PRINSIP DASAR FERMENTASI (PENGOLAHAN SECARA BIOLOGI)

Fermentasi merupakan salah satu perlakuan biologi dengan menggunakan jasa mikrobia selulolitik  yang dapat mendegradasi bahan pakan berserat/selulosa.  Perlakuan biologi dengan fermentasi dapat menurunkan serat dengan cara memutuskan ikatan lignoselulosa antara lignin dengan selulosa dan hemiselulosa melalui enzim-enzim selulase yang diproduksi oleh mikrobia selulolitik, sehingga dapat meningkatkan kecernaannya.

Wibowo (1990) menyatakan bahwa fermentasi diartikan sebagai pembentukan energi melalui senyawa organik, sedangkan aplikasinya ke dalam industri, fermentasi diartikan sebagai proses untuk mengubah bahan dasar menjadi suatu produk oleh massa sel mikroorganisme. Menurut Winarno et al. (1984), fermentasi dalam aplikasinya di dunia industri dapat diartikan sebagai suatu proses untuk mengubah bahan dasar menjadi suatu produk oleh sel-sel mikrobia dan fermentasi dapat mengakibatkan perubahan sifat substrat. 

Prinsip dalam fermentasi adalah pengaturan kondisi pertumbuhan mikroorganisme secara optimal sehingga di­capai keadaan yang menghasilkan laju pertumbuhan spesifik optimum. Fermentasi dapat terjadi karena adanya aktivitas mikroorganisme penyebab fermentasi pada substrat organik yang sesuai  (Winarno et al, 1984) dan terjadinya fermentasi ini dapat menyebabkan perubahan sifat bahan sebagai akibat pemecahan kandungan bahan tersebut. Fermentasi merupakan teknik pengolahan yang relatif mudah, murah dan tidak menimbulkan pencemaran lingkungan.   Proses Fermentasi mempunyai tujuan untuk menghasilkan suatu produk (bahan pakan) yg mempunyai kandungan nutrisi, tekstur, biological availability yg lebih baik, disamping itu juga sekaligus dapat menurunkan zat anti nutrisinya (jika ada).

Proses fermentasi jika ditinjau dari jenis mediumnya dibagi menjadi 3 macam :

1. F. Medium Padat :
	·   Medium tdk larut, tapi cukup lembab utk keperluan m.b. (KA 12 – 60 %)
2. F. Medium Semi Padat
	·  Medium tdk larut, kelembaban cukup (KA = 65 – 80 %)
3. F. Medium Cair
	·  Medium cair à substrat larut dan atau tak larut (KA > 80 %)

Sedangkan berdasarkan proses kerjanya, fermentasi dibagi menjadi 3 macam :

·  Batch Fermentation, yaitu proses fermentasi yang dilakukan dalam sebuah tempat (wadah), satu kali proses  fermentasi langsung panen (tidak terjadi penambahan nutrient dan starter/ inokulum)

·  Fed Batch Fermentation, yaitu proses fermentasi yang dilakukan dalam sebuah tempat (wadah), satu kali proses  fermentasi dan pemanenan sekali, tetapi dalam prosesnya (pemeraman) terjadi penambahan nutrient dan starter/ inokulum  dalam medium

·  Continuous Fermentation, yaitu proses fermentasi yang dilakukan dalam sebuah tempat (wadah), proses  fermentasi terjadi secara terus menerus dan terjadi penambahan nutrient dan inokulum dalam prosesnya, serta pemanenan dapat dilakukan berkali-kali

            Menurut Soetrisnanto (1988), faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi adalah sebagai berikut : 1) Suhu, 2) Oksigen (kondisi aerob/ anaerob), 3) Kandungan air medium/substrat, 4) Jml dan macam Inokulum (starter m.o), 5) PH  medium  (awal fermentasi), 6) Kandungan nutrisi medium, 7) Jenis substrat. Substrat merupakan salah satu faktor yang cukup penting dalam proses fermentasi dan menentukan efisien tidaknya proses fermentasi itu dilakukan. Beberapa faktor yg mempengaruhi pemilihan substrat adalah sebagai berikut :

1.      Tersedia dan mudah didapat

·      Tersedia sepanjang tahun; jangan dari bahan yang musiman/ tersedia terbatas

·      Dapat disimpan dalam beberapa bulan, mutu dan komposisinya relatif tetap

2. Sifat fermentasi

·      Substrat harus dapat difermentasi

·      Mis: Produksi PST à Trichoderma viridae dpt tumbuh baik pd substrat

     Selulosa (jerami padi); tetapi tidak dapat tumbuh baik pada bungkil kelapa

Menurut Priscote dan Dum (1959) yang disitasi oleh Suhadijono dan Syamsiah (1988), mikroorganisme yang digunakan dalam industri diharapkan mempunyai ciri‑ciri antara lain mampu tumbuh cepat dalam substrat organik dan mudah dibiakkan dalam jumlah besar; pada kondisi tertentu bersifat konstan, dapat menghasilkan enzim yang diperlukan secara cepat dan segera melakukan perubahan kimia terhadap substrat tertentu yang inginkan; mampu melakukan transformasi‑transformasi dan tahan bekerja pada kondisi sekeliling yang sedikit mengalami perubahan.

Kapang AspergIllus niger merupakan salah satu jenis kapang yang menghasilkan enzim‑enzim ekstraseluler antara lain adalah amilase, selulase dan amiloglukosidase. Enzim‑enzim yang dikeluarkan oleh Aspergillus niger berfungsi untuk memecah zat pati yang berada di dalam media.  Kapang ini merupakan kapang yang dapat tumbuh dengan cepat, tidak membahayakan karena tidak menghasilkan mikotoksin dan penanganannya lebih mudah serta bersifat aerobik sehingga membutuhkan oksigen dalam jumlah yang cukup (Raper dan Fennell, 1977).   Penggunaan A. niger  dalam biokonversi produk-produk pertanian telah lama banyak dilakukan, salah satunya dalam bidang peternakan adalah fermentasi onggok dengan A . niger  dapat meningkatkan protein kasar sebesar 18 – 25 % (Kompiang, 1993). Perubahan kimia dan fisika selama proses fermentasi dapat dilihat pada ilustrasi di atas.

Peralatan yang Digunakan

Beberapa peralatan yang digunakan dalam pelaksanaan praktikum proses fermentasi  ini adalah sebagai berikut :

·   Tempat bahan yang akan difermentasi, berupa baki atau nampan.

·   Cawan petri, ose, lampu bunsen dan termometer

·   Autoclaf untuk sterilisasi medium

·   Timbangan

·   Gelas ukur dan ember plastik

·   Kertas label dan spidol

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah :

·   Bahan  pakan yang akan di fermentasi, berupa kulit kopi, kulit ari jagung   (tumpi) dan atau onggok

·   Starter/ inokulum Aspergilus niger

·   Nasi dan atau PDA (potato dextro agar)  (untuk perbanyakan A. Niger)

·   Air

Prosedur pembuatan bahan pakan fermentasi  :

            Memperbanyak starter, dengan menanam (mengkulturkan) starter pada Nasi atau PDA yang telah disterilkan lebih dahulu. Metode perbanyakan starter adalah sebagai berikut :

Ambil stok kultur (dalam tabung agar miring yang berisi kultur mikrobia), kemudian

juga ambil cawan petri yang telah berisi PDA yang siap akan ditanami. Pegang kedua-duanya dengan tangan kiri dan taruh 5 – 10 cm kedua mulut tabung diatas lampu bunsen (untuk menghindari kontaminan). Tangan kanan kemudian memegang ose (kawat dengan ujung yang melingkar kecil, fungsinya untuk memindah mikrobia), mula-mula bakar ujung ose tersebut sampai memerah, kemudian sebelum mengambil mikrobia pada stok kultur, dinginkan dulu ose tersebut (bisa dengan cara menempelkan pada agar di stok kultur).  Cara memindah : mula-2 buka tutup tabung stok kultur dan medium APDA yang akan ditanami, kedua mulut tabung tetap di atas api bunsen, kemudian bakar kawat ose, setelah memerah dinginkan pada agar di tabung tersebut (kedua mulut tabung tetap di atas bunsen); Setelah dingin,  gores mikrobia yang ada di tabung stok kultur  dengan ose dan pindahkan dengan goresan zig zag pada medium agar di cawan petri  PDA baru, kemudian langsung ditutup lagi. Kemudian diinkubasi pada suhu kamar sekitar 3 – 7 hari, setelah terlihat tumbuh banyak, kemudian simpan pada refrigerator (suhu 5 – 10 ⁰C). Tempat pengkulturan bisa juga dilakukan dalam baki kecil dan ditutup dengan plastik “Cling”.  Setelah medium tertutup dengan A. niger (+ 5 hari), maka A. niger bersama mediumnya di keringkan pada suhu 40 ⁰ C.  Setelah kering kemudian di gerus dengan Mortel dan disimpan sebagai stok starter.

            Proses fermentasi dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut :

Siapkan kultur mikrobia yang sesuai,  misalkan : mikrobia selulolitik (Aspergilus niger). Siapkan substrat yang akan diberi kultur (misalnya : onggok, kulit kopi, tumpi atau  dedak, dsb. ), bila perlu di sterilisasi dulu denagn autoklaf atau minimal dikukus selama 30 – 60 menit, untuk menghindari kontaminan. Atur kadar air substrat sekitar 60 – 70 %, agar proses fermentasi berjalan optimal, pH disusuaikan habitat mikrobia/ starter,  untuk A. niger, pH dibuat sedikit asam (4,5 – 5) (karena A. niger menyukai sedikit asam).  Inokulasi substrat dengan starter mikrobia dengan persetase sebesar 2,5 - 5 % (berat/ berat % BK bahan).  Cara inokulasi dilakukan dengan menabur starter yang telah dilarutkan dengan aquadest steril pada medium produksi/ substrat yang telah di taruh dalam baki/ nampan,  dengan persentase tersebut di atas, kemudian untuk mengurangi kontaminan, nampan ditutup plastik “Cling”, kalau perlu plastik dilubangi kecil-kecil.  Kemudian disimpan (diinkubasi) selama 7 – 14 hari pada tempat yang cukup bersih. Termometer disisipkan dalam nampan untuk mengetahui perubahan suhu selama fermentasi.