Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

MIKROBIOLOGI FERMENTASI DAN SAYUR-SAYURAN

"Sang Landep"
Sejak mulai tumbuh, sayur-sayuran berada dalam lingkungan aerobik dan berkontak dengan intim dengan tanah, udara dan air. Oleh karena itu, sebagian besar mikroba yang terdapat pada permukaannya ketika dipanen adalah spesies-spesies aerobic dari mikroba tanah dan mikroba fair dari genus Fseudomas, Flavobacterium, Achromobacter, erobacter, Escherihia dan Bacillus.

Mirkoba yang terdapat pada permukaan sayur-sayuran umumnya sangat bervariasi, baik jumlah maupun jenisnya. Jumlah total mikroba sebesar 1,3 x 106 per gram telah pernah dilaporkan terdapat pada daun-daunan bagian luar dari kubis. Pada sayur-sayuran, pada mulanya terdapat dalam jumlah yang relative kecil pada permukaannya. Proporsi dari mikroba ini dibandingkan dengan spesies-spesies aerobic yang tidak diinginkan sedemikian rendahnya sehingga untuk mengestimasi jumlah mikroba fermentative harus digunakan teknik khusus untuk menghambat pertumbuhan spesies-spesies aerobik tanpa mempengaruhi pertumbuhan spesies-spesies fermentatif. Oleh karena itu, dalam fermentasi sayur-sayuran adalah sangat penting untuk menciptakan pertumbuhan mikroflora aerobik,akan tetapi untuk pertumbuhan flora bakteri asam laktat. Kondisi- kondisi ini sudah dapat dirumuskan dengan sempurna dewasa ini, yang mana kondisi
hampa udara dan konsentrasi garam yang tepat merupakan dua hal yang paling penting untuk dikontrol.

Pakar-pakar mikrobiologi jaman dahulu mengaitkan fermentasi dengan dua spesies bakteri, yaitu spesies homofermentatif penghasil asam laktat yang disebut Bacillus curcumeris fermentati, dan spesies heterofermentatif yang disebut Bacillus brassicae fermentatae. Sejumlah galur-galur yang dekat hubungannya telah diberikan nama yang spesifik yang telah termasuk dalm daftar nama-nama mikroba yang telah diterima secara umum seperti Lactobacillus plantarum dan Lactobacillus brevis di dalam buku Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology, edisi ke 6-tahun 1948. Nama cucurmeris dan brassicae menunjukkan bahwa spesies yang pertama dianggap fermenter ketimun dan spesies kedua dianggap fermenter kubis. Akan tetapi, studi-studi lebih lanjut menunjukkan bahwa kedua spesies tersebut berperan pada hamper semua fermentasi sayur-sayuran.

Sebelum tahun 1930, Orla-Jensen (1919) telah mengisolasi galur Betacoccus arabinosaccus, yaitu sinonim dari Leuconostoc mesentoroider, dari kentang asam, kubis asam dan adonan terigu asam. Akan tetapi, oral-Jensen hanya tertari untuk mempelajari mikrobanya saja dan tidak mengaitkannya dengan fermentasi.

Pada suatu studi uang klassik, dengan mengambil sample dari sauerkraut yang sedang difermentasi setiap interval waktu 2 jam , lalu mengisolasi dan mengindentifikasi mikroba yang terdapat didalamnya, Pederson (1930) menemukan suatu deretan mikroba yang berperan secara berurutsn psds fermentasi sauerkraut. Dia melaporkan bahwa stadium yang paling awal dari fermentasi sauerkraut didominasi oleh Leuconostoc mesenteroides dan stadium selanjutnya diselesaikan oleh Lactobacillus brevis dan Lactobacillus plantarum. Pada temperature atau kadar garam yang sangat tinggi, dua pesies mikroba lainnya, yaitu Streptococcus faecalis dan Pediococcus cerevesiae, juga memegang peranan. Bakteri gram negatif yang umumnya sangat banyak terdapat pada sayur-sayuran segar, mempunyai pengaruh yang sangat kecil pada fermentasi sayur- sayuran dengan kondisi normal.

Dengan demikian, semenjak tahun 1930, Lactobacillus mesenteroides telah diakui sebagai mikroba yang sangat penting untuk memulai proses fermentasi dari berbagai jenis sayur-sayuran seperti ketimun, kubis, “beets”, “turnips”, “chardes”, kembang kol, kacang hijau, tomat hijau, “Brussels sprout”, sayur-sayuran campuran (kimchi dan pawtsay), zaitun dan lain-lain termasuk kedelai, baik dengan menggunakan garam kering maupun dengan menggunakan larutan garam. Pada fermentasi yang lebih lanjut, bakteri asam laktat yang berperan adalah Lactobacillus brevis, Pediococcus cerevesiae dan Lactobacillus plantarum. Kondisi lingkungan, jumlah dan jenis mikroba yang terdapat, kebersihan, konsentrasi dan penyebaran garam, temperature dan penutupan akan sangat menentukan berlangsungnya fermentasi.

Apabila sayur-sayuran dipotong atau disayat pada waktu panen, sejumlah kecil cairan protoplasma akan keluar ke permukaan bidang sayatannya. Spesies mikroba fermentative, khususnya Leuconostoc mesenteroides dapat menggunakan cairan ini sebagai medium yang baik untuk pertumbuhan dan pada umumnya, pertumbuhan spesies ini menghasilkan dekstran berlendir pada permukaan bidang sayatan sayur-sayuran. Oleh karena sifat pertumbuhannya yang demikian, pada mulanya Leuconostoc mesenteroides hanya dikenal sebagai suatu mikroba pembusuk pada pabrik-pabrik gula, sedangkan nilainya sebagai suatu mikroba yang penting dan berguna dalam fermentasi makanan tidak diharapkan. Kegunaan yang nyata dari spesies ini baru diketahui sepenuhnya setelah hasil-hasil penelitian menunjukkan peranannya dengan lengkap dan kondisi- kondisi lingkungan yang diperlukan untuk pertumbuhannya.

Sekarang telah diketahui bahwa Leuconostoc mesenteroides dapat tumbuh pada fermentasi sayur-sayuran jauh lebih cepat daripada bakteri asam laktat lainnya pad akisaran temperature dan konsentrasi garam yang luas. Dalam pertumbuhannya, spesies ini menghasilkan karbondioksida dan asam yang dengan cepat menurunkan pH sehingga mengambat pertumbuhan mikroba yang tidak diinginkan dan aktivitas enzim yang dapat menyebabkan pelunakan sayur-sayuran. Karbondioksida mengaitkan udara dan menciptakan suatu kondisi anaerobic yang mendukung untuk menstabilkan asam askorbat dan warna alami dari sayur-sayuran. Selain itu, pertumbuhan spesies ini dapat mengubah kondisi lingkungan menjadi lebih ideal untuk pertumbuhan spsies-spesies dari bakteri asam laktat lainnya secara berurutan. Dalam pertumbuhannya, spesies-spesies tersebut menghasilkan asam-asam organic, alcohol, ester dan produk-produk pertumbuhan lainnya yang keseluruhannya berkombinasi menghasilkan suatu cita-rasa yang unik dan menyenangkan. Selain itu, spesies-spesies tersebut mengkonvesir sisa gula menjadi mannitol dan dekstran yang pada umumnya tidak terfermentasi oleh mikroba selain bakteri asam laktat. Mannitol dan dekstran yang dihasilkan disini adalah produk-produk intermedier yang menguntungkan dalam fermentasi yang sempurna karena senyawa-senyawa tidak mengandung aldehida bebas yang reaktif atau grup keton yang apabila bergabung dengan asam-asam amino yang akan menghitamkan bahan pangan. Penemuan-penemuan dalam peranan spesies Leuconostoc mesenteroides telah mengubah dan menstandarisasi praktek-praktek tertentu pada industri fermentasi sayur-sayuran.

Perubahan-perubahan yang kompleks terjadi pada fermentasi sayur-sayuran yang dihasilkan oleh pertumbuhan beberapa spesies bakteri asam laktat secara berurutan. Pertumbuhan setiap spesies bakteri asam laktat tersebut tergantung pada keberadaannya pada sayur-sayuran pada awal fermentasi, konsentrasi garam dan gula dan temperature. Dalam hal ini, walaupun telah ditekankan pentingnya peranan Leuconostoc mesenteroides dalam urutan bakteri asam laktat tersebut, peranan spesies-spesies bakteri asam laktat bakteri lainnya seperti Lactobacillus brevis, Pediococcus cerevisiae dan Lactibacillus plantarum, juga tidak kalah pentingya. 

Lactibacillus plantarum adalah spesies penghasil asam tinggi dan sama-sama dengan suatu spesies yang kurang popular, Pediococcus cerevisiae, memegang sustu peranan yang utama pada fermentasi sayur-sayuran, khususnya fermentasi pada larutan garam. Lactobacillus bervis penting untuk membentuk karakter khusus pada syur- sayuran terfermentasi yang dikarakterisasi oleh kemampuannya untuk memfermentasi gula pentosa. Hal yang menguntungkan dari pertumbuhan Leuconostoc mesenteroides secara dini adalah kontribusinya untuk menurunkan pH dengan cepat sehingga menghambat pertumbuhan mikroba yang tidak diinginkan dan aktifitas enzim serta menghasilkan karbon dioksida untuk membuat kondisi anaerobik dan menciptakan kondisi lingkunagn yang ideal untuk kelanjutan fermentasi untuk spesies-spesies bakteri asam laktat lainnya. Karakteristik dari spesies-spesies bakteri asam laktat ini bervariasi, khususnya dalam hal toleransi terhadap garam dan asam dan kisaran temperature pertumbuhan. Perbedaan karakteristik-karakteristik ini harus dipertimbanglan pada fermentasi setiap produk sayur-sayuran, khususnya apabila memfermentasi dengan penggaraman kering. Masalah-masalah yang sering terjadi adalah pelunakan, pengembungan diskolorasi dari sayur-sayuran serta fermentasi abnormal. Kebanyakan masalah-masalah ini terjadi oleh karena kesalah pahaman konsep peranan dan fungsi garam dalam fermentasi. Akan tetapi, penelitian-penelitian yang dilakukan ole Febian dan Etchell serta kawan-kawanmengenai fermentasi kerimun, oleh Vaughn dan kawan-kawan mengenai fermentasi zaitun, serta oleh Fred dan Peterson dan oleh Pederson mengenai fermentasi sauerkraut telah banyak membantu untuk mengatasi masalah-masalah ini. Pada beberapa studi-studi terdahulu mengenai fermentasi sayur-sayuran, spesies Leuconostoc mesenteroides tidak terobservasi oleh karena isolasi spesies ini tidak dilakukan pada awal fermentasi atau media isolasi yang digunakan tidak seelektif. Untuk pertumbuhannya, spesies ini lebih menyukai fruktosa dari pada glukosa sehingga pada fermentasi sukrosa, traksi fruktosa difermentasi dan molekul glukosa yang tersisa berinterkombinasi membentuk dekstran berlendir yang tidak larut dalam air. Dekstan ini dapat membentuk masa gelatin, padat, seperti karet atau lender encer yang mengelilingi sel-sel bakteri.

Oleh karena itu dalam beberapa kasus, sayur-sayuran yang sedang difermentasi sering sangat berlendir pada fase pertengahan fermentasi, akan tetapi, pada fermentasi lebih lanjut. Dekstran ini dimetabolisme oleh spesie-spesie bakteri asam laktat lainnya. Namun demikian pad pabrik-pabrik gula, pertumbuhan Leuconostoc mesenteroides ini dapat menyebabkan hal-hal yang sangat fatal oleh karena dekstran yang terbentuk menyumbat pipa-pipa dan peralatan-peralatan sehingga menurunkan efisien proses produksi dan bahkan dapat menghentikan proses produksi untuk mengeluarkan lender tersebut. Tanda-tanda pertumbuhan dari spesies ini sebenarnya dengan mudah dapat diobservasi pada permukaan sayatan atau luka-luka pada tebu, beets atau sayur-sayuran. Sebagaimana telah dijelaskan diatas, pelepasan gas yang terlihat pada permukaan tangki fermentasi sayur-sayuran, pada mulanya dihasilkan Leuconostoc mesenteroides dan juga berasal dari pelepasan gas dari dalam sayur-sayuran. Kemudian Lactobacillus brevis juga akan menghasilkan sejumlah gas. Aktivitas Lukonostoc mesenteroides dapat menghasilkan keasaman 1,0% sampai dengan 1,2% asam laktat pada fermentasi dengan garam kering.

Pada fermentasi dalam larutan garam, dihasilkan keasaman yang lebih besar 0,4% sampai dengan 0,6% oleh karena kandungan buffer yang lebih rendah. Selanjutnya, Lactobacillus brevis, Lactibacillus plantarum dan kadang-kadang Pediococcus cerevisiase akan tumbuh secara simultan sementara awal fermentasi berlangsung asalkan temperaturnya sesuai. Dengan demikian, keasaman 2,0% sampai dengan 2,5% asam laktat akan dihasilkan apabila terdapat gula dalam jumlah yang cukup banyak pada fermentasi sayur-sayuran dengan penggaramkan kering, sedangkan pada fermentasi sayur-sayuran dalam larutan garam, keasaman lbeih dari 1,0% sampai dengan 1,2% asam laktat jarang tercapai. Namun demikian, sering terjadi, apabila kandungan garam dari sayur-sayuran yang direndam dalam larutan garam terlalu cepat meningkat, kombinasi aktivitas penghambatan dari garam dapat menghentikan pembentukan asam pada keasaman yang relative rendah, sedangkan pada fermentasi sayur-sayuran dalam larutan garam, asam dan gas karbondioksida yang terbentuk menghambat pertumbuhan mikroba aerobic yang tidak diinginkan padam gas karbondioksida menggantikan udara sehingga menghasilkan kondisi anaerobic untuk menstabilkan asam askorbat serta mencegah terjadinya oksidasi dan penghitaman sayur-sayuran.

Berdasarkan penjelasan-penjelasan tersebut diatas, dapat disimpulkan bahwa fermentasi sayur-sayuran dimulai oleh spesies Leuconostoc mesenteroides. Sel dari spesies ini berbentuk bulat atau kokoid dengan diameter 1,2 mikro dan terdapat secara alami pada permukaan bidang sayatan atau luka-luka dari sayur-sayuran. Anggota dari spesies ini bebeda dalam hal kebutuhan akan asam-asam amino, vitamin-vitamin, mineral-mineral dan gula-gula tertentu untuk pertumbuhan. Spesies ini memfermentasi glukosa menjadi 45% asam laktat –(D), 25% karbondioksida dan 25% asam asetat dan etil alkohol.

Fruktosa diredukso menjadi mannitol yang lebih mudah difermentasi dari pada glukosa. Pentosa, arabinosa, dan silosa difermentasi menjadi asam laktat dan asam asetat dengan jumlah molekul yang sama. Kombinasi dari asam-asam organic dan alcohol yang dihasilkan berperan untuk membentuk ester-ester yang menghasilkan cita-rasa spesifik. Pada media yang mengandung sukrosa, spesies ini akan tumbuh dengan menghasilkan dekstran berbentuk lender encer atau lender padat seperti karet. Karakteristik ini ditambah dengan karakteristik pembentukan asam laktat dan asam asetat dari arabinosa dapat digunakan untuk identifikasi spesies.

Keuntungan lain yang dihasilkan dari pertumbuhan Leuconostoc mesenteroides adalah terciptanya kondisi lingkungan yang ideal untuk pertumbuhan spesies-spesies bakteri asam laktat lainnya secara beruruta yaitu Lactobacillus brevis, Lactibacillus plantarum dan kadang-kadang Pediococcus cerevisiase.

Kadang-kadang galur Streptococcus faecalis juga ditemukan pada fase awal fermentasi, akan tetapi spesies ini tidak mempunyai peranan penting. Pertumbuhan optimum dari setiap spesies berlangsung berdasarkan urutan toleransi asamnya, akan tetapi, akan selalu ada pertumbuhan spesies- spesie yang saling tumpang tindih.

Sel Lactobacillus brevis berbentuk batang pendek dan lurus dengan ukuran panjang 2,0 sampai dengan 4,0 mikron dan lebar 0,7 sampai dengan 1,0 mikron, serta tumbuh secara tunggal atau membentuk rantai pendek. Spesies ini bersifat keterofermentatif, menghasilkan asam laktat-DL dan gas karbondioksida dari glukosa dan fruktosa. Temperatur pertumbuhan optimum dari spesies ini adalah sekitar 30°C; pada temperatur10°C masih dapat ntumbuh, akan tetapi, pada temperature 45°C tidak dapat tumbuh.

Sel Lactibacillus plantarum juga berbentuk batang lurus dengan ukuran panjang 3,0 sampai dengan 8,0 mikron dan lebar 0,7 sampai dengan 1,0 mikron dan pada umumnya tumbuh membentuk rantai. Spesies ini adalah penghasil asam tertinggi diantara ketiga spesies bakteri asam laktat tersebut diatas yang dapat menghasilkan asm laktat-DL tiga sampai empat kali lebih banyak dari pada yang dihasilkan Leuconostoc. Temperatur pertumbuhan dari spesies ini adalah juga sekitar 30°C. Sel dari Pediococcus cerevisiase berbentuk bulat atau kokhoid dengan diameter 0,9 sampai dengan 0,9 sampai dengan 1,0mikroan dan pada umumnya tumbuh berbentuk tetrad atau berpasangan empat. Spesies ini memfermentasi gula-gula menjadi asasm laktat-DL yang tidak aktif dan dapat menghasilkan asam tertitrasi sebanyak dua kiali dari yang dihasilkan Leuconostocs. Semua spesie bakteri asam laktat tersebut diatas bersifat gram positif, tidak
membentuk spora, tidak mereduksi nitrat dan tidak mencair kan gelatin. Spesies-spesies ini bersifat mikroaerofilik dan sangat jarang tumbuh pada permukaan media agar. Meskipun membutuhkan asam-asam amino tertentu untuk pertumbuhan, spesies-spesie ini dapat menyebabkan perubahan-perubahan kecil terhadap protein.

Posting Komentar untuk "MIKROBIOLOGI FERMENTASI DAN SAYUR-SAYURAN"