Pemilihan dan Penanganan Starter Yoghurt di Tingkat Industri

 

Nowadays yoghurt is becoming more and more popular, and enhances industrialization of yoghurt as one of top dairy fermented product. Two species of lactic acid bacteria mainly involve in the process of fermentation, namely Streptococcus thermophilus and Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. These combined starter cultures produce specific flavor (diacetyl) and exopolysaccharide (EPS) as biothickener which may reduce yoghurt syneresis. Successful production of yoghurt is directly related to the processing techniques. The correct selection, preservation, handling and propagation of the yoghurt starter cultures help to standardize and maintain uniformity in quality of the end product. Functional properties of yoghurt may be enhanced with the combining introduction of probiotic cultures.

 

Pada produk pangan fermentasi, kultur starter sangat penting diperhatikan karena perannya dalam proses fermentasi. Kultur starter berperan dalam proses biokimia untuk menghasilkan produk fermentasi yang diharapkan. Kultur starter yang baik adalah kultur yang diisolasi langsung dari produk fermentasi dengan proses alami. Penggunaan kultur starter dalam proses fermentasi bertujuan untuk menghindari kegagalan fermentasi dan mempercepat proses fermentasi. Dengan demikian, pemilihan kultur starter yang digunakan dalam proses fermentasi sangat menentukan mutu produk akhir yang dihasilkan.
Yoghurt merupakan salah satu produk pangan fermentasi berbahan baku susu. Pada awal studi mengenai yoghurt pada tahun 1905 oleh S. Grigoroff (sitasi oleh Tamime dan Robinson, 1999) ditemukan adanya tiga jenis bakteri berbeda di dalam yoghurt tradisional, yaitu jenis diplostreptococcus, rod/coccal shape Lactobacillus, dan rod shape Lactobacillus. Sejalan dengan semakin populernya yoghurt, studi mengenai yoghurt terus dilakukan dan diidentifikasi bahwa ketiga jenis bakteri tersebut adalah Streptococcus thermophillus, Thermobacterium acidophilin (sekarang Lactobacillus acidopillus), dan Thermobacterium bulgaricum (Lactobacillus bulgaricus, dikenal sekarang ini sebagai L. delbrueckii subsp. bulgaricus). Bakteri tersebut termasuk bakteri asam laktat termofilik yang dapat tumbuh pada suhu 40-45oC. Dalam perkembangannya karakteristik bakteri tersebut sangat bervariasi dan sering terjadi perubahan karena proses yang alami, seperti mutasi, transformasi, konjugasi, dan transduksi plasmid dan/atau interseluler.
Karakteristik umum dari ketiga jenis bakteri asam laktat yang diisolasi dari yoghurt.
Pemilihan Starter Yoghurt
Yoghurt sudah menjadi produk pangan fermentasi yang berkembang di seluruh Negara di dunia yang awalnya dibuat dengan pertumbuhan mikroorganisme secara spontan dan indigenus ada dalam susu. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan untuk menghasilkan produk yoghurt dengan mutu yang konsisten, maka sekarang ini pengendalian proses biologis sudah berkembang dan mengarah pada pemilihan kombinasi kultur dan teknologi yang dibutuhkan untuk produksi yoghurt pada skala industri.
Semenjak tahun 1970-an studi mengenai kultur starter yoghurt sudah mengarah pada kombinasi kultur dari dua jenis bakteri yaitu S. thermophillus dan L. delbrueckii subsp. bulgaricus (lebih mudah dan terbiasa dengan sebutan L. bulgaricus). Proses biokimia kedua jenis bakteri asam laktat tersebut sangat menguntungkan untuk memperoleh hasil yoghurt dengan flavor, stabilitas dan konsistensi tekstur yang baik. Kedua jenis bakteri tersebut merupakan bakteri normal dalam proses produksi yoghurt dan menghasilkan diasetil untuk flavor khas yoghurt dan EPS untuk tekstur yoghurt. Kombinasi kedua kultur tersebut lebih baik digunakan dalam proses produksi yoghurt dibandingkan dengan penggunaan kultur tunggal. Dalam perkembangannya, penambahan atau penggunaan bakteri asam laktat lain ke dalam kultur normal yoghurt masih diperkenankan (FAO/WHO, 1972).
Penggunaan strain S. thermophillus maupun L. bulgaricus yang menghasilkan EPS dapat mencegah terjadinya sineresis pada yoghurt. Sineresis merupakan kerusakan penting yang terjadi dalam proses produksi yoghurt. Penggunaan strain kultur penghasil EPS (ropy strain) dapat mengurangi sineresis pada yoghurt. Robitaille et al. (2009) memberikan pembuktian bahwa produksi EPS oleh S. thermophillus dapat ditingkatkan melalui rekayasa genetika. Penggunaan ropy strain dapat menurunkan kekerasan yoghurt dan memperbaiki viskosistas, retensi air dan sifat sensoris (mouth-feel) yoghurt. Ropy strain starter yoghurt juga sering disebut biothickener.
 
 
Tabel 1. Karakteristik umum S. thermophillus, L. bulgaricus dan L. acidophilus
yang digunakan sebagai kultur starter dalam proses pembuatan yoghurt
 
S. thermophillus:
• Berbentuk bulat atau oval dengan ukuran diameter <1μm dan membentuk rantai atau berpasangan,
• Tidak tumbuh pada suhu 15oC, tumbuh dengan baik pada suhu 45oC, sebagian besar strain dapat tumbuh pada suhu 50oC atau bertahan dengan pemanasan pada suhu 60oC selama 30 menit,
• Jenis bakteri Gram-positif, homofermentatif anaerobic, dan memproduksi l(+) asam laktat, asetaldehida, dan diasetil dari laktosa susu,
• Beberapa strain memproduksi exopolysaccharide (EPS), dan membutuhkan vitamin B dan asam-asam amino untuk memacu pertumbuhannya,
• Tidak tumbuh dalam biru metilena (0,1g 100ml-1) atau pada pH 9,6.
 
L. bulgaricus yang sekarang dikenal dengan L. delbrueckii subsp. bulgaricus:
• Lactobacilli homofermentatif obligat,
• Berbentuk batang (ujung membulat) dengan ukuran 0,5-0,8 x 2-9 μm dan tunggal atau rantai pendek,
• Bakteri ini memfermentasi sedikit gula, memproduksi d(+) asam laktat dan asetaldehida dari laktosa susu, dan beberapa strain menghasilkan EPS,
• Sedikit tumbuh pada suhu <10oC dan sebagian strain dapat tumbuh pada suhu 50-55oC.
 
L. acidophilus:
• Lactobacilli homofermentatif obligat,
• Berbentuk batang (ujung membulat) dengan ukuran 0,6-0,9 x 1,5-6 μm, dan bentuk tunggal, berpasangan atau rantai pendek,
• Bakteri ini membutuhkan riboflavin, asam pantotenat, asam folat dan niasin untuk tumbuh,
• Tidak tumbuh pada suhu <15oC, hampir semua strain tumbuh dengan baik pada suhu 35-45oC dan pH optimal pertumbuhan adalah 5,5-6,0.
Sumber: Tamime dan Robinson, 1999.
 
 
Kriteria yang digunakan dalam pemilihan kultur starter yoghurt yang digunakan pada proses produksi yoghurt adalah sebagai berikut (Sarkar, 2008):
• Mempunyai kemampuan menghasilkan konsistensi tekstur optimal, memperbaiki viskositas dan flavor,
• Kultur mudah dipelihara dan dapat dipertahankan stabilitasnya,
• Tidak mempunyai kecenderungan menginduksi terjadinya sineresis,
• Toleransi yang sesuai terhadap gula,
• Tetap beraktivitas dan tahan terhadap adanya bakteriofoge
• Mampu memproduksi asam secara cepat dan mempunyai toleransi terhadap asam,
• Masih tetap aktif dengan viabilitas tinggi selama penyimpanan suhu rendah sampai akhir masa simpan yoghurt,
• Mempunyai kemampuan mempertahankan flavor setelah proses produksi,
 
Dengan kriteria tersebut, maka banyak dikembangkan penambahan kultur bakteri asam laktat selain bakteri normal yoghurt. Dalam satu dasawarsa belakangan banyak kultur probiotik yang ditambahkan ke dalam yoghurt. Berdasarkan keragaman teknologi dan karakteristik dietetis dan profilaktis menambahkan kultur probiotik, seperti Bifidobacterium bifidum, B. infantis, L. acidophilus dan probiotik lainnya, ke dalam yoghurt diharapkan dapat meningkatkan khasiat yoghurt. Aplikasi kombinasi kultur probiotik dapat memberi keuntungan untuk menanggulangi masalah laju produksi asam yang rendah pada fermentasi produksi yoghurt. Selain itu, fungsi kultur probiotik yang memberikan dampak positif terhadap kesehatan menyebabkan yoghurt probiotik semakin populer dan direkomendasikan untuk dikonsumsi.
 
Preservasi Kultur Starter
Semakin populernya yoghurt dan permintaan yang terus meningkat diikuti dengan peningkatan perkembangan industri yoghurt dari industri kecil sampai industri besar. Keberhasilan produksi secara langsung berkaitan dengan teknik produksi yang digunakan. Pemilihan, preservasi, penanganan dan perbanyakan kultur starter yang benar akan membantu proses standarisasi dan menjaga keseragaman mutu produk akhir.
 
Preservasi kultur starter sangat esensial dilakukan oleh industri yoghurt untuk menjaga ketersediaan stok kultur starter yoghurt pada proses produksi yang berkelanjutan. Starter yoghurt yang ditransfer secara berulang atau disubkultur dapat menyebabkan terjadinya mutasi yang dapat merubah karakter starter yoghurt secara keseluruhan. Demikian pula, apabila dilakukan subkultur secara berulang-ulang terhadap kultur campuran, maka akan merubah keseimbangan rasio dari S. thermophilus dan L. bulgaricus. Untuk itu preservasi kultur starter merupakan bagian yang sangat penting pada industri yoghurt. Secara umum, kultur starter dapat dipreservasi dengan salah satu metode preservasi seperti starter cair, starter kering dan starter beku. Apabila diperhatikan, metode preservasi tersebut akan melibatkan proses pemekatan dan berbagai teknik pengeringan dan pembekuan, sehingga viabilitas kultur starter yang dipreservasi tergantung pada:
• Medium dasar pertumbuhan,
• Adanya dan jenis bahan kryoprotektif,
• Kecepatan menghilangkan senyawa-senyawa metabolit (seperti: asam laktat dan senyawa-senyawa karbonil),
• Bahan medium pensuspensi,
• Kondisi pembekuan dan/atau pengeringan,
• Kecepatan thawing (untuk kultur starter beku),
• Metode pemekatan.
 
Starter yoghurt dapat dipreservasi dalam bentuk cair. Secara sederhana, ada dua cairan yang dapat digunakan untuk preservasi starter yoghurt. Cara pertama adalah menggunakan bahan skimmed milk powder (SMP) yang bebas antibiotik. Susu tersebut (10-12 g 100ml-1) diautoclave pada 121oC selama 10-15 menit. Setelah diinokulasi (1 atau 2 ml 100ml-1), susu diinkubasi pada suhu 30oC selama 16-18 jam atau pada suhu 42oC selama 3-4 jam. Setelah inkubasi, kultur segera didinginkan dan dapat disimpan selama seminggu pada suhu dingin (<10oC). Pada industri yoghurt kultur ini dapat digunakan sebagai kultur kerja.
 
Cara kedua dapat sedikit memperpanjang masa simpan kultur starter. Cara ini menggunakan medium cair susu litmus dengan komposisi (g 100ml-1): 10-12 SMP, 2 larutan litmus, 0,3 ekstrak khamir, 1 dekstrosa/laktosa, kalsium karbonat secukupnya, and 1 lecitin, selanjutnya diatur menjadi pH 7 dan diautoclave pada suhu 121oC selama 10 menit. Medium yang sudah diinokulasi diinkubasi pada suhu 42oC selama 12 jam. Kultur starter ini dapat disimpan pada suhu dingin sampai 3 bulan dan diperlukan reaktivasi setiap 3 bulan.
 
Pengeringan kultur starter dapat dilakukan dengan cara pengeringan vakum, spray drying (dua cara ini sudah ditinggalkan), freeze drying atau lyofilisasi (biasanya digunakan untuk kerja laboratorium), dan freeze drying kultur yang dipekatkan (secara luas digunakan secara komersial). Cara pengeringan vakum dan spray dryer sudah ditinggalkan karena viabilitas inokulum yang dihasilkan rendah (hanya mengandung 1-2% sel viabel).
 
Namun demikian, karena biaya operasional yang relatif lebih rendah, cara ini masih relevan untuk diaplikasikan dalam proses industri. Berikut prosedur yang dapat dilakukan:
• Protein susu dihidrolisis dengan tripsin selama 4 jam pada suhu 37oC diikuti dengan proses steaming,
• Inokulasi media skim dengan kultur starter dan diperbanyak pada suhu 30oC dengan kontrol pH menggunakan Ca(OH)2 sebagai bahan penetral (neutralizing agent),
• Kultur starter dievaporasi pada suhu 27oC menjadi 22g 100g-1 TS (total solids) dan selanjutnya spray dry (dengan suhu udara 70oC) menjadi bubuk starter dengan kadar air 9 g 100g-1 dengan suhu bubuk tidak lebih dari 42oC
• Dikering vakum pada suhu 27oC and 1-2 mmHg sampai dihasilkan bubuk starter dengan kandungan air 5 g 100g-1.
 
Prosedur ini dapat dimodifikasi sesuai dengan kondisi kultur dan lingkungan industri. Sebagai contoh, penambahan asam askorbat dan monosodium glutamat dapat membantu untuk proteksi sel-sel bakteri selama proses pengeringan (Tamime dan Robinson, 1999). Lebih lanjut direkomendasikan untuk memperbanyak kultur starter menggunakan medium buffer yang bertujuan untuk meningkatkan sel viable dan menetralkan metabolit yang dihasilkan terutama asam laktat yang dapat menghambat sel bakteri. Kultur starter yang dipreservasi dengan cara ini dapat bertahan sampai 6 bulan disimpan pada suhu 20oC.
 
Pengeringan beku (freeze drying) merupakan cara yang popular saat ini. Dengan cara ini kultur starter dikeringkan pada kondisi beku (sublimasi). Semakin meluasnya cara ini digunakan di industri, karena dapat ditingkatkan reliabilitas kultur yang dipreservasi, dan juga kultur kering mempunyai viabilitas yang tinggi dan bertahan selama penyimpanan.
 
Starter yoghurt dapat juga dipreservasi dalam bentuk beku dengan cara pembekuan subzero (deep atau subzero freezing) pada suhu -30oC sampai -80oC, dan pembekuan dengan suhu sangat rendah (ultra low temperature freezing) yaitu pada suhu -196oC. Kultur starter aktif dan segar dinokulasi ke dalam medium susu yang selanjutnya dibekukan pada suhu -30 atau -40oC dilakukan untuk biang starter dan dapat disimpan beberapa bulan pada suhu -40oC. Cara ini juga popular dilakukan karena starter beku dapat dikirim dari laboratorium ke unit industri dengan kemasan plastic dan dry ice. 
gallery/2012-07-10_060525.jpg
 
 
 
 
Produksi Kultur Starter
Starter yoghurt terdiri dari dua spesies bakteri, yaitu S. thermophilus dan L. delbrueckii subsp. bulgaricus, dan kedua spesies ini ditumbuhkan serta diperbanyak bersama-sama yang dikenal dengan kultur starter campuran (mixed starter cultures). Kultur starter yang dipreservasi dengan jumlah kecil dikenal dengan kultur stok (stock cultures). Apabila kultur ini direaktivasi untuk digunakan di industri, maka sistem scale-up perbanyakan kultur dilakukan sampai volume produksi yang dibutuhkan. Misalnya setiap hari industri memproduksi 10.000 liter yoghurt dan apabila starter yang digunakan sebanyak 2 ml per 100 ml, maka starter yoghurt yang dibutuhkan adalah 200 liter. Dengan demikian tahapan perbanyakan yang harus dilakukan adalah:
 
Kultur stok dan biang dilakukan di laboratorium, sedangkan kultur feeder dan bulk dapat diproduksi di ruang starter. Karakteristik starter yoghurt haruslah:
• Mengandung sel viabel dalam jumlah maksimal.
• Bebas dari kontaminasi, seperti: coliform, khamir maupun jamur.
• Tetap aktif pada kondisi pengolahan.
 
Tahapan propagasi terhadap kultur starter yoghurt dilakukan pada kondisi yang aseptis dan medium yang steril. Kondisi sanitasi dan personal hygiene yang baik sangat penting dalam proses produksi yoghurt dari persiapan kultur starter sampai produk akhir. Penggunaan starter yoghurt yang baik akan menghasilkan produk seragam dengan mutu yang baik dan konsisten.
 
Referensi
• FAO/WHO. 1972. Report of Joint FAO/WHO Expert Committee on the Code of Principles Concerning Milk and Milk Products.
• Robitaille, G., Tremblay, A., Moineau, S., St-Gelais, D., Vadeboncoeur, C., and Britten, M. 2009. Fat-free yoghurt made using a galctose-positive exopolysaccharide-producing recombinant strain of Streptococcus thermophilus. J. Dairy Sci. 92: 477 – 482.
• Sarkar, S. 2008. Effect of probiotics on biotechnological characteristics of yoghurt. British Food J. 110(7): 717 – 740.
• Tamime, A.Y. and R.K. Robinson. 1999. Yoghurt Science and Technology (2nd Ed.). Woodhead Publishing Ltd. Cambridge England.
Oleh Nyoman Semadi Antara, Ph.D.
Professor on Food and Agroindustrial Technology, Laboratory of Bio-Industry
Faculty of Agricultural Technology, Udayana University, BALI
 
(FOODREVIEW INDONESIA | VOL. VII/NO. 6/JUNI 2012)

 

Artikel Lainnya

  • Apr 23, 2018

    Perubahan Tekstur Cokelat selama Proses Conching

    Seperti diketahui bahwa pada tahap awal proses conching terbentuk gumpalan berbentuk bola-bola kecil. Pada proses penghalusan, baik pada gula maupun susu akan terjadi perubahan bentuk amorf dari partikel gula dan partikel susu. ...

  • Apr 23, 2018

    Perbedaan Kandungan Komponen Gizi Susu Kambing dan Susu Sapi

    Susu kambing  mengandung protein kasein lebih rendah, sehingga tinggi proporsi protein serum yang menyebabkan lebih mudah dicerna daripada susu sapi. Susu kambing dan kolostrumnya kaya poliamin dibanding susu dari mamalia lain,  sehingga susu kambing merupakan sumber poliamin yang sangat bagus bagi bayi.  Poliamin penting untuk pertumbuhan optimal, fungsi  sel saluran cerna,  maturasi enzim-enzim saluran cerna dan mempunyai implikasi dalam mengurangi insiden alergi pangan pada bayi (Vaquil and Rathee, 2017).  ...

  • Apr 22, 2018

    Perlu Pencegahan Oksidasi Pada Produk Daging

    Produk daging termasuk daging merah dan daging olahan merupakan produk pangan yang memiliki banyak kandungan gizi yang menjadi sumber tinggi akan protein. Selain itu, daging memiliki banyak zat gizi yang baik bagi kesehatan karena adanya asam amino esensial yang lengkap dan seimbang, air, karbohidrat, dan komponen anorganik lainnya. Meskipun demikian, konsumsi daging merah pada khususnya dihubungkan dengan beberapa penyakit degeneratif seperti jantung koroner dan beberapa tipe penyakit kanker. Tidak hanya pada daging segar, produk daging olahan seperti sosis dan ham menghasilkan senyawa kimia beracun seperti karsinogen dan menyebabkan mutasi gen selama proses pengolahannya yang meliputi proses pengasapan, fermentasi, maupun pengolahan dengan panas.  ...

  • Apr 21, 2018

    Menjamin Kemasan Halal untuk Produk Pangan

    Wakil Ketua Asosiasi Industri Olefin, Aromatik dan Plastik Indonesia (INAPLAS), Edi Rivaíi mengatakan bahwa produk pangan halal tidak hanya berdasarkan ingridien dari pangan tersebut, namun status halal juga harus dipenuhi oleh kemasan yang digunakan. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam lingkup kemasan halal meliputi sertigikasi halal dalam kemasan, metode yang halal dalam penanganan produk dan ketertelusuran halal dalam bahan kemasan. ...

  • Apr 21, 2018

    Nilai Fungsional Tempe Multigrain

    Terdapat berbagai komponen bioaktif yang terdapat pada beberapa multigrain tempe. Pada tempe yang terbuat dari Oat dan Barley, adanya variasi proses pengolahan akan memengaruhi kandungan mineral dan juga asam fitat (Sandberg dkk., 2006). ...