TUGAS
MIKROBIOLOGI
PANGAN
KHAMIR
Saccharomycopsis fibuligera
disusun
oleh :
AFIDA
SOUCHA TOWIL 22030110120004
RENNY
WIJAYANTI 22030110120032
ZENITA
NOVARINDA 22030110120038
MUTHIA
NADA SYADZA 22030110120060
PROGRAM
STUDI ILMU GIZI FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS
DIPONEGORO
2012
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang
Saccharomycopsis
fibuligera merupakan salah satu khamir yang masuk dalam spesies
ascomycoteus teleomorphic. Saccharomycopsis
fibuligera merupakan food-borne yeast dan juga dimorfik yeast karena
terdapat pembentukan multipolar budding dan mycelial. Asci dari Saccharomycopsis fibuligera berbentuk
spheroidal-ovoidal dan mungkin dapat bebas terbentuk dari sebuah sel vegetatif
atau melekat pada akhir atau di sisi hifa. Setiap askus membentuk 2 sampai 4
askospora berbentuk hat-shaped. Saccharomycopsis fibuligera dapat
mengasimilasi glukosa, sukrosa, selobiosa, trehalosa, dan serat larut air. Nama
lain dari Saccharomycopsis fibuligera
yaitu Endomyces
fibuliger dan Saccharomyces fibuligera.
Saat ini Saccharomycopsis
fibuligera mendapat perhatian khusus karena kemampuanya yang dapat
mengakumulasi trehalosa dari pati, mensekresi amilase, enzim asam protease dan
β-glukosidase. Saccharomycopsis fibuligera
juga digunakan dalam produksi etanol dari pati, khususnya pati dari tepung
singkong dengan ko-kultur yang digunakan yaitu Saccharomyces cereviase or Zymomonas
mobilis. Trehalosa, amylase, asam protease, dan β-glukosidase yang
diproduksi Saccharomycopsis fibuligera
memiliki banyak kegunaan dalam industri fermentasi dan farmasi.
B.
Rumusan Masalah
1.
Bagaimana sejarah ditemukannya Saccharomycopsis fibuligera ?
2.
Apa saja karakteristik Saccharomycopsis fibuligera ?
3.
Apa saja aplikasinya
pada bioteknologi ?
C.
Tujuan
Dalam pembuatan makalah ini
bertujuan untuk mengetahui sejarah, karakteristik dan aplikasi Saccharomycopsis fibuligera pada
bioteknologi. Serta untuk menambah pengetahuan dan wawasan dalam mikrobiologi
pangan.
BAB
II
PEMBAHASAN
A. Sejarah
Pada
tahun 1907, Lindner mengisolasi yeast berfilamen yang dapat membentuk askospora
dan dapat melakukan fermentasi sehingga menyebabkan terbentuknya chalky bread. Chalky bread adalah
titik-titik putih pada roti yang disebabkan oleh yeast. Spesies tersebut
kemudian diberi nama Endomyces fibuliger.
Penelitian-penelitian tentang spesies ini mengubah berbagai perspektif dalam
ilmu mycologist tentang hubungan evolusioner dari yeast. Lindner Endomyces fibuliger membentuk banyak
septat hifa dan juga budding. Pada
tahun 1924, Albert Klöcker memindahkan Endomyces
fibuliger menjadi Saccharomycopsis.
Endomycopsis fibuliger dan Candida
lactose merupakan sinonim dari Saccharomycopsis fibuligera.
B. Karakteristik
Saccharomycopsis fibuligera
merupakan salah satu khamir yang masuk dalam spesies ascomycoteus teleomorphic.
Genus saccharomycopsis memiliki miselium sejati dngan blastospora.
adapula yang berbentuk sel dan pseudomiselium aski dibentuk pada hifa miselia.
terdapat 7 spesies yang populer adalah S. fibuligera. S. fibuligera merupakan khamir homotalik, dengan fase
diploid yang dominan dan fase haploid yang singkat. S. fibuligera
merupakan food-borne yeast memiliki 2 bentuk (dimorfik) yaitu sakarolitik dan
fermentatif, yang digunakan dalam industri pembuatan wine dari beras. Karakteristik
dari S. fibuligera adalah
produksi sel vegetative berbentuk oval memanjang atau bulat dengan
pseudomycelium. Saccharomycopsis
fibuligera mempunyai pH optimum pertumbuhan 3,0.
Saccharomycopsis fibuligera memiliki
kemampuan menguraikan pati yang tinggi. S. fibuligera memproduksi askospora berbentuk hat-shaped
yang dibentuk di spheroidal asci yang biasanya terdapat pada cabang
lateral hifa utama. S. fibuligera
dapat membentuk enzim pemecah pati dan dapat menyebabkan kerusakan pada
produk-produk sereal dan gandum. Jika tumbuh dalam agar yang solid, strain S.
fibuligera akan berkembang dalam morfologi yang berbeda. Dan jika strain S. fibuligera ditumbuhkan
pada medium yeast extract
peptone soluble starch (YPSS) akan memberi sporulasi berwarna putih. Jika
budidaya tersebut diperpanjang maka koloni akan memproduksi sector mitotic. S.
fibuligera dapat mengasimilasi
sukrosa, maltose, selobiosa, dan juga pati larut air.
S.
fibuligera merupakan protein secretor,
serta memproduksi dan mensekresi glukoamilase dan α-amilase yang
dapat mempercepat penguraian pati menjadi glukosa dan maltose. S. fibuligera juga dapat menghidrolisa selobiosa menggunakan β-glukosidase
ekstraseluler. Optimal temperature untuk glukoamilase dan α amylase yang
dihasilkan S. fibuligera adalah
40-500C. Optimal pH untuk glukoamilase dan α amylase yang
dihasilkan S. fibuligera adalah
5-6,2. α-Amilase S. fibuligera merupakan salah suatu
enzim ekstraseluler yang mampu memecah pati mentah sehingga dapat menghemat
energi dalam pemrosesan pati, dengan demikian memiliki potensi untuk dapat
dikembangkan dan diaplikasikan dalam industri (Hostinova, 2002; Hasan et al.,
2006). Walaupun α-amilase yang dihasilkan oleh ragi belum diaplikasikan secara
luas dibandingkan dengan yang diproduksi oleh bakteri dan jamur, enzim α-amilase dari S.
fibuligera telah lama dimanfaatkan untuk proses sakarifikasi pada
fermentasi makanan. Kemampuan amilase
(α-amilase dan glukoamilase) yang dihasilkan oleh Saccharomycopsis fibuligera dalam memecah pati mentah merupakan
sifat yang menarik, enzim semacam ini dapat digunakan dalam pemrosesan pati
yang hemat energi (Hostinova, 2002).
C.
Aplikasi dalam Bioteknologi
Saat ini Saccharomycopsis
fibuligera mendapat perhatian khusus karena kemampuanya yang dapat
mengakumulasi trehalosa dari pati, mensekresi amilase, enzim asam protease dan
β-glukosidase. Saccharomycopsis
fibuligera juga digunakan dalam produksi etanol dari pati, khususnya pati
dari tepung singkong dengan ko-kultur yang digunakan yaitu Saccharomyces cereviase or Zymomonas
mobilis. Trehalosa, amylase, asam protease, dan β-glukosidase yang
diproduksi Saccharomycopsis fibuligera
memiliki banyak kegunaan dalam industri fermentasi dan farmasi.
a.
Produksi trehalosa dari pati oleh Saccharomycopsis fibuligera
Trehalosa (1-α-D-glukopiranosil-α-D-glukopiranosida)
disakarida yang tidak bisa direduksi, tersusun dari 2 molekul glukosa yang
terhubung pada karbon 1. Trehalosa berperan tidak hanya sebagai cadangan
karbohidrat, tetapi juga berfungsi sebagai pelindung yang sangat efisien,
meningkatkan resistensi komponen seluler melawan kondisi yang merugikan sel
seperti temperature tinggi, kondisi beku, dehidrasi, tekanan osmotic tinggi,
dan konsentrasi etanol yang tinggi. Sifat trehalosa yang dapat melindungi ini
membuat trehalosa digunakan dalam beberapa aplikasi, misalnya sebagai
cryoprotectant bagi sel dalam bidang obat-obatan dan mikrobiologi, sebagai
komponen efektif dalam kosmetik, sebagai stabilizer dalam reagen klinik dan
bioproduk, dan bahkan sebagai pengawet pada makanan segar.
Banyak metode
dilakukan dalam produksi trehalosa skala besar. Diantaranya produksi trehalosa
dari pati atau maltose menggunakan enzim thermostable dari bakteri termofilik,
akumulasi trehalosa dari glukosa dengan cara fermentasi menggunakan S. cerevisiae dan khamir
basidiomikotinus, sintesis trehalosa dari glukosa dan glukosa-1-P menggunakan
trehalosa fosforilase dari Pichia
fermentans. Produksi trehalosa juga dapat menggunakan sukrosa yang
dikonversikan menjadi 1-phosfat glukosa dan fruktosa oleh sukrosa fosforilase,
fruktosa dikonversi menjadi glukosa oleh glukosa isomerase, kemudian trehalosa
sintetase mengkatalisis kondensasi glukosa 1-phosfat dan glukosa menjadi
trehalosa. Namun saat ini aplikasi lebih luas dari trehalosa terbatas karena
harganya yang relatif tinggi, karena trehalosa diekstrasi dari khamir dan
substrat fermentasinya adalah glukosa.
Pati merupakan substrat paling baik untuk produksi trehalosa
karena harganya yang murah dan mudah didapat. Dari 150 spesies khamir yang
dapat menggunakan pati sebagai sumber karbon dan sumber energi, Saccharomycopsis fibuligera yang
mengekspresikan glukoamilase dan α amylase dengan aktivitas debranching yang mendegradasi pati
dengan sangat efisien. Oleh karena itu kemampuan mengakumulasi trehalosa dari
pati oleh Saccharomycopsis fibuligeradiuji untuk mengembangkan metode yang
sederhana dan ekonomis untuk mengakumulasi trehalosa dari pati menggunakan Saccharomycopsis fibuligera. Dilaporkan
bahwa Saccharomycopsis fibuligera
dapat mengasimilasi trehalosa, diketahui bahwa trehalosa dapat dihidrolisis
oleh trehalase di dalam selnya memproduksi 2 molekul glukosa. Oleh karena itu,
strain khamir Saccharomycopsis fibuligera
mungkin saja mengandung aktivitas tinggi dari trehalase asem maupun trehalase
netral, yang dilaporkan memobilisasi akumulasi trehalosa oleh sel saat
fermentasi. Selain untuk meningkatkan produksi trehalosa, dibutuhkan juga untuk
memindahkan aktivitas trehalase dari dalam sel. Menggunakan mutagenesis dari
etilmetanasulfonat, sebuah mutan yang diberi nama Saccharomycopsis fibuligera A11 dapat diisolasi. Saccharomycopsis fibuligera A11 dapat
mengasimilasi trehalosa dengan sangat lambat, namun tumbuh pada sumber karbon
lainnya sama cepat seperti strain Saccharomycopsis
fibuligera sdu. Aktivitas trehalase asam dan trehalase netral dari Saccharomycopsis fibuligera A11 ini
lebih rendah. Rendahnya aktivitas trehalase asam dan trehalase netral ini
menyebabkan peningkatan produksi akumulasi trehalosa oleh Saccharomycopsis fibuligera A11. Khamir Saccharomycopsis fibuligera A11 dapat mengakumulasi trehalosa dari
pati dengan jumlah lebih banyak dibanding yang dihasilkan khamir spesies lain.
Oleh karena itu mutan Saccharomycopsis
fibuligera A11 ini sangat berpotensi dalam aplikasi produksi trehalosa dari
pati.
b.
Amilase dari Saccharomycopsis fibuligera
Amylase menghidrolisis pati menjadi glukosa, maltose, dan
dekstrin. Amylase dapat diklasifikasikan menjadi α-amilase (EC 3.2.1.1),
β-amilase (EC 3.2.1.2) dan glukoamilase (EC 3.2.1.3). Amilase memiliki banyak
aplikasi dalam bidang industry bakery, sakarifikasi, industri detergen,
analisis dalam bidang medis dan klinis, dan industri pangan. Pati merupakan
substrat terbaik untuk produk dari khamir dan proses fermentasinya dalam skala
besar karena harganya yang murah dan mudah didapat.
c. α-amilase
(EC 3.2.1.1)
α-amilase dapat mengkatalisis pemecahan ikatan
1,4-α-glycosidic dalam pati. α-amilase bersama dengan enzim amilolitik yang
lain mengkonversi pati menjadi α-limit dekstrin, oligosakarida, maltose, dan
glukosa. α-amilase berperan penting dalam pencairan molekul pati. Beberapa
spesies khamir, termasuk Saccharomycopsis
fibuligera mensekresi α-amilase ekstraseluler. Kondisi standar agar
produksi enzim menjadi optimal yaitu dengan konsentrasi pati 1,5% w/v, pH 5,0,
dan inkubasi pada suhu 280C. Karena Saccharomyces cerevisiae tidak dapat mensekresi α-amilase,
diperlukan untuk mengklon gen encoding
α-amilase kedalam sel Saccharomyces
cerevisiae sehingga kombinasi ini dapat langsung digunakan pada pati.
Strain khamir Saccharomyces cerevisiae Sc-11 expressing α-amilase dari Saccharomycopsis fibuligera dapat
digunakan langsung untuk memproduksi etanol dari pati.
¨ Untuk
memperoleh ekstrak enzim α-amilase dari S. fibuligera diperlukan
beberapa tahap.
Tahap
pertama : Dilakukan penyiapan media pertumbuhan S. fibuligera, yaitu
penyiapan ekstrak taoge, penyiapan agar miring, untuk inokulum awal dan
media produksi.
Tahap
kedua : adalah menumbuhkan S. fibuligera dalam agar miring. Kultur ini
kemudian diinokulasi lebih lanjut ke dalam stok agar miring yang mengandung
ekstrak taoge, agar bakto 1,5%, dan sukrosa 6%. Pekerjaan ini menggunakan
peralatan yang telah disterilkan dalam autoklaf dan dilakukan di dekat nyala
api bunsen agar tidak terjadi kontaminasi. Kemudian kultur stok ini disimpan
pada suhu 4oC.
Tahap
ketiga : adalah menumbuhkan S. fibuligera dalam media inokulum awal.
Media inokulum awal adalah campuran ekstrak yeast 1% dan pati sagu 1%
dalam 500 mL aquades. Penumbuhan S. fibuligera dalam media inokulum awal
perlu dilakukan untuk mengetahui apakah pada kondisi yang diterapkan telah
sesuai untuk pertumbuhan maksimum S. fibuligera. Kondisi yang diterapkan
yaitu faktor nutrisi, dan suhu pada saat dilakukan inkubasi. Apabila ternyata S.
fibuligera dapat tumbuh dengan baik pada media inokulum awal, berarti bahwa
kondisi yang diterapkan pada saat proses inkubasi telah sesuai dengan kebutuhan
sel-sel S. fibuligera dan dapat segera dilakukan penumbuhan pada media
produksi. Untuk mengetahui apakah sel-sel S. fibuligera telah berkembang
dengan baik dalam media inokulum awal, dapat dilihat secara visual, yaitu
terlihatnya sekumpulan sel-sel yang berwarna putih dan berubahnya media
inokulum dari coklat jernih menjadi coklat keruh.
Tahap
keempat : adalah tahap yang terpenting, yaitu menumbuhkan S. fibuligera dalam
media produksi. Setelah diketahui kondisi optimum untuk pertumbuhan S.
fibuligera, maka dapat kondisi tersebut dapat kita terapkan untuk tahap
produksi enzim α-amilase. Enzim α-amilase dari S. fibuligera adalah
enzim ekstraseluler, artinya enzim tersebut dikeluarkan dari dalam sel. Di
dalam media produksi, selain terdapat sel-sel S. fibuligera, juga
terdapat ekstrak enzim α-amilase. Untuk memisahkan ekstrak enzim α-amilase dari
sel-sel S. fibuligera, dilakukan penyaringan dengan menggunakan kertas
saring dan corong pisah. Supernatannya adalah ekstrak enzim α-amilase dari S.
fibuligera.
¨ Aktivitas
enzim alfa amylase dari S. fibuligera
Gula
pereduksi adalah gula yang dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lemah seperti
reagen Tollens, reagen Fehling, dan reagen Benedict. Adanya gula pereduksi ini
digunakan sebagai salah satu metode untuk menentukan aktivitas enzim α-amilase,
yaitu metode Somogyi-Nelson. Aktivitas enzim α-amilase ditentukan dengan
mengukur nilai absorbansi sinar tampak dengan menggunakan teknik
spektrofotometri. Hidrolisis pati oleh enzim α-amilase akan menghasilkan gula
pereduksi yang konsentrasinya sebanding dengan aktivitas enzim.
d. Glukoamilase
Glukosa merupakan enzim yang penting dalam industri pangan
dan fermentasi. Glukoamilase mengkatalisis pengeluaran glukosa dari akhir
molekul pati yang tidak dapat tereduksi. Saccharomycopsis
fibuligera diketahui dapat mengsekresi glukoamilase ekstraseluler dengan
aktivitas debranching yang tinggi sedangkan Saccharomyces
cerevisiae diketahui memiliki kapasitas fermentasi yang tinggi, produksi
etanol yang tinggi dan toleransi terhadap etanol yang tinggi. Namun Saccharomyces cerevisiae tidak memiliki
kemampuan menghidrolisis pati atau dekstrin. Karena tingkat aktivitas debranching α-1,6 yang tinggi, amylase yang diproduksi
oleh Saccharomycopsis fibuligera
dapat digunakan untuk menghidrolisis tepung singkong. Hidrolisis pati yang
efisien membutuhkan baik α-amilase maupun dan glukoamilase bersama
aktivitas debranching α-1,6.
DAFTAR
PUSTAKA
A history of research on yeasts 8: taxonomy. James
A. Barnett. Published online in Wiley InterScience
(www.interscience.wiley.com). DOI: 10.1002/yea.1154
Perbandingan Aktivitas Enzim
α-Amilase Dari Biji Jagung Yang Sedang Tumbuh. Yeni
Mulyani. Makalah Seminar
Penelitian.
Jack W. Fell, Herman J. Phaff, Graeme M.
Walker, "Yeast," in AccessScience, ©McGraw-Hill Companies,
2008, http://www.accessscience.com. 12 april 2012
Variation
of electrophoretic karyotypes in genetically different strains of saccharomycopsis
fibuligera and yarrowia lipolytica. B.
H. Nga, C. W. Yip, S. I. Koh and
L. L. Chiu. 1995.
Department
of Microbiology, National University of Singapore
Microbiology Of Oriental Fermented Foods. C. W.
Hesseltine. Ann. Rev. Microbiol. 1983. 37:575-COI
Peningkatan
Sekresi α-Amilase Melalui Manipulasi Peptida
Sinyal Dan Efisien Pelipatan Protein Dalam
Pichia Pastoris Laporan Penelitian Shabarni
Gaffar., MSi, Dr. Maelita R. Moeis, Dr. Dessy Natalia, Dr. Soetijoso Soemitro. Fakultas
Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Padjajaran November 2007
Saccharomycopsis
fibuligera and its applications in biotechnology. Zhenming Chi , Zhe Chi,
Guanglei Liu, Fang Wang, Liang Ju, Tong Zhang. Biotechnology Advances 27 (2009)
423–431
Tidak ada komentar:
Posting Komentar