Kami menjelaskan apa itu fermentasi, apa jenis fermentasi yang dapat digunakan dan perbedaan kegunaannya. Fermentasi terjadi ketika mikroorganisme, seperti ragi atau bakteri, mengubah karbohidrat menjadi zat kimia lain. Ini adalah salah satu reaksi kimia pertama yang pernah diamati manusia.
Antara 10.000 sampai 15.000 tahun yang lalu, fermentasi membantu orang melakukan transisi ke pertanian. Hari ini, digunakan untuk bahan bakar dan juga makanan.
Pengertian
Fermentasi adalah proses oksidasi tidak lengkap, yang tidak memerlukan oksigen untuk berlangsung, dan menghasilkan zat organik sebagai hasilnya. Ini adalah proses tipe katabolik, yaitu transformasi molekul kompleks menjadi molekul sederhana dan pembangkitan energi kimia dalam bentuk ATP (Adenosine Triphosphate).
Fermentasi terdiri dari proses glikolisis (pemecahan molekul glukosa) yang menghasilkan piruvat (asam piruvat) dan, karena kekurangan oksigen sebagai reseptor untuk kelebihan elektron NADH (nicotin adenine dincleotide) yang dihasilkan, ia menggunakan bahan organik. yang harus direduksi untuk mereoksidasi NADH menjadi NAD+, akhirnya mendapatkan turunan dari substrat awal yang teroksidasi. Tergantung pada bahan akhirnya, akan ada berbagai jenis fermentasi.
Proses fermentasi ditemukan oleh ahli kimia Prancis Louis Pasteur, yang menggambarkannya sebagai “Hidup tanpa udara” (La vie sans l’air), karena dapat dilakukan tanpa oksigen oleh mikroorganisme seperti bakteri, ragi, atau beberapa metazoa dan protista. Dalam proses ini, baik mitokondria maupun struktur yang terkait dengan proses respirasi seluler tidak ikut campur.
Dibandingkan dengan respirasi aerob, fermentasi bukanlah metode yang sangat efisien untuk memperoleh energi: hanya 2 molekul ATP yang diproduksi per molekul glukosa yang dikonsumsi, sedangkan pernapasan diperoleh dari 36 hingga 38.
Namun, hal itu dilakukan oleh berbagai sel di tubuh kita untuk meringankan saat-saat kekurangan oksigen, seperti yang terjadi pada sel otot yang memfermentasi glukosa ketika asupan oksigen tidak cukup untuk melanjutkan pernapasan.
Jenis fermentasi
Berdasarkan bahan yang diperoleh pada akhir proses fermentasi, dapat diklasifikasikan menjadi:
- Fermentasi alkohol. Terutama dilakukan oleh ragi, itu menghasilkan dari gula tertentu sejumlah alkohol, etanol, karbon dioksida dan ATP. Ini adalah proses yang digunakan untuk menghasilkan minuman beralkohol.
- Fermentasi asetat. Memiliki bakteri dari genus Acetobacter, ia mengubah etil alkohol menjadi asam asetat, yaitu alkohol menjadi cuka. Namun, ini merupakan proses aerobik, sehingga dapat terjadi pada anggur yang terpapar udara.
- Fermentasi laktik. Ini terdiri dari oksidasi parsial glukosa, yang dilakukan oleh bakteri asam laktat atau oleh sel otot hewan (ketika mereka kehabisan oksigen untuk bernapas). Proses ini menghasilkan ATP tetapi oleh-menghasilkan asam laktat, yang menghasilkan sensasi nyeri dari kelelahan otot saat terakumulasi.
Fermentasi butirat. Ditemukan oleh Pasteur, ini terdiri dari konversi glukosa menjadi asam butirat dan gas, yang terakhir memberikan bau yang tidak sedap. Ini secara khas dilakukan oleh bakteri dari genus Clostridium dan membutuhkan kehadiran laktosa. - Fermentasi butanediol. Ini adalah varian dari fermentasi laktat, yang dilakukan oleh Enterobacteriaceae yang melepaskan karbon dioksida dan menghasilkan butanediol, alkohol yang tidak berwarna dan kental.
Fermentasi propionik. Asam asetat, karbon dioksida, dan asam suksinat terlibat dalam proses ini, dan asam propionat diperoleh dari semuanya, zat korosif dengan bau yang menyengat.
Manfaat fermentasi
Banyak industri manusia memanfaatkan fermentasi untuk mendapatkan zat tertentu. Misalnya, dalam industri makanan keju, proses fermentasi propionik dilakukan, atau dalam pengawetan berbagai jenis bahan makanan digunakan asam laktat, yang bertindak sebagai pengawet, akibat fermentasi laktat.
Hal serupa terjadi dengan industri alkohol, baik untuk anggur, bir, atau jenis minuman keras lainnya, yang memerlukan proses produksi di mana fermentasi alkohol ikut campur. Sebaliknya, jika beberapa minuman keras seperti anggur dibiarkan terbuka dalam waktu lama, oksigen yang ditambahkan akan memulai fermentasi asetat dan minuman akan mulai menjadi cuka.
Yogurt
Yogurt dibuat dari susu fermentasi. Orang mulai memelihara hewan ternak, seperti kambing dan domba, sekitar tahun 5000 SM. Arkeolog percaya orang mungkin menemukan yogurt secara tidak sengaja saat susu yang disimpan dalam labu atau kulit binatang menjadi asam. Yogurt dibuat melalui aksi gabungan bakteri Streptococcus lactis dan Lactobacillus bulgaricus atau Lactobacillus acidophilus. Bakteri ini mengonsumsi gula dalam susu yang disebut laktosa, mengental susu dan membuat bahan kimia asam laktat dan asetaldehida, yang memberi yoghurt rasa khasnya.
Minuman beralkohol
Minuman beralkohol tercipta saat ragi mengeluarkan etil alkohol dan karbon dioksida sebagai produk sampingan dari mengkonsumsi gula. Menurut Stephen Snyder, orang-orang kuno mungkin menemukan alkohol secara tidak sengaja saat gandum yang disimpan dicampur dengan ragi dan air. Saat ini, produsen membuat bir, anggur, mead dan turunannya, seperti wiski dan brendi, dengan menggabungkan air dan ragi dengan sumber gula, termasuk gandum, anggur, buah beri, nasi dan madu. Menurut Snyder, alkohol, karbon dioksida dan tingkat pH tinggi membuat minuman ini tidak ramah terhadap bakteri, menyediakan sumber cairan yang aman bila air bersih tidak tersedia. Selain itu, bir sorgum dari Afrika memberikan sumber vitamin B yang kaya kepada orang-orang dengan persediaan makanan terbatas.
Acar
Ketimun, buah lain dan bahkan daging pun bisa diawetkan melalui pengawet. Sejarawan percaya bahwa pengawetan telah berusia minimal 4.000 tahun. Pabrik acar modern memfermentasi ketimun mereka di dalam tangki berisi air garam yang terbuat dari 90 persen air dan 10 persen garam. Pabrikan menyimpan mentimun di dalam air garam selama sekitar lima minggu. Selama penyimpanan, bakteri memecah gula timun dan menciptakan asam laktat, yang memberi acar rasa asamnya. Acar yang dibuat dengan cara ini akan bertahan beberapa bulan.
Roti
Ketika tukang roti membuat roti, ia menambahkan ragi dan gula ke adonan. Ketika tukang roti menyiapkan adonan supaya mengembang, ragi mengkonsumsi gula dan mengeluarkan karbondioksida. Karbon dioksida memberikan curah dan tekstur roti yang tidak seharusnya ada. Beberapa roti, atau gandum hitam, dibuat dengan adonan yang telah difermentasi dalam semalam. Bakteri pada starter memberi adonan tekstur yang melar, sedangkan asam laktat memberi rasa asam yang khas pada roti.
Bahan bakar
Gasohol adalah bahan bakar yang terbuat dari bensin dan alkohol, seperti etanol atau metanol. Sejak tahun 1998, banyak mobil yang dijual di Amerika Serikat telah dirancang sehingga pemiliknya dapat memberi bahan bakar dengan E85, campuran gasohol yang mengandung etanol 85 persen dan bensin 15 persen. Gasohol mengurangi beberapa polusi udara dengan cara membakar lebih dingin, perlahan dan menyeluruh daripada bensin. Namun, ia juga menguap dengan cepat dan bisa menambahkan ozon ke udara dalam cuaca panas. Di atmosfer bagian atas, ozon melindungi kehidupan dari radiasi ultraviolet; Di atmosfer bagian bawah, itu adalah komponen kabut asap.