam kemasan atau pada tangki fermentasi tergantung jenis produk * Pendinginan harus segera dilakukan setelah fermentasi supaya tidak terjadi asidifikasi lanjut. Diusahakan penurunan suhu menjadi 15o-20C dapat tercapai dalam waktu 1-1,5 jam, pada tahap ini masih terjadi pembentukan flavor. Selanjutnya yoghurt yang sudah jadi disimpan pada suhu 5o-6C. 5. Produk Kecap Kecap merupakan penyedap berbagai masakan Indonesia yang dibuat dengan cara fermentasi kedelai. Penyedap lain yang juga dibuat dari kedelai adalah tauco, namun kurang populer dibanding kecap. Kecap diperkirakan berasal dari Cina yang dibawa ke Indonesia oleh imigran Cina. Demikian juga istilah kecap yang diperkirakan berasal dari dialek Cina yaitu ke-tsiap. Kecap merupakan jenis makanan fermentasi yang paling banyak dikonsumsi di seluruh dunia, di mana kecap merupakan produk cair berwarna coklat gelap mempunyai rasa asin atau manis dan digolongkan dalam makanan yang mempunyai flavor (aroma) yang menyerupai ekstrak daging. Peranan kecap dapat memperkuat flavor dan memberikan warna pada daging, ikan, sayuran atau bahan pangan lain. Menurut SII yang dimaksud dengan kecap adalah cairan kental yang mengandung protein, diperoleh dari perebusan kedelai yang telah difermentasikan dan ditambah gula, garam, serta rempah-rempah. Salah satu kriteria untuk menentukan mutu kecap adalah kadar proteinnya. Ada dua mutu kecap yaitu mutu pertama dengan kadar protein minimum 6%, dan mutu kedua dengan kadar protein minimum 2%. Ada dua jenis kecap yaitu kecap manis dengan kandungan gula 26 - 61% serta sedikit garam (3 - 6%) Page 7 of 12 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University dan kecap asin dengan sedikit kandungan gula (4 - 19%) serta garam dalam jumlah besar (18 - 21%). Berdasarkan rasa dan kekentalannya kecap dibagi dalam dua macam yaitu kecap asin agak encer dan kecap manis yang lebih kental. Proses pembuatan kecap asin dan manis hampir sama, perbedaannya adalah pada akhir proses yaitu terdapat penambahan gula dan bumbu-bumbu (rempah-rempah) pada pembuatan kecap manis, sedangkan pada kecap asin tidak ada penambahan gula. Kecap dibuat melalui fermentasi kedelai. Mula pertama kedelai dan gandum dicampur kemudian diinokulasi dengan kapang Aspergillus dan inkubasi selama 3 hari, hasilnya disebut koji. Pada tahap kedua, koji dipindah ke tangki fermentasi dicampur dengan larutan garam dan disebut moromi, fermentasi ini berlangsung selama lebih dari 6 bulan. Tahap ketiga, moromi dipres untuk memperoleh filtratnya yang kemudian disaring, dipanaskan dan dikemas siap untuk dipasarkan. Jika anda bertindaksebagai bagain pemsarana makaanda sebenarnya sedang melakukan komunikasi dengan para pelanggan yang dengan setia memberikan masukkan kepada anda. Anda dapat melakukan wawancara atau pengambilan data secara tidak langsung apa saja kelebihan dan kekurangan produk anda. Jika anada dapat memperbaiki sesuai denganharapan pelanggan ada mungkin dapat mengembalikan kepercayaan pelanggan yang telah menghentikan mengkonsumsi produk anda, mempertahankan pelanggan yang ada saat ini, atau bahkan dimungkinkan menambah pelanggan baru. Dalam fermentasi kapang secara tradisional, kedelai yang telah direbus diinokulasi dengan inokulum kecap atau tanpa inokulasi tetapi hanya mengandalkan kapang yang ada di ruang inkubasi. Kedelai yang telah diinokulasi ini ditebarkan di atas nyiru dan diinkubasi selama 3 – 4 hari dalam ruang inkubasi. Selama pertumbuhan kapang Aspergillus, suhu dan kelembapan sebaiknya dikendalikan. Setelah 20 dan 25 jam dari inokulasi sebaiknya dilakukan pengadukan sebab jika tidak dilakukan suhu pada kedelai akan meningkat dan menurunkan produksi enzim bahkan dapat mematikan kapang itu sendiri. Setelah 3 hari inkubasi A. Oryzae atau A. Sojae yang tumbuh pada kedelai akan berwarna hijau-kuning sebagai hasil sporulasi. Selain dengan pengedalian kondisi lingkungan, peningkatan aktivitas enzim selama fermentasi dapat diperoleh dengan membuat mutan yang memiliki aktivitas protease lebih tinggi. Agensia mutagenik seperti sinar ultraviolet, metilnitronitrosoguanidin (MNNG), dan etilmetanosulfonat (EMS) umum digunakan. oryzae atau A. Sojae menghasilkan 7 macam proteinase dengan 4 pH optimum yang berbeda. Enzim proteinase alkalin merupakan enzim yang paling banyak dipelajari. Enzim ini termasuk kelompok serin dan dihambat oleh diisopropilfluorofosfat dan aktif pada pH 6 – 11. Proteinase lainnya adalah semi alkalin, netral I dan II, proteinase asam I, II, dan III. Semua enzim ini bersifat endo enzim sehingga tidak dihasilkan asam amino bebas dari aktivitasnya. Selama fermentasi kapang juga menghasilkan berbagai peptidase tipe ekso yang membebaskan asam amino dari terminal karboksil atau amino pada Page 8 of 12 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University peptida. Saat ini, baru dikenal 4 macam karboksipeptidase dan 7 macam aminopeptidase dari fermentasi ini. Semua karboksipeptidase memiliki pH optimum asam sehingga disebut karboksipeptidase asam. Pada akhir fermentasi kapang, saat campuran tepung-kedelai di atas nyiru berwarna hijau, maka siap dimasukkan ke dalam bejana yang telah berisi larutan garam. Kandungan garam yang tinggi dalam fermentasi ini akan menghambat pertumbuhan kapang kecap dan akan membantu pertumbuhan bakteri dan khamir yang toleran terhadap garam. Bakteri merupakan jasad yang pertama kali tumbuh dengan cepat, dan akan mengkonsumsi gula yang dibebaskan dari perombakan pati selama fermentasi kapang. Pertumbuhan bakteri ini akan menghasilkan sedikit asam laktat yang akan meningkatkan keasaman larutan. Keasaman yang muncul akan membantu pertumbuhan khamir yang akan menghasilkan flavor, aroma, dan sedikit alkohol. Faktor paling kritis dalam fermentasi ini adalah konsentrasi garam. Kadar garam kurang dari 16 % akan mengakibatkan tumbuhnya organisme perusak, sedang jika terlalu tinggi akan muncul cita rasa bergaram. Oleh sebab itu, untuk menghasilkan kecap yang tidak diganggu organisme perusak maupun munculnya cita rasa bergaram, konsentrasi yang dianjurkan adalah 18 – 25 %. Pada umumnya adanya kontaminan berasal dari fermentasi kapang yang tidak steril seperti adanya Bacillus, Micrococcus, Streptococcus, lactobacilus dan sebagainya. Jasad kontaminan ini tidak resisten terhadap kadar garam tinggi dan akan mati pada fermentasi 1 – 2 bulan. Hanya spora Bacillus yang tetap tahan tetapi tidak berkecambah. Spora ini akan mati saat pasteurisasi sebelum pembotolan. Organisme yang ada dalam fermentasi garam sangat tergantung dari sumbernya. Pada proses alami jumlah organisme bakteri dan khamir tidak diketahui dengan pasti dan umumnya jumlahnya sedikit sehingga membutuhkan waktu fermentasi yang lama. Lamanya fermentasi dapat dikurangi dengan menambahkan bakteri dan khamir. Mikoorganisme yang berperan jumlahnya terbatas yaitu Pediococcus halophilus (bakteri asam laktat halofil), Zygosaccharomyces rouxii (khamir toleran garam), dan beberapa spesies Candida (khamir halofil). Mikroorganisme yang dapat tumbuh baik pada pH sekitar 5,0 adalah Z. Rouxii. Khamir ini tidak dapat tumbuh pada pH lebih dari 6,0 dalam larutan garam 18 % sehingga fermentasi ini diawali fermentasi asam laktat ke fermentasi alkohol. Pertumbuhan Z. Rouxii maksimum setelah fermentasi 2 – 3 bulan yang kemudian menurun. Mikroorganisme lain yang juga penting adalah Candida misalnya C. Versatilis, C. etcheilsii. Pertumbuhan Candida dimulai pada tahap awal. Pada tahap akhir pertumbuhannya didukung oleh adanya alkilfenol dan alkohol aromatik. Hal yang menarik adalah adanya perubahan-perubahan Page 9 of 12 spesifik dari 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University pertumbuhan tiga organisme tersebut. Berbagai macam ester dibuat dari reaksi antara asam-asam organik dari fermentasi asam laktat (pertama) oleh P. Halophilus dan alkohol dari fermentasi alkohol (kedua) oleh Z. Rouxii. Alkohol juga dibuat selama fermentasi ketiga oleh spesies-spesies Candida, tetapi fungsi yang paling penting pada fermentasi ketiga ini adalah produksi senyawasenyawa fenolat seperti 4-etilguaiakol, 4-etilfenol, 2-feniletanol dan sebagainya yang berkaitan dengan pembentukan aroma. P. halophilus adalah bakteri asam laktat pada kecap yang bersifat Gram positif, mikrokokus dengan diameter 0,6 – 0,9 m, halofil dan anaerob fakultatif. Nilai Aw optimumnya adalah 0,99 – 0,94 atau setara dengan 5 – 10 % kadar garam. Pada nilai Aw 0,808 (setara dengan kadar garam 24 %) masih dapat tumbuh. Suhu pertumbuhannya 20 – 420C dan optimum 25 – 300C dengan pH 5,5 – 9,0. Asam amino esensial untuk bakteri ini adalah leusin, isoleusin, valin, asam glutamat, arginin, histidin, triptofan dan fenilalanin. Beberapa strain juga membutuhkan urasil. Vitamin yang dibutuhkan adalah biotin, tiamin (B1), riboflavin (B2), B6, asam nikotinat, dan asam pantotenat. Tugas dan Diskusi Cari informasi tentang Produk fermentasi yang ada di daerah anda dan bagaimana perkembangan produksinya? Apakah dapat ditingkatkan? Diskusikan hal ini dengan dosen dan rekan-rekan anda. Page 10 of 12 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University REFERENSI Adams, M.R., and Moss, M.O. 1995. Food Microbiology. The Royal Society of Chemistry. Cambridge. Board. R.G. 1983. A Modern Introduction to Food Microbiology. Blackwell Scientific Publications. Oxford Chandan, R.C. 1999. Enhancing Market value of Milk by Adding Cultures. J.Dairy Sci 82:2245-2256. Jay, J.M. 1996. Fermentation and Fermented Dairy Products. In Modern Food Microbiology. Chapman & Hall. USA Hidayat, N. 1986. Pengaruh Ukuran Partikel Kedelai yang Dihancurkan terhadap kualitas Kecap yang Dihasilkan. Skripsi. Dep. Mikrobiologi Fak. Pertanian UGM. Yogyakarta. Hidayat, N., M.C. Padaga dan S. Suhartini. 2006. Mikrobiologi Industri. ANDI Ofset. Yogyakarta. Kroger, M., Kurmann, J.A., and Rasic, J.I. 1992. Fermented Milks – Past, Present, and Future. In Application of Biotechnology in Traditional Fermented Foods. http://www. nap.edu/openbook/0309046858/html Sasaki, Y and S. Takao. 1967. Organic Acid Production by Basidiomycetes. III. Cultural Conditions for L-Malic Acid Production. Appl. Microbiol. 15: 373 – 377. Spreer, E. 1998. Milk and Dairy Product Technology. Marcel, Dekker. Inc. New York Widodo. 2003. Bioteknologi Industri Susu. Lacticia Press. Yogjakarta. Zelle, R.M., E. de Hulster, W. A. van Winden, P. de Waard, Cor Dijkema, A. A. Winkler, Jan-Maarten A. Geertman, J. P. van Dijken, J.T. Pronk, and A.J. A. van Maris. 2008. Malic Acid Production by Saccharomyces cerevisiae: Engineering of Pyruvate Carboxylation, Oxaloacetate Reduction, and Malate Export. Appl. Environ. Microbiol. 74: 2766 – 2777. PROPAGASI A. Latihan dan Diskusi (Propagasi vertical dan Horizontal) 1. Carilah berbagai produk bioindustri yang diproduksi di Indonesia yang merupakan perusahan local dan juga yang dari asing. Apasaja produknya dan bagaimana skala usahanya? Bahas dan diskusikan. Page 11 of 12 2012 Bioindustri / Produk Bioindustri di Indonesia Brawijaya University B. Pertanyaan (Evaluasi mandiri) 1. Bagaimana produksi asam malat? 2. Sebutkan contoh produk fermentasi yang diproduksi di Indonesia? 3. Bagaimana produk fermentasi dapat berkembangdi Indonesia? 4. Sebutkan ragam produk kecap yang ada di Indoensia 5. Bagaimana permsalahan produksi asam asetat di Indonesia ? C. QUIZ 1. Jelaskan perbedaan antara fermentasi pada substrat padat dan substrat cair! 2. Faktor apa sajakah yang harus diperhatikan dalam memilih reaktor/fermentor pada bioindustri? 3. Jelaskan macam-macam sentrifugasi pada pemurnian produk bioindustri! 4. Bagaimanakah urutan pengembangan produk bioindustri? 5. Jelaskan tentang bagaimana asam malat dibuat pada bioindustri yang dapat diterapkan di Indonesia! Page 12 of 12 2012
