FERMENTATION BY MOLDS

Vindhya Tri Widayanti, STP, MP

Mold, what is it?

Microscopic fungi (living, naturally occuring

organism)

The kingdom fungi includes mushrooms,

yeast, and mold

“Mold” and “Fungus or fungi” can be used

interachangeably

Does not have chlorophyll

Present in almost every comercial building/

public building/ school/ home/ foods

What does Mold need to grow?

Ubiquitous microorganism present in ambient

air

Nutrient source such as organic substrates,

cellulose fibers, wood products

Water/ moisture source

Oxygen

Proper temperature and relative humidity

Type of Molds

There are over 30,000 known species of mold

Known allergens

Molds -> mycotoxins

Disease – mycotoxicosis

Common “toxigenic” species in buildings include

Pennicillium

Aspergillus

Cladosporium

Chaetomium

Stachybotrys

Karakteristik fisiologis

Kandungan air

Pada umumnya jamur benang lebih tahan

terhadap kekeringan dibanding khamir atau

bakteri. Namun demikian, batasan (pendekatan)

kandungan air total pada makanan yang baik

untuk pertumbuhan jamur dapat diestimasikan,

dan dikatakan bahwa kandungan air dibawah 14-

15% pada biji-bijian atau makanan kering dapat

mencegah atau memperlambat pertumbuhan

jamur

Karakteristik fisiologis

Suhu

Kebanyakan jamur termasuk dalam kelompokmesofilik, yaitu dapat tumbuh pada suhu normal. Suhu optimum untuk kebanyakan jamur sekitar250 – 300C, namun beberapa tumbuh baik padasuhu 350 – 370C atau lebih, misalnya padaspesies Aspergillus. Sejumlah jamur termasukdalam psikrotrofik, yaitu yang dapat tumbuh baikpada suhu dingin, dan beberapa masih dapattumbuh pada suhu dibawah pembekuan(-50 s/d 100C). Hanya beberapa yang mampu tumbuhpada suhu tinggi (termofilik).

Karakteristik fisiologis

Kebutuhan Oksigen dan Derajat Keasaman

Jamur benang biasanya bersifat aerob, yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya. Kebanyakan jamur dapat tumbuh pada interval pH yang luas (pH 2,0 – 8,5), walaupun pada umumnyajamur lebih suka pada kondisi asam.

Kebutuhan Makanan (Nutrisi)

Jamur pada umumnya mampu menggunakanbermacam-macam makanan, dari yang sederhanasampai yang kompleks. Kebanyakan jamur memilikibermacam-macam enzim hidrolitik, yaitu amylase, pektinase, proteinase, dan lipase.

Karakteristik fisiologis

Senyawa Penghambat

Beberapa jamur memproduksi senyawa

penghambat bagi mikrobia lain, contihnya

Penicillium chrysogenum dengan produksi

penisilinnya, Aspergillus clavatus, klavasin.

Beberapa komponen kimia bersifat mikostatik,

menghambat pertumbuhan jamur (misalnya asam

sorbet, propionate, asetat) atau bersifat fungisida

yang mematikan jamur.

Faktor-faktor yang mempengaruhi

Fermentasi Kapang

Nutrisi.

pH optimal

Suhu

Udara

Konsentrasi inokulum

dll

Aplikasi Kapang dalam

Fermentasi

Aspergillus niger.

Jamur ini digunakan dalam pembuatan asam

sitrat. Asam sitrat merupakan salah satu asam

organic yang banyak digunakan dalam bidang

pangan, misalnya pada pembuatan permen dan

minuman kemasan. Jamur ini sering

mengontaminasi makanan, misalnya roti tawar.

Aplikasi Kapang dalam

Fermentasi

Rhizopus oryzae.

Jamur ini penting pada pembuatan tempe.

Aktivitas jamur Rhizopus menjadikan nutrisi pada

tempe siap dikonsumsi manusia. Aktivitas enzim

yang dihasilkan menjadikan protein terlarut

meningkat. Produk tempe kini juga telah

dikembangkan menjadi produk isoflavon yang

penting bagi kesehatan.

Aplikasi Kapang dalam

Fermentasi

Neurospora sitophila.

Jamur ini merupakan sumber beta karoten padafermentasi tradisional. Produk oncom yang dikenal di jawa barat adalah hasil fermentasi yang dilakukan oleh Neurospora sitophila. Produksispora untuk sumber beta karoten yang dapatdisubstitusikan pada makanan juga telah diteliti. Selain mampu memberikan asupan, beta karotenjuga merupakan sumber warna yang cukupmenarik.

Aplikasi Kapang dalam

Fermentasi

Monascus purpureus.

Jamur ini dikalangan mikrobiologi jarang dikenalkarena produk yang dihasilkan. Mulai petama jamurini di jawa namun menjadi produk utama Cina dengannama angkak. Angkak adalah fermentasi pada beras. Jamur ini menghasilkan pewarna alami yang padaumumnya digunakan pada masakan Cina. Sekarangini telah ditemukan zat aktif pada angkak yang dapatmembantu kesehatan dan telah dikemas dalambentuk kapsul.

Aplikasi Kapang dalam

Fermentasi

Penicillium sp.

Jamur ini paling terkenal karena kemampuannyamenghasilkan antibiotika yang disebut penisilin. Sejak pertama kali dikenal terus digunakansampai sekarang. Jamurpenghasil antibiotikasaat ini telah banyak diketahui sehingga ragamatibiotika pun semakin banyak. Selain itupembuatan antibiotika, spesies yang lain jugadigunakan dalam pembuatan keju khusus.

KECAP

Definisi

Kecap cairan kental

yang mengandung protein

yang diperoleh dari

perebusan kedelai yang

telah diragikan, ditambah

gula aren, garam, dan

rempah2.

Types of Soy Sauce

Chinese Soy Sauce

Sweet Soy Sauce

Japanese Soy Sauce (Sweet Shoyu)

Thin Soy Sauce

Vietnamese Soy Sauce

(xì dầu)

BAHAN BAKU

Kedelai

Kandungan protein 40 – 44% (keunggulan sebagai sumber protein)

Senyawa antigizi antitripsin, asam fitat, oligosakarida (harus dihilangkan/ diinaktifkan)

Garam

20-24% NaCl

To kill off Apergillus Oryzae/Sojae fungi and its spores

Adds a salty taste

Mekanisme menghambat kontaminan, pembusuk

atau proteolitik (dengan kadar garam 6%), menghambat

patogen (kadar garam 10 – 12%)

Leuconostoc dan Lactobacillus tumbuh cepat

Tepung tapioka

Daya serap terhadap air tinggi = sebagaipengental pada kecap manis

Tepung tapioka terbuat dari ketela pohon dengantahap pengolahan sbb;

Pengupasan penghancuran ekstraksipenyaringan pengendapan pengeringan tepung tapioka

Gula Aren

Sebagai pemberi rasa, flavor, dan warna

Adalah gula hasil pemekatan nira aren denganpanas hingga Ka-nya sangat rendah (<6%) sehingga saat dingin produk mengeras

Proses pembuatan ;

Nira dipanaskan hingga kental dicetak didinginkan gula aren

Starter yang digunakan

1. Aspergillus oryzae

2. Rhizopus oligosporus

3. Pedoicoccus soyae

1. Aspergillus oryzaeKlasifikasi ;

Kingdom :Fungi

Division :Ascomycota

Class :Eurotiomycetes

Order :Eurotiales

Family :Trichocomaceae

Genus :Aspergillus

Species :A. oryzae

Mempunyai stolon dan rizoid. Bentuknya seperti payung berwarna abukekuningan. Suhu optimumnya 36 – 450C

Diisolasi dari banyak substrat,seperti : tanah , tanaman busuk, bahan makanan, kotoran hewan

2. Rhizopus oligosporus

Klasifikasi ;

Kingdom :Fungi

Division :Zygomycota

Class :Zygomycetes

Order :Mucorales

Family :Mucoraceae

Genus :Rhizopus

Species :R. oligosporus

Spora menghasilkan mycelia putih berbulu halus, menghasilkan zat pembunuh kuman yang menghambat pertumbuhan gram positif seperti S.aureus dan Bacillus

3. Pedoicoccus soyae

Merupakan bakteri gram positif yang berbentuk mikrococi yang ditemukan pada daging yang di curing.

Tumbuh optimum pada suhu 300C dan pH 4,7 -5,1, menghasilkan aktivitas katalase yang lemah.

ukuran koloni ±2 mm.

Bersifat fakultatif aerob dan mikroaerofilik serta homofermentatif

METODE FERMENTASI

METODE HIDROLISIS FERMENTASI

METODE PEMBUATAN

KECAP

Cara Fermentasi

Mutu lebih baik menghasilkan aroma yg lebih enak

(Enie, 1980)

Terdiri dari 2 tahap;

1. Fermentasi 1 (kapang)

- perendaman dan pemasakan untuk

mengurangi dan menghilangkan antigizi

- Dihasilkan KOJI

- Fermentasi 72 jam, suhu 20-30 ºC

Koji Overview

1. Cooked soybeans and roasted wheat at 50/50

conc. (40% moisture content)

2. Inoculated with Aspergillus Sojae/Oryzae

3. Incubation within the perforated vats

4. Salt solution is added

Aspergillus Sojae/Oryzae

Release enzymes to digest material

Material is absorbed by hyphae

Types of Enzyme produced during Koji

Fermentation

Amylolytic, Proteolytic, Peptidolytic, and Lypolytic

enzymes

Reproduces by sporulation

Purpose of Koji Fermentation

1. Maximize enzyme production

2. Prevent denaturation of the enzymes

3. Avoid the presence of undesirable micro-

organisms

4. Minimize the utilisation of nutrients by the Koji

molds

2. Fermentasi II (Larutan Garam)

- Kedelai hasil fermentasi I direndam larutan garam

- Aktivitas enzim kapang menurun dan digantikan oleh bakteri

- BAL menghidrolisis protein dan karbohidrat serta menurunkan pH dari 6,7 5

- Reaksi yang terjadi :

C6H12O6 —> 2 C2H5OH —> 2 CH3COOH + H2O + Energi (glukosa) asam asetat

C6H12O6 -——--> 2 C2H5OCOOH + Energiasam laktat

- Terjadi peningkatan total nitrogen dan asam amino

Brine Fermentation

3

2

5 months ~ 6 months

Perbandingan 1 : 2 (koji : Brine)

Terjadi penguraian oleh enzim-enzim yang

terbentuk selama pembuatan koji

3

3

Brine Fermentation

3 Stages in Brine Fermentation

1. Protein and starch hydrolysis

2. Culture of lactic acid bacteria and pH

reduction

3. Growth of yeasts and alcohol fermentation

Brine Fermentation Stage 1.

Protein and Starch Hydrolysis

Brine Fermentation Stage 2.

• Culture of Lactic Acid Bacteria and pH Reduction– Pediococcus bacteria (osmofilik)

Growing in a 24% salt solution, T = 15 °C

Anaerobic

– Initial pH value: 6.5 – 7.0

C6H12O6 CH3CHOHCOOH + C2H5OH + CO2

Glucose Lactic acid Ethanol Carbon

dioxide

– Final pH value : ~ 5.0

Pediococcus

Brine Fermentation Stage 3.

• Growth of Yeasts and Alcohol Fermentation

– Saccharomyces rouxii• Growing in a 24% salt solution, T = 15 °C

• Anaerobic

– Reactions (T = 28 °C)

Amino acid Alcohol + Water

Maillard reaction:

Amino acid + Glucose HEMF

– pH akhir : 4,7-4,8 dgn kadar garam 18%, kadaralkohol 2,5%

S. rouxii

S. rouxii

Cara Hidrolisis

- Dengan penambahan asam atau enzim (misal HCldan papain)

- Proses pembuatan kecap cara hidrolisis ;

kedelai dibersihkan dan direbus T 1000C, t 75’(1:1) didinginkan hingga T 700Cdiatur pH sampai5ditambah asam asetatditambah enzimpapaindiiinkubasi pada T 700Chidrolisis denganmenaikkan T hingga 1000C,10 menitditambah bumbu& gula merahdipekatkandidinginkan

- Efek : warna kecap yang dihasilkan lebih gelap/ hitamserta bau dan rasa yang tidak menyenangkan (walaupunaroma kecap tetap muncul) terutama bila hidrolisis dilakukan pada temperatur yang tinggi

DIAGRAM ALIR PROSES PEMBUATAN KECAP

Biji kedelai

Perendaman 10 – 12 jam

Perebusan 3 – 4 jam

Penirisan dan pendinginan

Fermentasi I (koji) 3 hari

Pengeringan dan penghilangan miselia jamur

Fermentasi II (moromi) lebih dari 2 bulan

Perebusan dan ekstraksibumbu dan gula

Penyaringan

Kecap

Larutan garam 20%

How to Make Soy Sauce?

1. Cook dried organic soy beans until soft.

How to Make Soy Sauce?

2. Mix soy beans with flour in the ratio of 4:3

(beans : flour)

Tujuan mengurangi kelembaban kedelai, sehinggapertumbuhan bakteri terhambat

How to Make Soy Sauce?

3. Knead the beans and flour to

make a loaf.

How to Make Soy Sauce?

4. Cut the loaf into disks and cover the

basket with the disks.

How to Make Soy Sauce?

5 . Cover the basket with cloth and leave for

a week to allow mould to grow.

6. Soak the fermented disks into a brine.

Leave under the sun.

PENGENDALIAN PROSES

Temperatur optimum pertumbuhan jamur 15 – 30 0C

Konsentrasi garam hipertonik, seleksi mikroba danmenghambat kontaminan

Lama fermentasi pembentukan enzim

pH asam

oksigen, kelembapan

Nutrisi sumber karbon dan nitrogen harus cukupuntuk pertumbuhan m.o terutama BAL

Metabolit pencegahan pertumbuhan yang berlebihan

KRITERIA MUTU AKHIR Syarat Mutu Kecap Manis dan Kecap Asin

Parameter Kecap Manis Kecap Asin

Bau, rasa, warna Normal Normal

Garam Maksimal 10% Minimal 10%

Sakarosa Minimal 20% Maksimal 10%

Protein Minimal 2% Minimal 3%

Reaksi Lakmus Tidak alkali Tidal alkali

Zat Pewarna Negatif Negatif

Asam Benzoat/

garam

Maksimal 250

mg/kg

Maksimal 250

mg/kg

Bahan berbahaya Negatif Negatif

ANGKAK

Sejarah & Perkembangan

Nama angkak diduga berasal dari jenis kapang ("jamur") yang dimanfaatkan sebagai biang fermentasi, yakni Monascus

Angkak adalah produk fermentasi yang berasal dari negara China

Pembuatan pertama dilakukan oleh Dinasti Ming yang berkuasa pada abad ke-14 sampai abad ke-17 (1368–1644 )

Pada waktu itu angkak digunakan sebagai obat untuk melancarkan pencernaan dan sirkulasi darah

Etnis Cina mempunyai kebiasaan mencampurkan angkak agar perut nyaman setelah makan dan masakan berwarna merah lebih menarik

Penduduk Taiwan memilih meminumnya dalam bentuk anggur beras

Th 1977, jepang meneliti khasiatangkak yang berpengaruh padakolesterol dalam darah

Dalam perkembangannya, negara-negara Taiwan, Jepang, Korea, danHongkong memroduksi angkak untukdimanfaatkan sebagai pewarna alamimakanan

Perkembangan terakhir, angkak dibuatdlm bentuk bubuk yg telah banyakdigunakan di negara Asia & komunitasChina di Amerika Utara sbg pewarnaikan & industri minuman

WHAT IS ANGKAK…?

NAMA LAIN : Fung khiuk, Cholestin TM, Hong qu, Hung – chu,

Monascus, Red koji, Red leaven,Red Rice,Xue Zhi Kang,

Zhi tai (dlm bentuk bubuk)

Ange-kakin or Hong-qu [China]. Bheni-koji [Japan], commonly known as Red Yeast Rice in some English speaking countries.

Angkak merupakan produk hasil fermentasi dengan substrat beras yang menghasilkan warna merah karena aktifitas kapang Monascus purpureus

angkak dapat pula dibuat dari bahan-bahan sumber karbon lain seperti gadung, kentang, ganyong, suweg, ubi jalar, dan tapioka tetapi intensitas warna yang dihasilkan tidak sebaik pada beras

Mikroorganisme..???

Scientific classification

Monascus purpureus

Kingdom

Division

Class

Order

Family

Genus

Species

Fungi

Ascomycota

Eurotiomycetidae

Incertae sedis

Monascaceae

Monascus

M. purpureus

Monascus purpureus..!!!

Monascus adalah kapang yang menggunakan berbagai komponen makanan dari yang sederhana sampai yang kompleks

mampu memproduksi enzim-enzim seperti α-amilase, ß-amilase, glukoamilase, lipase, protease, glukosidase dan ribonuklease

membentuk koloni yang menyebar dan berwarna merah atau ungu.

Suhu pertumbuhan untuk Monascus berada dalam kisaran 25ºC – 32º C (mesofilik)

pH yang sesuai untuk pertumbuhannya adalah sekitar 6,5

bersifat aerobik

Lanj….

PROSES PEMBUATAN

ANGKAKberas sortasi pencucian penirisan

inokulasi pemasakan (steaming)

inkubasi (fermentasi)

Angkak penggilingan angkak bubuk

Angkak siap dikonsumsi sterilisasi

Reaksi proses fermentasi

Enzim amilase dari

kapang Monascus purpureus

pati glukosa

Monascus purpureus berkembang biak cepat

pigmen merah ungu

PENGENDALIAN PROSES

Pengendalian Bahan Baku

“Beras”Bahan baku beras dipilih berdasarkan kandungan zat-zat gizi dari bahan yang digunakan

Beras yang digunakan dalam pembuatan angkak adalah beras pera karena memiliki kadar amilosa tinggi, tetapi rendah amilopektin

InokulumMonascus purpureus

Monascus sp ini harus dibiarkan tumbuh atau diinkubasi selama 5-7 hari di dalam alat pengocok dengan kecepatan 100 rpm pada suhu ruang

Media bibit cendawan harus diperbaharui setiap 3 bulan sekali. Hal ini untuk menjaga bibit tetap asli tanpa kontaminasi dari mikroorganisme lain

Pengendalian Proses FermentasiDengan menjaga faktor-faktor pertumbuhan kapang Monascus purpureus

Suhu inkubasi yang digunakan selama proses fermentasi yaitu 25o-32o CpH yang digunakan selama proses yaitu 6,5 untuk memacu terbentuknya pigmen merah

Waktu inkubasi selama 3-6 hari perlu diperhatikan

Ruangan tempat pemberian larutan cendawan harus steril

KRITERIA MUTU AKHIR

Warna

Beras yang semula putih setelah difermentasi oleh kapang Monascus purpureus akan berubah warna menjadi merah gelap. Warna angkak yang dihasilkan berwarna merah keunguan.

Kadar air Kadar air yang dikandung oleh angkak berkisar antara 5-10 %.

Karakteristik umum dari angkak menurut Suwanto (1988) adalah sebagai berikut:

Kadar airKadar patiTotal NProtein kasarLemak kasarAbu

5-10 %53-60 %2,4-2,6 %15-16 %6-7 %0,9-1 %

Pigmen Angkak

Komponen utama pigmen angkak terdiri dari monaskorubin dan rubropunktatinyang berwarna jingga, monaskorubramindan rubropunktamin yang berwarna merah serta monaskin dan ankaflavinyang berwarna kuning

Monaskorubramin merupakan pigmen yang paling banyak dihasilkan.

meningkatkan jumlah trombosit

pada penderita demam berdarah

menurunkan tekanan darah

sebagai pewarna alami makanan

sebagai pembangkit rasa makanan.

untuk mempercepat metabolisme

dan penyerapan lipoprotein

kolesterol berdensitas rendah

dalam darah.

KHASIAT ANGKAK

TERIMAKASIH