Pichia Anomala

TUGAS MIKROBIOLOGI PANGAN

Pichia anomala

Oleh Kelompok 24:

                                    Febry Fajar H.                        G2C009015

                                    Iqbal Kameswara P. S.            22030110120055

                                    Elka Aprillia Budiansa              22030110120057

                                    Asri Subarjati                          22030111140084

PROGRAM STUDI  ILMU GIZI  FAKULTAS KEDOKTERAN

U N I V E R S I T A S  D I P O N E G O R O

SEMARANG

2012

Mengenal Pichia Anomala

            Pichia anomala adalah spesies khamir yang paling menarik, dari aspek lingkungan, industry dan kesehatan. Spesies ini telah diisolasi dari habitat alam yang sangat bervariasi (contoh dalam makanan, serangga, air pembuangan dll.) dan khamir ini memiliki beranekaragam metabolisme dan fisiologi. Beberapa aktivitas dari khamir ini, khususnya pada aktivitas antimicrobial, membuatnya menjadi organism yang sangat menarik untuk penerapannya dalam control biologis pada sector industry pangan pertanian. Menjadi organisme yang “kuat dan tahan terhadap berbagai kondisi lingkungan” menjadi poin tambahan bagi khamir ini untuk dieksploitasi dalam bioremediasi polutan lingkungan. Pichia anomala merupakan salah satu jenis khamir yang masuk dalam kelompok kelas Ascomycetes. Taksonomi dari spesies ini adalah sebagai berikut.^[1]

Gambar 1. Bentuk askospora P. anomala 

Filum               : Fungi

Kelas               : Ascomycetes

Subkelas          : Hemiascomycetidae

Ordo                : Endomycetales

Famili              : Saccharomycetaceae

Subfamili         : Saccharomycoideae

Genus              : Pichia                

Spesies            : Pichia anomala

Pichia anomala adalah khamir askomicetes yang hererotalus, membentuk satu sampai empat askospore yang berbentuk topi. Hal ini pertama kalinya dijelaskan oleh Hansen sebagai Saccharomyces anomalus Hansen yang kemudian dipindahkan dengan Saccharomyces saturnus KIocker dengan khamir genus baru, Willia. Namun, Sydow dan Sydow mengalihkan seluruh spesies dari genus Willia ke Hansenula genus baru, karena nama Willia telah digunakan untuk genus lumut. Spesies-spesies Hansenula dan Pichia awalnya dipisahkan pada kemampuan untuk mengasimilasi nitrit sebagai sumber nitrogen saja. Namun, perbedaan ini tidak dianggap memadai untuk membenarkan pemisahan menjadi dua genera dan spesies Hansenula dengan askospora yang berbentuk topi sehingga dipindahkan ke genus Pichia. Reklasifikasi tersebut kini diterima secara luas, namun banyak laporan yang masih mengacu pada Hansenula anomala dan beberapa berpendapat untuk pemulihan kembali pada genus Hansenula. Argumen-argumen yang didukung oleh sebuah studi filogenetik dari 500 ragi ascomycetous, dimana sebagian besar anggota mantan genus Hansenula membentuk clade terpisah.^[2]

Pichia anomala adalah khamir askomicetes yang hererotalus, membentuk satu sampai empat askospore yang berbentuk topi. Hal ini pertama kalinya dijelaskan oleh Hansen sebagai Saccharomyces anomalus Hansen yang kemudian dipindahkan dengan Saccharomyces saturnus KIocker dengan khamir genus baru, Willia. Namun, Sydow dan Sydow mengalihkan seluruh spesies dari genus Willia ke Hansenula genus baru, karena nama Willia telah digunakan untuk genus lumut. Spesies-spesies Hansenula dan Pichia awalnya dipisahkan pada kemampuan untuk mengasimilasi nitrit sebagai sumber nitrogen saja. Namun, perbedaan ini tidak dianggap memadai untuk membenarkan pemisahan menjadi dua genera dan spesies Hansenula dengan askospora yang berbentuk topi sehingga dipindahkan ke genus Pichia. Reklasifikasi tersebut kini diterima secara luas, namun banyak laporan yang masih mengacu pada Hansenula anomala dan beberapa berpendapat untuk pemulihan kembali pada genus Hansenula. Argumen-argumen yang didukung oleh sebuah studi filogenetik dari 500 ragi ascomycetous, dimana sebagian besar anggota mantan genus Hansenula membentuk clade terpisah.^[2]

Morfologi P. anomala menunjukkan keragaman dalam berbagai bentuk selular dengan sel tunas dan pseudohifa bercabang menjadi jelas dalam media kultur, baik cair maupun padat. Khamir ini juga telah dilaporkan tumbuh pada media bebas vitamin. Mengenai oksigen P. anomala, organisme ini dapat dianggap sebagai khamir fakultatif, mampu tumbuh di kedua kondisi baik oksigen penuh maupun oksigen terbatas. Respirasi P. anomala pada kondisi aerobic dan fermentasi alcohol yang hanya ditimbulkan oleh pembatasan O₂. Fredlund et al (2004a) melaporkan bahwa P. anomala menunjukkan tingkat pertumbuhan 0,22 dan 0,056 jam-1 dan hasil biomassa 0,59 dan 0,11 g/g glukosa di bawah kondisi aerobic dan anaerobik masing-masing. Ketika terjadi pergeseran keterbatasan oksigen, P. anomala cepat menginduksi enzim fermentasi (piruvat dekarboksilase dan dehirogenase alkohol) dan juga menurunkan fluks melalui jalur fosfat pentosa. S. cerevisiae juga dianggap sebagai khamir fakultatif, tetapi dalam organisme ini, glukosa (bukan oksigen) mengatur metabolism karbon pusat.

            P. anomala memiliki banyak galur (strain). Namun, strain yang terkenal adalah P. anomala J121. Strain ini terkenal karena perannya sebagai agen biokontrol. Untuk memahami peran ini diperlukan pengetahuan yang mendalam mengenai karakteristik fisiologisnya. Pichia anomala J121 merupakan strain khamir yang berguna untuk mencegah kerusakan akibat kapang dan meningkatkan penyimpanan biji-bijian yang berkadar air sedang (lembab) pada sistem penyimpanan yang telah rusak.^[3]

                P. anomala J121 tumbuh dalam kondisi anaerobic yang keras, yaitu pada suhu antara 3^oC dan 37^oC, pada pH antara 2-12.4, dan pada aktivitas air dari 0.92 (NaCl) dan 0.85 (gliserol). Khamir ini dapat mengasimilasi berbagai sumber C dan N dan menghasilkan toksin pembunuh. Sebuah medium selektif yang mengandung pati, nitrat, asam asetat, dan kloramfenikol dikembangkan untuk P. anomala. Sensitifitasnya terhadap senyawa antijamur yang umum digunakan sama dengan Candida albicans. P. anomala mampu tumbuh pada berbagai lingkungan yang mendukung kemampuan kompetitifnya. ^[3]

Bila dibandingkan dengan S. cereviceae, khamir Pichia anomala memiliki beberapa keunggulan. Dari sudut habitat, Pichia anomala memiliki habitat yang sangat beragam. Dapat dikatakan, khamir ini bisa tumbuh di mana saja, di lingkungan yang untuk S. cereviceae merupakan tempat yang tak mungkin ditumbuhi. Pichia anomala telah diisolasi dari sumber-sumber berikut: tanaman berbunga, kulit buah, saluran usus serangga, jaringan manusia dan feces, susu dan produk makanan panggang, minyak yang terkontaminasi, air limbah, eksudat pohon, makanan asin, dan dari lingkungan laut. Perbedaan dengan S. cereviceae juga terkait dengan aktivitas antijamur. Masing-masing memiliki cara tersendiri. Aktivitas antijamur P. anomala terkait dengan hidrolisis dinding sel (lisis oleh β glukanase-induced) dan/atau untuk produksi zat metabolit yang mudah menguap seperti etil asetat, sedangkan S. cereviceae menghasilkan racun pembunuh, seperti toksin K1 peptida, yang mengganggu integritas membran plasma. Selain itu, juga terdapat perbedaan dalam hal metabolism karbon pusat dimana P. anomala tidak sensitive terhadap glukosa (contohnya adalah P. anomala negative terhadap Crabtree). Semua ini adalah pengaruh demonstrative Pasteur di P. anomala. Hal ini merupakan perbedaan utama dengan S. cerevisiae tentang katabolisme glukosa dalam kondisi oksigen berubah dan ketersediaan glukosa. Misalnya, jika konsentrasi glukosa tinggi, P. anomala akan bernafas dalam kondisi aerobic, tidak seperti S. cerevisiae yang merupakan efek Crabtree positif khamir yang didominasi akan memfermentasi kadar glukosa tinggi – bahkan oksigen (karena katabolit represi / inaktivasi fungsi oksidatif mitokondria). Hanya ketika P. anomala ditransfer ke O₂ pada kondisi terbatas itu akan bersamaan mentransfer ke metabolism fermentasi.

Manifestasi praktis dari perbedaan-perbedaan metabolic ini berarti bahwa P. anomala dapat tumbuh aerobic dengan konsentrasi gula tinggi pada tingkat pertumbuhan relative tinggi dan kepadatan sel lebih tinggi dari S. cerevisiae. Kurangnya Efek Crabtree di P. anomala berarti (tidak seperti S. cerevisiae), tidak ada kebutuhan nyata untuk menjaga kadar gula rendah dan akibatnya tidak perlu melakukan sistem propagasi fed-batch khamir untuk mengontrol tingkat gula makan ketika mencoba untuk memaksimalkan produksi biomassa khamir.

Meskipun respon terhadap oksigen dan glukosa yang mewakili perbedaan utama antara metabolism S. cerevisiae dan P. anomala, tentu persamaan antara dua khamir memang ada berkaitan dengan ketersediaan oksigen dalam  kedua spesies yang tidak dapat tumbuh dalam kondisi anaerobic yang ekstrem. Hal ini karena oksigen diperlukan sebagai hal mutlak pada faktor pertumbuhan untuk sintesis sterol (ergosterol) dan asam lemak tak jenuh (oleat) (Walker, 1998) selama biogenesis membran plasma pada S. cerevisiae dan P. anomala. ^[3]

Gambar 2 Faktor lingkungan yang menyebabkan stress pada P. anomala

Gambar 2 merangkum tekanan fisikokimia dan biotic utama pada khamir, termasuk P. anomala, ketika dimanfaatkan dalam industri, atau ketika digunakan dalam aplikasi biokontrol lingkungan. P. anomala merespon kondisi stress tersebut dengan : mengumpulkan trehalosa dan mensekresi  etil asetat di bawah batasan O₂; sintesa gliserol (di awal) dan arabitol (di akhir) selama stress garam; merangsang biosintesis shock panas/dingin protein dan enzim stress, dan mengubah struktur membran sel. Respon stress juga diamati dalam khamir lain, namun akumulasi arabitol dalam garam menekankan sel P. anomala bukan merupakan fenomena yang dapat diamati dalam S. cerevisiae.

Berdasarkan stress hipoksia, akumulasi trehalosa di P. anomala terlibat sebagai respon spesifik untuk pembatasan oksigen. Sekresi etil asetat dalam P. anomala digunakan untuk menekan stress, dengan mencegah akumulasi asam asetat beracun intraselular (dan pada saat yang sama menekan pertumbuhan mikroba pesaing). Meskipun ada beberapa laporan yang saling bertentangan mengenai toleransi etanol P. anomala, khamir ini umumnya dianggap sebagai khamir yang tangguh atau “kuat”, dan mekanisme adaptasi stress (baik umum maupun khusus sangat efisien.^[4,5] Sebagai bukti toleransi stress yang melekat pada P. anomala cukup stabil pada viabilitas tinggi dan terjaga di kedua formulasi cair dan kering untuk aplikasi lingkungan biokontrol. ^[6,7]

            Di bidang industry makanan dan minuman P. anomala memiliki peran yang menarik walaupun ia juga memiliki kekurangan. Peran menarik ini adalah karena P. anomala memiliki ciri khusus yaitu kemampuannya untuk membebaskan fosfat larut dari asam fitat yang tak larut pada tanaman, yang merupakan bentuk fosfat non-utilisable (tak dapat dicerna) untuk hewan monogastrik. Kemampuannya ini difasilitasi oleh oleh aktivitas enzim fitase termostabil yang dihasilkannya. Peran P. anomala yang merugikan berhubungan dengan produksi makanan dan penyimpanan. Sebagai ragi pembusukan makanan, P. anomala memegang peran atas kontaminasi yoghurt, roti, kue manis, dan anggur  menyebabkan noda-noda yang sering disebut sebagai “pemalsuan kimia”. Hal ini karena kecenderungan P. anomala untuk membentuk etil asetat.

            P. anomala memainkan peran menguntungkan tertentu di lingkungan. Misalnya, seperti kebanyakan khamir, ia berperan sebagai agen saprofit pada siklus karbon, yang dapat membantu meringankan polusi oleh bioremediasi bahan kimia/logam berat dalam air limbah dan dapat bertindak dalam kontrol biologis mikroba berbahaya dengan memerangi jamur biodeteriogenik.

            Di bidang industri, P. anomala telah terbukti menghasilkan beberapa komoditi zat metabolic yang dapat dimanfaatkan sebagai komoditas bioteknologi. Komoditas ini antara lain sebagai agen bioremediasi, biofarmasi, biosurfaktan, bahan bakar biologis, biosida, dan sebagai agen biokontrol. Peran P. anomala sebagai agen biokontrol sangat menarik untuk aplikasi skala besar dalam sector industry pangan pertanian, misalnya untuk mencegah pembusukan oleh jamur pada buah dan serealia pascapanen dalam kondisi penyimpanan.

Daftar Pustaka

1.      Fardiaz, Srikandi. 1992. Mikrobiologi Pangan 1. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.

2.      www.fems-microbiology.org

3.      Walker, GM (1998) Yeast Physiology and Biotechnology. John Wiley & Sons, Chichester.

4.     Fredlund E, Blank LM, Schn_rer J, Sauer U, Passoth V (2004a) Oxygen- and glucose-dependent regulation of central carbon metabolism in Pichia anomala. Applied and Environmental Microbiology 70: 5905-5911

5.      Fredlund, E, Druvefors, UÄ, Olstorpe, M, Passoth, V and Schnürer, J (2004b) Influence of ethyl acetate production and ploidy on the anti-mould activity of Pichia anomala. FEMS Microbiology Letters 238 : 475-478

6.      Melin P, Håkansson S, and Schnürer, J (2007) Optimisation and comparison of liquid and dry formulations of the biocontrol yeast Pichia anomala J121. Applied Microbiology and Biotechnology 73: 1008-1016

7.      Mokiou, S and Magan, N (2008) Physiological manipulation and formulation of the biocontrol yeast Pichia anomala for control of Penicillium verrucosum and ochratoxin A contamination of moist grain. Biocontrol Science and Technology 18: 1063-1073

Lampiran