PERANAN MIKROORGANISME Leuconostoc mesenteroides SEBAGAI PENGHASIL ENZIM DEKSTRAN-SUKRASE

Makalah Mikrobiologi Pangan

PERANAN MIKROORGANISME Leuconostoc mesenteroides SEBAGAI

PENGHASIL ENZIM DEKSTRAN-SUKRASE

 

Disusun oleh :

Yuli Hardiyanti

4122220013

Biologi Nondik A 2012

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN

2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan berkah dan hidayah-Nya kepada kami sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul, “ Peranan Mikroorganisme Leuconostoc mesenteroides Sebagai Penghasil Enzim Dekstran-Sukrase ” dalam kajian Biologi sebagai bentuk pengajuan tugas dari mata kuliah Mikrobiologi Pangan oleh Ibunda Dra. Uswatun Hasanah, M.Si

Adapun makalah ini berisi 3 Bab yakni Bab 1 berupa pendahuluan dari pembuatan makalah, Bab 2 berupa pembahasan dari species Leuconostoc mesenteroides dan peranannya sebagai penghasil enzim dekstran-sukrase dan Bab 3 yang berisi kesimpulan berupa ringkasan dari makalah ini.

Kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk makalah ini. Akhir kata, semoga segala informasi yang terdapat di dalam makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Medan, 04 Mei 2015

Penulis

DAFTAR ISI

Halaman

Kata Pengantar                                                                                      i

Daftar Isi                                                                                                ii

Daftar Gambar                                                                                       iii

Bab 1 Pendahuluan                                                                               

1.1 Latar Belakang                                                                            1

1.2 Rumusan Masalah                                                                       1

1.3 Tujuan                                                                                         1

Bab 2 Pembahasan

2.1 Deksripsi Leuconostoc mesenteroides                                         2

2.2 Reproduksi Leuconostoc mesenteroides                                     3

2.3 L. mesenteroides dalam Penghasil  Dekstran-Sukrase                4      

2.4 L. mesenteroides dalam Penurunan Sianida                                6

2.5 Manfaat lain Leuconostoc mesenteroides                                    7

Bab 3 Penutup                                                                                       9

Daftar Pustaka                                                                                       10

           

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Leuconostoc mesenteroides                                                       3

Gambar 2.2 Pembelahan Biner                                                                      3

Gambar 2.3 Siklus Metabolisme Leuconostoc mesenteroides                       5

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

            Leuconostoc mesenteroides merupakan bakteri gram positif,  filum Firmicutes, dimana termasuk dalam bakteri asam laktat dan, Ciri umum dari bakteri asam laktat yakni memiliki bentuk kokus atau batang, tidak membentuk spora, tidak motil, katalase negatif dan oksidasi positif,  suhu optimum nya 40 derajat celcius, jika dilihat kebutuhannya terhadap O₂  bakteri asam laktat bersifat anaerob aerotoleran karena meskipun tanpa adanya O₂, bakteri ini bisa tumbuh baik pada lingkungan yang terdapat atau tidak terdapat O₂ . Bakteri asam laktat ini memiliki sifat khusus yaitu mampu hidup pada kadar gula, garam dan alkohol yang tinggi serta mampu memfermentasi monosakarida dan disakarida.

            Leuconostoc mesenteroides menghasilkan enzim ekstraselular yang disebut dextransucrase yang mengubah glukosa dari molekul sukrosa menjadi dextran dan melepaskan fruktosa ke lingkungan. Untuk lebih jelasnya, maka pada makalah ini akan dibahas permasalahan tentang peranan Leuconostoc mesenteroides dalam penghasil enzim dekstran – sukrase.

           

1.2 Rumusan Masalah

1.      Bagaimana sistematika dari Leuconostoc mesenteroides?

2.      Bagaimana habitat dan deskripsi dari Leuconostoc mesenteroides?

3.      Bagaimana peranan Leuconostoc mesenteroides dalam penghasil enzim dekstran-sukrase?

4.      Bagaimana mekanisme kerja Leuconostoc mesenteroides?

1.3 Tujuan

1.      Mengetahui sistematika dari Leuconostoc mesenteroides.

2.      Mengetahui habitat dan deskripsi dari Leuconostoc mesenteroides.

3.      Mengetahui peranan Leuconostoc mesenteroides dalam penghasil enzim dekstran-sukrase.

4.      Mengetahui mekanisme kerja Leuconostoc mesenteroides.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Deskripsi Leuconostoc mesenteroides

Bakteri tersebut tergolong bakteri asam laktat heterofermentatif, Gram positif. Karakteristik bentuk sel bulat, bersifat anaerob fakultatif, sel tidak motil. Bakteri ini dikelompokan katalase negatif, tidak membentuk spora, kemoorganotrof dan suhu optimum untuk pertumbuhannya berkisar 20^o C hingga 30^o C. Memproduksi asam dan gas pada glukosa, tunggal atau berpasangan dan berantai pendek, bentuknya dapat berubaubah sesuai kondisi pertumbuhan, sel-sel tumbuh dalam glukosa atau pada media padat (Bonang. 1982).

Leuconostoc mesenteroides mulai ditemukan pada awal abad ke -19. Pada saat itu, orang-orang telah mengetahui bahwa pelunakkan tomat yang baru dipetik di Mexico dan California adalah karena Leuconostoc mesenteroides. Pada tahun 1861, Seorang ilmuwan terkenal, Louis Pasteur, mencari kemungkinan peran dari bakteri ini ketika ia melakukan observasi tentang lendir dari tebu. Penelitian ini juga dibantu oleh ilmuwan Rusia, Tsenkoovoskii. Awalnya bakteri ini bukan bernama Leuconostoc mesenteroides.   Pada abad ke - 19 tahun 1878, Leuconostoc mesenteroides mempunyai sinonim dengan Betacoccus arabinoseus dan Asococcus mesenteroides.

Adapun sistematika Leuconostoc mesenteroides adalah :

Kingdom         : Monera

Filum               : Firmicutes

Kelas               : Bacilli

Ordo                : Lactobacillales

Family             : Streptococcaceae

Genus              : Leuconostoc

Species            : Leuconostoc mesenteroides

 

Gambar 2.1 Leuconostoc mesenteroides

2.2 Reproduksi Leuconostoc mesenteroides

 

Gambar 2.2 Pembelahan Biner

  

Leuconostoc mesenteroides dihasilkan melalui proses pembelahan biner. Pada pembelahan biner, Leuconostoc menduplikasi DNA. Pada bakteri Gram positif, seperti Leuconostoc mesenteroides, sekat membelah dari dinding luar ke bagian dalam. Pada sekali pembelahan, terbentuk dua sel identik.

Leuconostoc mesenteroides tidak bereproduksi secara aseksual dengan menghasilkan spora. Spora adalah bentuk dari beberapa bakteri saat kondisi stres. Spora dapat berkembang menjadi organisme baru tanpa bergabung dengan organisme lain (Srikandi. 1992).

2.3 Peranan Leuconostoc mesenteroides dalam Penghasil  Dekstran-Sukrase

Leuconostoc mesenteroides berbentuk bulat secara berpasangan atau membentuk rantai pendek.Leuconostoc mesenteroides menghasilkan enzim ekstraselular yang disebut dextransucrase yang mengubah glukosa dari molekul sukrosa menjadi dextran dan melepaskan fruktosa ke lingkungan. Oleh karena itu hasilnya adalah pembentukan polimer subunit glukosa yang terikat dalam posisi alpha 1-6. Sebenarnya, subunit glukosa ditambahkan ke glukosa pada awal molekul primer sukrosa. sehingga setiap molekul dekstran memiliki satu sub unit fruktosa gula terminal. Dekstran digunakan secara komersial sebagai extender plasma darah.

Sukrosa                       Dextran + Fruktosa.

Dekstran adalah polimer dari glukosa yang manfaatnya sangat penting dalam industri farmasi sebagai bahan formulasi obat-obatan juga dalam industri makanan sebagai bahan pengental. Dalam fermentasi dekstran, sukrosa adalah sumber karbon utama yang akan dikonversi menjadi dekstran oleh enzim Dextransucrase. Pemanfaatan nira tebu seringkali digunakan dalam fermentasi dextran karena nira tebu banyak mengandung sukrosa yang baik bagi pertumbuhan sel bakteri Leuconostoc mesenteroides.Namun dari sisi petani tebu dextran merugikan dalam proses pembuatan gula tebu (Malik. 2008).

Meskipun begitu  sangatlah penting peran Leuconostoc mesenteroides dalam menghasilkan dekstran. Dekstran merupakan salah satu contoh EPS yang banyak dimanfaatkan. EPS atau eksopolisakarida adalah polisakarida yang diproduksi dan diekskresikan dari mikroba. Dextran merupakan produk komersial sejak bertahun-tahun yang lalu.

Dekstran telah banyak diteliti di bidang farmasi sebagai salah satu matriks pada sistem penghantaran obat baru berbentuk konjugat. Dekstran juga dilaporkan memiliki efek farmakologi sebagai anti platelet, antifibrin, dan plasma volume expansion pada kondisi hipovolemia, serta digunakan pada transplantasi microvascular dan microsurgery sebagai pelindung pembuluh darah dan meningkatkan sirkulasi mikro di dalam pembuluh darah. Dekstran juga sebagai obat antikoagulan juga sebagai barier adhesi atau mekanisme pada pencegahan perlekatan pasca operasi  karena kembali lagi memilii efek antikoagulan. Keunikan dari struktur dekstran adalah adanya dominasi ikatan 1,6 - alpha - D- , sehingga dapat berfungsi sebagai sumber serat. Dekstran yang telah digabung dengan gliserin melalui ikatan eter dapat berfungsi sebagai penyembuh luka dan adsorben bakteri atau toksin bakteri.

Metabolisme secara umum dari Leuconostoc. Tulisan yang ditebalkan adalah produk-produk yang dihasilkan. Keterangan nomor menjelaskan enzim yang terkait/proses: (1) dekstransukrase; (2) mannitol-dehidrogenase; (3) β-galaktosidase; (4) esterase; (5) NADH oksidase; (6) alkohol dehidrogenase; (7) phosphoketolase; (8) phosphotransasetilase, (9) α-asetolaktat dekarboksilase; (10) asetate kinase; (11) α-asetolaktat sintase; (12) non-enzimatic formation; (13) diasetil reduktase; (14) oksaloasetat dekarboksilase; (15) laktat dehidrogenase; (16) sitrat lyase; (17) malat dehidrogenase; (18) formation of aspartat; (19) malolaktik enzim; (20) ATPase

Skema alir karbon dan energi pada jalur metabolisme L.mesenteroides di beberapa gula. G1P, glukose-1-phosphate; G6P, glukose-6-phosphate; F6P, fruktose-6-phosphate; GAP, glyseraldehyde-3-phosphate; asetyl-P, asetylphosphate; asetyl-CoA, asetyl coenzyme A; 1, sukrose phosphorylase; 2, dextransukrase; 3,phosphoglucomutase (PGM); 4, glukokinase; 5, fruktokinase; 6, mannitol dehydrogenase; 7, pyruvate dehydrogenase.

Gambar 2.3 Siklus Metabolisme Leuconostoc mesenteroides

2.4 Peranan Leuconostoc mesenteroides dalam Penurunan Sianida

Hasil penelitian menunjukkan bahwa bakteri asam laktat berperan dalam proses penurunan sianida. Penurunan sianida pada silase kulit singkong terjadi karena adanya aktivitas enzim β-glukosidase yang dihasilkan oleh bakteri asam laktat terutama L. mesenteroides. Bakteri L. mesenteroides dapat mendegradasi sianida lebih baik dibandingkan bakteri asam laktat lain, karena mempunyai aktivitas β–glukosidase yang tinggi. Selain sebagai penghasil β-glukosidase, bakteri L. mesenteroides juga menghasilkan asam laktat yang diharapkan dapat mempercepat proses penurunan pH saat fermentasi anaerob (silase). Semakin cepat pH turun maka enzim proteolisis yang bekerja pada protein juga dapat ditekan.

L. mesenteroides mempunyai peranan penting dalam memperbaiki aroma dan tekstur suatu produk. Aroma silase perlakuan termasuk kedalam kriteria kualitas silase yang baik. Silase yang baik memiliki aroma asam dan wangi. Ada empat kriteria penilaian aroma silase yaitu sangat wangi, wangi, asam, dan bau tidak sedap.

Kondisi ini berdampak positif bagi L. mesenteroides, karena suhu 20-30^o C merupakan suhu yang baik untuk pertumbuhan bakteri L. Mesenteroides. Proses fermentasi mulai terjadi pada saat bakteri L. Mesenteroides mulai aktif memecah karbohidrat menjadi alkohol, asam laktat, asam butirat, asam karbonat dan juga terjadi pelepasan panas. Peristiwa ini dapat terjadi dalam kondisi anaerob. Panas yang dihasilkan selama proses ensilase kemungkinan mempengaruhi enzim linamarase. Enzim linamarase akan kehilangan aktifitasnya pada suhu di atas 75^oC (Octa. 2013).

 Berdasarkan hasil fermentasinya Leuconostoc masuk ke dalam kelompok bakteri heterofermentatif yaitu bakteri yang menghasilkan ethanol dan senyawa lain seperti karbondioksida dari fermentasi glukosa.

Glukosa                       Asam laktat + Ethanol + CO2

Sifat-sifat Leuconostoc yang penting dalam mikrobiologi pangan, baik yang merugikan maupun yang menguntungkan, adalah sebagai berikut:

1.    Dapat memfermentasi asam sitrat menjadi diasetil, misalnya oleh L. dextranicum dan L. cremoris, sehingga sering digunakan dalam pembuatan keju untuk meningkatkan cita rasa.

2.    Tahan garam sehingga sering berperan dalam memfermentasi awal produk yang mengandung garam, misalnya L.mesenteroides pada sauerkraut dan pikel.

3.    Dapat memulai fermentasi dengan cepat sehingga menghambat bakteri lain yang tidak diinginkan tumbuh selama fermentasi.

4.    Tahan konsentrasi gula tinggi, misalnya L.mesenteroides yang tahan konsentrasi gula 55 – 60 %, sehingga dapat tumbuh pada sirup, es krim, adonan kue, dan sebagainya.

5.    Produksi gas CO₂ dari gula dalam jumlah tinggi, sehingga jika mengkontaminasi makanan mengakibatkan hal-hal yang tidak diinginkan seperti pembentukan mata (lubang-lubang) pada keju yang terlalu besar, kerusakan makanan yang kandungan gulanya tinggi ( sirup, adonan kue, dan sebagainya), dan pengembangan roti yang berlebihan.

6.    Produksi lendir yang berlebihan pada makanan yang mengandung sukrosa. Sebaliknya, sifat memproduksi lendir yang terdiri dari dekstran ini menguntungkan untuk industri dekstran.

2.5 Manfaat lain Leuconostoc mesenteroides

Bakteriosin yang dihasilkan oleh bakteri asam laktat mudah diterima sebagai bahan tambahan dalam makanan baik oleh ahli kesehatan maupun oleh konsumen karena bakteri ini secara alami berperan dalam proses fermentasi makanan (Kusmiati. 2002).

Selain itu, dalam respon imun, L. Mesenteroides yang termasuk bakteri gram positif juga berperan dlam peningkatan kadar Th1 sitokin TNF- α IL-12 dan IFN-γ dalam sel perifer mononuklear darah (PBMC) di manusia. Bakteri gram positif dengan komponen strukturalnya mengaktifkan sel melalui TLR2 (Toll-like Receptor), namun apabila TLR2 bertemu dengan TLR4 (yang di aktifkan oleh bakteri gram negatif) maka respon imun tidak akan bersinergis dalam meningkatkan kadar sitokin.

Leuconostoc  yang ditemukan pada pasien dengan sistem imun yang baik. Hal ini berkaitan dengan kebiasaan mengkonsumsi susu, wine, dan produk sayur-sayuran. Oleh karena itu, saluran pencernaan adalah salah satu tempat yang berpontensi sebagai tempat berkembangnya bakteri. Selain itu L. mesenteroides juga merupakan bakteri yang banyak ditemukan dalam berbagai macam produk olaham makanan seperti: Sauerkraut, Gari (khas Afrika), keju, fermentasi susu, fermentasi sayur dll. Dalam proses penyulingan gula, L. mesenteroides merupakan organisme yang mengganggu, dimana L. mesenteroides menghidrolisa sukrosa dan mensintesis polimer glukosa sebagaimana dextran.

           

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

            Leuconostoc mesenteroides merupakan salah satu bakteri gram positif (termasuk kedalam filum streptococcae) yang memiliki bentuk bulat, memiliki peranan yang sangat penting dalam pengubahan senyawa sukrosa menjadi dekstran, yang akan digunakan dalam industri farmasi sebagai bahan formulasi obat-obatan juga dalam industri makanan, dengan bentuk pemecahan sukrosa sebagai berikut :

               L. mesenteroides

Sukrosa                                   Dextran + Fruktosa.

            Selain itu juga L. mesenteroides berperan dalam penurunan sianida pada silase kulit singkong terjadi karena adanya aktivitas enzim β-glukosidase yang dihasilkan oleh bakteri asam laktat terutama L. mesenteroides, dan juga L. mesenteroides memiliki peranan dalam bakteriosin.

DAFTAR PUSTAKA

Bonang, G. 1982. Mikrobiologi Kedokteran. Jakarta : Gramedia

Fardiaz, Srikandi.1992. Mikrobiologi pangan 1. Jakarta : Gramedia

Kusmiati, Amarila Malik. 2002. Aktivitas Bakteriosin dari Bakteri Leuconostoc mesenteroides Pbac 1 pada Berbagai Media. Jurnal Makara Kesehatan. Vol 6 No : 1

Malik, Amarilla. 2008. Skrining Gen Glukosiltransferase (Gtf) Dari Bakteri Asam Laktat Penghasil Eksopolisakarida. Makara Sains.  Vol 12 No : 1. Depok : Departemen Farmasi, Fmipa, Universitas Indonesia.

Octa, Yudi Sandi et al. 2013. Upaya Peningkatan Kualitas Kulit Singkong Melalui Fermentasi Menggunakan Leuconostoc mesenteroides Pengaruhnya Terhadap Kecernaan Bahan Kering dan Bahan Organik Secara In Vitro. Jurnal Ilmiah Peternakan. Vol 1 No : 1