Selasa, 17 April 2012

Saccharomyces cerevisiae


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


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.
7)    http://eprints.undip.ac.id/13474/4/Halaman_Angka.pdf , diunduh pada tanggal 13 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.
11) Muchtadi Tien R. dan Fitriyono Ayustaningwarno. Teknologi Proses Pengolahan Pangan. Bandung: Alfabeta; 2010: 138 – 140.


1 komentar:

  1. terimakasih atas ilmu yang dibagi,
    semoga bermanfaat bagi semuanya....
    amiin,,,,,

    BalasHapus