PENGEMBANGAN ISOLAT KHAMIR (Saccharomyce cerevisiae)
DALAM PRODUKSI AMILASE
PADA PROSES FERMENTASI
Septian Indra Dwi, Sabrina Arindhani, Fatimatuz
Zahra, Frida Maslikhah, Septy Handayani
Fakultas Teknologi Pertanian
Universitas Jember
Abstrak
Saccharomyces
cerevisiae adalah nama spesies yang termasuk dalam
khamir berbentuk oval yang terdiri dari kapsul, dinding sel. Isolat RTG dapat dikembangkan dari
mikoba yang berperan pada fermentasi tapai utamanya khamir Saccharomyces
cerevisiae.
Penggunaan khamir itu sendiri sangat besar peranannya dalam membantu aktivitas
amilase yang baik. Isolasi
dengan menambah 0,5 ml suspensi ke medium selektif (media agar pati mengandung
2% pati terlarut/YPSs cair). Scale-up
perlu dilakukan karena selama fermentasi terjadi perubahan lingkungan internal
fermentor, yang dapat mempengaruhi aktivitas dan produktivitas mikroba. Penggunaan
khamir Saccharomyces sp dan enzim alfa-amilase berpengaruh terhadap peningkatan
aktivitas pemecahan gula kompleks menjadi gula sedrhana.
Kata kunci : Saccharomyces cerevisiae,
amilase, scale-up.
PENDAHULUAN
Saat ini banyak dijumpai
produk fermentasi minuman dan makanan yang berasal dari hasil aktivitas enzim
dari mikroba. Contohnya, enzim amilase dari mikroba khamir. Amilase adalah kelompok enzim yang dapat
memecah pati menjadi gula-gula sederhana sehingga banyak digunakan dalam
berbagai industri seperti industri tekstil. deterjen dan gula cair nontebu.
Produk fermentasi
tradisional atau pun substrat alami lainnya merupakan sumber utama untuk
mendapatkan mikroba berpotensi. Mikroba pada substrat alami tersebut dapat
diisolasi serta diskrining kemampuan enzimnya. Isolat-isolat terseleksi dapat dimanfaatkan
secara langsung untuk meningkatkan kualitas produk fermentasi tradisional. asal
mikroba tersebut, atau dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan industri
lainnya, di antaranya sebagai penghasil enzim. Enzim dapat diproduksi dengan
cara enumbuhkan sel mikroba pada media
yang sesuai.
Beberapa enzim komersial
telah diproduksi dari mikroba antara lain enzim amilase yang dihasilkan oleh kelompok
bakteri dan kapang. Dari kelompok bakteri dihasilkan oleh Bacillus spp (B.
substilis, B. mycoides, B. stearothermophillus, B. cereus dan B.
polymixa), sedang dari kelompok kapang oleh Aspergillus spp. dan Rhizopus
spp. (Fogarty dan Kelly, 1980). Dari kelompok khamir hanya sedikit sekali
diketahui yang dapat menghasilkan amilase, di antaranya Endomyces sp
(Hattori, 1962) dan Saccharomycopsis fibuligera (Futatsugi, et al.,
1980, Hadisepoetro et al., 1979 dan Wickerham et al., 1944).
Hingga saat ini ebutuhan akan enzim
amilase di Indonesia belum dapat terpenuhi sehingga masih harus diimpor dari
luar negeri.
MIKROBA YANG BERPERAN
Beberapa
mikroba baik bakteri, kapang maupun kamir dapat berperan dalam reaksi yang
melibatkan enzim amilase pada suatu proses fermentasi. Strain kapang yang dapat
digunakan adalah Rhizopus
sp dan Mucor sp. Sedangkan dari strain khamir yang dapat berpengaruk
terhadap reaksi dengan enzim amilase yaitu
khamir yang berperan pada pembuatan tape atau ragi, Saccharomycopsis, Saccharomyces dan Candida. Namun yang memiliki peran utama dalam fermentasinya
adalah Saccharomyces sp.
Karakteristik
khamir Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae adalah nama spesies yang termasuk dalam khamir berbentuk oval. Saccharomyces cerevisiae mempunyai mikrostruktur yang terdiri dari kapsul, dinding sel yang
mempunyai komponen seperti Glukan Khamir (30-35% berat kering dinding sel), Mannan
(30% dari berat kering dinding khamir), Protein (6% berat kering dinding sel), Kitin
(1-2 %), dan Lipid (8.5-13.5 %). Selain itu juga mempunyai membran sitoplasma.,
nukleus, vakuola, mitokondria, globula lipid, dan sitoplasma (Yalun, 2008).
Aktivitas relatif amilase adalah besarnya perbandingan antara diameter zona bening
dengan diameter zona pertumbuhan koloni yang ditumbuhkan pada media agar yang
mengandung 1% pati sebagai sumber karbon.
Zona bening tersebut menandakan bahwa pati yang terdapat dalam media
telah diubah menjadi gula sederhana yang terlihat setelah permukaan media yang
disiram dengan larutan iodium dan disimpan dalam lemari pendingin selama satu
hari. Di sekitar koloni yang tidak menghasilkan
amilase akan terbentuk warna biru akibat reaksi amilum dengan iodium. Aktivitas
relatif amilase isolat RTG cukup tinggi. Isolat RTG ini dikembangkan dari
mikoba yang berperan pada fermentasi tapai utamanya khamir Saccharomyces cerevisiae. Suhu optimum bekerjanya mikroba pada suhu
400C-450C dan pada pH 5,0-6,0. Semakin tinggi pH
aktivitas amilase cenderung menurun karena pada kisaran pH tertentu aktivitas enzim
dapat hilang sebab protein enzim mengalami denaturasi karena berubahnya ikatan rantai
polipeptida. Penggunaan khamir itu sendiri sangat besar peranannya dalam membantu
aktivitas amilase yang baik.
Sedangkan
pemanfaatan khamir S.cerevisiae dengan
konsentrasi enzim α-amilase
yang berbeda menunjukkan adanya interaksi antara enzim α-amilase yang menghidrolisis amilum
menjadi glukosa. Glukosa kemudian digunakan oleh S.cerevisiae. Dengan
demikian, S. cerevisiae berperan
dalam proses pengubahan glukosa yang dihasilkan dari proses hidrolisis oleh
enzim amilase menjadi etanol. Sehingga dapat diindikasikan bahwa penambahan
enzim α-amilase
dengan konsentrasi tinggi dapat menghidrolisa amilum menjadi glukosa secara
efektif, tetapi S.cerevisiae tidak dapat mengkonversi glukosa secara
efektif karena S.cerevisiae tidak memiliki nutrisi tambahan seperti pada
fermipan.
PENGEMBANGAN
INOKULUM
Inokulum yang berupa kultur kerja
tidak dapat langsung digunakan untuk fermentasi, sebelumnya perlu dipropagasi
untuk menumbuhkan kembali inokulum agar kaya dengan sel vegetatif. Selanjutnya
dapat langsung digunakan sebagai starter pada skala lab, tapi harus dibiakkan
kembali untuk skala industri. Prosedur perpindahan fermentasi dari skala
laboratorium ke skala industri disebut scale-up atau peningkatan proses.
Scale-up perlu dilakukan karena selama fermentasi terjadi perubahan lingkungan
internal fermentor, yang dapat mempengaruhi aktivitas dan produktivitas
mikroba. Pada fermentasi skala laboratorium digunakan fermentor gelas 1-5
liter. Percobaan di laboratoirum, meliputi menguji berbagai macam media,
temperatur, pH, dan sebagainya semurah mungkin. Kemudian, pada tahap percobaan
lapangan (pilot plant stage) biasanya menggunakan bioreaktor 300 –3.000 liter.
Selanjutnya pada tahap industri digunakan fermentor 10.000 – 400.000 liter.
Adapun secara umum tahapan scale-up yang dilakukan dapat dilihat pada gambar 1.
Pembuatan starter
Ekstrak Ulva fasciata
5 ml dimasukkan ke
dalam erlenmeyer 50 ml
(Purwanto, 2004). Ditambahkan larutan HCl 30% agar pH 4,5 (Munadjim, 1984). Metode serupa
dilakukan pada konsentrasi ragi roti fermipan® sebesar 0,5 mg; 1 mg; 1,5 mg dan
Saccharomyces cerevisiae (kontrol).
Starter siap digunakan dan dimasukkan ke dalam medium fermentasi tepat ketika
fase logaritmik fermipan® (berdasarkan kurva pertumbuhan).
Isolasi
dan seleksi
Isolasi
dengan menambah 0,5 ml suspensi ke medium selektif (media agar pati mengandung
2% pati terlarut/YPSs cair). Setelah inkubasi selama 2–5 hari pada suhu kamar
hingga ada pertumbuhan mikroba, selanjutnya diambil beberapa ml untuk
ditumbuhkan pada permukaan media YPSs padat. Masing-masing isolat yang berumur
3 hari di inokulasikan satu ose pada permukaan media agar YPSs, kemudian
inkubasi selama 7 hari pada suhu kamar. Adanya aktivitas amilase terlihat
dengan adanya zona bening disekitar koloni setelah dituang dengan larutan
iodine (1g I2,2 g KJ/300 ml
aquades).
Produksi
enzim amilase kasar
Enzim amilase kasar diproduksi dalam media YPSs
cair. Sebanyak 1% suspensi dengan kepekatan optik 0,5 pada panjang gelombang
630 nm dari isolat yang berumur 3–5 hari diinokulasikan ke dalam 20 ml medium
produksi, inkubasi selama 3 hari di atas alat pengocok dengan kecepatan 130
rpm. Kultur disentrifugasi pada kecepatan 10.000 rpm selama 15 menit untuk
memisahkan filtrat (berupa enzim kasar) dari partikel substrat.
Khamir sebagai mikroba fermentative dapat di hasilkan
dari proses isolasi dari beberapa bahan seperti Ulva fasciata dan
ragi
roti fermipan®, dan ragi tapai. Penggunaan
khamir saccaromyces sp dan enzim alfa-amilase berpengaruh terhadap peningkatan
aktivitas pemecahan gula kompleks menjadi gula sedrhana. Namun apabila pH dan
suhu fermentasi tidak terkontrol atau tidak sesuai dengan pertumbuhan khamir
maka dapat menghambat reaksi dengan menurunkan efektifitas alfa amilase.
DAFTAR PUSTAKA
Yalun.
2008. Mengenal Ragi Saccharomyces
cerevisiae. http://yalun.wordpress. com/2008/11/23/mengenal-ragi-saccaromices-cerevisiae/
[diakses tanggal 8 November 2012].
Munadjim. 1984. Teknologi
Pengolahan Pisang. Jakarta : Gramedia.
Purwanto. 2004. Aktivitas
Fermentasi Alkoholik Cairan Buah.
Jurnal Universitas Widya Mandala Madiun. Widya Warta No. 1 th.
XXXII/ISSN 0854-1981.
Fogarty, WM
dan Kelly, T. 1980. Amilases, Amyloglucosidases and Related Gluconases
in Economy Microbiology : Microbial enzymes and bioconversions vol. 5.
Ed. by. AH Rose. Academic Press, London.
Hattori
Y. 1962. Studies of amylolitic enzyme produced by Endomyces sp. 1.
Production of extracellular amilase by Endomyces sp. Agric. Biol.
Chem 25: 737–743.
Wickerham
LJ, Lockwood LB, Pettijohn OG and Ward GE. 1944. Starch hydrolysis and
fermentatiopn by the yeast Endomycopsis Fubuligera. Jornal of
Bacteriology. 48:413–427.
