Fermentasi karbohidrat adalah
Kemampuan memfermentasikan
karbohidrat dan produk fermentasi yang dihasilkan merupakan ciri yang sangat
berguan dalam identifikasi mikroorganisme.
Hasil akhir fermentasi karbohidrat ditentukan
oleh sifat mikroba, media biakan yang digunakan, serta faktor lingkungan,
antara lain suhu dan pH. Media fermentasi harus mengandung senyawa yang dapat
dioksidasikan dan difermentasikan oleh mikroorganisme. Glukosa termasuk senyawa
yang paling sering digunakan oleh mikroorganisme dalam proses fermentasi itu.Untuk menentukan adanya fermentasi,
dilaboratorium digunakan media kaldu karbohidrat dan media MR-VP. Pembentukan
asam dapat diketahui dengan menambahakan indikator kedalam media
Kaldu karbohidrat digunakan untuk uji penbentukan asam
dan gas. Pembentukan gas dapat ditentukan dengan menggunakan tabung Smith
atau tabung Durham. Tabung smith digunakan bila jumlah dan macam gas yang
dihasilkan harus ditentukan. Sedangkan tabung durham digunakan bila tidak perlu
diketahui macam dan jumlah gas yang dihasilkan. Tidak terbentuk gas, maka gas
masuk kedalam tabung Durham dan mendesak cairan dalam tabung ini ; gas ini
terlihat sebagai gelembung udara yang terperangkap dalam tabung Durham
Kaldu karbohidrat mengandung 0.5 – 1 % karbohidrat.
Karbohidrat yang sering dipakai adalah glukosa, laktosa, maltosa, sukrosa, dan
manitol. Selain karbohidrat kedalam media ditambahkan juga beef ekstract dan
pepton sebagai sumber nitrogen, vitamin dan mineral. Untuk mengetahui
pembentukan asam, kedalam media ditambahkan indikator. Bila dalam proses
fermentasi, bakteri ditumbuhkan dengan biakan cair yang mengandung glukosa,
maka hasil proses fermentasi dapat berupa asam. Asam yang dihasilkan akan
menurunkan pH media biakan. Indikator yang sering digunakan adalah fenol merah
dan bromcresol-purple. Billa dalam media biakan ditambahakan indikator pH
seperti misalnya bromcresol-purple atau fenol merah, maka pembentukan asam ini
ditandai oleh perubahan warna menjadi kuning. Pada pH lebih dari 7.0 fenol
merah berwarna merah sedangkan bromcresol-purple berwarna ungu.
Macam-macam
fermentasi karbohidrat :
1. Fermentasi Alkohol
Dalam keadaan anaerob, asam piruvat yang dihasilkan oleh proses glikolisisakan
diubah menjadi asam asetat dan CO2.
Selanjutnya, asam asetat diubah menjadi alkohol. Proses perubahan asam asetat
menjadi alkohol tersebut diikutipula dengan perubahan NADH menjadi NAD+.
Dalam fermentasi alkohol ini, dari satu molglukosa hanya dapat dihasilkan
2 molekul ATP. Fermentasi alkohol, secara
sederhana, berlangsung sebagai berikut:
Sebagaimana halnya fermentasi asam laktat, reaksi ini merupakan suatu
pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkandung di dalam glukosa masih
terdapat di dalam etanol, karena itu etanol sering dipakai sebagai bahan bakar
mesin. Reaksi ini, seperti fermentasi asam laktat, juga berbahaya. Ragi dapat
meracuni dirinya sendiri jika konsentrasi etanol mencapai 13% (Hal ini
menjelaskan kadar maksimum alkohol pada minuman hasil fermentasi seperti
anggur).
Dalam kimia, alkohol
(atau alkanol) adalah istilah yang umum untuk senyawa organik apa pun yang
memiliki gugus hidroksil (-OH) yang terikat pada atom karbon, yang ia sendiri
terikat pada atom hidrogen dan/atau atom karbon lain.
Reaksinya :
1. Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)
2. Dekarbeksilasi asam piruvat.
Asampiruvat oleh enzim piruvat dekarboksilase ——>
asetaldehid(CH3CHO) + CO2.
3. Asetaldehid oleh enzim alkohol dihidrogenase diubah
menjadi alkohol (etanol)
2 CH3CHO + 2 NADH2 —————————————————> 2 C2HsOH + 2
NAD.
Ringkasan reaksi :
C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi
MEKANISME
Struktur alkohol
Gugus fungsional alkohol adalah gugus hidroksil yang terikat
pada karbon hibridisasi sp3. Ada tiga jenis utama alkohol - 'primer',
'sekunder, dan 'tersier'. Nama-nama ini merujuk pada jumlah karbon yang terikat
pada karbon C-OH. Etanol dan metanol adalah alkohol primer. Alkohol sekunder
yang paling sederhana adalah propan-2-ol, dan alkohol tersier sederhana adalah
2-metilpropan-2-ol.
Metanol dan etanol
Dua alkohol paling sederhana adalah metanol dan etanol (nama
umumnya metil alkohol dan etil alkohol) yang strukturnya sebagai berikut:
H H H
| | |
H-C-O-H H-C-C-O-H
| | |
H H H
metanol etanol
Dalam peristilahan umum, "alkohol" biasanya adalah
etanol atau grain alcohol. Etanol dapat dibuat dari fermentasi buah atau gandum
dengan ragi. Etanol sangat umum digunakan, dan telah dibuat oleh manusia selama
ribuan tahun. Etanol adalah salah satu obat rekreasi (obat yang digunakan untuk
bersenang-senang) yang paling tua dan paling banyak digunakan di dunia. Dengan
meminum alkohol cukup banyak, orang bisa mabuk. Semua alkohol bersifat toksik
(beracun), tetapi etanol tidak terlalu beracun karena tubuh dapat
menguraikannya dengan cepat.
2. Fermentasi Asam Laktat
Proses glikolisis menghasilkan asam piruvat. Jika cukup oksigen, glikolisis
akan dilanjutkan dengan siklus Krebs. Bila kondisi anaerob (kurang oksigen)
yang terjadi, asam piruvat akan diubah menjadi asam laktat. Akibatnya, rantai
transpor elektron tidak terjadi karena tidak lagi menerima elektron dari NADH
dan FADH2 yang dalam keadaan aerob dihasilkan oleh siklus Krebs.
Karena tidak terjadi penyaluran elektron, maka NAD+ dan FAD yang
mutlak diperlukan dalam siklus Krebs juga tidak terbentuk sehingga daur Krebs
terhenti. Reaksi ini merupakan suatu pemborosan, karena hanya 7% dari energi
yang terdapat pada asam piruvat yang dibebaskan. Meskipun fermentasi asam
laktat menghasilkan senyawa yang merugikan otot, tetapi poses ini menghasilkan
ATP bagi sel yang tidak dapat melakukan respirasi secara aerob. Pada fermentasi
asam laktat ini,dari satu molekul glukosa dihasilkan ATP sebanyak 2 molekul.
-->
Asam laktat (Nama IUPAC: asam 2-hidroksipropanoat
(CH3-CHOH-COOH), dikenal juga sebagai asam susu) adalah senyawa kimia penting
dalam beberapa proses biokimia.
Seorang ahli kimia
Swedia, Carl Wilhelm Scheele, pertama kali mengisolasinya pada tahun 1780.
Secara struktur, ia adalah asam karboksilat dengan satu gugus [hidroksil] yang
menempel pada gugus karboksil. Dalam air, ia terlarut lemah dan melepas proton
(H+), membentuk ion laktat. Asam ini juga larut dalam alkohol dan bersifat
menyerap air (higroskopik).
Asam ini memiliki simetri cermin (kiralitas), dengan dua
isomer: asam L-(+)-laktat atau asam (S)-laktat dan, cerminannya, iasam
D-(-)-laktat atau asam (R)-laktat. Hanya isomer yang pertama (S) aktif secara
biologi.
Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi
Prosesnya :
1. Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis).
C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi
2. Dehidrogenasi asam piruvat akan terbentuk asam laktat.oleh
enzim piruvat dehidrogenase
2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD
Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam
laktat :
8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.
Pembuatan
Tapai
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.
Dalam pembuatan tapai ketan, beras
ketan perlu dimasak dan dikukus terlebih dahulu sebelum dibubuhi ragi.
Campuran tersebut ditutup dengan daun dan diinkubasi pada suhu 25-30 °C selama 2-4 hari
sehingga menghasilkan alkohol dan teksturnya lebih
lembut
Untuk membuat tapai singkong, kulit singkong harus dibuang terlebih dahulu.Singkong dicuci lalu dikukus dan ditempatkan pada
keranjang bambu
yang dilapisi daun pisang[.
Ragi disebar pada singkong dan lapisan daun pisang yang digunakan sebagai alas dan penutup .Keranjang
tersebut kemudian diperam pada suhu 28 – 30 °C selama 2 – 3 hari.
Selain rasanya yang manis dan aroma
yang memikat, tapai juga dibuat dengan beberapa warna berbeda. Warna tersebut
tidak berasal dari pewarna buatan yang berbahaya, melainkan berasal dari
pewarna alami. Untuk membuat tapai ketan berwarna merah, digunakan angkak, pigmen yang dihasilkan oleh Monascus
purpureus. Sedangkan tapai ketan warna hijau dibuat menggunakan
ekstrak daun pandan.
Pembuatan tapai memerlukan kecermatan
dan kebersihan yang tinggi agar singkong atau ketan dapat menjadi lunak karena
proses fermentasi yang berlangsung dengan baik. Ragi adalah bibit jamur
yang digunakan untuk membuat tapai. Agar pembuatan tape berhasil dengan baik
alat-alat dan bahan-bahan yang digunakan harus bersih, terutama dari lemak
atau minyak. Alat-alat yang berminyak jika dipakai
untuk mengolah bahan tapai bisa menyebabkan kegagalan fermentasi. Air
yang digunakan juga harus bersih; menggunakan air hujan
bisa mengakibatkan tapai tidak berhasil dibuat.
Keunggulan tapai
Fermentasi tapai dapat meningkatkan
kandungan Vitamin B1 (tiamina) hingga tiga kali lipat. Vitamin ini
diperlukan oleh sistem saraf, sel otot,
dan sistem pencernaan
agar dapat berfungsi dengan baik. Karena mengandung berbagai macam bakteri “baik” yang aman dikonsumsi, tapai dapat
digolongkan sebagai sumber probiotik bagi tubuh.
Cairan tapai dan tapai ketan diketahui mengandung bakteri asam laktat
sebanyak ± satu juta per mililiter atau gramnya. Produk fermentasi ini diyakini
dapat memberikan efek menyehatkan tubuh, terutama sistem pencernaan, karena
meningkatkan jumlah bakteri dalam tubuh dan mengurangi jumlah bakteri jahat.
Kelebihan lain dari tapai adalah kemampuannya tapai mengikat dan mengeluarkan aflatoksin dari tubuh. Aflaktosin
merupakan zat toksik atau racun yang dihasilkan oleh kapang, terutama Aspergillus
flavus. Toksik ini banyak kita jumpai dalam kebutuhan pangan
sehari-hari, seperti kecap. Konsumsi tapai dalam batas normal
diharapkan dapat mereduksi aflatoksin tersebut. Di
beberapa negara tropis yang mengonsumsi singkong sebagai
karbohidrat utama, penduduknya rentan menderita anemia[. Hal ini dikarenakan singkong mengandung sianida yang bersifat toksik dalam tubuh manusia.
Konsumsi tapai dapat mencegah terjadinya anemia karena mikroorganisme yang
berperan dalam fermentasinya mampu menghasilkan vitamin B12.
Kelemahan tapai
Konsumsi tapai yang berlebihan dapat
menimbulkan infeksi pada darah dan gangguan sistem pencernaan. Selain itu, beberapa jenis
bakteri yang digunakan dalam pembuatan tapai berpotensi menyebabkan penyakit
pada orang-orang dengan sistem imun yang
terlalu lemah seperti anak-anak balita, kaum lanjut usia, atau penderita HIV.
Untuk mengurangi dampak negatif tersebut, konsumsi tapai perlu dilakukan secara
terkendali dan pembuatannya serta penyimpanannya pun dilakukan dengan higienis.
Produk olahan tapai
Selain dapat dikonsumsi secara
langsung, tapai dapat dijadikan olahan lain atau dicampur dengan makanan dan
minuman lainnya. Contohnya: tapai pulut untuk campuran cendol dan es campur, atau dapat juga diolah kembali menjadi wajik
dan dodol. Sedangkan tapai singkong selain bisa
dijadikan campuran cendol, es campur atau es doger, dapat pula diolah menjadi
makanan gorengan rondo royal (tapai goreng), colenak, dll. Tape juga
nikmat disantap bersama tetel (istilah jawa untuk ulenan ketan putih)
atau di Sunda biasa disebut ulen.
Flow diagram proses pengolahan Tapai.
