Oleh Nyoman Semadi Antara
Pangan hasil fermentasi disukai karena citarasa (flavor) yang khas, kompleks, dan sulit digantikan dengan flavor sintetik
Produk pangan terfermentasi merupakan produk pangan yang melalui proses fermentasi dalam pengolahannya. Proses fermentasi sudah digunakan berabad-abad sebagai salah satu cara untuk mengawetkan produk pangan yang mudah rusak. Keterlibatan mikroorganisme dalam proses fermentasi sangat penting untuk mengkonversi sebagian zat gizi dalam bahan pangan menjadi senyawa yang dapat berfungsi sebagai pengawet. Beberapa produk pangan terfermentasi warisan bangsa Indonesia adalah tempe, kecap, tape, dadih, tempoyak, tuak, arak, brem, urutan (sosis Bali terfermentasi), bekasang, dan lain-lainnya. Dari sekian banyak produk pangan terfermentasi yang dimiliki bangsa Indonesia, hanya sebagian kecil yang sudah diproduksi secara komersial. Saat ini produk pangan hasil fermentasi yang berasal dari luar Indonesia banyak membanjiri pasar-pasar swalayan dan dengan mudah diperoleh di restoran-restoran berbintang, seperti yoghurt, keju, dry-cured ham, sosis terfermentasi, kimchi, anggur, bir, whiskey, dan masing-masing mempunyai jenis yang beragam.
Proses fermentasi pangan yang berkembang saat ini hanya melalui beberapa jalur metabolik utama, yaitu: fermentasi alkohol secara anaerob yang mengkonversi karbohidrat menjadi alkohol dan CO2; fermentasi laktat yang mengkonversi karbohidrat menjadi asam laktat; dan fermentasi asetat yang mengkonversi alkohol menjadi asam asetat. Produk akhir utama, alkohol dan asam-asam organik, sangat berperan dalam pengawetan pangan dan secara signifikan juga berpengaruh terhadap flavor pangan terfermentasi tersebut. Selain produk akhir tersebut, selama proses fermentasi juga terbentuk produk-produk sekunder yang membentuk berbagai flavor dan tekstur yang unik dari berbagai pangan terfermentasi. Untuk memanfaatkan zat gizi dalam pangan, mikroorganisme yang terlibat dalam proses fermentasi dapat menghasilkan berbagai enzim hidrolitik. Enzim-enzim tersebut juga dapat menghasilkan flavor eksotik yang merupakan ciri khas produk pangan terfermentasi.
Terbentuknya flavor pada produk-produk terfermentasi melalui suatu rangkaian proses biokimia dengan enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme selama proses fermentasi. Khususnya degradasi protein secara enzimatik akan mengarah pada terbentuknya komponen flavor kunci yang menentukan persepsi sensoris produk tersebut. Pada produk susu terfermentasi, flavor yang terbentuk melalui proses yang kompleks dan, khususnya produk keju, lambat melibatkan berbagai konversi kimia dan biokimia dari komponen susu. Ada tiga konversi utama dapat terjadi, yaitu konversi laktosa (glikolisis), konversi lemak (lipolisis), dan konversi protein/kasein (proteolisis) seperti terlihat pada Gambar 1. Enzim yang terlibat pada proses tersebut dominan berasal dari mikroorganisme (kultur starter) yang digunakan dalam fermentasi. Hasil utama dari konversi laktosa adalah asam laktat oleh bakteri asam laktat. Namun senyawa intermediet piruvat, hasil dari glikolisis, dapat dikonversi menjadi berbagai senyawa flavor, seperti diasetil, aseton, asetaldehida, atau asam asetat. Beberapa senyawa flavor tersebut dapat memberikan flavor yoghurt yang khas (yoghurt specific flavor).
Lipolisis menghasilkan asam-asam lemak yang merupakan prekursor senyawa flavor, seperti metilketon, alkohol, dan lakton. Flavor yang terbentuk dari konversi lemak sangat penting, khususnya untuk jenis keju Camembert dan Roquefort. Konversi lemak pada pembuatan keju bukan akibat dari peran lipolitik bakteri asam laktat, namun peran kapang yang tumbuh pada permukaan keju.
Degradasi kasein oleh aktivitas enzim rennet, dan proteinase dan peptidase dari bakteri asam laktat, menghasilkan senyawa peptida rantai pendek dan asam amino. Keseimbangan proses proteolisis dan peptidolisis dapat mencegah rasa pahit pada keju. Kandungan senyawa peptida yang tinggi dapat menimbulkan rasa keju yang pahit (off-flavor). Asam amino dapat terkonversi lebih lanjut menjadi senyawa yang lebih kecil yang menimbulkan flavor spesifik keju, seperti senyawa alkohol, aldehida, asam organik, ester, dan senyawa sulfur (Gambar 2).
Asam amino merupakan prekursor senyawa-senyawa flavor keju yang mudah menguap. Asam amino dapat dikonversi oleh berbagai enzim, seperti deaminase, transaminase (aminotransferase) menjadi senyawa-senyawa seperti α-asam keto yang selanjutnya dikonversi menjadi senyawa aldehida dan selanjutnya menjadi alkohol atau asam karboksilat. Banyak senyawa jenis ini menghasilkan aroma yang menyumbang flavor produk susu terfermentasi secara keseluruhan (overall flavor).
Flavor yoghurt tergantung pada jenis susu, perlakuan panas, kultur starter yang digunakan, suhu inkubasi, dan keseimbangan organisme/kultur dalam yoghurt. Secara biokimia, senyawa flavor yoghurt meliputi asam laktat, asam asetat, asam format, asam propionat, asam butirat, asetaldehida, aseton, diasetil, asetoin, dan beberapa senyawa lainnya. Dua jenis bakteri yang umumnya digunakan dalam proses fermentasi yoghurt, yaitu Streptococcus thermophilus (ST) dan Lactobacillus bulgaricus (LB). Masing-masing jenis bakteri tersebut menghasilkan senyawa flavor yang berbeda. Di dalam susu, ST menghasilkan asam format, asetat, propionat, butirat, isovaleric, dan asam kaproat, diasetil, aseton, dan asetaldehida. Di lain pihak, LB menghasilkan asam laktat dalam jumlah yang banyak, asetaldehida, diasetil, peptida, dan asam amino. Kebanyakan senyawa-senyawa tersebut dikonversi dari laktosa dan sebagian dari komponen susu lainnya. Flavor yoghurt akan bertambah asam dan muncul rasa pahit selama penyimpanan. Degradasi protein terus terjadi walaupun disimpan pada suhu rendah (refrigerator) dan dihasilkan peptida yang memberikan rasa pahit pada yoghurt.
Lain dengan fermentasi susu, proses fermentasi dapat terkontrol dengan baik dimana bahan baku (susu) dapat dipasteurisasi sebelum diproses, fermentasi daging (sosis) lebih kompleks dengan melibatkan berbagai jenis mikroorganisme. Mikroorganisme dominan yang berperan adalah dari kelompok bakteri asam laktat. Oleh karena bahan baku (daging dan ingridien lainnya) tidak melalui proses sterilisasi, maka berbagai jenis bakteri terlibat dalam proses fermentasi. Dengan menggunakan kultur starter bakteri asam laktat proses fermentasi yang kompleks dapat dikontrol, yaitu mikroorganisme yang tidak diinginkan dapat ditekan pertumbuhannya.
Perkembangan senyawa flavor pada produk sosis terfermentasi sangat tergantung pada jenis kultur yang digunakan dan berkembangnya bakteri yang secara alami ada dalam bahan baku. Asam laktat dan asam asetat merupakan asam organik yang memberi kontribusi terhadap rasa asam pada sosis terfermentasi. Perkembangan senyawa-senyawa volatil dari kelompok senyawa amin dan senyawa sulfur juga memberikan flavor spesifik secara keseluruhan terhadap produk sosis terfermentasi. Keberadaan senyawa-senyawa peptida dan asam-asam amino merupakan fraksi senyawa nonvolatil yang ada di dalam sosis terfermentasi. Kontribusi peptida dan asam-asam amino terhadap rasa sosis terfermentasi belum jelas sampai sekarang, walaupun asam amino bebas dan beberapa senyawa peptida dapat memberi rasa manis, pahit, asam, asin, dan rasa umami. Asam amino dapat juga terdegradasi menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana, seperti senyawa amin, amonia, atau senyawa aromatik lainnya. Biogenik amin merupakan kelompok senyawa amin yang dihindari terbentuk selama proses fermentasi karena sifat toksisitasnya. Dari senyawa amin yang terbentuk hanya putrescine dan cadaverine yang memberikan aroma yang tidak diinginkan. Pada konsentrasi yang tinggi, senyawa tersebut dapat mempengaruhi rasa sosis.
Keberadaan bakteri Staphylococcus xylosus dan Staph. carnosus di dalam sosis terfermentasi sangat penting kontribusinya terhadap flavor. Aktivitas enzim esterase yang diproduksi oleh jenis bakteri tersebut dapat membentuk senyawa ester, seperti etil ester yang ikut berkontribusi membentuk flavor sosis secara keseluruhan.
Produk pangan terfermentasi berbasis kedelai sangat beragam jenisnya yang tentu saja mempunyai rasa dan aroma yang bermacam-macam yang khas untuk setiap produk. Beberapa produk yang sudah berkembang secara komersial adalah kecap/soyu, tempe, natto, dan miso. Karena yang banyak dikonsumsi di Indonesia adalah kecap dan tempe, maka pembentukan flavor pada kecap dan tempe akan lebih difokuskan.
Sama seperti produk fermentasi lainnya, peran mikroorganisme sangat penting dalam fermentasi kecap. Asam-asam amino bebas dan peptida dapat dihasilkan dari degradasi enzimatik protein kedelai dan gandum yang merupakan bahan baku dalam pembuatan kecap. Gula-gula dapat dihasilkan dari degradasi karbohidrat oleh enzim amilolitik. Diantara asam-asam amino yang terbentuk, asam glutamat dan aspartat merupakan asam amino yang dominan terkandung di dalam produk akhir. Total 18 jenis asam amino terkandung di dalam kecap. Senyawa-senyawa volatil yang terbentuk selama proses fermentasi dan berkontribusi terhadap aroma kecap dideteksi sebanyak tidak kurang dari 267 senyawa, termasuk 37 senyawa hidrokarbon, 29 alkohol, 40 senyawa ester, 15 senyawa aldehida, 3 senyawa asetal, 17 senyawa keton, 16 senyawa furan, 4 senyawa lakton, 4 senyawa furanon, 5 senyawa pyranon dan pyrazine, 3 senyawa thiazole, 3 senyawa terpene, 24 senyawa asam, dan 2 senyawa lain yang belum teridentifikasi.
Tempe merupakan produk fermentasi dari kedelai yang asli Indonesia. Sekarang ini tempe mudah ditemui di negara-negara maju, seperti Amerika Serikat, Jepang dan Australia. Produk tempe memiliki flavor dan tekstur yang unik. Tempe bukan saja dapat dibuat dari bahan kedelai, namun juga dari beberapa limbah hasil pertanian seperti kacang tanah, kelapa, limbah tahu, dan beberapa dapat dikembangkan dari biji-bijian lain selain kedelai. Proses fermentasi kedelai menjadi tempe menggunakan kapang dari jenis Rhizopus oligosporus. Selama proses fermentasi, bukan saja terbentuk flavor, aroma dan tekstur yang unik namun nilai gizi protein juga meningkat yaitu lebih mudah dicerna di dalam tubuh manusia. Keuntungan dari segi gizi inilah menjadikan tempe semakin diminati masyarakat.
Nyoman Semadi Antara, Ph.D. Dosen Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana BALI.