I. PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Karbohidrat merupakan substrat utama yang dipecah dalam proses fermentasi. Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi, fermentasi dapat terjadi karena adanya aktivitas mikroba pada substansi organik yang sesuai. Fermentasi dapat menyebabkan perubahan sifat bahan pangan sebagai akibat dari pemecahan kandungan-kandungan bahan pangan. Mikroba yang bersifat fermentatif dapat mengubah karbohidrat dan turunan-turunannya terutama menjadi alkohol, asam dan CO2. Faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi yaitu jumlah mikroba, lama fermentasi, pH (keasaman), substrat, suhu, alkohol, oksigen, garam, dan air. Ada beberapa bakteri yang penting dalam fermentasi yaitu bakteri asam laktat dan bakteri fermentasi alkohol.
Bakteri asam laktat mempunyai peranan esensial hampir dalam semua proses fermentasi makanan dan minuman. Sebagian besar asam laktat berpotensi memberikan dampak positif bagi kesehatan dan nutrisi manusia. Peran utama bakteri ini dalam industri makanan adalah untuk pengasam bahan mentah dengan memproduksi sebagian besar asam laktat (bakteri homofermentatif) atau asan laktat, asam asetat, etanol dan CO2 (bakteri heterofermentatif).
Fermentasi secara teknik dapat didefinisikan sebagai suatu proses oksidasi anaerob atau partial anaerobic dari karbohidrat dan menghasilkan alkohol serta beberapa asam. Terdapat dua jenis bakteri fermentasi asam laktat, yaitu bakteri homofermentatif dan bakteri heterofermentatif. Berdasarkan jenis bakteri tersebut maka pada makalah ini akan dijelaskan tentang bakteri homofermentatif.
II. Rumusan Masalah
1. Karakteristik bakteri asam laktat dan pengertian bakteri homofermentatif
2. Jenis-jenis bakteri fermentasi asam laktat
3. Perbandingan bakteri homofermentatif dan heterofermentatif
III. Pembahasan
A. Karakteristik bakteri asam laktat dan pengertian bakteri homofermentatif
Karakteristik umum bakteri asam laktat (BAL) dikelompokkan sebagai bakteri gram positif bentuk kokus atau batang, yang tidak berspora, suhu optimum ± 400C, pada umumnya tidak motil, bersifat anaerob, katalase negatif dan oksidase atau positif, dengan asam laktat sebagai produk utama fermentasi karbohidrat. Sifat-sifat khusus bakteri asam laktat adalah mampu tumbuh pada kadar gula, alkohol, dan garam yang tinggi, mampu memfermentasikan monosakarida dan disakarida. BAL terdiri atas 4 genus yaitu : Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus dan Pediococcus.
Bakteri asam laktat merupakan bakteri yang sering digunakan sebagai starter kultur untuk susu fermentasi, berpotensi sebagai antikolesterol yang diduga karena adanya eksopolisakarida (EPS).
Bakteri homofermentatif adalah Fermentasi bakteri asam laktat yang hanya menghasilkan asam laktat sebagai prodaknya. Bakteri homofermentatif sering digunakan dalam pengawetan makanan, karena produksi asam laktat dalam jumlah tinggi di dalam makanan dapat menghambat pertumbuhan bakteri lainnya yang menyebabkan kebusukan makanan.Pada kelompok bakteri ini asam piruvat yang terbentuk dari jalur glikolisis (EMP) bertindak sebagai penerima hidrogen, dimana reduksi asam piruvat oleh NADH2 menghasilkan asam laktat.
B. Jenis-jenis bakteri asam laktat
Bakteri asam laktat dapat dibedakan atas 2 kelompok yaitu:
1. Bakteri homofermentatif; glukosa difermentasi menghasilkan asam laktat sebagai satu-satunya produk. Contoh : Streptococus, Pediococcus, dan beberapa Lactobacillus.
2. Bakteri heterofermentatif : glukosa difermentasikan selain menghasilkan asam laktat juga memproduksi senyawa-senyawa lainnya yaitu etanol, asam asetat. Contoh : Leuconostoc, dan beberapa spesies Lactobacillus.
C. Perbandingan bakteri homofermentatif dan bakteri heterofermentatif
1. Perbedaan kedua kelompok bakteri ini didasarkan juga pada kemampuan bakteri asam laktat dalam menghasilkan enzim fruktosa difosfat aldolase. Bakteri asam laktat homofermentatif mampu menghasilkan enzim fruktosa difosfat aldolase, sedangkan bakteri asam laktat heterofermentatif tidak mampu menghasilkan enzim tersebut tetapi bakteri asam laktat heterofermentatif mampu menghasilkan glukosa 6 fosfat dehidrogenase dan 6 fosfat glukonatdehidrogenase sehingga mempunyai jalur pembentukan asam laktat yang berbeda.
2. Secara garis besar, keduanya memiliki kesamaan dalam mekanisme pembentukan asam laktat, yaitu piruvat akan diubah menjadi laktat (atau asam laktat) dan diikuti dengan proses transfer elektron dari NADH menjadi NAD+. Pola fermentasi ini dapat dibedakan dengan mengetahui keberadaan enzim-enzim yang berperan di dalam jalur metabolisme glikolisis.
Bakteri homofermentatif melibatkan aldolase dan heksosa aldolase namun tidak memiliki fosfoketolase serta hanya sedikit atau bahkan sama sekali tidak menghasilkan CO2. Jalur metabolisme dari yang digunakan pada homofermentatif adalah lintasan Embden-Meyerhof-Parnas untuk menghasilakn piruvat kemudian direduksi menjadi asam laktat melibatkan enzim laktase dehidrogenase menggunakan kelebihan NADH. Beberapa contoh genus bakteri yang merupakan bakteri homofermentatif adalah Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus, Pediococcus, dan Lactobacillus.
Metabolisme Gula Heksosa Bersifat Homofermentatif
Bakteri bersifat homofermentatif mengubah hampir semua gula yang mereka gunakan, terutama glukosa menjadi asam laktat. Pada Jalur bersifat homofermentatif mencakup tahap pertama dari semua reaksi glikolisis yang mengarah dari heksosa untuk piruvat. Pada terminal akseptor elektron dalam jalur ini adalah yang piruvat direduksi menjadi asam laktat. Pada fermentasi, pirufat dekarboksilasi untuk Etanol, yang merupakan terminal akseptor elektron, yang dikurangi menjadi etanol.
Aktivitas bakteri asam laktat berlawanan dengan aktivitas bakteri pathogen, bakteri asam laktat menghasilkan asam laktat yang dapat menurunkan nilai pH (3 sampai 4,5) untuk menghambat bakteri pathogen seperti Salmonella dan Staphylococcus aureus yang terdapat pada suatu bahan makanan, jika didalam bahan makanan tersebut terdapat bakteri asam laktat golongan Lactobacillaceae (Fardiaz, 1992).
Bakteri asam laktat merupakan kelompok bakteri yang mempunyai kemampuan untuk membentuk asam laktat sebagai hasil utama dari metabolisme karbohidrat. Asam laktat yang dihasilkan dengan cara tersebut akan menurunkan nilai pH dari lingkungan pertumbuhannya, menimbulkan rasa asam serta menghambat pertumbuhan dari beberapa jenis mikroorganisme lainnya (Buckle,1987). Bakteri asam laktat mampu mengubah karbohidrat (glukosa) menjadi asam laktat. Bakteri asam laktat juga menghasilkan senyawa tertentu yang dapat meningkatkan nilai organoleptik makanan dan minuman, termasuk rasa dan bau yang mengundang selera serta memperbaiki penampilan (Suriawiria, 2003).
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi pertumbuhan bakteri homofermentatif yaitu: lama fermentasi, pH, suhu dan oksigen.
Gambar 1. Kurva pertumbuhan kultur mikroba
- Lama Fermentasi
Mikroorganisme di inokulasi pada media , pertumbuhan yang terlihat mula-mula adalah suatu pembesaran ukuran, volume dan berat sel. Ketika ukurannya telah mencapai kira-kira dua kali dari besar sel normal, sel tersebut membelah dan menghasilkan dua sel. Sel-sel tersebut kemudian tumbuh dan membelah diri menghasilkan empat sel. Selama kondisi memungkinkan, pertumbuhan dan pembelahan sel berlangsung terus sampai sejumlah besar populasi sel terbentuk. Waktu antara masing-masing pembelahan sel berbeda-beda tergantung dari spesies dan kondisi lingkungannya, tetapi untuk kebanyakan bakteri waktu ini berkisar antara 10 – 60 menit. Tipe pertumbuhan yang cepat ini disebut pertumbuhan logaritmis atau eksponensial karena bila log jumlah sel digambarkan terhadap waktu dalam grafik akan menunjukkan garis lurus.
- pH (keasaman)
Makanan yang mengandung asam biasanya tahan lama, tetapi jika oksigen cukup jumlahnya dan bakteri dapat tumbuh serta fermentasi berlangsung terus, maka daya awet dari asam tersebut akan hilang. Pada keadaan ini mikroba proteolitik dan lipolitik dapat berkembang biak. Hubungan antara pertumbuhan mikroba dan jumlah asam ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Hubungan antara jumlah asam dan pertumbuhan mikroba pada susu
- Suhu
Tiap-tiap mikroorganisme memiliki suhu pertumbuhan maksimal, minimal dan optimal yaitu suhu yang memberikan pertumbuhan terbaik dan perbanyakan diri tercepat. Mikroorganisme dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok berdasarkan suhu pertumbuhan yang diperlukannya yaitu golongan psikrofil, tumbuh pada suhu dingin dengan suhu optimal 10 – 20˚C, golongan mesofil tumbuh pada suhu sedang dengan suhu optimal 20 – 45˚C dan golongan termofil tumbuh pada suhu tinggi dengan suhu optimal 50 – 60˚C. Bakteri bervariasi dalam hal suhu optimum untuk pertumbuhan dan pembentukan asam. Kebanyakan bakteri dalam kultur laktat mempunyai suhu optimum 30˚C, tetapi beberapa kultur dapat membentuk asam dengan kecepatan yang sama pada suhu 37˚C maupun 30˚C.
- Oksigen
Tersedianya oksigen dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme. Bakteri diklasifikasikan menjadi empat kelompok yaitu aerob obligat (tumbuh jika persediaan oksigen banyak), aerob fakultatif (tumbuh jika oksigen cukup, juga dapat tumbuh secara anaerob), anaerob obligat (tumbuh jika tidak ada oksigen) dan anaerob fakultatif (tumbuh jika tidak ada oksigen juga dapat tumbuh secara aerob).
Pemanfaatan BAL oleh manusia telah dilakukan sejak lama, yaitu untuk proses fermentasi makanan. Bakter Asam Laktat banyak digunakan untuk pengawetan dan memperbaiki tekstur dan cita rasa bahan pangan. Bakteri asam laktat mampu memproduksi asam laktat sebagai produk akhir perombakan karbohidrat, hidrogen peroksida, dan bakteriosin. Dengan terbentuknya zat antibakteri dan asam maka pertumbuhan bakteri pathogen seperti Salmonella dan E. coli akan dihambat.
Sebagian bakteri asam laktat berpotensi memberikan dampak positif bagi kesehatan dan nutrisi manusia, beberapa di antaranya adalah meningkatkan nilai nutrisi makanan, mengontrol infeksi pada usus, meningkatkan digesti (pencernaan) laktosa, mengendalikan beberapa tipe kanker, dan mengendalikan tingkat serum kolesterol dalam darah.
Selain bakteriosin, senyawa antimikroba (penghambat bakteri lain) yang dapat diproduksi oleh BAL adalah hidrogen peroksida, asam lemah, reuterin, dan diasetil. Senyawa-senyawa tersebut juga berfungsi untuk memperlama masa simpan dan meningkatkan keamanan produk pangan. BAL menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) untuk melindungi selnya terhadap keracunan oksigen. Namun, H2O2 dapat bereaksi dengan senyawa lain (contohnya tiosianat endogen dalam susu mentah) hingga menghasilkan senyawa penghambat mikroorganisme lain. Mekanisme ini disebut sebagai sistem antimikroba laktoperoksidase. Asam laktat dan asam lemah lain yang dihasilkan BAL dapat memberikan efek bakterisidal untuk bakteri lain karena pH lingkungan dapat turun menjadi 3-4,5. Pada pH tersebut, BAL tetap dapat hidup sedangkan bakteri lain, termasuk bakteri pembusuk makanan yang merugikan akan mati. Beberapa spesies BAL merupakan probiotik yang baik karena dapat bertahan melewati pH lambung yang rendah dan menempel atau melakukan kolonisasi usus. Akibatnya, bakteri jahat di usus akan berkurang karena kalah bersaing dengan BAL.
IV. Kesimpulan
1. Karakteristik umum bakteri asam laktat (BAL) dikelompokkan sebagai bakteri gram positif bentuk kokus atau batang, yang tidak berspora, suhu optimum ± 400C, pada umumnya tidak motil, bersifat anaerob, katalase negatif dan oksidase atau positif, dengan asam laktat sebagai produk utama fermentasi karbohidrat. Bakteri homofermentatif adalah bakteri substrat fermentasi asam laktat yang hanya menghasilkan asam laktat sebagai prodaknya.
2. Bakteri asam laktat dapat dibedakan atas 2 kelompok yaitu:
a. Bakteri homofermentatif; glukosa difermentasi menghasilkan asam laktat sebagai satu-satunya produk.
b. Bakteri heterofermentatif : glukosa difermentasikan selain menghasilkan asam laktat juga memproduksi senyawa-senyawa lainnya yaitu etanol, asam asetat.
3. Perbedaan kedua kelompok bakteri ini didasarkan juga pada kemampuan bakteri asam laktat dalam menghasilkan enzim fruktosa difosfat aldolase. Secara garis besar, keduanya memiliki kesamaan dalam mekanisme pembentukan asam laktat, yaitu piruvat akan diubah menjadi laktat (atau asam laktat) dan diikuti dengan proses transfer elektron dari NADH menjadi NAD+.
