5 Kegunaan Fermentasi

Fermentasi adalah proses kimia dimana karbohidrat, seperti pati dan glukosa, dipecah secara anaerobik. Fermentasi memiliki banyak manfaat kesehatan dan digunakan dalam produksi minuman beralkohol, roti, yogurt, asinan kubis, cuka sari apel dan kombucha. Hal ini juga digunakan dalam industri untuk menghasilkan etanol sebagai sumber biofuel.

Selama sejarah manusia, budaya yang berbeda telah menghasilkan minuman fermentasi dengan meninggalkan biji-bijian dan buah-buahan dalam wadah tertutup, tanpa memahami mengapa resep itu berhasil.

Tidak sampai Joseph Louis Gay-Lussac bereksperimen dengan metode untuk menjaga jus anggur tidak difermentasi untuk waktu yang lama, dia menemukan ragi sangat diperlukan untuk fermentasi alkohol. Pasteur, bagaimanapun, yang menunjukkan bahwa ragi bertanggung jawab untuk transformasi glukosa menjadi etanol dalam minuman fermentasi. Dia juga menemukan mikroorganisme yang menyebabkan susu menjadi asam, yang kemudian ditemukan sebagai aksi bakteri dalam fermentasi asam laktat.

Fermentasi adalah proses metabolisme di mana aktivitas mikroorganisme membawa perubahan yang diinginkan pada makanan atau minuman. Misalnya, dalam produksi minuman beralkohol atau produk susu asam. Dalam proses kimia ini, molekul seperti glukosa dipecah dalam kondisi anaerobik.

Kata "fermentasi" berasal dari kata Latin "fervere," yang berarti mendidih. Ilmu fermentasi dikenal sebagai zymology, dari bahasa Yunani untuk "cara kerja fermentasi", dan merupakan studi tentang proses biokimia fermentasi dan aplikasinya.

Fermentasi terjadi di bawah kondisi anaerobik (tidak adanya oksigen), dengan aksi mikroorganisme (ragi, bakteri dan jamur) yang mengekstrak energi dari proses.

Beberapa spesies ragi, seperti Saccharomyces cerevisiae, lebih memilih fermentasi daripada respirasi aerobik, bahkan ketika oksigen berlimpah, selama ada pasokan gula yang cukup. Fermentasi tidak terbatas pada ragi tetapi juga dapat dilakukan di otot, di mana otot mengkatalisis konversi glukosa menjadi laktat.

Glikolisis, yang merupakan jalur metabolisme yang mengubah glukosa menjadi piruvat, adalah langkah pertama dalam fermentasi. Selama proses glikolisis, satu molekul glukosa, gula enam karbon, dipecah menjadi dua molekul piruvat. Reaksi eksotermik ini melepaskan energi untuk fosforilasi ADP menjadi ATP dan konversi NAD+ menjadi NADH.

Dengan adanya oksigen, piruvat kemudian dapat dioksidasi melalui siklus asam trikarboksilat, suatu proses yang dikenal sebagai respirasi aerobik. Sebaliknya, piruvat dapat direduksi menjadi alkohol, asam laktat atau produk lain tanpa adanya oksigen, dalam proses fermentasi.

Ada banyak jenis fermentasi, dibedakan terutama oleh produk akhir. Dua jenis yang paling penting dan umum digunakan adalah fermentasi etanol/alkohol dan fermentasi asam laktat.

Fermentasi etanol digunakan dalam produksi minuman beralkohol. Fermentasi asam laktat digunakan untuk membumbui atau mengawetkan susu dan sayuran. Fermentasi asam laktat juga terjadi pada sel otot di bawah aktivitas berat. Dalam hal ini, otot mengkonsumsi energi (ATP) lebih cepat daripada oksigen yang dapat disuplai, menghasilkan lingkungan anaerobik dan dengan demikian penumpukan asam laktat dan nyeri otot.

Ada jenis fermentasi lain seperti fermentasi asam asetat, fermentasi aseton-butanol-etanol dan fermentasi asam campuran.

Fermentasi etanol didefinisikan sebagai proses biologis yang mengubah gula (glukosa, fruktosa dan sukrosa) menjadi etanol, karbon dioksida dan energi.

Setelah langkah glikolisis awal yang mengubah satu molekul glukosa menjadi dua molekul piruvat, piruvat molekul selanjutnya terurai menjadi dua asetaldehida dan dua molekul karbon dioksida, suatu langkah yang dikatalisis oleh piruvat dekarboksilase. Alkohol dehidrogenase kemudian memfasilitasi konversi dua molekul asetaldehida menjadi dua molekul etanol, memanfaatkan energi dan hidrogen dari NADH.

•••Dimodifikasi dari https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

Fermentasi asam laktat adalah jenis fermentasi lain dan digambarkan sebagai proses metabolisme yang mengubah gula menjadi laktat metabolit dan energi. Ini adalah satu-satunya proses respirasi yang tidak menghasilkan gas dan terjadi pada beberapa bakteri (seperti: laktobasilus) dan sel otot.

Jenis fermentasi ini mengubah dua molekul piruvat dari glikolisis menjadi dua molekul asam laktat dan meregenerasi NAD⁺ dalam proses, melanjutkan siklus. Reaksi redoks ini dikatalisis oleh asam laktat dehidrogenase.

Bakteri asam laktat dapat melakukan fermentasi homolaktik, di mana asam laktat adalah produk utama, atau fermentasi heterolaktik, di mana beberapa laktat dimetabolisme lebih lanjut menjadi etanol, karbon dioksida, dan lainnya produk sampingan.

•••Dimodifikasi dari https://www.khanacademy.org/science/biology/cellular-respiration-and-fermentation/variations-on-cellular-respiration/a/fermentation-and-anaerobic-respiration

Kaya akan probiotikMakanan fermentasi mengandung mikroorganisme yang dapat membantu menjaga kesehatan sistem usus, sehingga dapat mengekstrak nutrisi dari makanan dengan lebih efisien. Mereka bermanfaat bagi kesehatan manusia dalam beberapa cara.

Probiotik, enzim dan asam laktat dalam makanan fermentasi dapat memperlancar asupan vitamin dan mineral oleh tubuh. Fermentasi meningkatkan vitamin B dan C dan meningkatkan asam folat, riboflavin, niasin, thiamin dan biotin, membuatnya lebih mudah untuk diserap.

Fermentasi juga dapat menetralkan asam fitat, zat dalam biji-bijian, kacang-kacangan, biji-bijian dan kacang-kacangan yang menyebabkan kekurangan mineral. Fitat, bentuk asam fitat yang terionisasi, juga membuat pati, protein, dan lemak kurang dapat dicerna.

Mikroorganisme, atau probiotik, dalam makanan fermentasi dapat membantu menjaga kesehatan usus dalam memproduksi antibiotik, agen antivirus, antijamur dan antitumor, serta menciptakan lingkungan asam yang patogen tidak berkembang di.

Fermentasi banyak digunakan untuk produksi minuman beralkohol, misalnya, anggur dari jus buah dan bir dari biji-bijian. Kentang, yang kaya akan pati, juga dapat difermentasi dan disuling untuk membuat gin dan vodka.

Fermentasi juga banyak digunakan dalam pembuatan roti. Ketika gula, ragi, tepung dan air digabungkan untuk membentuk adonan, ragi memecah gula dan mengeluarkan karbon dioksida, yang menyebabkan roti mengembang. Roti khusus seperti penghuni pertama menggunakan ragi dan lactobacilli. Kombinasi ini memberikan adonan tekstur yang kenyal dan rasa asam yang khas.

Fermentasi asam laktat digunakan untuk membumbui atau mengawetkan produk susu dan sayuran, misalnya yogurt, asinan kubis, acar, dan kimchi.

Fermentasi asam asetat juga dapat digunakan untuk mengubah pati dan gula dari biji-bijian dan buah menjadi cuka dan bumbu rasa asam termasuk cuka sari apel dan kombucha.

Fermentasi digunakan dalam industri untuk menghasilkan etanol untuk produksi biofuel. Ini adalah sumber daya terbarukan yang menarik karena berasal dari bahan baku termasuk biji-bijian dan tanaman seperti jagung, tebu, bit gula dan singkong. Itu juga bisa berasal dari pohon, rumput, residu pertanian dan kehutanan.

Di Amerika Serikat, yang merupakan produsen bahan bakar etanol terbesar, bahan baku utama bahan bakar etanol adalah jagung karena melimpah dan harganya yang murah. Sekitar 0,42 liter etanol dapat dihasilkan dari satu kilogram jagung. Produsen terbesar kedua adalah Brasil, dan sebagian besar bahan bakar etanolnya berasal dari tebu. Sebagian besar mobil di Brasil menggunakan etanol murni atau campuran bensin dan etanol.

Fermentasi juga mampu menghasilkan gas hidrogen, misalnya dalam Clostridium pasteurianum, di mana glukosa diubah menjadi butirat, asetat, karbon dioksida dan gas hidrogen. Dalam fermentasi aseton-butanol-etanol, karbohidrat seperti pati dan glukosa dipecah oleh bakteri untuk menghasilkan aseton, n-butanol dan etanol. Proses ini dikembangkan oleh Chaim Weizmann sebagai metode utama untuk membuat aseton dalam Perang Dunia I.