Sejarah Perkembangan Fermentasi

Suatu bahan yang ditumbuhi oleh mikroba akan mengalami perubahan struktur kimianya. Fermentasi merupakan proses yang menghasilkan alkohol atau asam organik, misalnya terjadi pada bahan yang mengandung karbohidrat. Dalam dunia mikrobiologi industri, pokok bahasan utama adalah fermentasi.

Tahap pertama industri fermentasi dimulai sebelum tahun 1900, yaitu mulai pembuatan alkohol dan vinegar. Tahun 1837, C. Latour, Th. Schwanndon dan F. Kutzing secara terpisah menemukan bahwa zat gula mengalami fermentasi alkohol selalu dijumpai adanya khamir. Sehingga dapat disimpulkan bahwa perubahan gula menjadi alkohol dan CO2 merupakan fungsi fisiologis dari sel khamir tersebut. Teori biologis ini ditentang oleh Jj. Berzelius, J. Liebig dan F. Wahler. Mereka berpendapat bahwa fermentasi dan pembusukan merupakan reaksi kimia biasa. Hal ini dapat dibuktikan pada tahun 1812 telah berhasil disintesis senyawa organik urea dari senyawa anorganik. Pasteur banyak meneliti tentang proses fermentasi (1875-1876). Suatu saat perusahaan pembuat anggur dari gula bit, menghasilkan anggur yang masam. Berdasarkan pengamatannya secara mikroskopis, sebagian dari sel khamir diganti kedudukannya oleh sel lain yang berbentuk bulat dan batang dengan ukuran sel lebih kecil. Adanya sel-sel yang lebih kecil ini ternyata mengakibatkan sebagian besar proses fermentasi alkohol tersebut didesak oleh proses fermentasi lain, yaitu fermentasi asam laktat. Dari kenyataan ini, selanjutnya dibuktikan bahwa setiap proses fermentasi tertentu disebabkan oleh aktivitas mikroba tertentu pula, yang spesifik untuk proses fermentasi tersebut. Sebagai contoh fermentasi alkohol oleh khamir, fermentasi asam laktat oleh bakteri Lactobacillus dan fermentasi asam sitrat oleh jamur Aspergillus. Di arab, produksi dalam skala besar dimulai tahun 1700. Pengembangan proses dengan menggunakan thermometer dimulai tahun 1757 dan pemindahan panas pada tahun 1801. Pada pertengahan abad 19, fungsi khamir dalam fermentasi alkohol mulai dikembangkan. Pada akhir abad 19 mulai digunakan kultur murni pada pembuatan starter.
Vinegar pada mulanya dihasilkan dari oksidasi wine karena perkembangan mikroba liar. Perkembangan kemudian dengan menggunakan generator yang diikuti dengan medium penyangga. Pada akhir abad 19 dan awal abad 20 mulai digunakan medium yang dipasteurisasi dan ditambah 10% vinegar yang baik untuk menjadikan asam dan mencegah kontaminasi. Jadi konsep proses mulai dikembangkan pada awal abad 20.
Tahap kedua yaitu pada tahun 1900-1940 dengan mulai dikembangkan produk baru seperti massa sel khamir, gliserol, asam sitrat, asam laktat dan aseton-butanol. Pembuatan ragi roti merupakan proses aerob sehingga sel tumbuh cepat. Jika oksigen tidak ada maka yang dihasilkan alkohol dan bukan sel khamir. Masalah pembatas adalah konsentrasi wort awal, karena pertumbuhan sel dibatasi oleh kemampuan penggunaan sumber karbon daripada oksigen. Pertumbuhan sel juga dipengaruhi oleh penambahan wort dalam jumlah kecil selama proses. Teknik ini sekarang disebut sebagai kultur fed batch dan secara luas digunakan dalam fermentasi industri dengan oksigen sebagai pembatas. Perkembangan fermentasi aseton butanol secara aseptis selama perang dunia II dipelopori oleh Weizmann.
Pada tahap ketiga mulai dihasilkan penisilin pada kultur submerged secara aseptis. Produksi penisilin secara aerob sangat mudah mengalami kontaminasi, terutama pemasukan udara dalam skala besar. Program pengembangan strain dilakukan dalam pilot plant. Pada tahap ini (1940 sampai sekarang) banyak ditemukan proses-proses baru diantaranya antibiotik yang lain, vitamin, giberelin, asam amino, enzim dan transformasi steroid.
Tahap keempat (1960 sampai sekarang), sejumlah perusahaan besar meneliti tentang produksi protein sel tunggal untuk ternak. Tahap ini merupakan pengembangan tahap ke tida dengan skala lebih besar, dengan kemungkinan harga jual yang lebih rendah. Mulai tahap ini semakin diperhatikan kontrol peralatan dan proses menggunakan kontrol komputer dan mulai dilakukan penelitian strain yang digunakan melalui rekayasa genetik.
Tahap kelima (1979 sampai sekarang) mulai diteliti dan diproduksi senyawaan yang tidak umum dihasilkan mikroba seperti interferon, insulin dengan manipulasi genetik. Produksi konvensional juga dapat ditingkatkan melalui rekayasa genetik. Perkembangan tahap ini semakin canggih sesuai perkembangan bioteknologi.