< PreviousBioteknologi Industri Pangan 389Beberapa proses penting yang dilakukan dalam pembuatan bir meliputi: 1. Malting: perkecambahan barley di rumah kecambah gandum (Malthouse) (Gambar 4). 2. Kecambah gandum berisi : a. Ensim yang merombak pati dari malt itu sendiri dan pati-pati yang ditambahkan (beras atau jagung) b. Sumber protein bir yang penting artinya untuk pembentukan buih c. Memberikan aroma yang tipikal 3. Proses perkecambahan barley a. Barley dicuci, direndam air sehingga memungkinkan baley berkecambah b. Air ditapis c. Perkecambahan dilanjutkan sampai 5 atau 7 hari d. Selama perkecambahan, β-amilase, dan terbentuk ensim baru yaitu α-amilase e. α-amilase berperan menye-rang pati hanya pada rantai karbon yang lurus dan tidak mampu menyerang rantai karbon yang bercabang (amilodekstrin). Sedangkan β-amilase berperan dalam pembentukan gula akhir. f. Enzim lain yang berperan yaitu: protease meningkatkan kelarutan protein sitase yang mendegradasi beberapa gum pentosan, dan fitase yang melepaskan gugus fosfat dan inositol Gambar 9.4 Proses Malting pada Pembuatan Bir (Anonim, 2006) H20 BUAH ANGGUR ATAU BARRLEYPERENDAMANDLM TANGKIMALTING DALAM RUANGANPEMASAKAN DENGAN TUNGKUDEGERMINASI KE TEMPAT FERMENTASIselama 3 hari ditapis selama 5 - 7 hari dengan 45 % air 00 C untuk malt encer (agak jernih) 50C untuk malt kental dengan 3-4 % air Bioteknologi Industri Pangan 3904. Pemasakan atau pemanasan a. Selama pemanasan sering timbul reaksi pencoklatan (browning) karena melanoidin meningkat b. Melanoidin sangat penting untuk memberi warna dan aroma yang khas. 5. Komposisi bir : alkohol 3,8 % - 5 % dekstrin 4,3 % protein 0,3 % abu 0,3 % dan CO2 6. Mikrobiologi brewing a. Khamir sangat menentukan kualitas bir: memberikan aroma dan sejumlah oligosakarida yang tidak terfermentasikan. b. Pada bir lager menggunakan S. carlsbergensis yang mampu memfermentasikan melibiosa dan gas; sedangkan S. cerevisieae tidak mampu memfermentasikan melibiosa. c. Selama proses fermentasi gula dikonversikan menjadi alkohol, CO2 dan sedikit gliserol, serta asam asetat dari hasil fermentasi karbohidrat yang lain. Protein dan lipid yang terkandung di dalam wort sebagian difermentasikan menjadi alkohol, asam dan ester yang memberikan aroma yang khas. Bir yang dihasilkan berwarna hijau, maka perlu pemeraman lebih lanjut (aging) d. Selama aging protein, khamir dan resin dipresipitasikan sehingga bir menjadi masak dan jernih dengan aroma yang lembut. Bir tersebut diunduh dengan melalui penyaringan, kemudian diinjeksi dengan CO2 agar terbentuk buih-buih (sparkling). Pada umumnya CO2 yang terbentuk selama fermentasi ditampung ke dalam bejana yang kemudian diijeksikan kembali setelah proses akhir. Kandungan CO2 di dalam bir sekitar 0,45 % - 0,5 %. Beberapa industri bir sering menambah sedikit gula ke dalam masing-masing botol untuk mempertahankan proses fermentasi tetap berlangsung. e. Proses terakhir adalah bottling dan pasteurisasi sekitar 60-65 0C kemudian disaring. f. Mengapa tidak banyak mikrobia mengkontaminasi bir? karena: Khamir menggunakan O2 dengan cepat dan menghasilkan CO2 Hop mengandung α-resin dan humulon yaitu senyawa antimikrobia khususnya terhadap pada bakteri gram positip Bir mempunyai pH asam (3,7 – 4,5) Alkohol yang dihasilkan juga mempengaruhi pertumbuhan mikrobia. Bir disimpan pada suhu dingin. g. Kontaminan selama brewing bir: Lactobacillus pastorianus dan Pediococcus cereviseae, Flavobacterium proteus. h. Fermentasi dilakukan pada suhu rendah, sekitar 2 minggu untuk produksi bir i. Produksi komersial bir dilakukan : Bioteknologi Industri Pangan 391 dengan proses sekali unduh (bacth process) dengan proses kontinyu/berkesinambungan (continue process) yaitu dengan menambahkan substrat baru yang dilakukan secara terus menerus dan pemanenan. j. Macam-macam bir meliputi: Bir Lager: fermentasi yang melibatkan bottom yeasts dan tak berspora: S. carlsbergensis. Ale : fermentasi bir yang melibatkan top yeasts dan berspora : S. cerevisieae mempunyai kandungan alkohol cukup tinggi. Bir Pilsener (dari Chekoslovakia) : warna jernih, kering (dry) karena mengandung gula yang difermentasi-kan rendah, mempunyai aroma hop tajam. Minuman malt : kandungan alkohol lebih tinggi dari pada bir Bir non karbohidrat: bir yang terbuat dari larutan karbohidrat yang semua dekstrinnya dihidrolisis oleh enzim menjadi maltosa dan glukosa. Cara pembuatan wine dpat dijelaskan sebagai berikut (Gambar 9.5). a. Buah anggur yang dipetik dari kebun dihancurkan menjadi bentuk cairan yang disebut must. b. Khamir yang berasal dari permukaan kulit anggur sebagai inokulum dan kadang-kadang diinokulasi dengan S. cerevisieae. c. Proses fermentasi dilakukan berdasarkan jenis wine yang dihasilkan yaitu pada: a. Red Wine : warna merah terbentuk selama proses fermenta-si karena terjadi ekstrak-si warna kulit buah anggur oleh alkohol yang terbentuk. CO2 terbentuk selama fermentasi sehingga sisa buahan dan kulit terang-kat keatas lama fermentasi 3 – 5 hari pada 24 – 27 0C b. White Wine : proses hampir sama dengan red wine tetapi tidak terjadi warna lama fermentasi 7 – 14 hari pada 10 – 21 0C kandungan alkohol 19 – 21 %. c. memerlukan karbonasi yang dilakukan dengan mengin-jeksikan CO2 setelah proses fermentasi selesai Bioteknologi Industri Pangan 392 Gambar 9.5 Diagram Alir Pembuatan Wine (Anonim, 2006) Gambar 9.6 Produksi Wine Secara KomersialWhite Wine dan Red Wine Presing Fermentasi Presing BuahPenambahan SO2 Fermentasi Penuaan/aging Pengemasan/pembotolan Wine putih (white wine) Penuaan/aging Pengemasan/pembotolan Wine merah (red wine) Bioteknologi Industri Pangan 393Fermentasi Asam Cuka (Vinegar) Kata vinegar (cuka) berasal dari istilah Perancis vinaigre yang berarti anggur asam. Menurut Food and Drugs Administration di Amerika Serikat, cuka, cuka sari buah apel, cuka apel, dibuat melalui fermentasi alkoholik sari buah apel diikuti fermentasi asetat (Pelczar and Chan, 1988). Sedangkan menurut Frazier (1976), cuka didefinisikan sebagai bumbu yang dibuat dari bahan yang mengandung pati atau gula dengan fermentasi alkohol diikuti oksidasi asetat. Bahan dasar Ada bermacam-macam cuka, perbedaannya terutama terletak pada bahan yang dipakai dalam fermentasi alkohol, seperti macam sari buah, sirop, dan bahan yang mengandung pati yang dihidrolisis. Bermacam-macam bahan yang dapat dibuat menjadi cuka diantaranya adalah : 1. Sari buah-buahan, misalnya apel, anggur, jeruk, dan sebagainya. 2. Sayur-sayuran yang mengandung pati, misalnya kentang yang mengandung pati dan harus dihidrolisis menjadi gula terlebih dahulu. 3. Biji-bijian gandum, seperti barley, gandum hitam, jagung, dan gandum. 4. Minuman keras atau alkohol, misalnya dari bir, atau dari etil alkohol yang berubah sifat. Mikrobia yang berperan Mikrobia yang berperan dalam proses pembuatan cuka adalah khamir dan bakteri. Khamir yang berperan adalah Saccharomyces cerevisiae var. ellipsoideus. Sedangkan bakteri yang berperanan adalah dari genus Acetobacter (familia Pseudomonadaceae) dan genus Bacterium. Beberapa spesies Acetobacter di antaranya adalah : Acetobacter aceti, A. rancens, A. xylinum. Genus Bacterium yang ditemukan antara lain: Bacterium schentzenbachii, B. curvum, dan B. orleanense Proses pembuatan Pada proses pembuatan cuka terjadi 2 macam perubahan biokimiawi yaitu: 1. Fermentasi gula menjadi etil alkohol, dan 2. Oksidasi alkohol menjadi asam asetat Tahap pertama adalah proses anaerobik yang dilakukan khamir dan menghasilkan alkohol. Reaksi : C6H12O6 → 2 CO2 + 2 C2H5OH Glukosa alkohol Pada proses ini sejumlah kecil produk lain dihasilkan, seperti gliserol dan asam asetat. Juga ada sejumlah kecil substansi lain, dihasilkan dari senyawa selain gula, termasuk asam suksinat dan amil alkohol. Alkohol yang dihasilkan pada proses pertama digunakan sebagai Bioteknologi Industri Pangan 394sumber energi bagi bakteri, yang kemudian mengoksidasinya menjadi asam asetat. Bakteri ini menggunakan substansi lain dalam cairan yang difermentasi sebagai makanan. Reaksi yang merupakan reaksi aerob ini dapat dituliskan sebagai berikut : C2H5OH+O2 CH3COOH + H2O Alkohol asam asetat Asetaldehid adalah senyawa intermedier dalam reaksi ini. Di antara produk akhirnya adalah sejumlah kecil aldehid, ester, aseton, dan sebagainya. Bau cuka yang sedap berasal dari adanya bermacam-macam ester seperti etil asetat, dari alkohol, gula, gliserin dan minyak menguap yang dihasilkan dalam jumlah kecil oleh aksi mikroba. Bau ni dapat juga berasal dari sari buah-buahan yang difermentasi, gandum, atau cairan bersifat alkohol lainnya, dari apa cuka dibuat. Metode pembuatan cuka dapat dibedakan menjadi metode lambat seperti yang dikerjakan di rumah, atau metode let alone, metode Perancis atau Orleans, dan metode cepat, seperti proses pembuatan dengan genera atau prosedur fogging. Pada metode lambat, cairan alkohol tidak bergerak selama asetifikasi, sedangkan pada metode cepat, cairan alkohol bergerak. Metode lambat menggunakan sari buah-buahan yang difermentasi atau cairan gandum untuk menghasilkan asam asetat. Sedangkan metode cepat kebanyakan untuk menghasilkan cuka dari minuman keras (alkohol). Cairan gandum atau buah disediakan untuk makanan bakteri cuka, tetapi untuk memelihara bakteri cuka aktif dalam metode cepat menggunakan alkohol, ditambah dengan vinegar food, yang merupakan kombinasi senyawa organik dan anorganik. Prosentase cuka dinyatakan dalam grain, yaitu 10 kali jumlah gram asam asetat per 100 ml cuka. Jadi cuka 40 grain mengandung 4 gram asam asetat per 100 ml cuka pada suhu 200 C. Gambar 9.7 Proses Pembuatan Vinegar/ Asam Cuka (Tesfaye,W. et al. 2004) Penyebab kerusakan cuka Logam dan garam-garamnya menyebabkan kekeruhan dan perubahan warna cuka. Kerusakan yang disebabkan mikroorganisme dapat menyebabkan rendahnya mutu bahan dari apa cuka dibuat Fermentasi alkohol Fermentasi asam asetat Proses penuaan/aging Asam Cuka (Vinegar) Bioteknologi Industri Pangan 395atau rendahnya mutu cuku itu sendiri. Spesies Lactobacillus dan Leuconostoc dalam sari buah-buahan tidak hanya bertanggung jawab pada rasa tidak enak, tetapi juga menghasilkan asam asetat yang cukup mengganggu fermentasi alkohol oleh khamir. Pada keadaan anaerob, bakteri asam butirat menghasilkan asam yang tidak diinginkan. Kesulitan ini dapat dikurangi dengan penambahan sulfur dioksida pada sari buah, tetapi kemikalia ini menghambat bakteri cuka. Kerusakan cuka di antaranya adalah rusaknya asam asetat pada produk. Lapisan tipis bakteri pada proses pembuatan cuka mengurangi kecepatan asetifikasi. Oksidasi asam asetat dalam cuka menjadi karbondioksida dan air dapat ditimbulkan oleh bakteri asam asetat sendiri selama proses pembuatan cuka jika kekurangan alkohol atau aerasinya berlebihan. Organisme lain yang dapat mengoksidasi asam asetat pada keadaan aerob adalah lapisan khamir, jamur benang dan algae. Fermentasi Asam Sitrat oleh Jamur Benang Asam sitrat dihasilkan oleh Penicillium luteum, Mucor puriformis, Aspergillus niger. Faktor-faktor yang menentukan fermentasi asam nitrat antara lain: 1. Sumber C 2. Garam organik 3. Perbandinganpermukandengan volume medium 4. pH, suhu, dan oksigen 5. Organisme Ad. 1. Senyawa organik yang mempunyai senyawa atom C 2, 3, 4, 5, 6, 7, dan 12. Senyawa yang banyak digunakan seperti sukrosa, fruktosa, laktosa, dan glukosa dengan konsentrasi gula 14 – 20 %. Ad. 2. Garam organik setiap liter memerlukan NH4NO3: 2 – 2,5 gram, KH2PO4: 0,75 – 1,0 gram, MgSO4 7H2O: 0,2 – 0,25 gram, HCl 5 N sebanyak 5 cc, pH 3,4 -3,5. Ad. 3. Perbandingan permukaan dan volume. Apabila volume media besar kemudian permukaannya dalam asam sitrat yang terbentuk lambat, sedang bila permukaan luas akan ter-bentuk asam sitrat lebih cepat. Ad. 4. Persediaan oksigen Oksigen dibutuhkan untuk pertumbuhan jamur Aspergillus niger, Aspergillus wentii. Erlenmeyer diberi oksigen 15 ml per menit. Suhu digu-nakan 25 – 350 C. Lama fermentasi 7 – 10 hari. Produk diambil dengan menambahkan Ca, lalu Ca sitrat diendapkan dngan asam sulfat, lalu asam sitrat dipisahkan dari kalsium sulfat. Fermentasi Asam Amino Kebanyakan mikroba mensintessis asam amino yang digunakan untuk biosintesis protein dari glukosa dan ammonium. Asam amino ini sebagai senyawa antara dalam Bioteknologi Industri Pangan 396metabolisme, tetapi pada akhir fase exponensial dibebaskan dalam medium walaupun jumlah sedikit. Di Jepang banyak paten produksi asam amino tetapi hanya asam glutamat dan lisin yang diproduksi oleh industri dalam jumlah besar. Produksi asam glutamat Produksi asam glutamat di seluruh dunia lebih dari 100.000 ton per tahun. Monosodium glutamat digunakan untuk penyedap makanan sup. Asam glutamat dihasilkan oleh mutan Corynebactericum glutamicum sebesar 60 gram/liter, untuk bakterinya sendiri sebesar 300 miligram/liter. Lama fermentasi 40 jam pada suhu 30o C, keasaman medium alkalis dan mengandung biotin (1 – 5 µgr/l), glukosa dapat diganti dengan molase. Produksi asam glutamat oleh Corynebactericum glutamicum se-perti yang djelaskan Gambar 9.8. Gambar 9.8 Jalur Metabolisme Glukosa menjadi Asam Glutamat (Anonim, 2006) GlukoseFosfoenolpiruvatCO2PiruvatCO2Oksaloasetat Asetyl Co.ASitratCis akonitatIsositratNH4+Α-Ketoglutarat Asam glutamatCO2Bioteknologi Industri Pangan Gambar 9.9 Produksi Monosodium Glutamat (MSG) dari Gula Tebu (Anonim, 2005) Fermentasi Vitamin Mikrobia prototrof dapat mensin-tesis semua vitamin, koensim dan faktor tumbuh untuk pertumbuhan dan metaboisme. Sedikit vitamin yang dihasilkan dalam skala industri seperti pada Tabel 9.4. Tabel 9.4 Produksi Vitamin oleh Mikroba (Anonim 2006) Jenis Vitamin Jenis Mikrobia Medium Kondisi Fermentasi Ekstraksi Produk gr/l (%) Karoten (prekusor vitamin A) Blakeslea trispora Myobacterium smignaxtis Molase, minyak kedelai, β-ionon, thianin 72 jam 300C, aerob Solven 1 gr/l 0,007 gr/l Riboflavin Ashbya gassypii Glukosa, kolagen, minyak kedelai, glisin 6 hari 360C, aerob Dipanaskan 1200C + reagen untuk pengendapan 4,25 gr/l L-sorbosa (dalam sintesa vitamin C) Gluconobacter oxidans Sub spesies Suboxidans D-sorbitol 30% 45 jam 300C, aerob Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccium 70 % 5-ketoasam glukolat (dalam sintesa vitamin C) Gluconobacter oxidans Sub spesies Suboxidans Rendaman jagung glukosa, CaCO3, air rendaman jagung 33 jam 300C, aerob Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccium 100 % Bioteknologi Industri Pangan 398Tabel 9.5 Produksi Vitamin B12 oleh Bakteri Spesies Medium Bacillus megaterium Malase, garam, mineral, karbon Propionibacterium Freudenreichii Glukosa, cornsteep, hetain kobalt, pH 7,5 Propiobacterium shermanii Glukosa, cornsteep, kobalt, pH 7 Bacillus coagulans Asam sitrat, tri etanolamin, kobalt, cornsteep Streptomyces oliveseae Glukosa, tepung Kedelai, koblat, garam mineral. Aerobik 28 96 5,7 Pseudomonans denitrifieans Asam oksalat, betain, koblat, garam mineral Aerobik - - 10 Biosintesis vitamin B12 dihasilkan oleh bermacam-macam bakteri seperti Propionibacterium, Streptomyces dan sebagainya (Tabel 9.5). Fermentasi Enzim Produk metabolit yang bersifat primer dan sekunder adalah enzim. Enzim dihasilkan oleh mikroba dalam industri fermentasi berupa ekso-enzim dan endoenzim. Enzim dapat digunakan sebagai komponen pengempuk daging, komponen pembuatan detergen, untuk kebersihan, pembuatn sirup, dan sebagainya. 1. Komposisi media untuk produksi enzim Kebanyakan enzim mikrobia bersifat hidrolase yaitu ensim indusibel, enzim diproduksi bila diinduksi. Misal enzim β-glactosidase diproduksi dalam media yang mengandung laktosa. Metoda untuk memperoleh enzim dalam jumlah besar perlu ditambahkan senyawa yang mampu menginduksi produksi enzim ke dalam medium dengan konsentrasi rendah (contoh 0,05 % selobiosa). Jumlah inducer yang ditambahkan bervariasi seperti yang dijelaskan pada Tabel 9.6. Next >