Metabolisme mikroba

 Metabolisma
didefinisikan sebagai semua
reaksi kimia yang terjadi dalam sel.
 Metabolisma terdiri dari dua proses yang
berlawanan yang terja secara :


Sintesis protoplasma dan penggunaan energi yang
disebut sebagai Anabolisma.
Oksidasi subsstrat diiringi dengan terbentuknya
energi disebur dengan Katabolisma.
Metabolisme digolongkan :
 Metabolisme karbohidrat
 Metabolisme protein
 Metabolisme lemak
Transport
nutrient
Di/Trisakarida
Hidrolisa
Monosakarida
Degradasi tingkat
seluler
Oligosakarida
Polisakarida
Enzim
Ekstraseluler
Mono/Disakarida
Transport nutrien
Polisakarida
 Pati
 Glikogen
 Selulosa
 Pektin
 Lainnya
Disakarida
 Laktosa
 Sukrosa
 Maltosa




Mold
Bacillus sp
Clostridium
Bakteri lainnya
(beberapa)
Galaktosa + Glukosa
Glukosa + Fruktrosa
Glukosa
Monosakarida :
 Glukosa
: dapat digunakan oleh semua
mikrobia
 Fruktosa
setiap mikrobia
 Galaktosa
berbeda kemampuan
 Pentosa
mendegradasinya
 tetrosa
Fermentasi
 Definisi : proses pemecahan karbohidrat dan
asam amino secara anaerobik
 Senyawa yang dapat dipecah adalah:
karbohidrat, asam amino hanya dapat
difermentasi oleh mikroba tertentu
 Fermentasi glukosa selalu terbentuk asam
piruvat
Pemecahan glukosa menjadi asam
piruvat :
 Jalur Embden-Meyerhoof-Parnas (EMP)
 Jalur Etner Doudoroff (ED)
 Jalur Heksosamonofosfat (HMF)
 Jalur Fosfoketolase (FK)
Pathway
Embden Meyerhoff Parnas
 Heksosa monofosfat
 Entaer doudroff
 Fosfoketolase :
 Pentosa fosfoketolase
 Heksosa fosfoketolase

Pemilihan jalur tergantung :
 Macam monosakarida
 Macam mikrobia
 Redoks potensial
Asam piruvat
metabolisme
lanjut
1. fermentasi
2. Respirasi
 aerobik
 anaerobik
Asam laktat
Heksosa
 Heksosa


Pentosa
Etanol :
Heksosa
FDPA
FK
FK
KDPGA
2 laktat + 2 ATP
1 laktat + 1 asetat + 1
CO2 + 1 ATP
1 laktat + 1 Asetat + 2 ATP
2 etanol + 2 CO2 + 1 ATP
FDPA : fruktosa 1,6 difosfat aldolase
FK : fosfoketolase
KDPGA : 2-keto-3-deoksi-6-fosfoglukonat aldolase
Jalur EMP
Glukosa
Fruktosa-1,6-di-P
2 Piruvat
Asam laktat
Asetaldehid + CO2
Mikrobia :
 Yeast
 Bacillus sp
 Enterococus faecalis
 Bakteri asam laktat homofermentatif
 Lactococcus,
streptococus, Pediococcus,
lactobacillus grup I dan II
 Enzim utama yang berperan :
 Fruktosa difosfat aldolase
Fruktosa-1,6 P Gliserida – 3 P
 Laktat dehidrogenase
Asam piruvat
Asam laktat
 Tidak mempunyai enzim fosfoketolase
 L, D, dan DL – laktat terbentuk tergantung tipe
enzim laktat dehidrogenase yang dimiliki
 Asam laktat dikeluarkan ke medium
Ribosa-5P
jalurnya bervariasi
Xilulosa-5P
Asetil-P + Piruvat
Asetat/etanol
Mikrobia:
 Escherichia coli
 Bacillus sp
 Enterobacter serogenes
 Bakteri asam laktat
asam laktat
BAL heterofermentatif
 Yang termasuk kelompok ini :
Leuconostoc
Lactobacillus Grup II
 Mempunyai enzim fosfoketolase:
Pada Lactobacillus Grup II
 Kelompok :
Pediococcus pentosaceus
Dapat
P. acidilactici
mendegradasi
Lactobacillus lactis
pentosa tetapi
jalurnya belum
diketahui
 Mikrobia
:
Bifidobacterium sp
 Jalur
:
2 Glukosa
1 fruktosa
1 Asetil
1 fruktosa 6P
1 Eritrosa 4P
2 Xilulosa-3P
2 Asetil-P
3 Asam asetat
2 Gliseraldehid-3P
2 Asam Laktat
 Mikrobia
:
Bifidobacterium sp
 Jalur
:
2 Glukosa
1 fruktosa
1 Asetil
1 fruktosa 6P
1 Eritrosa 4P
2 Xilulosa-3P
2 Asetil-P
3 Asam asetat
2 Gliseraldehid-3P
2 Asam Laktat
 Mikrobia
Pseudomonas sp
 Enzim
yang berperan :
2-oxo-3deoxi-6-fosfoglukonat
 Jalur
asam piruvat + gliserida
:
Glukosa-6P
Fosfoglukonat
Piruvat
CO2 + Asetaldehid
etanol
Gliseraldehid 3P
 Mikrobia
:
Enterobacteriaceae
 Jalur
:
Monosakarida
Asam laktat
Format
H2 + CO2
Asam piruvat
Asetil Co-A
Asam asetat
Suksinat
Etanol
1. Mikrobia
Propionibacterium : pada keju Swiss
Jalur :
Glukosa
EMP
Asam Piruvat
Asam asetat + CO2
Metilmaloni Co-A
Oksala asetat + Prodinil Co-A
Propinil Co-A
Propionat
 2.
Mikrobia
Clostridium sp
Jalur :
Asam laktat
Akrilil Co-A
Propinil Co-A
Propionat
Diasetil, Asetoin, Butanadiol
Mikroba :


Enterobacteriaceae
Beberapa Bakteri Asam Laktat
 Lactobacillus
lactis Subsp lactisbiavar
diacetilactis dan Leuconostoc sp
Jalur :
Monosakarida
Asam piruvat
Asam asetat
+ asetal dehid
+
Tiamin Pirofosfat
Asetil Co-A
Diasetil
Reduksi
Asetoin
2-3 Butanediol
2 CO2
Diasetil, Asetoin, Butanadiol
Mikroba :


Enterobacteriaceae
Beberapa Bakteri Asam Laktat
 Lactobacillus
lactis Subsp lactisbiavar
diacetilactis dan Leuconostoc sp
Jalur :
Monosakarida
Asam piruvat
Asam asetat
+ asetal dehid
+
Tiamin Pirofosfat
Asetil Co-A
Diasetil
Reduksi
Asetoin
2-3 Butanediol
2 CO2
Fermentasi Butirat, Butanol, aseton
 Mikrobia :
Clostridium sp
 Jalur
:
Monosakarida
Asam piruvat
Asam asetat
Asetoil Co-A + CO2 + H2
Asam Butirat
Etanol
Butanol
Isopropanol
Aseton
Fermentasi Butirat, Butanol, aseton
 Mikrobia :
Clostridium sp
 Jalur
:
Monosakarida
Asam piruvat
Asam asetat
Asetoil Co-A + CO2 + H2
Asam Butirat
Etanol
Butanol
Isopropanol
Aseton
Mikrobia
Pola fermentasi
Produk utama
Yeast
Alkohol
Etanol, CO2
BAL
Heterofermentatif
Homofermentatif
Asam laktat
Asam laktat, asam asetat,
etanol, CO2, diasetil, aseton
Bifidobacteria
Bifidus
Asam laktat, Asam asetet
Propionibacteria
Asam propionate
Propionat, Asam asetat, CO2
Enterobacteriaceae
Mixed acid
Asam laktat, As. Asetat,
format, CO2, H2, suksinat
Diasetil, asetoin, butanediol
Butanediol
Mikrobia
Pola fermentasi
Produk utama
Bacillus
Butanediol
Asam laktat, as, asetat,
format, 2,3 butanediol, H2,
CO2
Asam laktat, as. Asetat, H2
EMP
Clostridium
Bifidobacteria
Asam butirat, butanol, Asam butirat, asam asetat,
aseton
H2, butanol, etanol, CO2,
aseton, isopropanol
Asam propionate
propionat
Asam laktat, Asam asetet
Pseudomonas
Etner Doudroff
HMP
Etanol, CO2
Asam laktat, As. Asetat,
etanol
Metabolisme karbohidrat :
Fermentasi karbohidrat diinginkan
 Bioproses pengolahan makanan
 Produksi metabolit (as. Laktat, diasetil dll)
Kerusakan makanan
tidak dikehendaki
 Kerusakan tekstur buah-buahan (degradasi
pektin dsb)
Untuk identifikasi dan pembedaan mikroba :
 Enterobacter sp .vs. E. coli
produksi 2,3
butanediol
 Kemampuan fermentasi karbohidrat
identifikasi
Metabolisme karbohidrat :
Fermentasi karbohidrat diinginkan
 Bioproses pengolahan makanan
 Produksi metabolit (as. Laktat, diasetil dll)
Kerusakan makanan
tidak dikehendaki
 Kerusakan tekstur buah-buahan (degradasi
pektin dsb)
Untuk identifikasi dan pembedaan mikroba :
 Enterobacter sp .vs. E. coli
produksi 2,3
butanediol
 Kemampuan fermentasi karbohidrat
identifikasi
Metabolisme protein
Protein dalam makanan :
 Protein sederhana : albumin, globulin, zein,
keratin, kolagen
 Protein tidak sederhana : mioglobin, hemoglobin,
kaserin
 Pepetida yang mengandung 2 atau lebih asam
amino
Komponen Nitrogen non-protein :
asam amino, urea, kreatinin, trimetil
amin, dll
Dalam sel
Protein
Peptida besar
asam amino
peptida sederhana
6-8 asam amino
Proteinase
Asam amino
Metabolisme
Peptidase
Mikrobia :
Alakligenes
Klebsiella
Bacillus
Lactococcus
Clostridium
Micrococcus
Enterococcus
Pseudomonas
Enterobacter
Serratia
Flavobacterium
lanjut
RESPIRASI AEROBIK
Mikrobia : bakteri aerob atau fakultatif
anaerob
Asam amino : sumber C, N dan energi
Oksidasi :
- Deaminasi
- Transminasi
asam keto
Masuk jalur-jalur berbeda
Oksidasi : (jalur lain untuk bakteri berbeda) misal :
L-treonin
asetaldehid dan glisin
L-triptopan
asam antranilat
L-lisin
as. Glutrat
L-valin
keto iso valerat
L-leusin
keto iso kaproat
L-argini
citrulin
L-hiastidin
asam urocanic
FERMENTASI
Mikrobia : bakteri anaerob dan fakultaif
anaerob
Asam amino : single
Deaminasi
C-skeleton + NH3
Asam lemak
Asam tidak jenuh
Dekarboksilasi
Hidrolisa
Metabolit
Asam amino:pasangan 2
Oksidasi-reduksi
amina + CO2
C-skeleton +CO2+NH3+H2
C-skeleton + energi + produk
asam lemak +NH4 +CO2
Degradsi asam amino
Produk :
- Asam keto
-NH3
- asam lemak
- H2S
- H2
- amina dll
- CO2
Faktor yang berpengaruh pada macam produk :
 Jenis mikroba
 Jenis asam amino
 Potensial reduksi
Produk dari beberapa asam amino :
berpengaruh pada makanan
kerusakan mutu
Kesehatan
Misal :
Triptophan
indol, skatol
Lisin
putrecine, cadaverin
Arginin
Histidin
histamin
Tirosin
tiramin
Sistein
H2S, mercaptan, sulfida
Metionin
komponen yang mengandung sulfur
 Sarter
mikroba :
Hasil degradsi proteinase dan peptidase untuk :
Pembentukan flavor
Pembentukan tekstur
Teronin asetaldehid
misal pada
pembuatan keju, dll
flavor yoghurt yang
disukai (mikroba:
lactobacillus acidophillus)
 Uji
pembentukan mikrobia dan identifikasi :
Produksi indol dari triptophan :
E. coli mampu, coliform lainnya tidak
 Pola metabolisme asam amino :
Identifikasi spesies bakteri
SINTESA PROTEIN
 Foodborne patogen :
Produksi toksin :
Staphilococcus aureus
thermostable
Clostridium botulinum
toxin
bakteri yang termasuk foodborne intox
 Produk-produk hasil sintesa yang diharapkan :
Asam amino
esensial L-lisin
Antibakteri
nisin, podiosin
Enzim
amilase proteinase
Metabolisme lipida :
 Lipida utama dalam makanan :
-Mono,di,tri-gliserida
-Asam lemak bebas : jenuh dan tidak jenuh
-Sterol
-Exo
 Mikroba:
Sedikit melakukan metabolisme lipida
- Lipida sukar dipecah jika dalam jumlah besar : hidrofobik
- Bentuk emulsi dapat dipecah oleh mikroba yaitu pada
interfase air-minyak
 Degradasi lipida menyebabkan kerusakan makanan
 Asam lemak bisa terakumulasi dalam makanan jika diprodiksi secara
cepat
 Asam lemak tidak jenuh
hidroperoksida aldehid + keton
Oksidase (utamanya dihasilkan
oleh jamur)
Hidrolisa
Gliserida
gliserol
+
asam lemak
Lipase
-oksidasi
Mikrobia :
- Alcaligenes
- Staphylococcus
- Enterobacter - Serratia
- Flavobacterium
- Aspergillus
-Micrococcus
- Geotrichum
- Pseudomonas - Penicillium
Aseti Co-A
metabolisme
lanjut
dalam sel
Degredasi lipida dalam makanan
1. Rancidity : hidrolisa gliserida yang
mempunyai asam lemak rantai
pendek (asam butirat)
2. Pembentukan flavor :
 oksidasi asam lemak yang
mempunyai rantai rangkap (jamur)
 Terbentuknya falvor yang
diinginkan/tidak diinginkan
Degredasi lipida dalam makanan
1. Rancidity : hidrolisa gliserida yang
mempunyai asam lemak rantai
pendek (asam butirat)
2. Pembentukan flavor :
 oksidasi asam lemak yang
mempunyai rantai rangkap (jamur)
 Terbentuknya falvor yang
diinginkan/tidak diinginkan
Sintesa lipida
1.Mikrobia penghasil minyak termasuk kelompok
oleagenous mikroba :
- Bakteri yang hidup dilaut dalam
- Yeast (misal candida)
- Jamur (Mucorales)
2.Produksinya : minyak kaya asam lemak tidak
jenuh (PUFA) misal : GLA,EPA,AA, DHA
Sintesa lipida
1.Mikrobia penghasil minyak termasuk kelompok
oleagenous mikroba :
- Bakteri yang hidup dilaut dalam
- Yeast (misal candida)
- Jamur (Mucorales)
2.Produksinya : minyak kaya asam lemak tidak
jenuh (PUFA) misal : GLA,EPA,AA, DHA