TUGAS
MIKROBIOLOGI PANGAN
KHAMIR
/ YEAST
Saccharomyces cerevisiae
Oleh :
KELOMPOK
27
Putri
Wohing Ati 22030110120015
Nurlina
Mayasari 22030110120041
Siti
Kumairoh 22030110120048
Karina
Marcelia 22030110141023
PROGRAM STUDI ILMU GIZI
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS
DIPONEGORO SEMARANG
2012
BAB 1
KHAMIR SECARA UMUM
Khamir
atau disebut yeast, merupakan jamur bersel satu yang mikroskopik,tidak
berflagela. Beberapa genera membentuk filamen (pseudomiselium). Cara hidupnya
sebagai saprofit dan parasit. Hidup di dalam tanah atau debu di udara, tanah,
daun-daun, nektar bunga, permukaan buah-buahan, di tubuh serangga, dan cairan
yang mengandung gula seperti sirup, madu dan lain-lain. Khamir berbentuk bulat
(speroid), elips, batang atau silindris, seperti buah jeruk, sosis, dan
lain-lain. Bentuknya yang tetap dapat digunakan untuk identifikasi. Khamir
dapat dimasukkan ke dalam klas Ascomycetes, Basidiomycetes dan Deuteromycetes.1
Gambar
1. Sel Khamir
1.1.
Morfologi Khamir
Membran
sel
Khamir memiliki
membran sel dengan ketebalan 7,5 nm yang merupakan dua lapisan lipid yangdiselingi oleh protein globular dan
membentuk suatu fluid mosaic. Komponen lipid tersebut terdiri darifosfolipid yang berperan dalam fluidisitas
membran, dan sterol yang berperan dalam rigiditasmembran. Sedangkan komponen
protein yang menyelingi lapisan lipid terdiri dari protein yang berperan
dalam transport zat, biosinteisis dinding sel, transduksi sinyal, dan pelekatan
sitokeleton. Komponen struktural membran sel sangat bervariasi antar
spesies, bahkan strain yang berbeda dalamsatu spesies dapat memiliki variasi
komposisi lipid membran. Sebagai contoh, strain baker yeast dari Saccharomyces cerevisiae memiliki jumah fosfotadilkolin (komponen
fosfolipid) yang jauh lebihrendah dibandingkan strain brewer yeast
spesies yang sama.
Perbedaan komposisi penyusun membrane sel tersebut bukanlah karakter yang statis,
melainkan dinamis tergantung dari kondisi pertumbuhankhamir. Sebagai contoh, komposisi lipid, terutama
asam lemak tak jenuh, dapat berubah secaradramatis mengikuti perubahan laju
pertumbuhan, temperatur, dan ketersediaan oksigen. Membran sel khamir bersifat permeabel selektif, yaitu mampu memilih
zat-zat yang dapatmelewatinya, sehingga fungsinya terutama dalam
pengaturan keluar masuknya zat dari dan ke dalamsitoplasma. Peran membrane yang penting berkaitan dengan proses nutrisi
khamir, seperti proses pengambilan karbohidrat, senyawa nitrogen
atau ion; serta pengeluaran zat-zat berbahaya dari dalamsel. Peran lainnya antara lain adalah endo- dan eksositosis
molekul-molekul kompleks, penghantar sinyal dari luar sel pada proses
respon sel terhadap lingkungan, serta sporulasi.
Periplasma
Periplasma merupakan sebuah daerah
“kosong” setebal 35-45 Å antara membran sel dengan dindingsel. Periplasma
berisi protein-protein (mannoprotein) sekresi yang tidak mampu menembus dinding
sel,termasuk enzim-enzim yang menghidrolisis substrat yang tidak mampu melewati
membran sel, antaralain invertase, fosfatase asam, melibiase, dan trehalase.
Dinding
sel
Dinding sel khamir merupakan suatu
struktur yang tebal (100 – 200 nm) yang mengandung 80 – 90% polisakarida
yang sebagian besar adalah glukan dan manan serta sedikit kitin. Glukan akan
membentuk jaringan microfibril sedangkan manan umumnya
berikatan dengan protein membentuk mannoprotein.Kitin, suatu polimer N-asetilglukosamin, hanya ditemui dalam jumlah yang
sangat sedikit (2 – 4%) pada dinding sell. Namun pada khamir yang
mampu membentuk hifa, jumlah kitin lebih tinggi. Selain polisakarida,
dinding sel khamir juga mengandung protein, lipid, dan fosfat anorganik.
Dinding sel khamir merupakan suatu
struktur berlapis: pada lapisan terluar terdapat mannoprotein;
lalu jaringan microfibril glukan;
kemudian kitin dan mannoprotein pada lapisan terdalam. Mannoprotein berfungsi
sebagai penentu porositas dinding sel dan akan “menolak” masuk molekul yang
lebih besar dari 600 kDa, glukan berfungsi mempertahankan rigiditas
dinding sel, sedangkan kitin berfungsi antaralain sebagai reseptor mikosin
serta mempertahankan integritas osmotik sel.2
Gambar 2. Dinding Sel
1.2.
Perkembangbiakan
sel khamir
Perkembang
biakan sel khamir dapat terjadi secara vegetatif maupun secara generatif
(seksual). Secara vegetatif (aseksual), (a) dengan cara bertunas (Candida sp.,
dan khamir pada umumnya), (b) pembelahan sel (Schizosaccharomyces sp.), dan (c)
membentuk spora aseksual (klas Ascomycetes). Secara generatif dengan
carakonyugasi (reproduksi seksual). Konyugasi khamir ada 3 macam, yaitu (a)
konyugasi isogami ( Schizosaccharomyces octosporus), (b) konyugasi heterogami
(Zygosaccharomyces priorianus), dan konyugasi askospora pada Zygosaccharomyces
sp. dan Schizosaccharomyces sp. (sel vegetatif haploid), serta pada
Saccharomyces sp., dan Saccharomycodes sp. (sel vegetatif diploid).1
1.3.
Identifikasi
khamir
Hal-hal
yang perlu diperhatikan dalam mengidentifikasi khamir adalah:
1. Ada tidaknya askospora, kalau ada
bagaimana pembentukannya (konyugasi isogami, heterogami, atau konyugasi
askospora), bentuk, warna, ukuran, dan jumlah spora.
2. Bentuk, warna, dan ukuran sel
vegetatifnya.
3. Cara reproduksi aseksual (bertunas,
membelah, dsb)
4. Ada tidaknya filamen atau
pseudomiselium.
5. Pertumbuhan dalam medium dan warna
koloninya.
6. Sifat-sifat fisiologi, misalnya
sumber karbon (C) dan nitrogen (N), kebutuhan vitamin, bersifat oksidatif atau
fermentatif, atau keduanya, lipolitik, uji pembentukan asam, penggunaan pati,
dan lain-lain.1
.
BAB 2
KHAMIR Saccharomyces cerevisiae
2.1.
Morfologi
dan Fisiologi
S. Cerevisiae merupakan
kelompok mikroba yang tergolong dalam khamir (yeast). S. Cereviceae secara morfologis umumnya memiliki bentuk elipsodial
dengan diameter yang tidak besar, hanya sekitar 1-3µm sampai 1-7µm3.
Gambar
3. Bentuk elipsodial S.cerevisiae4
.
Yeast
yang sangat berperan dalam pembuatan roti ini termasuk eukariota uniseluler
yang mempunyai keunggulan yaitu mudah dikulturkan, pertumbuhannya cepat, peta
genomnya sudah dapat dipetakan dengan jelas serta mudah menerima transfer gen. S. Cerevisiae dapat ditumbuhkan di
laboratorium dengan menumbuhkannya pada media tertentu, baik media padat maupun
media cair6. Dari segi warna, yeast yang juga sangat berperan dalam
proses fermentasi alkohol ini mempunyai warna putih kekuningan yang dapat
dilihat diatas permukaan tumbuh koloni, sehingga tidak seperti khamir lainnya
yang seringkali tidak terlihat dibawah miskroskop karena tidak kontras dengan
mediumnya. Penampilan makroskopisnya yaitu bentuk koloni yang bulat, warna yang
kuning muda-keputihan, permukaan berkilau, licin, tekstur lunak dan memiliki
sel bulat dengan askopora 1-8 buah5. Dilihat dari dinding selnya, S.Cerevisiae memiliki dinding sel yang
mengandung a-D-Glukan, kitin, dan manoprotein. Dinding selnya ini diketahui
mempunyai 3 lapisan, yaitu lapisan dalam alkali
in-soluble (30-35%), lapisan tengah alkali-soluble
a glukan (20-22%), serta lapisan luar adalah glikoprotein(30%) yaitu suatu
karbohidrat yang tersusun dari manan yang terfosforilasi3.
Saccahromyses Cerevisiae bersifat
fakultatif anaerobik mengandung 68-83% air, nitrogen, karbohidrat, lipid,
vitamin, mineral dan 2,5-14% kadar N total. Cara hidupnya kosmopolitan dan
mudah dijumpai pada permukaan buah-buahan, nektar bunga dan dalam cairan yang
mengandung gula, namun ada pula yang ditemukan pada tanah dan serangga. Selain
kosmopolitan, S. Cerevisiae ini dapat
pula hidup secara saprofit maupun bersimbiosis6.
2.2.
Taksonomi
Taksonomi
adalah ilmu yang mengkaji tantang klasifikasi biologis, agar dapat lebih mudah
dalammemahami dan mengenali keberagaman organisme dalam penataan hirarki tanpa
tumpang tindih8. Taksonomi daripada S.Cerevisiae adalah sebagai berikut7:
Kingdom
: Fungi
Division :
Ascomycota
Class :
Ascomycetes
Ordo :
Saccharomycetales
Familia :
Saccharomycetaceae
Genus :
Saccharomyces
Species :
Saccharomyces cerevisiae
2.3.
Komposisi
Khamir
Komposisi kimia S. cerevisiae terdiri atas : protein kasar 50-52%, karbohidrat ;
30-37%; lemak 4-5%; dan mineral 7-8% (REED dan NAGODAWITHANA, 1991) .
SURIAWIRIA (1990) melaporkan komposisi kimia sel khamir yang hampir sama (Tabel
1) dan kandungan asam aminonya (Tabel 2).
Tabel 1 . Komposisi sel khamir S. cerevisiae
Senyawa
|
Jumlah (%)
|
Abu
|
5,0-9,5
|
Asam Nukleat
|
6,0-12,0
|
Lemak
|
2,0-6,0
|
Nitrogen
|
7,5-8,5
|
Sumber: SURIAWIRIA (1990)
Tabel 2 . Kandungan asam amino dalam
khamir S cerevisiae
Asam amino
|
Jumlah (%)
|
Fenilalanin
|
4,1-4,8
|
Isoleusin
|
4,6-5,3
|
Lisin
|
7,7-7,8
|
Leusin
|
7,0-7,8
|
Metionin
|
1,6-1,7
|
Sistin
|
0,9
|
Treonin
|
4,8-54
|
Triptofan
|
1,1-1,3
|
Valin
|
5,3-5,8
|
Sumber: SURIAWIRIA (1990)
S.
cerevisiae mempunyai
beberapa enzim yang mempunyai fungsi penting yaitu intervase, peptidase dan
zimase . Enzim peptidase mempunyai 96 gen dan yang homolog inaktif sebanyak 32
(PEPTIDASE, 2004).5
2.4.
Cara
Reproduksi
Saccharomyces
cerevisiae dapat
berkembang biak secara seksual dan aseksual. Perkembangbiakan aseksual diawali
dengan menonjolnya dinding sel ke luar membentuk tunas kecil. Tonjolan membesar
dan sitoplasma mengalir ke dalamnya, sehingga sel menyempit pada bagian
dasarnya. Selanjutnya nucleus dalam sel induk membelah secara mitosis dan satu
anak inti bergerak ke dalam tunas tadi. Sel anak kemudian memisahkan diri dari
induknya atau membentuk tunas lagi hingga membentuk koloni. Dalam keadaan
optimum satu sel dapat membentuk koloni dengan 20 kuncup.
Perkembangbiakan seksual terjadi jika
keadaan lingkungan tidak menguntungkan. Pada prosesnya, sel Saccharomyces
cerevisiae berfungsi sebagai askus.
Nukleus nya yang diploid (2n) membelah secara meiosis, membentuk empat sel
haploid (n). Inti-inti haploid tersebut akan dilindungi oleh dinding sel
sehingga mem-bentuk askospora haploid (n). Dengan perlindungan ini askospora
lebih tahan terhadap lingkungan buruk. Selanjutnya, empat askospora akan tumbuh
dan menekan dinding askus hingga pecah, akhirnya spora menyebar. Jika spora
jatuh pada tempat yang sesuai, sel-sel baru akan tumbuh membentuk tunas,
sebagaimana terjadi pada fase aseksual. Dengan demikian Saccharomyces cerevisiae mengalami fase diploid (2n) dan fase
haploid (n) dalam daur hidupnya.9
2.5.
Pemanfaatan
Spesies khamir yang paling
umum digunakan dalam industri makanan adalah S. cerevisiae, misalnya
dalam pembuatan roti dan produksi minuman beralkohol (bir dan anggur)10.
Selain digunakan dalam industri makanan manusia, S. cerevisiae jg
bisa dimanfaatkan sebagai probiotik makanan ternak. Berikut akan dijelaskan
peranan khamir S. cerevisiae dalam berbagai hal :
a)
Pembuatan
Roti11
Proses pembuatan roti merupakan proses
fermentasi dari mikroba. Mikroba yang mula-mula melakukan fermentasi adalah
khamir yang terdapat di dalam ragi yakni S. cerevisiae. Ragi ditambahkan
ke dalam campuran adonan roti untuk menghasilkan gas yang akan mengembangkan
adonan, agar bentuk roti menjadi mengembang dan berpori-pori. Pada waktu yang
bersamaan, flavor roti juga terbentuk. Adonan roti terdiri dari tepung, air,
garam, ragi yang berisi S. cerevisiae dan berbagai jenis bahan tambahan
lainnya. Kadang-kadang ditambahkan gula. Sel-sel ragi S. cerevisiae mengandung
enzim maltase yang mengubah maltosa menjadi glukosa, kemudian oleh fermentasi
diubah menjadi etanol, CO dan sedikit bahan-bahan flavor yang mudah menguap
pada hasil akhir.
Selama
fermentasi, protein tepung yakni gluten menjadi elastis serta mempunyai
kemampuan untuk menahan CO yang dibentuk oleh khamir S. cerevisiae.
Gluten dipecah oleh enzim proteolitik dan enzim khamir S. cerevisiae
serta pengadukan yang dilakukan pada saat membuat adonan. Suhu awal dari proses
fermentasi sangat penting. Bila terlalu rendah produksi gas akan terbatas, bila
terlalu tinggi gas yang terbentuk akan lebih banyak sehingga semua sel-sel ragi
mati.
b)
Produksi
Bir11
Bir
dibuat dari malt (barley) dan air, kemudian diberi rasa yang khas dari
bunga betina tanaman hop. Salah satu jenis ragi yang digunakan dalam
pembuatan bir adalah S. cerevisiae, dikenal dengan nama top yaest,
digunakan dalam pembuatan bir secara tradisional dan hasilnya disebut ale
type beer yang berwarna gelap.
Fase
pertama dalam pembuatan bir ialah mengkecambahkan barley. Pengkecambahan
dilakukan dengan cara merendam biji-biji di dalam air, silih berganti dengan
pengeringan sebanyak 2 sampai 4 kali pada suhu 10oC sampai 15oC
selama 2 – 5 hari.
Selama
perlakuan tersebut, barley akan menyerap air dan bila kandungan airnya
telah berkisar antara 40 – 45%, barley disebarkan di atas lantai setebal
10 – 20 cm dan dibiarkan berkecambah. Perkecambahan dapat dipercepat dengan zat
pertumbuhan giberlin sebanyak 1 ppm. Kecambah yang sudah mulai tumbuh disebut malt,
yakni keadaan di mana akar belum keluar dari biji-biji. Malt lalu
dikeringkan di dalam klin dan secara hati-hati di-croched dengan
mesin. Malt yang diperoleh sesudahnya disebut grist, selanjutnya
dimasukkan ke dalam proses mashing.
Pada
fase kedua dilakukan mashing yakni proses ekstrasi bahan terlalur dalam malt
yaitu pati (starch) yang akan diuraikan langsung oleh enzim amilase
menjadi maltosa. Protein dan polisakarida lainnya ikut pula terekstrasi, hal
ini akan mempengaruhi mutu hasil akhir. Proses mashing selanjutnya ialah
mencampur grist dengan air dan diaduk perlahan pada suhu 50 – 70oC
selama 1 – 3 jam. Suhu sekitar 65 – 70oC cocok untuk penguraian pati
menjadi maltosa, sedangkan suhu yang lebih rendah akan menyebabkan penguraian
protein dan polisakarida lainnya. Suhu, waktu dan cara mashing
berbeda-beda menurut daerah asal ir. Sesudah mashing hasil larutan
ekstrak sekarang disebut wort.
Pada
fase ketiga, wort ditambahkan dengan bunga hop, lalu dipanaskan
agar enzim tidak aktif dan protein mengendap. Wort yang sudah
dipanaskan, didinginkan dan dipisahkan dari materi-materi yang tidak larut
kemudian dialirkan ke dalam bejana untuk difermentasi. Dalam bejana fermentasi,
wort diaeransi, diinokulasi dan difermentasi. Aeransi bertujuan untuk
menstimulir pertumbuhan khamir, manambah jumlah sel-sel dan mendorong sintesa
enzim ragi untuk mengabsorpsi dan melakukan metabolisme. Kondisi fermentasi
berlangsung dalam keadaan anaerob. Tergantung pada macam bir yang akan
dihasilkan. Fermentasi biasanya memakan waktu sampai 8 hari lamanya.
Setelah
fermentasi sempurna, khamir dipisahkan dengan cara pengendapan, sentrifugasi
dan pengeringan. Bir kemudian dimasukkan ke dalam tong-tong penyimpanan untuk
proses pematangan lebih lanjut, yang memakan waktu kurang lebih 1 – 4 minggu
pada suhu 5oC. Sesudah itu bir dibotolkan atau dikalengkan,
dipasteurisasi dan siap untuk dipasarkan.
c)
Pembuatan
Anggur11
Anggur adalah hasil fermentasi khamir
dari gula, glukosa dan fruktosa yang terdapat di dalam anggur atau jenis buah
yang lain. Khamir anggur tumbuh dengan baik pada keasaman yang tinggi (pH 3 –
4), dan dapat bertahan pada kadar alkohol lebih dari 10% dan SO2
yang ditambahkan untuk menghambat bakteri pemusuk. Anggur yang diperoleh dari
buah anggur itu ada yang merah dan ada yang putih. Anggur merah adalah hasil
fermentasi anggur dengan kulit buahnya sedangkan anggur putih adalah tanpa
kulit buah.
Dalam
produksi anggur merah, anggur dihancurkan untuk mengeluarkan sarinya. Kalium
atau natrium metabisulfit ditambahkan pada sari anggur yang disebut must untuk menghambat pertumbuhan bakteri pembusuk dan khamir liar. Kalium
dan natrium metabisulfit tadi mengandung 100 ppm SO2.
Sari anggur atau must (sari
anggur yang belum beragi) jika dibiarkan begitu saja akan berfermentasi secara
alamiah oleh khamir yang terbawa anggur. Untuk menjamin kelsngsungan fermentasi
yang dikehendaki, ditambah khamir khusus yakni Salah satu jenis ragi yang digunakan dalam pembuatan bir
adalah S. cerevisiae.
Kondisi
selama fermentasi segera berubah menjadi anaerob untuk mendorong berlangsungnya
fermentasi alkohol. Suhu fermentasi berkisar antara 20 – 25oC, yang
memakan waktu beberapa minggu. Kandungan alkohol akan meningkat menjadi
kira-kira 10 – 15% dan membantu mengekstrasi pigmen merah dari buah, yang
menyebabkan anggur tersebut berwarna merah. Kulit (pulp) buah yang tidak
larut akan terapung di atas cairan anggur. Setelah fermentasi sempurna kulit
tersebut dibuang, kemudian dimatangkan di dalam tong kayu dan biasanya
flavornya ikut terbentuk.
Pembuatan
anggur putih sama saja dengan pembuatan anggur merah, hanya saja kulit buah dan
pulp dibuang terlebih dahulu sebelum fermentasi dan suhu dipertahankan
antara 10 – 15oC.
d)
Probiotik Makanan Ternak5
Menurut
definisi Fuller (1992) dan Karpinska et al. (2001), probiotik adalah imbuhan
pakan berbentuk mikroba hidup yang menguntungkan dan mempengaruhi induk semang
melalui perbaikan keseimbangan mikroorganisme dalam saluran pencernaan. Di
bidang peternakan penggunaan probiotik bermanfaat untuk kesehatan, produksi dan
pencegahan penyakit. Shin et al. (1989) menyatakan bahwa S. cerevisiae
termasuk salah satu mikroba yang umum dipakai untuk ternak sebagai probiotik,
bersama-sama dengan bakteri dan cendawan lainnya seperti Aspergillus niger,
A. oryzae, Bacillus pumilus, B. centuss, Lactobacillus
acidophilus, Saccharomyces crimers, Streptococcus lactis dan S.
termophilus. Pengujian terhadap S. cerevisiae yang dipakai sebagai
feed additive dalam bentuk probiotik terlebih dahulu diuji secara in vitro
dengan melakukan uji kemampuan daya hidup terhadap asam-asam organik, garam
empedu, dan pH rendah (Agarwal et al., 2000). Berikut tabel pemanfaatan S.
cerevisiae untuk berbagai jenis ternak :
Tabel
3. Pemanfaatan S. cerevisiae
untuk berbagai jenis ternak
Jenis
ternak
|
Pemanfaatan
|
Sumber
(pustaka)
|
Ruminansia
|
||
Sapi
|
Meningkatkan
produksi susu dan bobot badan
|
Wina
(2000)
|
Domba
|
Meningkatkan
bobot badan
|
Ratnaningsih
(2002)
|
Unggas
|
||
Ayam
|
Menurunkan
kuman E. coli
Meningkatkan
bobot badan
|
Kumprecht
et al. (1994)
Kompiang
(2002); Kumprechtova et al. (2001)
|
Hewan
air
|
||
Udang
|
Meningkatkan
sistem kekebalan tubuh
|
Fox
(2002)
|
Ikan
|
Meningkatkan
sistem kekebalan tubuh
|
Fox
(2002)
|
Aneka
ternak
|
||
Kelinci
|
Meningkatkan
bakteri yang menguntungkan
|
Tedesco
et al. (1994)
|
Perlu
dipertimbangkan pengaruh buruk jika pemberian secara berlebihan akan mengganggu
keseimbangan mikroflora di dalam tubuh sehingga mengakibatkan terjadinya
pengaruh patogen pada ternak yaitu penyakit "Saccharomikosis ".
DAFTAR PUSTAKA
1)
http://www.scribd.com/doc/68184842/Morfologi-Membran-Dan-Dinding-Sel-Khamir diunduh pada tanggal 16 April 2012.
2)
Sumarsih,
Sri. 2003. Diktat Kuliah Mikrobiologi Dasar. Jurusan Ilmu Tanah Fakultas
Pertanian Universitas UPN “Veteran”. Yogyakarta.
3) Nurfajarwati,
Wita. Produksi β-Glukan dari Saccharomyces
Cerevisiae Dengan Variasi Sumber Nitrogen ( Skripsi ). Institut Pertanian
Bogor; 2006.
4) http://muzadration.blogspot.com/2009_11_01_archive.html,
gambar diunduh pada tanggal 14 April 2012 .
5) Ahmad,
Riza Zainuddin. Pemanfaatan Khamir Saccharomyces
Cerevisiae Untuk Ternak. WARTAZOA Vol 15 No 1 Tahun 2005:50-51.
6) http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/21098/4/Chapter%20II.pdf,
diunduh pada tanggal 14 April 2012.
8) http://mikrobiologi.edublogs.org/files/2009/03/02-penggolongan-mikroba.pdf ,
diunduh pada tanggal 14 April 2012.
9)
Anonim.Biologi
untuk kelas X SMA (cited 2012 April 14) Available from URL: http://ajitheory.webs.com/kelas%20x/jamur%20%28fungi%29.pdf.
10) Fardiaz Srikandi. Mikrobiologi pangan 1. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama; 1992: 254.
10) Fardiaz Srikandi. Mikrobiologi pangan 1. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama; 1992: 254.
11)
Muchtadi Tien R. dan Fitriyono Ayustaningwarno. Teknologi
Proses Pengolahan Pangan. Bandung:
Alfabeta; 2010: 138 – 140.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar