makalah fermentasi susu
1.
Definisi
fermentasi susu
Fermentasi susu adalah produk olahan susu yang
menggunakan aktivitas bakteri asam laktat secara terkontrol dalam proses
pengolahannya untuk meningkatkan mutu dan nilai yang lebih bai serta
menghasilkan flavor dan aroma yang khas. Contoh produk fermentasi susu
diantaranya adalah keju, yogurt, dan kefir. Bakteri asam laktat yang digunakan
dalam fermentasi susu diantaranya adalah Lactobacillus delbrueckiivar. bulgaricus dan Streptococcussalivarius var. Thermophilus.
Asam laktat yang dihasilkan dapat menghambat
pertumbuhan mikroorganisme patogen, khususnya mikroorganisme yang tumbuh pada
kisaran pH 6 -7 (mesofilik) misalnya Shigela sp dan Clostridium botulinum yang
tidak dapat tumbuh pada pH dibawah 4,6 (Surono dalam Kunaepah, 2008).
Beberapa produk fermentasi susu dan bakteri yang digunakan terdapat pada
Tabel 1.
Tabel 1. Produk susu fermentasi dan bakteri yang
digunakan
|
Nama susu fermentasi
|
Mikroba
|
|
Yogurt, kishk, zabaday
|
Lb. bulgaricus, S. Thermophilus
|
|
Kefir
|
Lc. lactis, Lb. Kefir
|
|
Susu asidofilus
|
Lb. Acidophilus
|
|
yakult, susu L. casei
|
Lb. Casei
|
|
susu bifidus
|
Bifidobacterium bifidum
|
Proses
fermentasi dalam pengolahan pangan mempunyai beberapa keuntungan-keuntungan,
antara lain :
·
Proses fermentasi dapat dilakukan pada
kondisi pH dan suhu normal, sehingga tetap mempertahankan (atau sering bahkan
meningkatkan) nilai gizi dan organoleptik produk pangan,
·
Karakteristik flavor dan aroma produk
yang dihasilkan bersifat khas, tidak dapat diproduksi dengan teknik/metoda
pengolahan lainnya
·
Memerlukan konsumsi energi yang relatif
rendah karena dilakukan pada kisaran suhu normal,
·
Modal dan biaya operasi untuk proses
fermentasi umumnya rendah.
·
Teknologi fermentasi umumnya telah
dikuasi secara turun temurun dengan baik.
Fermentasi
susu sebagian besar dibuat dengan cara yang sama, yakni dengan menambahkan
sejumlah bibit ke dalam susu hangat (atau medium lain) yang telah
dipasteurisasi. Hanya saja bakteri yang digunakan adalah bakteri khas untuk
susu tersebut serta suhu fermentasinya berbeda bergantung pada suhu optimum
bakteri yang bersangkutan.
2. Mekanisme
Bakteri Asam Laktat Pada Fermentasi Susu
a. Bakteri
asam laktat
Bakteri
adalah mikroorganisme bersel tunggal yang tidak terlihat oleh mata, tetapi
dapat dilihat bantuan mikroskop. Ukuran
bakteri berkisar antara panjang 0,5 sampai 2,5 μ tergantung dari jenisnya.
Walaupun terdapat beribu jenis bakteri, tetapi hanya beberapa karakteristik
bentuk sel yang ditemukan yaitu:
1. Bentuk bulat atau
cocci (tunggal = coccus)
2. Bentuk batang atau
bacili (tunggal = bacillus)
3. Bentuk spiral atau
spirilli (tunggal = spirillum)
4. Bentuk koma atau
vibros (tunggal = vibrio)
Bakteri
probiotik dalam susu fermentasi telah terbukti secara klinis dapat menyehatkan
saluran pencernaan manusia. Bakteri probiotik sendiri berarti suplemen mikroba
hidup yang memberikan efek positif terhadap manusia dan hewan dengan
memperbaiki keseimbangan mikroflora usus. Habitat aslinya yaitu usus manusia
maupun hewan. Umumnya, bakteri probiotik merupakan bakteri asam laktat, namun
tidak semua bakteri asam laktat adalah bakteri probiotik. Sebagai contoh,
bakteri asam laktat yang bukan probiotik yaitu Lactobacillus bulgaricus dan
Streptococcus thermophilus. Mikroba yang melakukan fermentasi asam
laktat terutama adalah bakteri asam laktat. Bakteri asam laktat pada umumnya
dapat dibagi menjadi dua macam yaitu homofermentatif dan heterofermentatif.
Pada golongan homofermentatif hasil fermentasi terbesar merupakan asam laktat
yaitu kira‐kira
90 persen, sedangkan pada heterofermentatif jumlah asam laktat yang dihasilkan
kurang dari 90 persen atau kira‐kira
seimbang dengan hasil‐hasil
lainnya misalnya asam asetat, etanol, CO2, dan sebagainya. (Winarno 2004).
b. Mekanisme
fermentasi susu menggunakan asam laktat
Bakteri
asam laktat mampu mengubah glukosa menjadi asam laktat. Bakteri tersebut adalah
Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Bifidibacterium.
Ada dua kelompok fermentasi asam laktat, yaitu homofermentatif dan
heterofermentatif. Homofermentatif menggunakan glikolisis melalui jalur Embden
Meyerhof Pathnas (EMP) dan heterofermentatif menggunakan jalur Hexosa
Monophosphat Pathway Jalur EMP adalah peristiwa pemecahan glukosa menjadi asam
laktat dan piruvat dalam keadaan tanpa oksigen dan menghasilkan ATP. Ada
serangkaian reaksi yang terjadi secara berurutan dalam jalur EMP untuk
mengonversi glukosa menjadi asam piruvat yang secara garis besar dapat
dikelompokkan dalam dua tahap, yaitu tahap perubahan glukosa menjadi triosa
fosfat (gliseraldehida 3‐fosfat
dan dihidroksi aseton fosfat) yang memerlukan energi kimia dan tahap perubahan
triosa fosfat menjadi asam piruvat sambil melepaskan energi ke lingkungannya.
Reaksi
tahap pertama adalah perubahan glukosa menjadi triosa fosfat yang terdiri dari:
aktivasi glukosa oleh ATP, reaksi isomerisasi glukosa menjadi fruktosa 6‐fosfat, fosforilasi
fruktosa 6‐fosfat
menjadi fruktosa 1, 6‐
bifosfat, pembentukan triosa fosfat. Reaksi tahap kedua adalah pembentukan asam
piruvat dari gliseraldehida 3‐fosfat
yang terdiri dari: oksidasi gliseraldehida 3‐fosfat,
pemindahan gugus fosfat dari asilfosfat, interkonversi asam 3‐fosfogliserat menjadi 2‐fosfogliserat, dan pembentukan
asam fosfoenol piruvat. (Ardianto 1996).
Bakteri
asam laktat homofermentatif menghasilkan mayoritas asam laktat dengan sedikit
produk samping, yaitu gliserol, etanol, asam asetat, asam formiat, dan CO2.
Bakteri asam laktat homofermentatif mengoksidasi glukosa menjadi 2 piruvat
melalui jalur EMP. Pada jalur itu menghasilkan 4 ATP + NADH yang dipakai untuk
mereduksi piruvat menjadi asam laktat. Reaksi keseluruhan sebagai berikut :
Glukosa + 2 ADP + 2 P 2
laktat + 2 ATP
Adanya
produk samping, karena bakteri asam laktat homofermentatif mempunyai berbagai
enzim yang dapat mengubah piruvat menjadi etanol dan CO2, asetat dan formiat,
serta laktat. Jika piruvat tidak segera diubah menjadi produk di atas, NADH
dipakai untuk mereduksi dihidroksi aseton fosfat menjadi gliserol. Perubahan
nilai pH pada media dapat mengubah komposisi produk fermentasi asam laktat
homofermentatif Lactobacillus.
Fermentasi
asam laktat idealnya dilakukan pada kondisi asam. Ketika kondisi diubah menjadi
netral, sebagian piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA dan format. Asetil KoA
kemudian tereduksi menjadi asetat dan etanol. Bakteri asam laktat
heterofermentatif menghasilkan asam laktat dan produk fermentasi lainnya
(kebanyakan etanol) dengan rasio yang seimbang. Hal itu karena mereka
mengoksidasi glukosa menjadi piruvat dan asetil KoA melalui jalur HMP. Piruvat
kemudian direduksi menjadi asam laktat, sedangkan asetil fosfat kemudian
direduksi menjadi etanol. Pada jalur itu menghasilkan 1 ATP Glukosa + ADP + P
asam laktat + etanol + CO2 + ATP
Bakteri
asam laktat yang termasuk homofermentatif misalnya Streptococcus faecalis dan
Streptococcus liquifaciens, sedangkan yang termasuk heterofermentatif
misalnya Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis dan L.
pentoaceticum. Secara singkat pemecahan glukosa oleh bakteri
heterofermentatif dapat dituliskan sebagai berikut:
Glukosa asam laktat + CO2 + etil alkohol
(etanol)
Dalam
produksi, asam laktat didefinisikan sebagai campuran dari asam laktat dan
hibrida asam laktat yang mengandung tidak kurang dari 85% dan tidak lebih dari
92% asam laktat. Prinsip utama pembuatan asam laktat dengan proses fermentasi
adalah pemecahan laktosa menjadi bentuk monosakaridanya dan dari monosakarida
tersebut dengan bantuan enzim yang dihasilkan oleh Lactobacillus sp. akan
di ubah menjadi asam laktat. Asam laktat murni tidak berbau, tidak berwarna,
dan bersifat higroskopis pada suhu kamar. Dalam keadaan tidak murni asam laktat
berwarna kekuningan karena mengandung pigmen karoten. Asam laktat yang
dihasilkan akan menurunkan nilai pH dari lingkungan pertumbuhannya dan
menimbulkan rasa asam. Ini juga menghambat pertumbuhan dari beberapa jenis
mikroorganisme lainnya. Dua kelompok kecil mikroorganisme dikenal dari kelompok
ini yaitu organisme‐organisme
yang bersifat homofermentatif dan heterofermentatif. Jenis‐jenis homofermentatif
yang terpenting menghasilkan hanya asam laktat dari metabolisme gula sedang
jenis‐jenis heterofermentatif
menghasilkan karbondioksida dan sedikit asamasam volatil lainnya, alkohol dan
ester di samping asam laktat.
3.
Produk
Fermentasi Susu
a.
Proses
Pembuatan Keju
Pembuatan keju adalah proses yang
dilakukan untuk mengolah susu hingga menjadi berbagai jenis keju. Pembuatan
keju pada dasarnya sama walaupun ada ratusan jenis keju yang diproduksi di
seluruh dunia. Keju
memiliki gaya dan rasa yang berbeda-beda, tergantung jenis air susu yang
digunakan, jenis bakteri atau jamur yang dipakai dalam fermentasi, lama proses
fermentasi maupun penyimpanan (pematangan).
Menurut
Khikmah ( 2015) bahwa Proses Pembuatan keju meliputi :
§ Pasteurisasi susu: dilakukan pada susu 70°C, untuk
membunuh seluruh bakteri pathogen.
§ Pengasaman susu, tujuannya adalah agar enzim rennet
dapat bekerja optimal. Pengasaman dapat dilakukan dengan penambahan lemon jus,
asam tartrat, cuka, atau bakteri Streptococcus lactis. Proses fementasi oleh
streptococcus lactis akan mengubah laktosa (gula susu) menjadi asam laktat
sehingga derajat keasaman (pH) susu menjadi rendah dan rennet efektif bekerja.
§ Penambahan enzim rennet. Rennet memiliki daya kerja
yang kuat, dapat digunakan dalam konsentrasi yang kecil. Perbandingan antara
rennet dan susu adalah 1:5.000. Kurang lebih 30 menit setelah penambahan rennet
ke dalam susu yang asam, maka terbentuklah curd. Bila temperatur sistem
dipertahankan 40 derajat celcius, akan terbentuk curd yang padat. Kemudian
dilakukan pemisahan curd dari whey.
§ Pematangan keju (ripening). Untuk menghasilkan keju yang
berkualitas, dilakukan proses pematangan dengan cara menyimpan keju ini selama
periode tertentu. Dalam proses ini, mikroba mengubah komposisi curd, sehingga
menghasilkan keju dengan rasa, aroma, dan tekstur yang spesifik. Hal ini
dipengaruhi oleh kondisi penyimpangan seperti temperatur dan kelembaban udara
di ruang tempat pematangan. Dalam beberapa jenis keju, bakteri dapat
mengeluarkan gelembung udara sehingga dihasilkan keju yang berlubang-lubang
Gambar 1
Sumber : https://ptdiahlestari.wordpress.com/category/pembuatan-keju-melalui-fermentasi-bakteri/
b.
Proses
Pembuatan Yoghurt
Yoghurt
merupakan makanan dan minuman tradisional yang penting di negara-negara Balkan
dan Timur Tengah dan juga sudah lama dikenal di Eropa Selatan, Asia Selatan,
Mesir dan di sekitar Mediteran. Yoghurt bermanfaat bagi orang yang tidak tahan
terhadap gula susu (lactose), yang dikenal sebagai penderita "lactose
intolerance" . Karena pada proses pembuatan yoghurt dapat menurunkan
seperempat kadar gula susu yang ada, maka bagi orang yang menderita
"lactose intolerance", dapat mengonsumsi yoghurt sebagai sumber bahan
makanan yang bergizi.
Komponen susu
yang paling berperan dalam pembuatan yoghurt adalah laktose dan kasein .
Laktose digunakan sebagai sumber energi dan karbon selama pertumbuhan biakan
yoghurt dan pada prosesnya menghasilkan asam laktat . Dengan terbentuknya asam
laktat ini, keasaman susu akan meningkat atau pH menurun.
PROSEDUR
PEMBUATAN YOGHURT
·
Alat:
|
a)
Kompor
|
b)
Toples kaca/ jar (dapat diganti dengan wadah lain yang
steril).
|
|
c)
Panci
|
d)
Gelas ukur
|
|
e)
Termometer
|
|
·
Bahan:
1.
Susu segar
2.
Starter/ inokulum.
3.
Susu skim
4.
Gula dan perasa buah.
·
Prosedur
pembuatan yoghurt:
1.
Pasteurisasi susu segar pada suhu 75°C selama 15 menit.
2.
Angkat dan masukkan dalam Jar/ toples kaca.
3.
Dinginkan hingga mencapai suhu ± 40°C.
4.
Masukkan inokulum sebanyak 2% dari berat susu (jadi untuk 1 liter susu
diperlukan 20 ml starter/ inokulum.
5.
Tambahkan susu skim secukupnya.
6.
Tutup toples/ jar dengan cling wrap.
7.
Inkubasi pada suhu ruang selama 12 – 24 jam.
8. Setelah yoghurt tampak jadi (terlihat menggumpal), panen yoghurt dan beri gula dan perasa buah sesuai dengan yang diinginkan
Gambar 2
Proses pembuatanYoghurt
a. Proses Pembuatan Kefir
·
Bahan yang diperlukan:
1.
Kultur kefir / Grains
2.
Susu sapi segar
(pasteurisasi/mentah)
·
Peralatan yang
harus dipersiapkan :
2.
Spatula
3. Saringan
tepung
4. Wadah
plastic
5. Botol /
Jar
*Peralatan
terbuat dari plastik dan steril
·
Cara Membuat :
1.
Siapkan grains sebanyak
100 gram (untuk susu sebanyak 1-2 liter) sebagai starter letakkan di tempat dan
wadah yang steril. Masukkan susu sapi segar (raw milk)/ susu yang
sudah dipasteurisasi yang bersuhu ruangan, antara 23 – 30 derajatcelcius ke
dalam toples kaca / plastik
2.
Masukkan grains ke
dalam toples yang berisi susu, lalu aduk perlahan
3.
Setelah itu tutup
toples, dan taruh toples di ruangan yang bersih dan hangat tanpa terkena sinar
matahari selama 24 – 48 jam. (Proses ini disebut proses fermentasi, semakin
lama akan semakin kecut rasanya).
4.
Setelah difermentasi dengan waktu
yang dianjurkan, buka toples dan aduk perlahan-lahan kefir hingga
tercampur secara homogen. Kemudian tutup kembali, dan simpan kembali. Setelah
kurang lebih 6 jam, akan terlihat pemisahan antarawhey (kefir
bening) dengan curd (kefir kental). Aduk kembali dan
kefir siap untuk dipanen.
5.
Untuk panen, siapkan saringan
tepung, wadah plastik dan spatula.Kefir dalam toples disaring hingga
tertinggal grains yang bercampur dengan sedikit kefir
kental.Gunakan spatula untuk membantu penyaringan.Setelah hanya tersisa grains
dan sedikit curd, masukkan kefir ke dalam wadah yang bersih
(setelah disterilkan). Lalu rendam dengan susu sapi segar, sementara hasil
saringan kefir dimasukkan ke dalam botol-botol minuman, lalu masukkan ke dalam
lemari pendingin. Susu kefir hasil saringan dapat ditingkatkan cita rasanya
(flavor) dengan menginkubasikan kembali selama 24 jam pada suhu kamar, atau
akan lebih baik kalau disimpan dalam lemari es pada suhu 8oC selama 24 jam.
Seterusnya susu kefir dapat disimpan pada suhu tersebut minimal selama satu
minggu.
6.
Suhu yang disarankan untuk kefir
adalah maksimal 4 derajat celcius. Kefir akan bertahan hingga 2 bulan. Letakkan
kefir di chiller / bagian dari lemari pendingin.
7.
Grains yang
direndam dengan susu segar, diaduk perlahan-lahan kemudian disaring kembali dan
akan mendapat grains yang lebih bersih bebas dari curd.
8.
Grains yang sudah
bersih bisa dibuat untuk membuat kefir lagi. Mengulang proses dari yang
pertama.
DAFTAR
PUSTAKA
Kunaepah, Uun. 2008. Pengaruh Lama
Fermentasi dan Konsentrasi Glukosa Terhadap Aktivitas Antibakteri, Polifenol
Total Dan Mutu Kimia Kefir Susu Kacang Merah. Tesis. Semarang: Universitas
Diponegoro
Widodo, W. 2002. Bioteknologi
Fermentasi Susu. Pusat Pengembangan Bioteknologi Universitas
Muhammadiyah, Malang. p. 30.
Khikmah,N. 2015. Uji Antibakteri Susu
Fermentasi Komersial Pada Bakteri Patogen. Jurnal Penelitian
Saintek, 20(1) : 45-57
Bangun,
Rizal Setya. 2009. Pengaruh Fermentasi
Bakteri Asam Laktat Terhadap Kadar Protein Susu Kedelai. Jurnal kimia. 1(1)
:69.
Komentar
Posting Komentar