perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user 1 II
advertisement
1 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id II. LANDASAN TEORI A. TINJAUAN PUSTAKA 1. Sawi Asin Sawi asin merupakan produk fermentasi nabati yang dibuat dari sawi hijau. Sawi asin diproses dengan cara penggaraman melalui perendaman dalam larutan garam tanpa penambahan kultur starter atau dapat dikatakan sebagai fermentasi spontan dan mikroba yang berperan diseleksi oleh garam yang digunakan selama pembuatan sawi asin (Sadek, 2008). Bahan dasar untuk pembuatan sawi asin adalah sawi hijau (Gambar 2.1). Sawi hijau memiliki unsur makro dan mikro yang penting sebagai nutrisi selama proses fermentasi dalam pembuatan sawi asin berlangsung, di antaranya protein, karbohidrat, mineral, dan vitamin (Tabel 2.1). Sawi hijau memiliki bentuk batang yang pendek, tegap, dan daun yang lebar berwarna hijau tua. Daunnya mempunyai tangkai yang pipih. Bentuk daun sawi bulat dan oval, dengan panjang 20–30 cm atau lebih, berwarna hijau terang, dan berkerut (Tindall, 1983). Klasifikasi sawi hijau menurut Bailey (1963) adalah sebagai berikut : Divisi Subdivisi Class Ordo Famili Genus Species : Spermatophyta : Angiospermae : Dicotyledonae : Rhoeadales (Brassicales) : Cruciferae (Brassicaceae) : Brassica : Brassica juncea user (carabudidaya, 2013) Gambar 2.1 Sawi Hijau commit (Brassicatojuncea) 4 2 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Tabel 2.1 Komposisi dalam Sawi Hijau No Kandungan Air 1 Energi 2 Protein 3 Lemak 4 Karbohidrat 5 Kalsium (Ca) 6 Zat Besi (Fe) 7 Potasium (K) 8 Magnesium (Mg) 9 10 Vitamin A 11 Vitamin B2 12 Vitamin B6 13 Vitamin E Jumlah 90,7 g 27 kcal 2,86 g 0,42 g 4,67 g 115 mg 1,64 mg 384 mg 32 mg 3024 IU 0,11 mg 0,18 mg 2,01 mg Sumber : USDA (2012) Sawi asin (Gambar 2.2) merupakan salah satu produk pangan yang dibuat dengan cara perendaman sawi di dalam larutan garam tanpa penambahan kultur starter. Penambahan garam menyebabkan fermentasi berlangsung secara selektif, sehingga hanya mikroba tahan garam yang tumbuh. Garam berfungsi untuk mengeluarkan beberapa substrat tertentu, terutama gula yang diperlukan untuk pertumbuhan bakteri asam laktat (Pederson, 1982). Menurut Jacob (1951), garam dapat menarik air yang mengandung zat gizi keluar dari bahan. Fardiaz (1992) menambahkan, bila suatu sel ditempatkan dalam larutan garam dengan konsentrasi jauh lebih tinggi dibandingkan konsentrasi di dalam sel (hipertonis), maka sel akan berkerut dan mengakibatkan air di dalam sel keluar ke lingkungan. Zat gizi yang terdapat pada air tersebut terdiri dari seperti protein, karbohidrat, mineral, dan vitamin yang penting bagi bakteri asam laktat. Selain diberi garam, dalam pembuatan sawi asin dapat pula ditambahkan air tajin ataupun air kelapa sebagai sumber karbohidrat bagi bakteri yang berperan (Sadek, 2008). commit to user 3 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.2 Sawi Asin (kamusdapurku, 2008) Pada proses pembuatan sawi asin tidak dilakukan penambahan starter, kultur yang terlibat dalam fermentasi sawi asin merupakan kultur yang secara alami ada pada tumbuhan, misalnya dari jenis bakteri asam laktat Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, dan Pediococcus cerevisiae. Bakteri asam laktat tersebut diseleksi melalui garam yang ditambahkan selama pembuatan sawi asin. Karena tidak ada penambahan kultur starter pada fermentasi ini, maka disebut fermentasi spontan (Sadek, 2008). Pada tahap awal fermentasi sayuran, bakteri yang tumbuh adalah Leuconostoc mesenteroides yang akan menghambat pertumbuhan bakteri lain dan meningkatkan produksi asam dan CO2, sehingga menurunkan pH. Fermentasi dilanjutkan oleh bakteri yang lebih tahan terhadap pH rendah, yaitu Lactobacilus brevis, Pediococcus cereviseae dan, Lactobacillus plantarum. Bakteri-bakteri ini menghasilkan asam laktat, CO2, dan asam asetat (Vaughn, 1985). Fermentasi spontan perlu diperhatikan kondisi lingkungan yang memungkinkan pertumbuhan mikroba pada bahan organik yang sesuai. Mutu hasil fermentasi sayuran tergantung pada jenis sayuran, mikroba yang berperan, konsentrasi garam, suhu dan waktu fermentasi, komposisi substrat, pH, dan jumlah oksigen (Pederson, 1982). Menurut Winarno (1981) faktor-faktor utama yang penting dalam proses fermentasi sawi asin adalah konsentrasi garam yang cukup, distribusi garam yang merata, commit to user terciptanya keadaan yang mikroaerofilik, suhu yang sesuai, dan 4 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id tersedianya bakteri asam laktat. Jika konsentrasi garam yang digunakan untuk proses fermentasi terlalu rendah, maka akan terjadi proses pelunakan akibat aktivitas enzim pektinolitik. Sebaliknya, apabila jumlah garam terlalu banyak justru akan menunda proses fermentasi alami, menyebabkan warna menjadi gelap dan dapat ditumbuhi oleh khamir. Konsentrasi garam yang baik dalam fermentasi sayuran berkisar antara 2%-3%. 2. Bakteri Asam Laktat Bakteri asam laktat merupakan kelompok bakteri yang mempunyai kemampuan untuk membentuk asam laktat dari metabolisme karbohidrat dan tumbuh pada pH lingkungan yang rendah. Bakteri asam laktat pada dasarnya mempunyai kesamaan sifat sebagai berikut: 1. Berbentuk batang atau kokus, 2. Mempunyai karakteristik Gram positif, 3. Katalase negatif karena tidak mampu menghasilkan enzim katalase, 4. Tidak membentuk spora, 5. Nonmotil, 6. Mampu tumbuh pada larutan garam, gula dan alkohol tinggi, 7. Tumbuh pada kisaran pH 3,0 – 8,0, 8. Tumbuh pada berbagai suhu antara 5oC sampai 50oC (Wibowo 1988; Sudarmadji dkk., 1989), 9. Asam laktat sebagai senyawa utama hasil fermentasi karbohidrat (mono dan disakarida) (Fardiaz, 1992), dan 10. Bakteri asam laktat juga memproduksi asam volatil dan CO2. Selain itu, BAL juga mempunyai sifat umumnya tidak bergerak, kebanyakan bersifat anaerob fakultatif (Fardiaz, 1992). Berdasarkan atas tipe fermentasinya, BAL dibagi atas dua kelompok yaitu yang bersifat homofermentatif dan heterofermentatif. Secara garis besar, keduanya memiliki kesamaan dalam mekanisme commit pembentukan asam laktat, yaituto user piruvat akan diubah menjadi laktat 5 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id (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 (Buckle, 1987). BAL homofermentatif adalah bakteri yang mampu mengubah 95% heksosa menjadi asam laktat. Menurut Axelsson (2004), gula heksosa (glukosa) akan dimetabolisme oleh BAL yang bersifat homofermentatif melalui jalur glikolisis atau jalur Emden-Meyerhoff-Parnas (EMP) dengan menggunakan 2 molekul ATP dan enzim fruktosa difosfat aldolase untuk merubah glukosa menjadi fruktosa 1,6-difosfat. Akibat reaksi dehidrogenasi (untuk menghasilkan NADH + H+ dari NAD), reaksi fosforilasi, dan dihasilkannya 2 molekul ATP akan terbentuk fosfofenol piruvat yang selanjutnya dikonversi menjadi piruvat. Asam piruvat kemudian akan diubah menjadi asam laktat melalui aktivitas dari laktat dehidrogenase. Proses pemecahan glukosa menjadi asam laktat oleh BAL homofermentatif dapat dilihat pada Gambar 2.3. Beberapa contoh genus bakteri yang merupakan bakteri homofermentatif adalah Streptococcus, Enterococcus, dan Lactococcus. commit to user Gambar 2.3 Pemecahan Glukosa oleh BAL Homofermentatif (Axelsson, 2004) 6 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Sedangkan bakteri yang bersifat heterofermentatif menurut Axelsson (2004) merupakan grup yang memproduksi asam laktat dalam jumlah sedikit namun juga menghasilkan produk lain yaitu etil alkohol, asam asetat, asam format, dan CO2. Bakteri asam laktat heterofermentatif akan memfermentasi heksosa melalui jalur 6-fosfoglukonat atau fosfoketolase (Rahayu dan Margino, 1997). Jalur ini mempunyai fase oksidatif awal yang diikuti oleh fase non oksidatif. Pada fase oksidatif, glukosa melalui proses fosforilasi fosfoglukonat oleh glukosa akan fosfat dioksidasi dehidrogenase menjadi 6- dan kemudian didekarboksilasi menghasilkan 1 molekul CO2 dan senyawa dengan 5karbon serta ribulosa-5-fosfat. Pada fase non oksidatif, senyawa dengan 5karbon ini dikonversi menjadi xylulosa-5-fosfat dan dengan proses hidrolisis akan menghasilkan 1 gliseraldehid- 3-fosfat dan 1 asetil-fosfat yang kemudian gliseraldehid-3-fosfat akan dirubah menjadi asam laktat. Asetil-fosfat dapat dioksidasi menghasilkan asam asetat atau direduksi menghasilkan etanol. Proses pemecahan glukosa (salah satu jenis heksosa) oleh menjadi asam laktat oleh BAL heterofermentatif dapat dilihat pada Gambar 2.4, Contoh bakteri heterofermentatif adalah Leuconostoc dan Lactobacillus 1.1 Bentuk, Sifat, dan Klasifikasi Bakteri Asam Laktat Bakteri asam laktat dapat diklasifikasikan menjadi dua famili yaitu Streptococcaceae dan Lactobacillaceae. Famili dari Streptococcaceae terdiri dari bentuk kokus atau bulat telur terdiri dari genus Streptococcus, Leuconostoc dan Pediococcus, sedangkan famili Lactobacillaceae merupakan bentuk batang dan anggotanya satu genus yaitu Lactobacillus. Masing-masing genus tersebut mempunyai perbedaan kriteria yang didasarkan pada ciri morfologi, tipe fermentasi, kemampuan untuk tumbuh pada suhu berbeda, dan sifat steriospesifik (D atau L laktik) serta toleransi terhadap asam dan basa (Sudarmadji dkk., 1989). commit to user 7 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.4 Pemecahan Glukosa oleh BAL Heterofermentatif (Axelsson, 2004) Genus BAL terdiri dari Lactobacillus (Lb.), Leuconostoc (Ln.), Pediococcus (P), dan Streptococcus (St.). Klasifikasi BAL sekarang berkembang sehingga genus Lactobacillus memiliki dua genera yaitu Lactobacillus dan Carnobacterium. Genus Streptococcus memiliki empat genera yaitu Streptococcus, Lactococcus, Vagococcus dan Enterococcus. Genus Pediococcus memiliki tiga genera, yaitu Pediococcus, Tetragenococcus dan Aerococcus, serta genus Leuconostoc yang juga memiliki tiga genera yaitu Leuconostoc, Oenococcus, dan Weissella (Axelsson, 2004). Perbedaan karakteristik bakteri asam laktat berdasarkan genera dapat dilihat pada Tabel 2.2. commit to user 8 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Tabel 2.2 Perbedaan Karakteristik Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Genera Batang Kokus Karakter 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tetrad CO2 dari glukosa Pertumbuhan pada 10oC Pertumbuhan pada 45oC Pertumbuhan pada 6,5% NaCl Pertumbuhan pada 18% NaCl Pertumbuhan pada pH 4,4 Pertumbuhan pada pH 9,6 + ND ± ± ± ± + + + + + + + - + + ± + ± ± ± ± - + + + + + ± - - - - - - - - + - ND ± - + ± ± + - - ± - + + - - - - + - - Keterangan : 1. Carnobacterium, 2. Lactobacillus, 3. Aerococcus, 4. Enterococcus, 5. Vagococcus, 6. Leuconostoc, 7. Pediococcus, 8. Streptococcus, 9. Tetragenococcus, 10. Weisella (+) positif, (-) negative, (±) bervariasi, ND (tidak diuji) Sumber : Axelsson, 2004 Genus Streptococcus Genus Streptococcus berbentuk kokus yang berpasangan atau berantai dengan ukuran 0,7 – 0,9 µm, bersifat Gram positif, tidak membentuk 10 spora, nonmotil, bersifat aerobik maupun anaerobik fakultatif dan homofermentatif (Wibowo, 1988). Bakteri dari genus ini tidak dapat tumbuh pada suhu 10oC dan juga pada kadar garam 6,5%. Suhu optimum pertumbuhannya adalah pada suhu 37o– 40oC. Menurut Ray (2004), genus Streptococcus dalam media glukosa dapat menurunkan pH hingga 4,0, dapat memfermentasi fruktosa dan manosa tetapi tidak memfermentasi galaktosa dan sukrosa, serta memproduksi asam laktat dengan konfigurasi L(+) asam laktat. Grup Streptococcus dibagi menjadi 4 spesies yaitu S. lactis, S. lactis sub sp. diacetylactis, S. cremoris, dan S. thermophilus. Streptococcus lactis dan S. lactis sub sp. diacetylactis pada umumnya terdapat dalam bahan nabati seperti jagung, kulit buah jagung, biji-bijian, commit user buah mentimun dan bunganya, kubis, rumput, kentang, daun to cengkeh, 9 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id serta tidak ditemukan pada kotoran hewan maupun manusia. Streptococcus cremori dan S. thermophilus tidak terisolasi dari habitat lain selain susu, keju atau susu terfermentasi yang lain (Sudarmadji dkk., 1989). Genus Leuconostoc Genus Leuconostoc terdiri dari lima spesies yaitu Leuconostoc mesenteroides, Leu. paramesenteroides, Leu. lactis, Leu. carnosum dan Leu. gelidum. Leuconostoc mesenteroides mempunyai tiga subspecies yaitu Leu. mesenteroides subsp. mesenteroides, Leu. mesenteroides subsp dextranicum dan Leu. mesenteroides subsp. cremoris. Bakteri ini bersifat Gram positif, selnya berbentuk kokus, tersusun berpasangan atau berbentuk rantai, tidak bergerak, tidak berspora, katalase negatif, anaerob fakultatif, bersifat nonmotil dan mesofil (Ray, 2004). Bakteri yang termasuk genus ini banyak dijumpai pada permukaan tanaman, daging dan olahannya, produk susu seperti es krim, keju, mentega dan sirup. Genus Leuconostoc berperan pula pada fermentasi beberapa sayuran seperti acar dan sauerkraut. Leuconostoc mesenteroides mempunyai toleransi terhadap kadar gula yang tinggi (55 – 60%) (Frazier, 1988). Genus Pediococcus Genus Pediococcus sesuai dengan namanya selnya berbentuk kokus berpasangan atau tetrad/bergerombol, Gram positif, katalase negatif, mikroaerofilik dan bersifat homofermentatif. Bakteri ini dapat memfermentasi gula dan menghasilkan 0,5 sampai 0,9% asam terutama asam laktat, dapat tumbuh pada larutan garam 5,5%, temperatur untuk pertumbuhannya antara 7oC – 45oC dengan suhu optimum pertumbuhannya 25oC–32oC (Frazier, 1988). Spesies utama dari Pediococcus adalah Pediococcus cerevisiae, P. halophilus, P. pentosaceus dan P. acidilactici. Genus Pediococcus ini banyak ditemukan pada produk pangan terfermentasi seperti miso, kecap, to user daging dan ikancommit terfermentasi. Pediococcus halophilus 10 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id (Tetragenococcus halophilus) merupakan spesies yang penting dalam fermentasi laktat dan digunakan dalam fermentasi produk yang mengandung kadar garam yang tinggi (18% NaCl). Kemampuan tumbuh pada produk dengan kadar garam tinggi inilah yang membedakannya dari BAL yang lain. Pediococcus halophilus aktif dalam proses fermentasi kecap kedelai, kecap ikan, miso dan ikan anchovies asin (Axelsson, 2004). Genus Lactobacillus Genus Lactobacillus berbentuk batang yang bervariasi dari batang yang sangat pendek sampai batang yang panjang, bersifat homofermentatif atau heterofermentatif (Wibowo, 1988). Genus bakteri ini juga bersifat anaerob fakultatif, katalase negatif, Gram positif dan memfermentasi gula dengan asam laktat sebagai produk utama. Bila bersifat homofermentatif akan memfermentasi gula menjadi asam laktat, sedangkan bila bersifat heterofermentatif akan menghasilkan produk volatil termasuk alkohol selain asam laktat. Lactobacillus yang bersifat homofermentatif tumbuh dengan temperatur optimal 37oC atau lebih rendah adalah Lactobacillus bulgaricus, L. helveticus, L. lactis, L. acidophilus dan L. thermophilus, sedangkan L. delbrueckii dan L. fermentum adalah Lactobacillus heterofermentatif yang dapat tumbuh pada temperatur tinggi (Frazier, 1988). Bakteri dari genus ini ditemukan pada tanaman, sayur-sayuran, biji-bijian, susu segar dan olahannya, daging dan produk daging terfermentasi, sayuran fermentasi dan beberapa spesies ditemukan dalam saluran pencernaan manusia dan hewan (Ray, 2004). 1.2 Isolasi dan Identifikasi Bakteri Asam Laktat Di alam bebas, populasi mikroba tidak terpisah sendiri menurut jenisnya, akan tetapi terdiri dari campuran berbagai macam sel. Untuk mendapatkan mikroba yang terpisah maka perlu dilakukan teknik commit tomikroba user isolasi. Isolasi terhadap dapat dilakukan dengan 11 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id menumbuhkan mikroba pada media yang sesuai dan meniadakan keberadaan dari kontaminan. Dari isolasi tersebut didapatkan mikroba yang terpisah dinamakan isolat atau kultur murni. Mikroba dapat diisolasi dari alam misalnya sayur, buah-buahan, tanaman, tanah, limbah, dan sebagainya. Mikroba yang berhasil diisolasi harus dimurnikan berulang kali, sehingga koloni yang tumbuh dapat dipastikan berasal dari satu sel (Yulneriwarni, 2008). Mengisolasi suatu mikroba juga dapat diartikan memisahkan mikroba tersebut dari lingkungannya (alam) dan menumbuhkannya sebagai biakan dalam medium buatan (Suryani, dkk, 2010). Pada isolasi bakteri asam laktat ini digunakan media isolasi yang spesifik yang sering disebut sebagai media selektif. Media selektif ini digunakan untuk menumbuhkan dan memelihara bakteri tertentu. Dengan sifat kekhususannya maka akan menyeleksi bakteri asam laktat secara langsung. Pada media ini hanya bakteri tertentu yang dapat tumbuh. Pada isolasi bakteri asam laktat, media yang digunakan ialah media de Man Rogosa Sharpe (MRS) (Oxoid, 1982). Kegiatan isolasi bakteri asam laktat dilakukan karena bakteri asam laktat dapat tumbuh pada berbagai sumber dan dapat berupa biakan murni atau dalam bentuk populasi campuran dan umumnya dilakukan pemurnian untuk mendapatkan koloni terpisah (Waluyo, 2007). Ada beberapa metode untuk memperoleh isolat atau biakan murni dari suatu sampel. Salah satu diantaranya adalah metode cawan gores. Metode ini dilakukan dengan cara menggores suspensi mikroba yang akan diisolasi pada media agar untuk mendapatkan koloni yang terpisah (Tanner, 1928). Untuk dapat mengetahui karakteristik isolat yang dihasilkan dari tahapan isolasi, maka perlu dilakukan identifikasi terhadap setiap isolat yang didapatkan. Untuk mendapatkan isolat berupa BAL, maka perlu dilakukan pengamatan terhadap karakteristik umum yang commit to user dimiliki oleh bakteri asam laktat. Menurut Wibowo (1988) 12 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id karakteristik umum yang dimiliki Bakteri asam laktat yaitu merupakan Gram positif, tidak membentuk spora, nonmotil, dan katalase negatif karena tidak mampu menghasilkan enzim katalase. Bagan identifikasi bakteri asam laktat dapat dilihat pada Gambar 2.5. Kandidat BAL Pewarnaan Gram Pewarnaan Endospora Uji Katalase Uji Motilitas Gram (+) Nonspora Katalase (-) Nonmotil Gambar 2.5 Bagan Pengamatan Karakteristik Umum BAL (Wibowo, 1988) Karakterisasi isolat bakteri asam laktat berdasarkan karakteristik fenotip didasarkan pada sifat-sifat antara lain : morfologi sel dan sifat Gram sel, dan sifat hetero atau homofermentatif metabolisme glukosa. Identifikasi isolat yang termasuk bakteri asam laktat juga dapat dikerjakan menurut sifat toleransi terhadap suhu, kadar garam (salinitas), dan pH pertumbuhan, serta pembentukan gas dari glukosa (Wibowo dan Ristanto, 1988). Tahapan identifikasi bakteri asam laktat hingga ke tingkat genera dapat dijelaskan pada Gambar 2.6. commit to user 13 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Strain Bakteri Asam Laktat Gram (+), Katalase (-), nonspora, nonmotil Batang Bulat Gas (-) Gas (+) Carnobacterium , dan Lactobacillus Homofermentatif Rantai Tetrad Pediococcus, Tetragenococcus Lactobacillus Heterofermentatif Gas (+) Gas (-) Aerococcus, Enterococcus, Vagococcus, Weisella 6,5% NaCl (+) Leuconostoc 18%NaCl (+) Tetragenococcus 6,5% NaCl (-) Vagococcus pH 4,4 (+) pH 4,4 (-) Aerococcus pH 9,6 (+) pH 9,6 (-) Enterococcus Weisella Gambar 2.6 Identifikasi Penentuan Genera Bakteri Asam Laktat (Axelsson, 2004) 3. Riboflavin (Vitamin B2) Vitamin B2 atau dikenal juga dengan riboflavin (7,8-dimethyl-10ribityl-isoallozaxine) adalah mikronutrisi yang mudah dicerna, bersifat larut dalam air, dan memiliki peranan kunci dalam menjaga kesehatan pada manusia dan hewan. Riboflavin terdiri dari cincin trisiklik bernama isoalloxazine yang berikatan dengan derivat alkohol yaitu ribitol. Rumus empiris dari Riboflavin adalah C17H20N4O6 dengan rumus bangun dapat dilihat pada Gambar 2.7. Riboflavin memiliki berat molekul sebesar 376,37 gram/mol (Krymchantowski et al., 2002) commit to user 18%NaCl (-) Pediococcus 14 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Gambar 2.7 Rumus Bangun Riboflavin (Andarwulan, 1990) Riboflavin memiliki dua bentuk koenzim aktif yaitu FMN dan FAD. Riboflavin yang telah mengalami fosforilasi (Gambar 2.8) akan dirombak menjadi Flavin Mononukleotida (FMN) kemudian menjadi Flavin Adenina Dinukleotida (FAD). FMN dan FAD berperan penting dalam reaksi redoks dalam tubuh karena FMN dan FAD merupakan kofaktor enzim dengan berikatan dengan enzim-enzim oksidoreduktase sebagai gugus prostetik (Marz, 2002) Gambar 2.8 Perubahan Riboflavin Menjadi Bentuk Koenzim Aktif (FMN dan FAD) (Thorne, 2008) Riboflavin memiliki banyak peranan penting (Tabel 2.3) dalam pembentukan sel, fungsi enzim, dan pembentukan energi. FAD juga merupakan kofaktor untuk beberapa reaksi metabolisme, seperti commit to user karbohidrat, lemak, dan sintesis asam amino. FAD dan FMN juga 15 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id berperan dalam aktivasi vitamin dan sistem enzim. Folat dan piridoksin adalah vitamin yang bergantung pada riboflavin untuk proses aktivasi. Penelitian membuktikan kegunaan dari riboflavin berhubungan dengan beberapa penyakit seperti anemia (Powers et al., 2003), katarak (Bhat, 1987), migrain (Sandor et al., 2000), dan hyperhomocysteinemia (McNulty et al., 2002). Tabel 2.3 Reaksi Flavoprotein No Enzim Dihydrolipoyl dehydrogenase 1 Fatty acyl-CoA dehydrogenase 2 Succinate dehydrogenase 3 NADH dehydrogenase 4 Xanthine dehydrogenase 5 Glutathione reductase 6 Methylene-H4folate reductase 7 Sphinganine oxidase 8 Pyridoxine phosphate oxidase 9 10 Monoamine oxidase Kofaktor FAD FAD FAD FMN FAD FAD FAD FAD FMN FAD Fungsi Metabolism energi Oksidasi asam lemak Siklus krebs Rantai respirasi Katabolisme purin Reduksi GSSG menjadi 2GSH 5 Metil Etil Tetrahidrofolat Sintesis spingosin Metabolisme vitamin B6 Metabolisme neurotransmitan Sumber : Thorne, 2008 Riboflavin murni berbentuk kristal jarum berwarna kuning-orange dan mempunyai titik leleh 282oC. Riboflavin murni mudah larut dalam air (12 mg dalam 100 ml air pada 27,5oC atau 19 mg pada 40oC) dan dalam etil alkohol (4,5 mg dalam 100 ml pada 27,5oC), amil alkohol, fenol, dan larut dalam larutan alkali. Riboflavin tidak larut dalam aseton, eter, dan kloroform. Larutan Riboflavin dalam air berwarna kuning kehijauan dan memancarkan fluorescen kuning-hijau, yang dapat hilang bila ditambah asam. Titik isoelektrik Riboflavin terjadi pada pH 6. Adanya cahaya akan merusak aktivitas Riboflavin secara perlahan-lahan. Riboflavin memiliki derajat ketahanan panas yang relatif tinggi, pemanasan 120oC selama 6 jam hanya menyebabkan sedikit kerusakan (Andarwulan, 1990). Riboflavin dalam industri biasanya diproduksi melalui proses kimia, namun belakangan ini riboflavin banyak diproduksi melalui proses bioteknologi menggunakan mikroorganisme seperti Bacillus subtilis, Ashbya gossypii, Candida famata (Stahmann et al., 2000), dan commit to user Lactococcus lactis (Sybesma, 2003). Menurut Fardiaz (1992) keunggulan 16 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id dari riboflavin yang diproduksi melalui proses bioteknologi menggunakan mikroorganisme dibandingkan melalui proses kimia adalah ketersediaan yang lebih terjamin karena pertumbuhannya yang cepat dengan waktu generasi kurang dari satu jam, untuk pertumbuhan bakteri. Sintesis riboflavin oleh mikroorganisme berbeda dengan sintesis secara kimia, biosintesis riboflavin oleh mikroorganisme dijelaskan pada Gambar 2.9. Susu, keju, sayur hijau, hati, ginjal, kacang-kacangan seperti kacang kedelai, ragi, jamur dan badam merupakan sumber utama riboflavin, namun paparan terhadap cahaya akan menghancurkan riboflavin. Sumber riboflavin terbanyak ditemukan pada makanan hewani, seperti daging, hati, ginjal, dan jantung, serta susu. Beberapa tanaman juga mengandung vitamin ini dalam kadar yang cukup tinggi, antara lain kacang almond, jamur, gandum, dan kacang kedelai. Tepung dan sereal biasanya juga diperkaya dengan vitamin ini. Walaupun bersifat tahan panas, riboflavin cenderung larut dalam air selama proses pemasakan. Makanan yang mengandung riboflavin sebaiknya tidak disimpan dalam wadah transparan karena vitamin ini mudah rusak oleh paparan cahaya. Konsumsi riboflavin yang dianjurkan adalah sebanyak 1,6 mg untuk orang dewasa (Stahmann et al., 2000). Riboflavin banyak ditemukan pada berbagai jenis makanan, namun masih banyak ditemukan kasus defisiensi riboflavin di dunia terutama di Negara berkembang (Boisvert et al., 1993). Secara fisik, defisiensi ini dapat terlihat dari warna mata yang cenderung merah, peningkatan sensitifitas terhadap cahaya matahari, peradangan di mulut, dan bibir pecah-pecah. Efek lainnya juga terlihat pada kerusakan jaringan kulit, keriput, dan kuku pecah. Gejala awal defisiensi adalah sakit tenggorokan, bibir pecah-pecah, inflamasi pada mulut, kulit kering, dan anemia akibat kekurangan zat besi (Graham, et al., 2005). Bila telah parah, penderita akan mengalami anemia, gangguan saraf, pembengkakan lidah. Defisiensi riboflavin ini sering dialami oleh para pecandu alkohol to userriboflavin dapat diatasi dengan (LeBlanc et al., 2011).commit Defisiensi 17 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id meningkatkan intensitas konsumsi riboflavin dari makanan sumber riboflavin maupun dengan mengonsumsi yogurt yang difortifikasi dengan riboflavin (Stahmann et al., 2000). a) b) c) Gambar 2.9 Biosintesis Riboflavin oleh Mikroorganisme a) yeast, b) bakteri, c) kapang (Lim et al., 2001) Riboflavin merupakan salah satu koenzim yang berperan dalam berbagai metabolisme energi di dalam tubuh, terutama dalam pemecahan senyawa karbohidrat menjadi gula sederhana (Lim et al., 2001). Riboflavin merupakan sumber molekul flavin untuk flavoprotein, yang berperan sebagai pentransfer hidrogen dalam oksidasi senyawa-senyawa seperti asam amino (Sunatmo, 2009). Senyawa kompleks lainnya, seperti lemak dan protein, juga dapat dikonversi menjadi energi. Beberapa metabolisme vitamin lain dan mineral juga membutuhkan peranan vitamin ini. Selain itu, vitamin ini berperan dalam respirasi jaringan tubuh, pertumbuhan badan, dan produksi sel darah merah. Karena commit to user riboflavin memegang peranan besar dalam metabolime energi di dalam 18 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id tubuh maka defisiensi vitamin ini akan jelas berpengaruh pada produksi energi tubuh. Hal ini terjadi karena metabolisme pemecahan karbohidrat, lemak, dan protein tidak berjalan dengan efisien. B. KERANGKA BERPIKIR Sawi asin merupakan salah satu produk pangan fermentasi, dengan proses fermentasi yang berlangsung merupakan fermentasi spontan. Fermentasi spontan yang terjadi selama proses pembuatan sawi asin melibatkan bakteri asam laktat. Selama proses fermentasi berlangsung, bakteri asam laktat (BAL) menghasilkan metabolit primer, salah satunya adalah vitamin. Salah satu vitamin yang dapat dihasilkan oleh BAL adalah vitamin B2 (riboflavin). Untuk mendapatkan sel tunggal dari bakteri asam laktat yang terlibat selama fermentasi spontan sawi asin, dilakukan teknik isolasi dan dilanjutkan dengan pemurnian. Setelah didapat isolat murni, diuji kemampuan menghasilkan riboflavin untuk mendapatkan isolat terpilih yang akan dilakukan karakterisasi terhadap karakteristik fenotipnya. Kerangka berpikir penelitian ini dapat digambarkan pada Gambar 2.10 C. HIPOTESIS Hipotesis dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Pada produk fermentasi sawi asin terdapat bakteri asam laktat penghasil Vitamin B2 (Riboflavin). 2. Dari isolat bakteri asam laktat yang menghasilkan kadar riboflavin tertinggi dapat dilakukan karakterisasi terhadap karakteristik fenotipnya. commit to user 19 digilib.uns.ac.id perpustakaan.uns.ac.id Sawi asin Bakteri asam laktat Makanan olahan fermentasi berbahan dasar sawi hijau Mampu menghasilkan metabolit primer, salah satunya vitamin yaitu riboflavin Fermentasi spontan Fermentasi spontan melibatkan beberapa jenis bakteri asam laktat Dilakukan isolasi terhadap setiap koloni yang berasal dari fermentasi spontan sawi asin untuk mendapat biakan murni Diuji kadar riboflavin yang dihasilkan tiap isolat untuk mengetahui isolat penghasil riboflavin tertinggi Dilakukan karakterisasi BAL berdasarkan karakteristik fenotip Isolat BAL terkarakterisasi Gambar 2.10 Bagan Kerangka Berpikir Penelitian commit to user