Aura Siti Rahmawati: Makalah Pembuatan Produk dan Pengolahan Limbah dengan Jasa Mikroba

MAKALAH MIKROBIOLOGI

PEMBUATAN PRODUK DAN PENGOLAHAN LIMBAH DENGAN JASA MIKROBA

Disusun Oleh :

Nama : Aura Siti Rahmawati

Kelas : X Analis Kimia 1

Pembimbing : Dra. Hj. Ani Syafaatin

Laboratorium Mikrobiologi

SMKN 7 BANDUNG

2015

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Allah Swt. Yang telah melimpahkan rahmat-Nya kepada penyusun untuk dapat menyelesaikan makalah Mikrobiologi. Tujuan penyusunan makalah ini ialah untuk melengkapi tugas mata pelajaran Mikrobiologi.

Dalam menyelesaikan makalah ini, penyusun telah mendapat bantuan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu sudah selayaknyalah penyusun mengucapkan terima kasih kepada ibu Ani Syafaatin yang telah membimbing penulis dengan penuh kesabaran dan perhatian. Juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan dan tidak sempat penyusun sebutkan satu per satu. Penyusun berharap semoga dengan disusun nya makalah ini dapat memberikan pengetahuan bagi para pembaca, aamiin. Penyusun menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu penyusun harapkan demi kesempurnaan makalah ini.

Bandung, 11 Januari 2016

Aura Siti Rahmawati

DAFTAR ISI

1. Kata Pengantar..........................................................................................................................i

2. Daftar Isi...................................................................................................................................ii

3. Bioteknologi..............................................................................................................................1

4. Bahan Baku................................................................................................................................2

5. Jenis mikroba............................................................................................................................5

6. Kondisi optimum proses fermentasi.........................................................................................6

7. Pengendalian proses fermentasi...............................................................................................8

8. Pembuatan produk...................................................................................................................9

9. Kesimpulan .............................................................................................................................17

10. Daftar pustaka.........................................................................................................................18

1. Bioteknologi

Bioteknologi adalah terapan biologi yang melibatkan disiplin ilmu mikrobilogi, biokimia, genetika, dan biologi monokuler.definisi bioteknologi secara klasik atau konvensional adalah teknologi yang memanfaatkan agen hayati atau bagian-bagiannya untuk menghasilkan barang dan jasa dalam skala industri untuk memenuhi kebutuhan manusia. Sedangkan jika ditinjau secara modern, bioteknologi adalah pemanfaatan agen hayati atau bagian-bagian yang sudah direkayasa secara in vitro untuk mrenghasilkan barang dan jasa pada skala industri. Bioteknologi dikembangkan untuk meningkatkan nilai bahan mentah dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme atau bagian-bagiannya misalnya bakteri dan kapang. Selain itu bioteknolog juga memanfaatkan sel tumbuhan atau sel hewan yang dibiakkan sebagai bahan dasar sebagai proses industri. Penerapan bioteknologi pada umumnya mencakup produksi sel atau biomassa dan perubahan atau ransformasi kimia yang diinginkan. Transformasi kimia itu lebih lanjut dapat dibagi menjadi dua sub bagian, yakni:

1. Pembentukan suatu produk akhir yang siinginkan, contohnya enzim anti biotik, asam orgainik dan steroid.

2. Penguraian bahan sisa produksi, contohnya buangan air limbah, destruksi buangan industri, atau tumpahan minyak. Dewasa ini, penerapan bioteknologi sangat penting diberbagai bidang, misalnya di bidang pengolahan bahan pangan, farmasi, kedokteran, pengolahan limbah dan pertambangan. Bioteknologi dapat diartikan sebagai pemanfaatan prinsip-prinsip ilmiah dan teknologi dengan menggunakan makhluk hidup sebagai alat bantu untuk menghasilkan produk atau jasa guna kepentingan manusia. Bioteknologi bukanlah suatu disiplin ilmu melainkan penerapan ilmu (suatu teknik dalam biologi). Dalam bioteknologi, makhluk hidup digunakan untuk menghasilkan produk atau jasa dengan alasan karena makhluk hidup:

1. Senantiasa berkembangbiak dan dapat dibiakkan (terbaharukan)

2. Mudah diperoleh

3. Sifatnya dapat diubah-ubah sesuai kebutuhan

4. Dapat menghasilkan berbagai macam produk yang dibutuhkan Bioteknologi Konvensional Pemanfaatan makhluk hidup untuk menghasilkan produk atau jasa sudah banyak dilakukan sejak dulu.

2. Bahan baku

a. Tepung terigu

Tepung terigu adalah bahan baku utama yang dipakai dalam pembuatan berbagai produk makanan, seperti: rerotian (bakery), mie (noodle), spaghetti, piza, dan lain-lain. Tepung terigu kaya akan kandungan karbohidrat, namun sangat sedikit kandungan vitamin dan mineralnya. Untuk memperkaya kandungan nutriennya, beberapa bahan tambahan pangan sering ditambahkan sebagai fortifikan tepung terigu.

b. Mentega

Mentéga adalah makanan produk susu, dibuat dengan mengaduk krim yang didapat dari susu. Biasanya digunakan sebagai olesan roti dan biskuit, sebagai perantara lemak di beberapa resep roti dan masakan, dan kadang-kadang bahan untuk menggoreng. Pengganti mentega ialah margarin, yang biasanya lebih murah, dan memiliki sedikit lemak dan kolesterol.

Mentega adalah emulsi air-dalam-minyak, kebalikan dari krim. Mentega tetap padat saat didinginkan, tetapi meleleh secara konsisten pada suhu kamar / suhu ruangan.

c. Margarin

Margarin ialah mentega buatan. Bisa dibuat dari minyak nabati, atau minyak hewani. Bisa juga mengandung susu saringan, garam dan pengemulsi. Margarin mengandung lebih sedikit lemak daripada mentega, sehingga margarin banyak digunakan sebagai pengganti mentega. Ada juga margarin rendah kalori, yang mengandung lemak lebih sedikit.

Dalam proses pembuatan margarin (skala industri) seringkali ditambahkan bahan pengemulsi, bahan penstabil (stabilizer), bahan pewarna, serta penambah aroma (flavor). Apabila bahan-bahan yang dipakai tersebut berasal dari bahan halal tentu tidak tidak masalah. Namun apabila berasal dari produk hewani, maka harus dipastikan dari hewan halal atau hewan haram.

Salah satu bahan pengemulsi yang sering dipakai adalah lesitin. Apabila menggunakan lesitin kedelai (soy lechitin) maka tentu tidak masalah. Namun apabila menggunakan lesitin babi, maka tentu membuat produk makanan tersebut menjadi haram.

d. Keju

Keju adalah sebuah makanan yang dihasilkan dengan memisahkan zat-zat padat dalam susu melalui proses pengentalan atau koagulasi. Keju dibuat melalui berbagai tahapan proses, yang dimulai dari proses penambahan bakteri starter, penambahan enzim penggumpal protein, pembentukan curd, pencetakan dan pengepresan, penambahan garam, serta penyimpanan (pematangan).

Enzim pencerna protein (protease) penting dipakai untuk menggumpalkan keju dan memisahkannya dari whey. Enzim yang dipakai dalam pembuatan keju beraneka ragam, seperti: enzim rennet, pepsin, renin (chemosin), renilase dan lain-lain.

e. Gula pasir

Gula adalah suatu karbohidrat sederhana yang menjadi sumber energi dan komoditi perdagangan utama. Gula paling banyak diperdagangkan dalam bentuk kristal sukrosa padat. Gula digunakan untuk mengubah rasa menjadi manis dan keadaan makanan atau minuman. Gula sederhana, seperti glukosa (yang diproduksi dari sukrosa dengan enzim atau hidrolisis asam), menyimpan energi yang akan digunakan oleh sel.

f. Kecap

Kecap diperoleh dari hasil fermentasi kedelai (kedelai putih atau hitam) yang ditambahi dengan berbagai bahan, seperti: ragi (jamur tempe), daun salam, sereh, daun jeruk, laos, bunga pekak, gula merah, garam dapur dan air. Proses pembuatan kecap didahului dengan pencucian dan perendaman kedelai, yang dilanjutkan dengan proses perebusan, 165 fermentasi, pemasakan, penyaringan, dan diakhiri dengan proses pengemasan.

Bahan baku tambahan:

a. Pemanis

b. Pengemulsi

c. Pengembang

d. Penyedap rasa

e. Perisa

f. Pewarna

g. Pelembut

h. Anti gumpal

3. Jenis Mikroba

No.	Bahan Pangan	Mikroorganisme	Golongan	Produk
1	Susu	Lactobacillus bulgaricus Streptococcus termophillus Streptococcus lactis Panicillium requiforti Propioni bacterium Lactobacillus casei	Bakteri Bakteri Bakteri Jamur Bakteri Bakteri	Yoghurt Yoghurt Mentega Keju Keju Swiss Susu asam
2	Kedelai	Rhizopus oligosporus Rhizopus stoloniferus Rhizopus oryzae Aspergillus oryzae	Jamur Jamur Jamur Jamur	Tempe Tempe Tempe Kecap
3	Kacang tanah	Neurospora sitophyla	Jamur	Oncom
4	Beras	Saccharomyces cereviseae Endomycopsis fibulegera	Jamur Jamur	Tape Ketan
5	Singkong	Saccharomyces elipsoides Endomycopsis fibulegera	Jamur Jamur	Tape singkong
6	Air kelapa	Acetobacter xylinum	Bakteri	Nata de coco
7	Tepung gandum	Saccharomyces elipsoides	Jamur	Roti
8	Kubis	Enterobacter sp.	Bakteri	Asinan
9	Padi-padian atau umbi-umbian	Saccharomyces cereviseae Saccharomyces caelsbergensis	Jamur	Minuman beralkohol
10	Mikroorganisme	Spirulina Chlorella	Alga bersel satu	Protein sel tunggal

4. Kondisi optimum proses fermentasi

1. pH

Mikroba tertentu dapat tumbuh pada kisaran pH yang sesuai untuk pertumbuhannya.

Tabel Nilai pH Minimum, Optimum, dan Maksimum dari Tiga Golongan Mikroba

Jenis Mikroba	Minimum	Optimum	Maksimum
Bakteri	3 – 5	6,5 – 7,5	8 -10
Khamir	2 – 3	4,5 – 5,5	7 – 8
Kapang	1 – 2	4,5 – 5,5	7 – 8

2. Suhu

Suhu yang digunakan dalam fermentasi akan mempengaruhi mikroba yang berperan dalam proses fermentasi. Suhu optimal pada proses fermentasi yaitu 35° C dan 40° C.

3. Oksigen

Derajat aerobiosis adalah merupakan faktor utama dalam pengendalian fermentasi. Bila tersedia O2 dalam jumlah besar, maka produksi sel-sel khamir dipacu. Bila produksi alkohol yang dikehendaki, maka diperlukan suatu penyediaan O2 yang sangat terbatas. Produk akhir dari suatu fermentasi sebagian dapat dikendalikan dengan tegangan O2 substrat apabila faktor-faktor lainnya optimum

4. Substrat

Proses fermentasi mikroba memerlukan substrat yang mengandung nutrisi sesuai dengan kebutuhan untuk pertumbuhannya. Fermentasi adalah perubahan kimia dalam bahan pangan yang disebabkan oleh enzim-enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme atau telah ada dalam bahan pangan itu sendiri. Perubahan yang terjadi sebagai hasil fermentasi mikroorganisme dan interaksi yang terjadi diantara produk dari kegiatan kegiatan tersebut dan zat-zat yang merupakan pembentuk bahan pangan tersebut.

Pertumbuhan mikroba pada media tumbuhnya ditandai dengan peningkatan jumlah massa sel. Berdasarkan laju pertumbuhan, pertumbuhan mikroba dapat dibagi menjadi tiga fase yaitu fase pertumbuhan lambat (Log Phase), fase pertumbuhan ekponensial dan fase pertumbuhan stasioner. Fase pertumbuhan mikroorganisme dapat dilihat pada Ilustrasi dibawah ini:

Proses fermentasi tidak hanya menimbulkan efek pengawetan tetapi juga menyebabkan perubahan tekstur, cita rasa dan aroma bahan pangan yang membuat produk fermentasi lebih menarik, mudah dicerna dan bergizi. Proses fermentasi alkohol hanya dapat terjadi apabila terdapat sel-sel khamir. Dalam pengertian yang luas, fermentasi adalah aktivitas metabolisme mikroorganisme aerobik dan substrat organic yang cukup tinggi. Fermentasi gula oleh ragi misalnya Saccharomyces cerevisiae dapat menghasilkan alkohol dan karbondioksida.

Proses fermentasi gula oleh ragi misalnya Saccharomyces cerevisiae dapat menghasilkan etanol (etil alkohol) dan karbondioksida melalui reaksi sebagai berikut :

Zimase

C₆H₁₂O₆ —–> 2C₂H₅OH + 2 CO₂

ragi

(Glukosa) (Etanol) (Karbondioksida)

5. Pengendalian proses fermentasi

Fermentasi adalah proses perombakan senyawa kompleks yang terdapat dalam bahan pengan menjadi senyawa lebih sederhana dengan bantuan enzim yang berlangsung dalam suasana terkendali. Pengertian senyawa kompleks adalah protein, lemak, dan karbohidrat. Selama proses fermentasi, senyawa kompleks ini akan dirombak menjadi senyawa lebih sederhana. karbohidrat akan dirombak menjadi glukosa; Protein yang terdiri dari sejumlah polipeptida akan dirombak menjadi peptida atau senyawa asam amino; dan Lemak akan dirombak menjadi senyawa asam lemak.
Enzim yang berperan dalam proses fermentasi berasal dari bahan pangan tersebut, mikroba, atau bahan organik. Setiap bahan pangan mengandung enzim yang mampu merombak senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana. Setelah bahan pangan mati karena dipanen atau ditangkap, aktivitas enzimnya masih aktif namun tidak terkendali. Maksudnya, enzim ini akan merombak senyawa yang ada di sekitarnya. Sebagai contoh, selama ikan hidup, aktivitas enzim dikendalikan untuk merombak senyawa komplek menjadi senyawa sederhana sehingga diperoleh energi yang akan digunakan untuk berbagai aktivitas kehidupan ikan. Namun setelah mati, aktivitas enzim menjadi tidak terkendali dan akan mencerna daging ikan menjadi senyawa lebih sederhana.

Mikroba mengeluarkan enzim untuk merombak bahan organik kompleks yang ada di sekelilingnya. Dari hasil perombakan tersebut akan diperoleh energi yang dibutuhkan bagi kehidupan mikroba dan senyawa sederhana sebagai hasil sampingnya. Senyawa inilah yang banyak digunakan sebagao bahan pangan atau obat-obatan.

Mikroba terdapat di seluruh biosfir. Mereka hidup berdampingan dengan mikroba lainnya. Tidak semua mikroba berperan dalam proses fermentasi. Oleh karena itu perlu pengendalian kondisi lingkungan, hingga proses fermentasi dapat berlangsung sesuai keinginan. Pengendalian lingkungan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu : 1) untuk mengendalikan jenis mikroba yang diinginkan dan 2) untuk mengendalikan lama fermentasi.

Jenis mikroba

Jenis mikroba yang diharapkan tumbuh selama fermentasi adalah mikroba fermentasi. Mikroba fermentasi dapat hidup pada lingkungan bersalinitas tinggi dan lingkungan dengan derajat keasaman (pH) rendah. Penambahan garam hingga 30 persen atau penurunan pH hingga 2-3 menjadikan media fermentasi sebagai media hidup mikroba fermentasi, namun tidak sesuai bagi mikroba pembusuk atau pathogen.

Lama Fermentasi

Pengendalian lama fermentasi berpengaruh besar terhadap produk yang dihasilkan. Apabila fermentasi berlangsung terlalu cepat dari waktu sebenarnya, maka sebagian besar senyawa kompleks belum diubah oleh enzim. Namun bila terlalu lama, enzim akan merombak kembali senyawa glukosa, asam lemak, gliserol dan asam amino yang ada menjadi senyawa yang lebih sederhana lagi, yaitu alkohol, keton dan asam butirat, dan ammonia dan hydrogen sulfida.

6. Pembuatan produk

1. Pengolahan Produk Susu

Susu dapat diolah dengan bioteknologi sehingga menghasilkan produk-produk baru, seperti yoghurt, keju, dan mentega.

Yoghurt

– Untuk membuat yoghurt, susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang.

– Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus.

– Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45^oC.

– Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat.

Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa. Yoghurt yang nikmat dan bergizi siap dinikmati.

Yoghurt dalam kemasan Yoghurt siap saji

Metabolisme Bakteri Lactobacillus bulgaricusdan Streptococcus thermophilus Menjadi Yoghurt

Prinsip pembuatan yoghurt adalah fermentasi susu dengan cara penambahan bakteri-bakteri Laktobacillus bulgaris dan Streptoccus thermophillus. Dengan fermentasi ini maka rasa yoghurt akan menjadi asam, karena adanya perubahan laktosa menjadi asam laktat oleh bakteri-bakteri tersebut. Apabila tidak diinginkan rasa yang tidak terlalu asam, tambahkan zat pemanis (gula, sirup) maupun berbagai flavour buatan dari buah-buahan strawberry, nenas, mangga, jambu, dan sebagainya.

Minuman lactobacillus yang banyak dijual di pasaran dan yoghurt ternyata punya perbedaan. Menurut Carmen, dalam proses pembuatannya, minuman lactobacillus hanya menggunakan satu bakteri yaitu Lactobacillus bulgaricus. Sedangkan prinsip pembuatan yoghurt adalah fermentasi susu dengan menggunakan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus. Kedua macam bakteri tersebut akan menguraikan laktosa (gula susu) menjadi asam laktat dan berbagai komponen aroma dan citarasa. Lactobacillus bulgaricus lebih berperan pada pembentukan aroma, sedangkan Streptococcus thermophilus lebih berperan pada pembentukan cita rasa yoghurt.

Proses fermentasi yoghurt berlangsung melalui penguraian protein susu. Sel-sel bakteri menggunakan laktosa dari susu untuk mendapatkan karbon dan energi dan memecah laktosa tersebut menjadi gula sederhana yaitu glukosa dan galaktosa dengan bantuan enzim β-galaktosidase. Proses fermentasi akhirnya akan mengubah glukosa menjadi produk akhir asam laktat.

Laktosa → Glukosa+Galaktosa →Asam piruvat → Asam laktat+CO₂+H₂O

Adanya asam laktat memberikan rasa asam pada yoghurt. Hasil fermentasi susu ini merubah tekstur susu menjadi kental. Hal ini dikarenakan protein susu terkoagulasi pada suasana asam, sehingga terbentuk gumpalan. Proses ini memakan waktu 1-3 hari yang merupakan waktu tumbuh kedua bakteri, dan bekerja menjadi 2 fasa, kental dan bening encer dan rasanya asam.

Setelah diketemukannya jenis bakteri Lactobacillus yang sifat-sifatnya dapat bermanfaat bagi manusia dan dapat dibuat menjadi yoghurt, maka berkembanglah industri pembuatan yoghurt. Yoghurt ini dibuat dari susu yang difermentasikan dengan menggunakan bakteri Lactobacillus, pada suhu 40 derajat celcius selama 2,5 jam sampai 3,5 jam. Asam laktat yang dihasilkan oleh bakteri tersebut dapat mengubah susu menjadi yogurt yang melalui proses fermentasi.

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Yoghurt

Proses pembuatan Yoghurt melalui teknik Homogenasi

Skema Proses Pembuatan Yoghurt Hingga Pemasaran

Alat-Alat yang Digunakan dalam Proses Produksi Yoghurt

(panci dan kompor) (pengaduk)

Penuangan susu Mixing

Roti

– Pada pembuatan roti, biji-bijian serelia dipecah dahulu untuk membuat tepung terigu. Selanjutnya oleh enzim amilase tepung dirubah menjadi glukosa.

– Selanjutnya khamir Saccharomyces cerevisiae, yang akan memanfaatkan glukosa sebagai substrat respirasinya sehingga akhirnya membentuk gelembung-gelembung yang akan terperangkap pada adonan roti. Adanya gelembung ini menyebebkan roti bertekstur ringan dan mengembang. Sedangkan jika ditambah protease maka roti yang dihasilkan akan bertekstur lebih halus.

Teknologi Tepat Guna yang Digunakan dalam Produksi Roti

Skema produksi roti

Alat-Alat yang Digunakan Dalam Proses Produksi Roti

KESIMPULAN

Mikroorganisme sangat berperan penting bagi kehidupan manusia, seperti untuk pembuatan produk makanan atau minuman , dan lain-lain. Dengan mengendalikannya dengan benar fermentasi akan berhasil baik. Saat memfermentasi perlu memperhatikan kondisi optimum proses fermentasi.