perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user 1 II

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