Saccharomycopsis fibuligera

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 4^oC.

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

http://dudinurhendra27.blogspot.com/2012/03/tape.html. 13 april 21012

http://nurhidayat.lecture.ub.ac.id/2009/05/13/mengenal-genus-genus-khamir/

Tugas Mipang kelompok 21

TUGAS MIKROBIOLOGI PANGAN

Candida tropicalis

Oleh Kelompok 21:

                                    Rahadiyan Nur W.                  22030110120016

                                    Surya Saputra                          22030110110061

                                    Septian Hari Pratama              22030110130078

                                    M. Nino Nurhakim                  22030111141002

PROGRAM STUDI  ILMU GIZI  FAKULTAS KEDOKTERAN

UNIVERSITAS  DIPONEGORO

SEMARANG

2012

Candida tropicalis

Candida tropicalis merupakan organisme jenis khamir uniseluler yang termausk dalam genus Candida, keluarga Cryptococcaceae dan divisi Deuteromicota (jamur tak sempurna/imperfecti). Candida tropicalis tumbuh baik pada suhu 25⁰C dan 37⁰C dalam darah dan Saboraud agars pada kondisi terpapar udara, membentuk koloni berwarna putih (membentuk lapisan tipis di dalam kaldu). Dengan pengamatan mikroskopis menunjukkan sel-sel tunas tak berkapsul (blastoconidia) yang berbentuk bulat, oval, atau bentuk batang, berukuran 2,5 µm x 3-14 µm, serta baik sel tunggal, berkelompok atau berbentuk rantai dapat diamati. Candida tropicalis membentuk hifa dan pseudohifa, namun bukan merupakan saluran perkecambahan, tidak seperti C. albican (secara morfologi membentuk saluran perkecambahan yang tak normal). Spesies dari genus Candida ini dapat mengasimilasi glukosa, maltose, sukrosa, galaktosa, selobiosa, xilosa, dan trehalosa, serta memfermentasi glukosa, maltose, sukrosa, galaktosa, dan trehalosa. Khamir jenis ini dapat ditemukan di alam bebas maupun pada hidung, tenggorokan, kulit, vagina, dan saluran pencernaan pada individu sehat. Namun, serangan Candida tropicalis dalam jumlah cukup banyak dapat menginfeksi pasien baik secara serentak maupun secara berkala. Pada makalah ini kami mencoba membahas materi mengenai Candida tropicalis yang memiliki manfaat pada bidang pangan, selain daripada efek negatif yang bisa ditimbulkan khamir dari genus Candida tersebut, seperti infeksi atau kandidosis baik yang bersifat superfisial maupun sistemik yang biasa menyerang kulit, rongga mulut, kuku, saluran pencernaan, vagina, serta organ dalam lainnya.

Klasifikasi Candida tropicalis
Kingdom Divisi Kelas Bangsa Suku Marga Jenis	Fungi Deuteromicota Deuteromycetes Moniliales Cryptococcaceae Candida Candida tropicalis

Berdasarkan referensi terdahulu, ditemukan bukti mengenai peran khamir golongan Candida tersebut sebagai produsen Xilitol yang baik. Xilitol (disebut juga sebagai gula alkohol atau polialkohol) sendiri merupakan pemanis alami yang terdapat dalam buah dan sayuran seperti wortel, kembang kol, selada, bawang, pisang, strowberi,plum kuning, apel, dan raspberry. Xilitol juga diproduksi dalam tubuh manusia sebanyak 15 g/hari sebagai senyawa antara (intermediet) dalam metabolism glukosa. Xilitol mempunyai tingkat kemanisan yang setara dengan sukrosa namun kalorinya (40%) lebih rendah dari karbohidrat lainnya. Xilitol merupakan gula berekarbon lima yang tidak dapat difermentasi oleh bakteri Streptococcus mutans penyebab kerusakan gigi, sehingga bersifat nonkariogenik yang aman untuk kesehatan gigi. Sifat-sifat yang dimiliki xilitol antara lain: mudah larut dalam air, tahan terhadap panas sehingga tidak mudah mengalami karamelisasi, memberikan sensasi dingin seperti mentol.

Sifat-sifat tersebut sangat baik untuk pengembangan produk pangan maupun produk farmasi. Salah satu produk pangan yang menggunakan xilitol adalah permen karet. Hampir sebagian besar (±80%) produk permen karet di Finlandia menggunakan bahan pemanis xilitol, begitu juga di Negara Jepang. Xilitol termasuk salah satu dari 12 komponen bahan pangan yang dapat memberikan efek menyehatkan tubuh (Food for Specified Health Use) atau kini lebih dikenal dengan istilah “pangan fungsional”. 

Xilitol dapat diaplikasikan pada industri bahan makanan, farmasi, dan produk perawatan kesehatan. Zat ini memiliki peran untuk mencegah kerusakan gigi, infeksi telinga pada anak-anak, dan sebagai pengganti gula bagi pasien diabetes. Karbohidrat jenis ini dapat dimetabolisme oleh tubuh tanpa melibatkan insulin serta secara lambat diserap oleh tubuh, sehingga ideal untuk dikonsumsi oleh pasien diabetes yang sangat tergantung pada ketersediaan insulin..Selain itu xilitol juga banyak digunakan pada berbagai produk kesehatan gigi, seperti pasta gigi.

Produksi xilitol yang pernah dilakukan selama ini masih belum efisien dan efektif untuk menghasilkan xilitol dalam skala besar dejgan harga yang relative murah. Salah satu cara yang sering dilakukan yaitu secara komersial melalui proses hidrogenasi xilosa (C5H10O5) pada suhu dan tekanan yang tinggi (suhu 80⁰C – 140⁰C tekanan 50 atmosfer) dengan bantuan katalis. Pembuatan Xilitol melalui proses ini membutuhkan biaya yang cukup tinggi karena selain diperlukan energy yang tinggi, bahan baku utamanya adalah xilosa murni, serta xilitol yang dihasilkan pun masih memerlukan permurnian yang ekstensif untuk memenuhi standar pemakaian pada industri makanan dan obat-obatan yang menyebabkan meningkatnya biaya produksi.

Prosedur bioteknologi dengan menggunakan mikroorganisme merupakan salah satu alternative untuk menghasilkan xilitol dan diharapkan dapat lebih ekonomis dari segi biaya produksi dan pemakaian energy. Proses ini dilakukan untuk mengganti proses produksi xilitol secara kimia yang terbilang relative mahal. Selain itu, xilitol dapat dproduksi dengan memanfaatkan hidrolisat hemiselulosa (xilan) sebagai pengganti xilosa murni yang dapat mengurangi biaya untuk pemisahan dan pemurnian. Berberapa tanaman yang dapat digunakan sebagai sumber xilan adalah padi, gandum, jerami, tongkol jagung, dan ampas tebu.

Mikroorganisme yang digunakan untuk memproduksi xilitol, diantaranya : bakteri, jamur, dan khamir. Khamir adalah salah satu mikroba yang bertanggung jawab dalam biokonversi xilosa menjadi xilitol terutama dari genus candida (Candida guilliermondi, Candida tropicalis, Candida pelliculosa, Candida parapsilosis), dan spesies lainnya yaitu Debaryomyces hansenii, Saccharomyces sp, dan Pennicillium sp.

Pada beberapa sumber disebutkan bahwa mikroorganisme yang terbaik dalam menghasilkan xilitol adalah khamir terutama dari genus Candida. Hasil penelitian Tom Granstrom (2002) menunjukkan bahwa Candida tropicalis adalah pengghasil xilitol terbaik dengan produktifitas 5,7 gram xilitol/liter. Produksi xilitol optimum scara fermentasi dapat ditentukan oleh biokonversi xilosa menjadi xilitol melalui metabolisme yang dilakukan oleh khamir, serta parameter optimum yang digunakan, seperti pH, temperatur, konsentrasi substrat, konssentrasi kosubstrat, dan aerasi.

Produksi xilitol optimum secara fermentasi dapat ditentukan oleh biokonversi xilosa menjadi xilitol melalui metabolism yang dilakukan oleh khamir (Candida tropicalis), serta parameter optimum yang digunakan, seperti pH, temperature, konsentrasi substrat, konsentrasi ko-substrat, dan aerasi. Sel khamir candida memiliki kemampuan untuk  xylose  reductase (XR) dan xylitol dehydrogenase (XDH).

Xilosa reductase(XR) dengan koenzim NADH/NADPH mengkatalisis reduksi D-xilosa menjadi xilitol. Xilitol yang dihasilkan sebagian dieekskresi keluar sel sebagai produk utama, dan sebagian lagi dimetabolismekan XDH dengan koenzim NAD yang mengkatalisi oksidasi xilitol menjadi D-xilulosa. D-xilulosa diubah menjadi D-xilulosa 5-fosfat oleh enzim xilulosa kinase, dan kemudian masuk dalam siklus heksosa monofosfat yang kemudian digunakan untuk pertumbuahan sel dan regenerasi NADH/NADPH. Sevara keseluruhan efisiensi asimilasi xilosa terjadi karena adanya aktivita dari XR dan XDH.

Siklus ini juga menunjukan asimilasi glukosa oleh candida sebagai ko-substrat. Glukosa merupakan sumber karbon yang lebih mudah dimetabolismekan oleh sel. Sehingga keberadaan glukosa dapat berperan untuk regenerasi koenzim NADH/NADPH dan peningkatan biomasa sel melalui glukosa-6-fosfat, akibatnya siklus heksosa monofosfat yang menghasilkan Glu-6P dari xilulosa melalui xilolusa-6-fosfat menurun. Sehingga konsumsi xilitol oleh sel berkurang dan lebih banyak yang diekskresikan sebagai produk.

Idealnya, akumulasi xilitol di dalam sel dan ekskresi sebagai produk ekstraseluler dapat meningkatkan xilitol, karena tidak ada xilitol yang diubah menjadi xilulosa. Penambahan glukosa sebagai ko-substrat dalam media fermentasi dapat menaikan produk xilitol, akan tetapi semakin tinggi konsentrasi ko-substrat (glukosa) maka dapat menghambat transport xilosa ke dalam sel, akibatnya dapat menurunkan produksi xilitol.

Produksi xilitol yang diperoleh melalui cara ini (metebolisme Candida tropicalis) dipengaruhi oleh beberapa factor, yaitu pH, suhu, konsentrasi substrat, konsentrasi ko-substrat, dan aerasi. Derajat keasaman telah duketahui mempengaruhi pertumbuhan sel dan pengaruhnya bervariasi diantara spesies khamir. Membrane sel yang tidak sepenuhnya permeable terhadap ion hydrogen menyebabkan Ph intraseluler berbeda dengan pH medium. Di samping itu pH juga menentukan kelarutan beberapa komponen di dalam medium sehingga modifikasi pH dapat mengakibatkan pengendapan nutrient an menjadi tidak dapat diasimilasi oleh khanir. Penurunan kerja khamir dalm fermentasi juga dapat terjadi ketika dalam mediumnya tidak ada control pH.

Kemampuan khamir untuk memproduksi xilitol terjadi pada temperature antara 24-25^oC dan temperature optimum biasanya pada batas 28-30⁰C. Konsentrasi substrat (xilosa) juga sangat berpengaruh dalam produksi xilitol. Konsentrasi substrat yang rendah dapat menurunkan hasil produksinya, karena substrat (xilosa) digunakan sebagai sumber karbon untuk pertumbuhan sel. Semakin besar konsentrasi (xilosa) maka makin bayak produksi xilitolnya. Candida tropicalis menghasilkan 84.5 gram xilitol per liter dari 150 g/l xilosa. Konsentrasi xilosa yang tinggi, tidak selalu menghasilkan xilitol yang tinggi. Rendahnya produksi xilitol selain disebabkan pengaruh inhibitor (hasil samping hidrolisis hemiselulosa) juga disebabkan karena xilitol dapat dimetabolismekan oleh khamir untuk pertumbuhan sel. Hambatan ini dapat diatasi dengan penambahan ko-substrat yaitu glukosa, sehingga  sebagian besar atau seluruh xilosa dapat dikonversi menjdai xilitol. Besarnya konsentrasi ko-substrat yang ditambahakan dalam media fermentasi juga mempengaruhi produksi xilitol. Penambahan glukosa 5-10g/L meningkatkan produksi xilitol 1.2-1.3 kali, sedangkan penambhan glukosa 15-20g/L tidak meningkatkan produksi xilitol.

Faktor yang terakhir yaitu aerasi, aerasi merupakan faktor yang penting karena ketersediaaan oksigen di dalam media dapat mempengaruhi pertumbuhan khamir, kecepatan pengambialn substrat, dan kecepatan pembentukan produk. Kondisi aerasi untuk produktivitas optimim tergantung pda konsentrasi substrat. Pembentukan xilitol biasanya terjadi di bawah kondisi oksigen yang terbatas dengan tujuan mengakumulasi NADH karena keberadaan oksigen yang berlebihan akan menurunkan aktivitas NADH yang berakibat pada menurunnya akumulasi produksi xilitol.

            Berdasarkan penjelasan sebelumnya dapat disimpulkan bahwa Candida tropicalis dapat dimanfaatkan secara optimal untuk produksi Xilitol yang merupakan salah satu bahan pangan komersial yang memiliki banyak manfaat bagi manusia, termasuk di bidang kesehatan.

Daftar Pustaka

1. Julistia Puspita, Puspa. Optimasi Konsentrasi Xilosa dan Glukosa Untuk Produksi Xilitol oleh Candida tropicalis. Bogor. Departemen Biokimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor; 2010.

2. S. Gelfand, MD, Michael. Infection Control and Hospital Epidemiology. Chicago. The University of Chicago Press; 1989: 280-283.

3. Mulyati. Isolasi Spesies Candida dari Penderita HIV/AIDS. Jakarta. Makara Kesehatan Vol.6, No.2; Desember 2002.

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