1 / 30

FERMENTATION & ENZYME TECHNOLOGY

FERMENTATION & ENZYME TECHNOLOGY. OUTLINE. DEFINISI DAN TUJUAN FERMENTASI. I. MIKROORGANISME FERMENTASI. II. PRODUK FERMENTASI. III. PERALATAN FERMENTASI. IV. EFEK FERMENTASI. V. TEKNOLOGI ENZIM. VI. DEFINISI DAN TUJUAN FERMENTASI. Fermentasi :

elgin
Download Presentation

FERMENTATION & ENZYME TECHNOLOGY

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. FERMENTATION & ENZYME TECHNOLOGY

  2. OUTLINE • DEFINISI DAN TUJUAN FERMENTASI I MIKROORGANISME FERMENTASI II PRODUK FERMENTASI III PERALATAN FERMENTASI IV EFEK FERMENTASI V TEKNOLOGI ENZIM VI

  3. DEFINISI DAN TUJUAN FERMENTASI • Fermentasi : • Prosesdisimilasianaerobiksenyawa-senyawaorganikolehaktivitasmikroorganismeatauekstrakdarisel-selmikroorganismetersebut. • Reaksireduksioksidasidalamsistembiologi yang menghasilkanenergidimanasenyawa-senyawaorganikberperansebagai donor danaseptorelektron. • Prinsip : memperbanyakjumlahmikroorganismedanmenggiatkanmetabolismenyadalambahanpangan. • Tujuan : • 1. Menghasilkanprodukpanganbarumenggunakanmikroorganisme • 2. Menghasilkanprodukpanganberbeda (aroma, rasa, dantekstur) • Metodemenumbuhkanmikroorganismebermanfaatdalamprosesfermentasi • 1. Penambahangaramdalam media  mengaturpertumbuhaninokulum • 2. Mematikankontaminan: menambahkan starter, mengatur T, danoksigen, pH

  4. Kelebihanprosesfermentasi : • Mampumempertahankankomponennutrisidansensoribahan : mild pH dansuhurendah • Menghasilkanprodukberaromadanberteksturkhusus yang sulitdihasilkanolehmetode lain • Hematenergi • Relatifmurahdanmudah • Keuntunganpemanfaatanenzim : • Bekerjaspesifikdanterkontrol • Mampumempertahankankomponennutrisidansensoribahan • Mengkonsumsienergirendah • Menghasilkanprodukberaromadanberteksturkhusus yang sulitdihasilkanolehmetode lain

  5. MIKROORGANISME FERMENTASI • Jenisbakterifermentasi : • Asamlaktat : Lactobacillus lactis, L. acidophilus, L. bulgaricus, Leuconostocmesenteroides, L. dextrancium, Streptococcus thermophylus, S. lactis, Pediococcuscereviceae • Bakteriasampropionat • Bakteriasamasetat • Khamir: Sacharomycescereviceae • Kapang : Rhizopusoligosporus, Aspergilus, danPenicillium • Karakteristikmikroorganismefermentasi : • Mamputumbuhcepatdalamsubtratdanlingkungan yang cocokuntukmemperbanyadiri • Mampumengaturketahananfisiologis • Mampumenghasilkanenzimdalamjumlahbesar • Protein Proteosa, Pepton • KarbohidratAsam Protease Khamir Aldolase Bakteri

  6. Faktor yang mempengaruhipertumbuhanmikroorganisme : • Nutrisi : karbon, nitrogen, dankomponennutrisispesifik lain • pH subtrat • Kadar air • Suhuinkubasi • Potensialreduksi-oksidasi • Mikroorganismepesaing • Sitemoperasi : batch dankontinyu • 1. Batch • Fasepertumbuhanm.o : • Fase lag • Faselogaritmik (eksponensial) • ln Cb = ln Co + µt • dimana : • Co : konsentrasi sel awal • Cb : konsentrasi sel setelah t tertentu • (massa biomassa) • µ : pertumbuhan spesifik (h-1) • t : lama fermentasi (h atau jam) Kurvafasepertumbuhanmikroorganismepadaprosesbatch

  7. µmaks : pertumbuhan maksimum (pada fase logaritmik) • c. Fasestasioner • Lajupertumbuhanm.omenurunkandenganmenurunnyakonsentrasinutrisidan/atauakumulasiprodukmetabolit • Kontinyu • Produktivitastinggi : penambahansubtratdanpanenbiomassakontinyu • Faselogaritmik • Pembagianm.oberdasarkanjumlahproduk yang dihasilkan • 1. Single product : homofermentative microorganism • 2. Mixed products : heterofermentative microorganism

  8. PRODUK FERMENTASI • ProdukFermentasi : • Makanan yang terbentukolehkegiatanenzim-enzim yang dihasilkanolehmikroorganismepadabahanorganiksehinggamemilikiwarna, rasa, aroma, tekstur, dansifat-sifat yang khas (roti, brem, cuka, tape, sayurasin, dln) • Prosedurpembuatanprodukfermentasi : • 1. Persiapanbahanbaku • Grading dansortasi • Cleaning • Reducing • Pelayuan • Cooking (rebus/kukus) • Cooling • Pe(+) larutanperendam Persiapan inokulum Persiapanbahan baku (media tumbuh) Inokulasi Inkubasi Pengolahan Akhir Diagram prosesfermentasi

  9. 2. Penyiapaninokulum • Pemurnianmikroorganismedaricairaninduk (stock culture) • Scale up cairaninduk: starter yoghurt, tape, dln. • 3. Prosesfermentasi : • Spontan : sayurasin, saurkraut • Tidakspontan (pemberianinokulum : larutan, bubuk, terimobilisasi) • Inkubasi (peragian) : • Menempatkan media fermentasipadalingkungan yang sesuai • Kondisilingkungan : suhu, oksigen, pH, RH, kebutuhancahaya, agitasi, lama fermentasi (masainkubasi) • Akhirfermentasi : fasepenuaan (aging), yaitumembiarkanprodukbeberapa lama untukmemperoleh aroma dan flavor yang dikehendaki (keju, yoghurt, dln) • Pengolahanakhir : penyaringan, penyulingan, pasteurisasi, dln. • Jenisprodukfermentasi : • 1. Produk non alkohol (asamorganik) • 2. Produkalkohol

  10. TabelContohFermentasiAsamLaktat

  11. chopped meats Salt, spices, sugar Diagram alirprosesfermentasiprodukdaging (salami, pepperoni, medwurst , dan bologna) Mixing Filling Pasteurisation Drying Storaging Finished Product

  12. TabelContohFermentasiProdukBeralkohol

  13. Kelebihanprodukfermentasi : • Memilikiumursimpanlebihpanjang • Memilikikarakteristikorganoleptikdankomponennutrisilebihbaik • Mengandungbahan yang tidakdiinginkanatauberbahayadalamjumlahlebihkecil (reduksisianidadalamubikayu) • Contohprodukterfermentasi • 1. Produkfermentasidaritepung : roti • Bahanbaku : yeast, gula, telur, susu, shortening (fat), emulsifier, anti-fungal agents, anti-oksidan, enzim, pengembang (flavoring), danbahanlainnya.

  14. TEPUNG • Jenissumbertepung : TriticumvulgaredanT. durum (berwarnalebihkuning, banyakdigunakanuntukmakaroni). • Kandungantepung : pati (70%), protein (7-15%), gula (1%), danlemak (1%). • Protein : • 15% (albumin, globulin, peptida, amino acids, danenzim) : larutdalam air, melarutkangaram, danmencegahpembentukanroti (non-dough forming). • 85% : protein tidaklarutdalam air (gluten)  berperandalampembentukanroti : • Hard wheat : protein>12%, kandunganglutenintinggi, baikdigunakansebagaibahanbakuroti, mampumenangkap gas hasilfermentasilebihbaik. • Soft wheat : protein 9-11%, baikdigunakanuntukmembuatcakes. • Jenis : Saccharomycescerevisiae. • Kriteria yeast roti : • Mamputumbuhcepatpadasuhuruang (20-25°C) • Mudahterdispersidalam air • Mampumemproduksi CO2 dalamjumlahbesar • Mampumempertahankankualitas (tidakmudahrusakpadasuhupenyimpanan 20oC) YEAST

  15. Kriteria yeast roti : • Mampuberadaptasidengansubtrat • Memilikidayainvertasedanaktivitasenzim lain untukmenghidrolisissukrosamenjadiglukofruktosa • Mamputumbuhdanmensintesisenzimdankoenzimdalamkondisianaerobik • Memilikidayatahanterhadapefekosmotikgaram • Konsentrasidalamadonan : 2-2,75% (b/b tepung) • Prinsipkerja : menguraigulaheksosamenjadialkoholdankarbondioksidasertasedikitgliserol, alkohol lain, ester, danasamorganik. YEAST • Fungsi : • Sumberkarbonbagi yeast • Pemanis • Mempercepatproses browning • Mampuberadaptasidengansubtrat • Jenis : sukrosadanfruktosa SUGAR • Konsentrasidalamadonan : 3% (b/b tepung) • Fungsi : • Memperbesar volume • Membentukteksturlunak • Meningkatkankarakteristik iris (potong) • Jenis : minyak/lemaknabati, butter SHORTENING (FAT)

  16. Fungsi : mendistribusikan shortening secarameratadalamadonan • Konsentrasidalamadonan : 0,5% (b/b tepung) • Komposisi : palmitatataustearat yang terikatpadakarboksil, hidroksil, ataugrup amino. • Jenis : calcium stearyl- 2-lactylate, lactylicstearate, dan sodium stearylfumarate. EMULSI FIER • Fungsi : • Memperkayanutrisi • Memperbaikiwarnakulit • Jenis : susu, campuran skim milk dengan whey, buttermilk solids,sodiumatau potassium caseinate, soy flour dan/atau corn flour • Konsentrasidalamadona : 1-2 bagian per 100 bagiantepung (1-2% b/b tepung) SUSU • Konsentrasidalamadonan : 2% (b/b tepung) • Fungsi : • Memperbaiki rasa • Menstabilkanfermentasi yeast • Memperkuatefek gluten • Mencegahaktivitasproteolitik • Meningkatkanpengikatanlemakdalamadonan GARAM

  17. WATER • Fungsi : • Melarutkan gluten • Meningkatkandayapengembanganpati • Media yang baikbagiberbagaireaksidalamadonan ENZIM • Fungsi : menguraikanpatimenjadigula-gulasederhana yang dapatdifermentasi • Jenis : enzimamilolitikdan protease • sumber : Bacillus subtilisdanAspergillusoryzae MOLD INHIBITOR • Jenis : calcium propionate, sodium diacetate, vinegar, mono-calcium phosphate, dan lactic acid • Fungsi : mencegahkerusakanrotiakibat fungi

  18. Pre-fermentation Dough mixing Cutting and rounding Pencampuranbahanbakudan yeast untukmembentukinokulum. Padatahapini, yeast beradaptasidengankondisiadonandanmemperbanyakdiri. Pencampuraninokulumdenganbahan-bahan lain. Padatahapini, tepungditambahkanuntukmembentukefekdari gluten yang maksimum. Adonandipotongdengan berattertentu Second proofing Molding First (intermediate) proofing Adonandidiamkanselama 15 menitpadasuhuruang (27oC) Adonandiratakandalambentuklembarandandibentukkemudianditempatkandalam pan baking Adonandidiamkanselama 1 jam padasuhu 35-43°C danpada RH tinggi (89-95%) Baking Cooling, slicing, and wrapping Diagram AlirProses PembuatanRoti Adonandipanggangdalam oven padasuhu 215-225°C selama 17-23 menit Rotididinginkanpadasuhu 4-5°C, dipotong, dandikemasdalamkertasrotiatauplastik

  19. Perubahanselamaprosespemangganganroti (235°C selama 45–60 menit) : • Padasuhu 45°C : granulapatimulaitergelatinisasidandiuraiolehenzimalfaamilasemembentukgula-gula yang dapatdifermentasi • Padasuhuantara 50-60°C : yeast mati • Padasuhu 65°C : enzim beta-amilaseinaktif • Padasuhu 75°C : fungi penghasilenzimamilaseinaktif • Padasuhu 87°C : enzimalfaamilasedariserealinaktif • Mulaisuhu 87oC : gluten terdenaturasidanterkoagulasi, menstabilkanbentukdanukuranroti

  20. Fermentasidaging/ikan • Tujuan : meningkatkanumursimpanbahan, daging/ikanterfermentasimemilikinilaiekonomitinggi, mengawetkandagingdanikan (perishable food) • Jenisproduk : sosis, sausikan, dan pasta ikan. • m.o : gram positifmikrokokus (Pediococcuscerevisiae, Staphylococcus carnosus, dan Lb. plantarum) Lada, flavor, garam, gula, BTM Starter Daging segar Cutting Mixing (pH 6,3) Fermentasi (15°C–42°C, pH 4-5, >12 hr) Smoking Drying

  21. Perubahanselamaprosesfermentasidaging : • Proteolisis : hidrolisis protein • Lipolisis : hidrolisislemakmenjadiasamlemak, gliserol, monogliserol, dandigliserol • Bahanpembuatandagingterfermentasi : • Daging : dagingsegar, berwarnamerah (kandunganmioglobin), kandunganlemakrelatiftinggi, kandungan PUFA dan MUFA cukuptinggi (meningkatkankonsistensi, memperbaikitekstur) • Lemak : • Memperhalustekstur • Meningkatkankonsentrasi jus • Meningkatkan aroma • Mempertahankankandungan air/memperlambatprosesdehidrasi (Wirth, 1988) • Air : meningkatkanrendemen, pelarut, membantuprosespencampuran • Garam : meningkatkan rasa, menurunkanaktivitas air, mencegahkontaminasimikro-ba, meningkatkankelarutan protein, danmeningkatkankelarutanenzim.

  22. PERALATAN FERMENTASI • Peralatanfermentasi • Subtratpadat : tray, tank, casing (plastik, selulosa, dln) • Subtratcair : tank (berpengaduk/tidak) Fermentor batch untukprosesfermentasiprodukcair

  23. EFEK FERMENTASI TERHADAP BAHAN • Komponennutrisidansensori • - Perubahankompleks protein dankarbohidrat : teksturlebihlembut • - Perubahankomposisi protein, lemak, karbohidrat, dan vitamin • Flavour : pembentukanasamorganik • Aroma : pembentukankomponenvolatil (amina, asamlemak, aldehid, ester, danketon) • Warna : degradasikomponenwarna

  24. TEKNOLOGI ENZIM • Kelebihanprosesenzimatis : • Menurunkanbiayaproduksi • Meningkatkan yield • Mempermudahprosespemindahanbahanbaku • Meningkatkandayasimpan • Memperbaikikarakteristikkomponennutrisidansensori • Dilakukanpadasuhudan pH rendah • Bekerjaspesifik • Mengurangipembentukanproduksamping • Produksienzimdarim.o : • Esktraseluler : • disekresikankelingkungan/luarselm.o • Diproduksipadafaselogaritmikdanstasioner • Prosesrekoveridari media : sentrifugasi, filtrasi, presipitasi, kromatografi, elektroforesis, membran, freeze drying, ataumetodekombinasi.

  25. Intraseluler : • Terletakdidalamsel • Diproduksipadafaselogaritmik • Disekresikansaatsellisispadafasestasionerataufasedecline • Metoderekoveri : homogeniserdan mills • Syaratm.openghasilenzim : • Dapattumbuhbaikpadasubtrat yang murah • Membutuhkansubtratdalamjumlahsedikit • Mampumemproduksi yield yang stabildalamwaktupendek • Metoderekoverimudahdanmurah • Menghasilkanenzim yang stabil • Teknologiimobilisasienzim : • Mikroenkapsulasidalammembranpolimer • Pengikatanelektrostatik (electrostatic attachment)dalam resin penukar ion • Adsorpsidalamkoloidsilikadanataucross lingkingdenganglutaraldehida • Pengikatankovalenpadapolimerorganik • Penjerapan (entrapment) dalam fiber polimer (selulosatriasetatataupati) • Kopolimerisasidengananhidridamaleat • Adsorpsidalamarangaktif, poliakrilamid, kaca (Konecny, 1977)

  26. Keuntunganimobilisasienzim : • Dapatdigunakankembali (re-used) • Dapatdiaplikasikanpadaproseskontinyu • Dapatdenganmudahmencapaikondisiproses optimum (pH dansuhu) • Mempermudahpenggunaanenzim yang sulitdiisolasidanmemerlukanprosespersiapan yang mahal • Karakteristikenzimterimobilisasi : • Mampubereaksidalamwaktu yang singkat • Stabilterhadapperubahansuhudankondisiproseslainnya • Dapatdiregenerasi

  27. APLIKASI ENZIM • Kelebihanprosesenzimatis : • Menurunkanbiayaproduksi • Meningkatkan yield • Mempermudahprosespemindahanbahanbaku • Meningkatkandayasimpan • Memperbaikikarakteristikkomponennutrisidansensori • Dilakukanpadasuhudan pH rendah • Bekerjaspesifik • Mengurangipembentukanproduksamping

More Related