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