PENGERTIAN DAN PRINSIP DASAR FERMENTASI

     Dari beberapa pengertian atau definisi yang diungkapkan oleh para ahli, terdapat sedikit perbedaan pengertian antara ahli biokimia dan mikrobiologi.

     Fermentasi adalah suatu cara untuk mengubah substrat menjadi produk tertentu yang dikehendaki dengan menggunakan bantuan mikroba dalam kondisi lingkungan yang terkendali.

     Secara prinsip, sekarang ini pengertian fermentasi telah berkembang menjadi : Seluruh perombakan senyawa organik yang dilakukan mikroorganisme yang melibatkan enzim yang dihasilkannya, atau dengan kata lain fermentasi adalah perubahan struktur kimia dari bahan-bahan organik dengan memanfaatkan agen-agen biologis terutama enzim sebagai biokatalis.

     Pada proses fermentasi, terlibat beberapa hal sebagai berikut :

Mikroorganisme sebagai inokulum (Inokulum artinya kultur mikroba yang memiliki sifat yang khas dan dapat dikembangbiakkan dalam suatu media/substrat)

Media/Tempat/wadah terjadinya fermentasi

Substrat

Substrat merupakan tempat tumbuh dan sumber nutrisi bagi mikroba.

Contoh substrat misalnya pohon pisang, kacang atau jagung

1. Manfaat Fermentasi

     Prinsip dasar fermentasi  secara tradisional sebenarnya telah diaplikasikan sejak lama oleh orang tua kita.

Di Indonesia misalnya dikenal jenis-jenis makanan atau penganan hasil dari proses fermentasi ini, seperti contoh makanan khas dari Bandung, ‘Peuyeum sampeu’ adalah contoh hasil fermentasi dengan substrat singkong dengan diberi ragi, atau misalnya ‘tempe’, tauco adalah hasil fermentasi dengan substrat kacang kedelai.

Istilah ‘peragian’ di sini dapat dikatakan sebagai istilah lain dari fermentasi.

     Pada masa sekarang, kemajuan dalam bidang teknologi fermentasi telah memungkinkan manusia memproduksi berbagai produk yang tidak dapat atau bahkan sulit diproduksi melalui proses kimia saja.

Teknologi fermentasi merupakan salah satu upaya memanfaatkan bahan-bahan yang berharga relatif murah menjadi produk yang bernilai dan bermanfaat bagi kesejahteraan manusia.

Hingga kini penerapan teknologi fermentasi ini semakin berkembang di berbagai bidang, termasuk di bidang pertanian dan peternakan.

Pemanfaatan teknologi fermentasi di bidang pertanian salah satunya adalah pada proses pembuatan pupuk organik bokashi, sedangkan di bidang peternakan diaplikasikan pada pembuatan pakan ternak dari pohon pisang/gedebog atau dari jerami.

Berikut adalah beberapa kelompok  proses fermentasi yang menguntungkan secara ekonomi :

Fermentasi yang memproduksi sel mikroba (biomassa/biomass)

Produksi komersial dari biomass dapat dibedakan menjadi produksi yeast untuk industri roti, dan produksi sel mikroba untuk digunakan sebagai makanan manusia atau pakan hewan ternak.

Fermentasi yang menghasilkan enzim dari mikroba.

Fermentasi yang menghasilkan metabolit mikroba, misalnya ethanol, asam sitrat dan vitamin serta antibiotik dan pemacu pertumbuhan

Proses Transformasi, mengubah suatu senyawa menjadi senyawa yang lain.

2. Pemanfaatan Fermentasi pada pembuatan pupuk bokashi

Bokashi

Pada proses pembuatan pupuk organik bokashi, fermentasi memegang peranan yang sangat penting karena merupakan inti prosesnya.

Keberhasilan proses fermentasi-nya akan menghasilkan pupuk bokashi yang berkualitas.

Sumber inokulum yang dipakai pada pembuatan pupuk bokashi yang menggunakan Bioboost sehingga dihasilkan pupuk bokashi yang bebas patogen (bibit penyakit), bebas gulma dan jamur.

Substrat yang dipakai dalam pembuatan pupuk bokashi merupakan bahan-bahan organik yang berasal dari kotoran ternak, daun, jerami atau bahan organik lainnya.

Pada substrat inilah mikroba dari Bioboost tumbuh dan berkembang sehingga terjadi disimilasi menghasilkan salah satunya yang disebut biomassa.

Salah satu manfaat penting dan merupakan keunggulan dari pupuk bokashi adalah bahwa unsur-unsur yang diperlukan tanaman dari pupuk dapat segera terserap dengan sangat mudah dan lebih banyak dibandingkan pupuk biasa.

3. Pemanfaatan Fermentasi pada Pembuatan Pakan ternak

     Seperti pada pembuatan pupuk bokashi, fermentasi memegang peranan yang sangat penting karena merupakan inti prosesnya.  Keberhasilan proses fermentasi-nya akan menghasilkan pakan ternak yang berkualitas.

Sumber inokulum berasal dari Bioboost, sedangkan substrat adalah berasal dari hijauan (pohon pisang, daun, jerami, rumput), sumber protein (ampas tahu), dsb.

Pakan ternak yang dihasilkan dari fermentasi ini adalah pakan yang berkualitas dengan komposisi nutrisi sesuai dengan yang dibutuhkan hewan.

Pada pakan produk fermentasi ini terkandung nutrisi yang lebih kaya dibandingkan sebelum pakan difermentasi, selain itu pakan akan sangat mudah dicerna dan terserap karena adanya reaksi dekomposisi pada saat fermentasi.

Misalnya pada jerami akan terasa lebih ’empuk’ setelah difermentasi.

4. Mekanisme Sederhana Fermentasi

     Secara sederhana, pada proses fermentasi terjadi mekanisme reaksi yang dapat digambarkan sebagai berikut :

Inokulum disini adalah berupa mikroba atau mikroorganisme.

Beberapa jenis mikroorganisme yang sering dilibatkan dalam fermentasi adalah :

a. Bakteri

Misalnya : Bacillus sp, Lactobacillus sp, Streptococcus sp, Eschericia sp

b. Jamur

Misalnya : Aspergilus sp, Penicilium sp

c. Khamir (Yeast)

Misalnya : Saccharomyces sp.

Tabel Produk Fermentasi dari Inokulum

Substrat, disebut juga medium unSubstrat merupakan tempat pertumbuhan mikroorganisme/inokulum.

Substrat yang biasa digunakan adalah berbahan dasar karbon, oleh karena itu banyak substrat berasal dari tumbuh-tumbuhan dan sedikit yang dari hewan.

Beberapa substrat, dapat saya sebutkan seperti berikut ini :

a. Gula, bahan makanan yang mengandung gula ini relatif mudah diperoleh untuk proses ini

b. Pati, jagung, padi, gandum

c. Selulosa

d. Limbah industri Molase (tetes tebu), mengandung 50 % gula sebagai substrat untuk memproduksi antibiotik, asam organik, damen, dan ampas tahu, bahkan urine ternak

Pada proses fermentasi, ternyata peranan terpenting adalah adanya aktivitas mikroba atau mikroorganisme dalam substrat.

Bakteri yang merupakan populasi terbesar memiliki peran penting, misalnya dalam fermentasi pakan, bakteri berperan sebagai pencerna serat kasar dalam rumen ternak ruminansia (apa nih artinya ?).

Hal ini terjadi karena bakteri mampu menghasilkan enzim selulase dan amilase, penghasil asam laktat dalam pembuatan silase untuk menurunkan pH, penghasil asam amino yang dapat dimanfaatkan sebagai makanan tambahan, dan penghasil enzim polysacharidase yang berperan meningkatkan tingkat daya cerna terhadap pakan.

Jamur, dalam fermentasi dimanfaatkan dan berperan menghasilkan enzim yang membantu kecernaan pakan, seperti enzim amilase, protease, polimerase dan menghasilkan protein sel tunggal (PST).

Dalam fermentasi pakan ternak, jamur ikut aktif melakukan penetrasi ke dalam jaringan tanaman pakan sehingga struktur jaringan menjadi rapuh dan hancur serta permukaan menjadi lebih luas.

Permukaan yang lebih luas ini memungkinkan kontak langsung dengan enzim pencernaan selulosa semakin besar.

Jamur juga dapat mensintesa protein dengan mengambil sumber karbon dari karbohidrat (glukosa, sukrosa atau maltosa), sumber nitrogen dari bahan organik dan anorganik.

Fungsi lain jamur adalah untuk men-degradasi serat sehingga dapat berfungsi sebagai :

Memecah atau mengurangi kekuatan ikatan yang terjadi antar serat jaringan pakan sehingga menambah energi

Merusak molekul anti nutrisi yang mungkin terdapat pada pakan sehingga lebih banyak pakan yang bisa dimanfaatkan dan dapat meningkatkan gizi

Membantu pencernaan ternak atau hewan yang masih kecil (yang sistem pencernaannya belum sempurna)

Menurunkan jumlah ekskresi kotoran sehingga dapat menurunkan limbah ternak

5. Jenis Fermentasi

     Secara umum fermentasi dibagi dua, yaitu :

Fermentasi Cair (liquid state fermentation, LSF) dan Fermentasi Kering atau Media Padat (solid state fermentation, SSF).

Fermentasi Cair diartikan sebagai fermentasi yang melibatkan air sebagai fase kontinu dari sistem pertumbuhan sel, berarti substrat terlarut atau tersuspensi dalam fase cair.

Contoh fermentasi cair misalnya fermentasi minuman anggur, asam cuka, dan yoghurt.

Fermentasi padat dapat diartikan bahwa terjadinya fermentasi berlangsung dalam substrat tidak terlarut namun mengandung cukup air sekalipun tidak mengalir.

Fermentasi padat misalnya fermentasi pakan, bokashi, pembuatan oncom dan tape/peuyeum.  Materi pembahasan yang kita tekankan di sini adalah fermentasi padat.

6. Keuntungan Fermentasi Padat

Fermentasi pakan maupun bokashi, yang merupakan salah satu cara fermentasi padat, memiliki keuntungan yang dapat disebutkan berikut ini (Dharma, 1992) :

Medium yang digunakan relatif sederhana

Ruang yang diperlukan untuk peralatan fermentasi relatif kecil, karena air yang digunakan relatif sedikit

Inokulum atau mikroba atau mikroorganisme dapat disiapkan secara sederhana.

Kondisi medium tempat pertumbuhan jamur atau bakteri mendekati habitat alaminya.

Aerasi dihasilkan dengan mudah karena ada ruang di antara tiap partikel substrat

Produk yang dihasilkan dapat diperoleh dengan mudah.

7. Faktor yang Berpengaruh pada Keberhasilan Fermentasi Padat

     Nah ini yang penting kita perhatikan, karena faktor-faktor berikut akan sangat menentukan keberhasilan suatu proses fermentasi pakan maupun bokashi.

Coba kita simak :

a. Kadar Air

Kadar air yang optimum tergantung pada jenis substrat yang kita gunakan, jenis inokulum dan target produk yang kita inginkan.

Kisaran kadar air, berdasarkan pengalaman adalah berkisar antara 30-40%.

Mengapa kadar air begitu penting ?

Kadar air yang terlalu tinggi akan mengakibatkan penurunan porositas, penurunan pertukaran gas, penurunan difusi oksigen, penurunan volume gas dan meningkatkan resiko kontaminasi dengan bakteri.

Biasanya, bila kadar air terlalu tinggi, ciri-ciri produk yang dihasilkan akan lebih cepat membusuk akibat fermentasi tidak optimal.

Kualitas air  harus diperhatikan juga dan sedapat mungkin harus menghindari air yang sudah terkontaminasi dan merugikan inokulum (mikroorganisme).

b. Temperatur

Temperatur berpengaruh pada kecepatan atau laju pertumbuhan reaksi biokimia selama proses fermentasi.

Pada saat pembuatan fermentasi pakan maka sebaiknya di tempat yang teduh dan terhindar dari terpaan sinar matahari langsung.

c. Pertukaran Gas

Ini berhubungan dengan poin a, yaitu pertukaran gas dengan substrat padat.

Dan hati-hati, jangan lupa pada saat proses fermentasi, molase atau gula memegang peranan penting karena merupakan sumber karbon dalam fermentasi.

Hasil dari fermentasi pada pakan, misalnya, menghasilkan Protein Sel Tunggal (PST) yang berasal dari mikroorganisme hasil fermentasi.

Produk inilah yang bisa digunakan sebagai pakan ternak.

Bila mikroba yang digunakan tetap bersama substratnya, maka secara keseluruhan dinamakan Produk Biomassa Mikrobial (PBM).

PST mengandung berbagai mikroorganisme baik uni maupun multiselular seperti bakteri atau jamur.

PST ini bukan merupakan murni protein saja, tetapi merupakan campuran protein, lemak, karbohidrat, asam nukleat, vitamin, mineral.

Kandungan protein ini tergantung pada tipe mikroorganisme yang kita gunakan selama fermentasi.

Fermentasi dengan menggunakan Bioboost menghasilkan protein cukup tinggi dan mikroorganisme yang dihasilkan dari pertumbuhan dan perkembangbiakkan dalam substrat sangat tinggi dan cepat.

Semoga bisa menambah pengetahuan dasar kita tentang fermentasi, sehingga pada saat aplikasi fermentasi, baik pada saat pembuatan pupuk bokashi maupun pembuatan pakan ternak dari hijauan dapat berhasil dengan baik.

Semoga bermanfaat...