Komponen Aroma Asal Mikroba: Produksi dan Pengendaliannya

 

Oleh Winiati P. Rahayu
Divisi Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknik dan Teknologi, IPB University SEAFAST Center IPB University Perhimpunan Ahli Teknologi Pangan Indonesia

Aroma merupakan faktor penentu utama dalam daya tarik sekaligus identitas sebuah produk pangan. Bahkan tanpa melihat, konsumen kerap mampu mengenali jenis makanan hanya dari aroma yang tercium, terutama yang muncul selama proses termal seperti pemanggangan atau penggorengan. Hal ini menunjukkan bahwa aroma bekerja sebagai kesan awal yang langsung membentuk persepsi sebelum produk benar-benar dikonsumsi.

Secara biologis, sistem saraf manusia melalui olfactory nerve memungkinkan perekaman aroma ke dalam memori jangka panjang, menciptakan asosiasi kuat antara aroma spesifik dengan merek atau produk tertentu. Fenomena ini mendasari strategi banyak gerai pangan yang melakukan proses pengolahan di hadapan konsumen guna memperkuat retensi cita rasa dalam ingatan pelanggan.

Aroma adalah bagian dari flavor yang ditimbulkan saat manusia mengonsumsi makanan/minuman. Kesan keseluruhan dari flavor yang diterima indra manusia saat makanan sampai di mulut adalah rasa (di lidah) yang merupakan lima rasa dasar yaitu manis, asam, asin, pahit, dan umami; aroma (di penciuman) yang bersifat volatil; dan tekstur (mouthfeel di mulut) yang merupakan sensasi fisik. Aroma pada pangan dapat ditimbulkan karena makanan secara alami mengandung senyawa aroma seperti yang dihasilkan dari ekstrak buah, rempah-rempah, atau herba.

Selain secara alami, komponen aroma juga dapat ditambahkan sebagai bahan tambahan pangan (BTP) yang umumnya bersifat sintetis. Dengan demikian komponen aroma baik yang alami maupun yang sintetik akan memberikan karakteristik aroma spesifik pada makanan, meningkatkan cita rasa yang akhirnya membuat makanan lebih menarik dan disukai konsumen. Aroma sebagai komponen sintetik dapat dihasilkan dari mikroba yang meliputi bakteri, khamir dan kapang.

Komponen aroma dari mikroba
Karakteristik aroma yang dihasilkan melalui proses mikrobial sangat bervariasi dan dipengaruhi oleh beragam faktor teknis. Namun, penentu paling dominan dalam diversitas profil aroma tersebut adalah jenis mikroorganisme yang digunakan serta spesifikasi substratnya. Contoh mikroba dan komponen aroma yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 1.

Proses produksi komponen aroma dari mikroba
Bakteri, khamir dan kapang menghasilkan aroma makanan khas melalui proses fermentasi, yaitu proses pemecahan senyawa organik yang melepaskan senyawa volatil atau senyawa yang mudah menguap seperti asam, alkohol, dan ester. Aroma tersebut terbentuk karena mikroba menghasilkan enzim yang memecah komponen pada substrat menjadi senyawa-senyawa berberat molekul kecil yang mudah tercium oleh hidung manusia. Senyawa aroma yang bersifat volatil tersebut dihasilkan saat pertumbuhan mikroba berada pada fase stationer sehingga metabolit sekunder akan dihasilkan. Komponen aroma merupakan salah satu jenis senyawa metabolit sekunder yang dihasilkan oleh mikroba sebagai bagian perlindungan dirinya dari pengaruh luar eko sistemnya.

Metabolisme mikroba memainkan peran penting dalam sintesis aroma selama proses fermentasi dan membentuk berbagai senyawa aromatik. Mikroba termasuk Lactobacillus, Pediatricus, Saccharomyces cerevisiae, dan Aspergillus dikenal karena peran pentingnya dalam produksi ester, alkohol, dan asam melalui jalur metabolisme seperti glikolisis, lipolisis, dan proteolisis. Suatu jenis mikroba dapat menghasilkan lebih dari satu senyawa aroma bergantung dari jenis substrat dan kondisi fermentasinya. Kolaboratif antara bakteri, khamir dan kapang dari berbagai strain mikroba dapat menghasilkan beragam rasa dan aroma, yang menggambarkan interaksi kompleks mikroba ini selama fermentasi. Bioteknologi tingkat lanjut mendorong manipulasi jalur metabolisme, sehingga meningkatkan kualitas senyawa aroma termasuk pembentukan senyawa ester buah dan bunga, melalui proses mikrobial yang terkontrol.

Tahapan komponen aroma dari mikroba meliputi persiapan media/substrat, inokulasi starter mikroba, proses fermentasi yang diatur kondisinya, pemanenan komponen aroma, dan pemurnian bila dibutuhkan. Media pertumbuhkan untuk menghasilkan komponen aroma dari mikroba umumnya berasal dari bahan dasar yang kaya nutrisi seperti air kelapa, molases atau limbah buah- buahan. Jenis substrat dan derajat keasaman (pH) akan berpengaruh pada senyawa aroma yang akan dihasilkan. Substrat dapat berupa cairan, semi padat atau padatan. Setelah media tersebut direbus atau disterilkan, maka dapat diinokulasi dengan mikroba penghasil aroma dari jenis bakteri, khamir, kapang, atau campurannya.

Fermentasi mikroba adalah metode pengolahan pangan yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Metode ini menggunakan berbagai enzim untuk menguraikan makromolekul seperti protein, karbohidrat, dan lemak dalam pangan sehingga dapat menghasilkan metabolit yang berbeda antara lain senyawa aroma yang unik. Sebagai biokatalis, enzim aman dan reaksi enzimatik biasanya dilakukan dalam kondisi ringan, yang membantu mempertahankan nutrisi asli pada substrat. Efisiensi dan spesifisitas enzim yang tinggi juga kondusif untuk mempersingkat siklus produksi sekaligus menghindari produk sampingan yang tidak perlu.

Fermentasi sebagai proses utama dapat dilakukan dalam skala kecil dalam tabung/wadah kaca atau skala besar dalam bioreaktor. Umumnya fermentasi dilakukan dalam wadah tertutup dengan atau tanpa aerasi bergantung dari jenis mikrobanya, sehingga komponen aroma yang dihasilkan dapat terperangkap dalam wadah hingga proses pemanenan. Fermentasi dilakukan pada suhu kamar (sekitar 30+ 2 0C) selama beberapa hari hingga minggu. Mikroba mengubah gula menjadi asam organik dan ester yang menghasilkan aroma yang menyenangkan, misalnya etil asetat untuk aroma buah.

Setelah fermentasi selesai, pemisahan komponen volatil dapat dilakukan dengan memisahkan dari substratnya yang dapat dilanjutkan dengan pemurnian atau pemekatan bila diinginkan intensitas senyawa aroma yang lebih kuat. Pemisahan senyawa volatil umumnya menggunakan kolom yang berisi adsorben, yang umumnya berupa arang aktif, resin polimer atau amberlit. Senyawa volatil dilepas dari absorben menggunakan pelarut misalnya dikhloro-metana. Teknik lanjutan untuk pemisahan dapat menggunakan ultrafiltration (UF), gel filtration chromatography (GFC), ion exchange chromatography (IEC), dan reverse-phase high-performance liquid chromatography (RP-HLPC).

Titik kritis dan pengendalian bahaya pada produksi senyawa aroma dari mikroba
Pada dasarnya komponen yang dihasilkan dari mikroba harus aman dikonsumsi. Oleh karena itu sangat penting mengendalikan proses mulai bahan baku hingga produk jadi agar hasilnya aman untuk dikonsumsi. Pada tahapan pemilihan mikroba penghasil aroma harus dipastikan bukan mikroba patogen atau mikroba toksigenik yang akan menghasilkan senyawa toksik. Bila mengisolasi sendiri mikroba yang digunakan dari berbagai sumber harus dipastikan isolat tidak bersifat toksik. Bila mikroba membeli dari culture collection agency pastikan kultur tersebut murni dan GRAS (generally recognized as safe). Begitu juga substrat yang digunakan bukan substrat yang tercemar bahan berbahaya seperti ada residu pestisida, atau logam berat.

Pada proses sterilisasi media digunakan metode standar, misalnya sterilisasi paling tidak dilakukan pada suhu 121°C selama 15 menit, atau metode lain yang telah tervalidasi. Pada proses fermentasi, selain fermentasi tertutup juga harus dihindari kemungkinan kontaminasi silang, dengan memonitor proses secara bersinambungan. Pelarut yang digunakan berasal dari bahan yang memenuhi standar atau pelarut yang food grade. Semua tahapan tersebut harus memenuhi prinsip higiene sanitasi dan cara produksi pangan yang baik/ GMP. Akhirnya keamanan dan mutu produk akhir sebelum digunakan/ dicampurkan pada pangan divalidasi dengan berbagai uji mikrobiologi dan kimia yang relevan.

Tantangan ke depan

1. 1. Mikroba penghasil senyawa aroma harus dipastikan mikroba yang aman, maka proses isolasi dan identifikasi strain mikroba harus dilakukan dengan prosedur yang benar. Apabila menggunakan teknik rekayasa genetika untuk menghasilkan sel ataupun enzimnya maka kepastian menghasilkan produk yang aman juga harus diverifikasi.

2. 2. Hasil fermentasi umumnya adalah senyawa yang kompleks, karenanya pengendalian proses termasuk desain reaktor merupakan strategi yang harus diatur agar memang terbentuk senyawa aroma dengan prosedur yang murah dan ramah lingkungan.

3. 3. Eksplorasi mikroba dan senyawa aroma baru dapat dilakukan dengan bantuan meta analisis, bioinformastika, dan teknologi AI agar efisien sesuai perkembangan zaman.

Referensi

Malekijahan F, Razavi SH, Shafiepour M, Afraei M, Nouri M. 2025. Advances in microbial metabolism for flavor development: Exploring the roles of bacteria, yeasts, and molds in food applications. The Microbes 9, 100623. https://doi.org/10.1016/j.microb.2025.100623

Wang F, Wang M, Xu L, Qian J, Xu B, Gao X, Ding Z, Cui K. 2025. Application and possible mechanism of microbial fermentation and enzyme catalysis in regulation of food flavour. Foods 14, 1909. https://doi. org/10.3390/foods14111909