Tuesday, March 14, 2017

PEMECAHAN KOMPONEN MAKANAN OLEH MIKROORGANISME



BAB I
PENDAHULUAN


1.1  Latar Belakang
Mikroorganisme dapat tumbuh dan berkembang biak dengan cara mengoksidasi zat-zat hara yang ada di lingkungan untuk menghasilkan energi dan senyawa awal untuk sintesis komponen-komponen sel. Penggunaan zat hara dipengaruhi oleh aktivitas metabolisme mikroorganisme dalam memecah molekul kompleks, seperti karbohidrat, protein, lemak, dan asam nukleat menjadi komponen yang lebih sederhana sehingga dapat diangkut sel ke sitoplasma sebagai sumber energi dan senyawa awal.
Proses pemecahan karbohidrat dan asam amino secara anaerobik disebut dengan fermentasi sedangkan proses penguraian makromolekul menjadi molekul yang lebih sederhana dengan penambahan air disebut juga dengan hidrolisis. Mikroorganisme dapat menghasilkan enzim yang dapat mengkatalis reaksi hidrolisis.
Mikroorganisme amilolitik dapat memproduksi enzim amilase untuk memecah pati menjadi gula yang lebih sederhana yang dapat dipecah lagi menjadi asam, gas, alkohol, dan energi. Mikroorganisme proteolitik dapat menghidrolisis protein dan menghasilkan peptida serta asam amino. Mikroorganisme lipolitik dapat memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol, sedangkan mikroorganisme pektolitik dapat memecah pektin dan menyebabkan hilangnya kemampuan membentuk gel. Mikroorganisme di lingkungan aerob juga dapat menghasilkan enzim katalase untuk menguraikan hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air dan O2. H2O2 bersifat toksik terhadap sel karena dapat menginaktivasi enzim yang ada di dalam sel.
Pewarnaan Gram dapat digunakan untuk membedakan antara bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif. Adanya perbedaan pada tahap pewarnaan Gram disebabkan oleh perbedaan struktur dinding sel yang dimiliki bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif. Komponen utama bakteri Gram positif adalah peptidoglikan sedangkan sebagian besar dinding sel bakteri Gram negatif tersusun dari lipid.

1.2  Tujuan
Percobaan ini bertujuan untuk mempelajari sifat-sifat pemecahan komponen kimia di dalam makanan oleh mikroorganisme, seperti bakteri, kapang, dan khamir, menguji dan membedakan reaksi pemecahan karbohidrat, protein, dan lemak oleh kultur jasad renik murni dan mikroorganisme yang ada di makanan, mengetahui adanya enzim katalase pada mikroorganisme melalui uji katalase, dan dapat mengamati bentuk dan ciri-ciri dari bakteri melalui pewarnaan Gram.



















BAB II
TINJAUAN PUSTAKA



Menurut Lay (1994), mikroorganisme dapat tumbuh, berkembang biak, dan membentuk sel baru dengan menggunakan zat hara yang ada di lingkungannya, yaitu molekul sederhana, seperti H2S dan NH4+ atau molekul organik kompleks, seperti polisakarida dan protein. Zat-zat hara ini akan dioksidasikan oleh mikroorganisme untuk mendapatkan energi dan senyawa awal agar dapat melakukan sintesis dinding sel, membran sel, dan flagela.  
Penggunaan zat hara ditentukan dari aktivitas metabolisme mikroorganisme. Metabolisme dapat memberikan hasil sampingan yang dapat dipakai untuk mengidentifikasi mikroorganisme. Salah satu jalur metabolisme adalah fermentasi yang pemindahan elektronnya berlangsung di antara senyawa-senyawa organik (Volk dan Wheeler, 1993).

2.1 Fermentasi
Menurut Fardiaz (1992), fermentasi adalah proses pemecahan komponen karbohidrat dan asam amino oleh enzim mikroorganisme secara anaerobik untuk menghasilkan energi. Proses ini tidak memerlukan adanya oksigen dan pada saat fermentasi berlangsung, senyawa organik berperan sebagai penerima elektron terakhir sehingga hasil fermentasinya lebih stabil. Pada proses fermentasi, hanya sebagian bahan baku energi yang dipecah sehingga hanya dihasilkan sejumlah kecil energi, CO2, air, dan beberapa produk akhir, seperti asam laktat, asam asetat, etanol, serta asam organik volatil lainnya (Buckle et al., 1987). Karbohidrat merupakan senyawa utama yang dipecah dalam proses fermentasi sedangkan asam amino hanya dapat dipecah oleh beberapa jenis bakteri tertentu (Fardiaz, 1992).
2.1.1 Fermentasi Karbohidrat
Karbohidrat merupakan komponen utama yang dipecah di dalam proses fermentasi. Pertama, polisakarida akan dipecah menjadi gula-gula sederhana sebelum dilakukan fermentasi, contohnya pati dipecah menjadi glukosa-glukosa. Selanjutnya, glukosa dipecah lagi menjadi senyawa-senyawa lain yang lebih sederhana tergantung pada jenis fermentasinya (Fardiaz, 1992).
 Selain itu, hasil akhir produk fermentasi juga dipengaruhi dari sifat mikroorganisme, media biakan yang dipakai, dan faktor-faktor lingkungan, seperti pH dan suhu. Media yang digunakan harus mengandung senyawa-senyawa yang dapat dengan mudah difermentasikan dan dioksidasikan oleh mikroorganisme. Glukosa sendiri merupakan senyawa karbohidrat yang paling banyak dipakai oleh mikroorganisme dalam proses fermentasi.
Kemampuan mikroorganisme untuk memfermentasikan berbagai macam karbohidrat dan produk yang dihasilkan dari fermentasi merupakan ciri-ciri yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi mikroorganisme. Identifikasi ini berkaitan erat dengan aktivitas metabolisme mikroorganisme dalam menggunakan dan menguraikan senyawa kompleks, seperti pati, lemak, protein, dan asam nukleat (Lay, 1994).
Minimal ada tujuh proses fermentasi glukosa yang berbeda-beda pada bakteri. Masing-masing proses fermentasi sendiri akan membentuk produk akhir yang berbeda dan spesifik untuk kelompok bakteri tertentu. Ada dua tahap fermentasi glukosa, yaitu:
  1. Rantai karbon dipecah dari glukosa dan dilepaskan dua pasang atom hidrogen untuk memperoleh senyawa karbon yang akan lebih mudah teroksidasi daripada glukosa.
  2. Senyawa yang teroksidasi dapat direduksi kembali dengan menggunakan atom hidrogen dari tahap pertama untuk membentuk produk fermentasi. Reaksi oksidasi harus seimbang dengan reaksi reduksi yang berlangsung.
Asam piruvat akan selalu dihasilkan pada tahap pertama fermentasi glukosa (Fardiaz, 1992). Ada empat jalur pemecahan glukosa menjadi asam piruvat, yaitu:
  1. Jalur Embden-Meyerhoff-Parnas (EMP) atau glikolisis
Jalur EMP merupakan mekanisme yang paling umum digunakan bakteri, fungi, hewan, dan manusia untuk mengubah glukosa menjadi asam piruvat (Volk dan Wheeler, 1993). Tahap pertama adalah tahap pembentukan fruktosa difosfat. Tahap selanjutnya, fruktosa difosfat dipecah menjadi dua molekul gliseraldehida fosfat yang dikatalis oleh enzim aldolase, lalu diteruskan dengan reaksi dehidrogenasi gliseraldehida fosfat yang juga termasuk reaksi oksidasi yang memproduksi ATP dan dikatalis oleh enzim gliseraldehida fosfat dehidrogenase.
NAD (Nikotinamida Adenin Dinukleotida) akan menangkap atom hidrogen yang dilepas untuk membentuk NADH2. Jika NADH2 dioksidasi kembali pada tahap kedua fermentasi sehingga atom hidrogen dapat dilepas kembali, maka proses fermentasi dapat berlangsung terus. Pada proses fermentasi, NAD berperan sebagai pembawa hidrogen.
Energi yang dihasilkan pada tahap oksidasi gliseraldehida fosfat akan membentuk dua ATP. Satu molekul glukosa dapat membentuk dua molekul gliseraldehida fosfat sehingga seluruhnya dihasilkan empat ATP. Namun, karena dua ATP digunakan untuk mengubah glukosa menjadi fruktosa difosfat sehingga hanya tinggal dua ATP yang dipakai untuk pertumbuhan tiap molekul glukosa (Fardiaz, 1992). Reaksinya:
Glukosa + 2(ADP + 2NAD+          2 piruvat + 2 ATP +
                                 + Pi)                   2 (NADH + H+)
  1. Jalur Entner Doudoroff (ED)
Pada jalur ED, akan dihasilkan senyawa antara unik, yaitu 2-keto-3-deoksi-6-fosfoglukonat (KDFG). Senyawa ini kemudian dipecah menjadi dua triosa, yaitu piruvat dan gliseraldehida-3-fosfat oleh enzim aldolase. Selanjutnya, kedua triosa ini memasuki jalur EMP untuk menghasilkan molekul piruvat kedua dengan cara melepas dua mol ATP, satu mol NADH, dan H+ (Fardiaz, 1992). Reaksinya:
Glukosa + NADP+ + NAD+ +   2 piruvat + NADP + H+ +
                           (ADP+Pi)             NADH + H+ + ATP
  1. Jalur Heksosamonofosfat (HMF)
Jalur yang dapat ditemui pada berbagai macam organisme ini berperan penting di dalam metabolisme mikroorganisme agar dapat membentuk pentosa yang dibutuhkan untuk melakukan sintesis asam nukleat, asam amino aromatik, vitamin, dan sumber NADP+H+ untuk reaksi biosintesis. Jalur HMF disebut juga dengan siklus pentosa karena energi tidak diperoleh secara langsung, tetapi NADP + H+ yang dihasilkan ketika dimasukkan ke dalam sistem transpor elektron akan menjadi sumber energi potensial. Enzim yang digunakan di dalam jalur ini adalah transaldolase dan transketolase (Fardiaz, 1992). Reaksinya:
Glukosa + 12 NADP+ + ATP    6 CO­2 + 12 (NADPH + H+) + ADP + Pi
  1. Jalur Fosfoketolase (FK)
       Jalur ini hanya dapat ditemui pada kelompok bakteri laktobasili heterofermentatif. Jalur FK merupakan cabang dari jalur HMF karena bakteri jenis ini tidak memiliki enzim aldolase yang digunakan untuk memecah fruktosa 1,6-difosfat menjadi dua triosa-fosfat dan juga tidak memiliki enzim transaldolase dan transketolase yang berperan penting di dalam jalur HMF. Ketika asetil-fosfat diubah menjadi asetat, maka akan dihasilkan 2 ATP yang memiliki ikatan energi tinggi. Reaksinya:
Glukosa + NAD+ + 2 NADP+ +           piruvat + asetat + CO2 + NADH
                                 2 ADP + P             + H + + 2 NADPH + H+ + 2 ATP
Namun jika asetil-fosfat diubah menjadi etanol, maka ikatan energinya akan hilang sehingga hanya dihasilkan satu mol ATP per mol glukosa (Fardiaz, 1992). Reaksinya:
Glukosa + NAD+ + ADP + Pi         piruvat + asetat + CO2 +
     NADH + H + + ATP

Pada tahap kedua fermentasi, asam piruvat dipecah menjadi hasil produk akhir yang spesifik untuk digunakan dalam berbagai proses fermentasi dengan memakai atom hidrogen yang dihasilkan dari tahap pertama fermentasi. Produk akhir ini dihasilkan dari reaksi yang dikatalis oleh enzim-enzim tertentu. Contohnya, glukosa yang difermentasi oleh khamir melalui jalur EMP sehingga menghasilkan alkohol dan CO2.
Glukosa dapat difermentasi menjadi alkohol maupun asam laktat. Pada fermentasi alkohol, terjadi regenerasi NAD+ sehingga enzim mengubah piruvat menjadi asetaldehida yang berperan sebagai penerima hidrogen dan CO2. NADH kemudian membawa elektron dan ion H+ ke dua molekul asetaldehida sehingga dihasilkan produk akhir berupa alkohol (Fardiaz, 1992). Reaksinya:
Glukosa → 2 Etanol + 2 CO2
Sedangkan pada fermentasi asam laktat, terjadi regenerasi NAD+. Dua NADH membawa elektron dan ion H+ ke 2 molekul piruvat yang berperan sebagai penerima hidrogen sehingga dihasilkan asam laktat sebagai produk akhirnya. Reaksinya:
Glukosa → 2 Asam laktat
Fermentasi di atas disebut juga dengan fermentasi homolaktat karena hanya dihasilkan asam laktat sebagai satu-satunya hasil fermentasi. Bakteri yang melakukan fermentasi ini disebut bakteri asam laktat homofermentatif, contohnya Streptococcus, Pediococcus. Ada juga bakteri asam laktat heterofermentatif yang tidak hanya membentuk asam laktat, tapi juga senyawa-senyawa lainnya, seperti etanol, asam asetat, dan CO2. Contoh bakteri ini adalah Leuconostoc, Lactobacillus (Fardiaz, 1992). Reaksinya:
Glukosa → Asam laktat + etanol/asam asetat + CO2
Untuk menguji adanya proses fermentasi, dapat dilihat dari pembentukan asam dan gas. Adanya gas dapat dilihat dengan menggunakan tabung durham atau tabung smith. Tabung smith dipakai jika harus menentukan jumlah dan jenis gas sedangkan tabung durham dipakai jika jenis dan jumlah gas tidak perlu diketahui. Bila ada gas, maka gas tersebut akan masuk ke dalam tabung dan tampak sebagai gelembung udara yang terperangkap di dalam tabung sehingga mendorong cairan yang ada di tabung durham.
Media yang digunakan mengandung karbohidrat berupa glukosa, manitol, laktosa, sukrosa, atau maltosa serta ekstrak sapi dan pepton sebagai sumber nitrogen, mineral, dan vitamin. Asam yang terbentuk dapat diketahui dengan menambahkan indikator ke dalam media yang digunakan. Jika pada proses fermentasi bakteri ditumbuhkan pada media yang mengandung glukosa, maka akan terbentuk asam sebagai produk fermentasi yang ditandai dengan perubahan warna menjadi kuning yang dapat dilihat pada gambar 2.1. Asam ini akan menurunkan pH media. Indikator yang umumnya dipakai adalah merah fenol yang berwarna merah atau BCP(Brom Crescol Purple) yang berwarna ungu pada pH>7 (Lay, 1994).

2.1.2 Fermentasi Asam Amino
Asam amino hanya dapat difermentasi oleh beberapa bakteri tertentu, terutama Clostridia. Protein awalnya akan dipecah menjadi asam amino, selanjutnya asam amino difermentasi menjadi senyawa lain berupa asam. Asam amino yang dihasilkan dapat sepasang ataupun satu asam amino saja. Pada fermentasi sepasang asam amino, satu asam amino akan menjadi oksidan sedangkan satunya lagi akan menjadi reduktan (Fardiaz, 1992). Jalur fermentasi sendiri dapat dilihat pada gambar 2.2. Reaksi fermentasi asam amino:
3 Alanin + 2 H2O → 2 asam propionat + asam asetat + CO2 + 3 NH3

Bakteri-bakteri yang biasanya berperan dalam proses fermentasi adalah bakteri asam laktat, contohnya Streptococcus thermophilus yang berguna dalam industri susu, Pediococcus cerevisiae berperan dalam fermentasi sayuran dan daging, Leuconostoc mesentroides dipakai dalam fermentasi sayuran, dan Lactobacillus lactis penting dalam industri susu dan sayuran; bakteri asam asetat, contohnya Acetobacter aceti yang dipakai dalam industri cuka; khamir, contohnya Saccharomyces cerevisiae dalam industri bir, anggur, roti; kapang, contohnya Aspergillus oryzae untuk membuat minuman beralkohol dan Aspergillus wentii digunakan dalam fermentasi kecap, tauco, sake (Buckle et al., 1987).

2.2   Jenis Bakteri Berdasarkan Sifat Pertumbuhannya pada Makanan
2.2.1 Bakteri Asam Laktat
Bakteri asam laktat bergram positif, berbentuk batang atau bulat, dan dapat memfermentasikan gula menjadi asam laktat yang sering digunakan dalam proses fermentasi sayur-sayuran (pikel, sauerkraut), fermentasi susu (yogurt, keju, susu asam), dan fermentasi ikan. Bakteri asam laktat menghasilkan asam secara cepat sehingga dapat menurunkan pH lingkungan dan mencegah pertumbuhan mikroorganisme lain yang tidak diinginkan. Contoh bakteri asam laktat adalah beberapa Lactobacillus, Streptococcus, dan Pediococcus yang bersifat homofermentatif serta Leuconostoc dan beberapa Lactobacillus yang bersifat heterofermentatif (Fardiaz, 1992).
2.2.2 Bakteri Asam Asetat
Bakteri asam asetat berbentuk batang, bergram negatif, contohnya Gluconobacter dan Acetobacter yang dapat mengoksidasi alkohol menjadi asam asetat. Asam asetat dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi CO2 oleh bakteri Acetobacter.  Spesies yang sering dipakai dalam industri cuka adalah A. Aceti  dan G. Suboxydans (Fardiaz, 1992).
2.2.3 Bakteri Proteolitik
Bakteri ini akan menghasilkan enzim proteinase ekstraseluler yang merupakan enzim pemecah protein yang dibentuk di dalam sel dan dikeluarkan dari sel setelah enzim selesai bekerja. Enzim proteinase terdapat pada semua bakteri, tetapi tidak semua bakteri memiliki enzim proteinase ekstraseluler. Ada tiga macam bakteri proteolitik, yaitu:
  1. Bakteri aerobik atau anaerobik fakultatif yang tidak membentuk spora, contohnya Proteus dan Pseudomonas.
  2. Bakteri aerobik dan anerobik fakultatif pembentuk spora, contohnya Bacillus.
  3. Bakteri anaerobik pembentuk spora, contohnya beberapa Clostridium.
Ada bakteri yang bersifat proteolitik asam yang dapat menghidrolisis protein dan memfermentasi asam, contohnya Streptococcus faecalis dan ada juga bakteri yang bersifat putrefaktif yang memecah protein secara anaerobik dan menghasilkan senyawa berbau busuk, contohnya Pseudomonas (Fardiaz, 1992).
2.2.4 Bakteri Lipolitik
Bakteri ini menghasilkan enzim lipase yang berfungsi sebagai katalis reaksi hidrolisis lemak menjadi asam-asam lemak dan gliserol. Produk akhir dari hidrolisis lemak dapat dioksidasi lagi menjadi energi di dalam kondisi aerob. Kebanyakan bakteri aerobik dan proteolitik aktif juga merupakan bakteri lipolitik. Contoh bakteri lipolitik adalah Pseudomonas, Alcaligenes, Serratia, dan Micrococcus (Fardiaz, 1992).
2.2.5 Bakteri Sakarolitik
Bakteri ini memecah disakarida dan polisakarida menjadi gula-gula sederhana. Hanya sedikit bakteri amilolitik yang dapat menghasilkan enzim amilase dan menghidrolisis pati di luar sel, contohnya Bacillus subtilis dan Clostridium butyricum. Ada juga bakteri yang dapat memecah selulosa (Fardiaz, 1992).
2.2.6 Bakteri Pektolitik
Pektin merupakan karbohidrat kompleks yang dapat ditemui pada buah dan sayuran. Pektinase (campuran enzim pektolitik) dapat digunakan untuk memecah pektin dan mengakibatkan busuk lunak atau busuk air pada buah dan sayur serta hilangnya kemampuan memproduksi gel pada sari buah. Contoh bakteri pektolitik adalah Erwinia, Bacillus, dan Clostridium (Fardiaz, 1992).
2.2.7 Bakteri Osmofilik
Bakteri osmofilik atau sakarofilik dapat ditemui pada media yang memiliki kandungan gula tinggi, namun sebenarnya bakteri osmofilik hanya bersifat osmotoleran sehingga masih dapat tumbuh dengan atau tanpa kandungan gula yang tinggi, contohnya Leuconostoc (Fardiaz, 1992).

2.3   Produk-Produk Pangan Hasil Fermentasi
Produk pangan adalah media yang baik bagi pertumbuhan mikroorganisme. Fermentasi sendiri merupakan perubahan kimiawi yang terjadi pada bahan pangan yang disebabkan oleh enzim. Sifat produk pangan hasil fermentasi sangat dipengaruhi oleh mutu dan sifat asli produk pangan itu sendiri. Fermentasi dari mikroorganisme yang diinginkan akan memberikan bentuk, rasa, dan tekstur yang bagus. 
2.3.1 Sayuran
Bakteri asam laktat dapat memfermentasi hampir semua jenis sayuran dan buah-buahan yang menyerupai sayuran, seperti tomat, mentimum, dan olive. Sayuran dan buah mengandung gula yang tinggi dan bergizi untuk pertumbuhan bakteri asam laktat. Faktor-faktor lingkungan yang akan mempengaruhi proses fermentasi sayuran adalah:
  1. Kondiri anaerobik.
  2. Kadar garam yang dapat digunakan untuk menyerap cairan dan zat-zat gizi dari produk.
  3. Suhu yang sesuai untuk proses fermentasi.
  4. Tersedianya bakteri asam laktat yang diperlukan.
Pada fermentasi sayuran akan terjadi perubahan-perubahan kompleks yang ditimbulkan dari pertumbuhan serangkaian bakteri asam laktat, contohnya fermentasi ini akan dimulai oleh Leuconostoc mesenteroides dan dilanjutkan oleh Lactobacillus (Buckle et al., 1987).
2.3.2 Sauerkraut (Sayur Asin)
Sauerkraut merupakan kobis asam. Kobis dibersihkan, dicuci, dan diiris kecil-kecil selebar 1 m, lalu irisan kubis dimasukkan ke dalam tangki dan ditambahkan garam untuk menyerap cairan dari irisan kobis, kemudian diaduk serata mungkin. Selanjutnya, tangki ditutup dengan plastik dan air dimasukkan ke dalam plastik sebagai pemberat dan penutup sehingga irisan kobis akan terendam. Tidak tercelupnya kobis di dalam larutan garam akan menyebabkan pertumbuhan khamir dan kapang sehingga mengakibatkan rasa yang tidak dikehendaki.
Garam menarik air dan zat gizi dari jaringan sayuran sehingga zat gizi tersebut akan melengkapi substrat yang digunakan untuk pertumbuhan bakteri asam laktat. Garam dan asam yang diproduksi dari fermentasi dapat mencegah pertumbuhan mikroorganisme yang tidak dikehendaki dan memperlambat pelunakan jaringan kobis. Kandungan garamnya harus cukup agar dapat menumbuhkan bakteri asam laktat dan dapat menghasilkan kraut yang seimbang dengan garamnya.
Fermentasi dimulai oleh bakteri Leuconostoc mesenteroides dan dilanjutkan oleh Lactobacillus sp. yang lebih tahan terhadap asam. Suhu berpengaruh besar terhadap kecepatan fermentasi, mutu produk pangan, dan perkembangan jenis mikroorganisme. Suhu antara 25-300C adalah suhu optimal untuk fermentasi dan mutu produk pangan yang sempurna dan dapat terjadi dalam waktu 2-3 minggu. Suhu di atas 300C akan memungkinkan pertumbuhan bakteri homofermentatif dan menghasilkan produk yang terlalu asam serta flavornya kurang sedangkan suhu di bawah 250C akan meningkatkan keseluruhan waktu yang diperlukan untuk fermentasi dan dapat mencapai waktu satu tahun (Buckle et al., 1987).
2.3.3 Miso (Air Tajin)
Miso merupakan hasil fermentasi beras atau kedelai. Bahan ini digunakan untuk membuat sup dan memberi tambahan rasa pada produk pangan. Tahap pertama fermentasi aeobik dilakukan oleh Aspergillus oryzae dan tahap fermentasi kedua oleh  Saccharomyces rouxii secara anaerobik.
Untuk membuat miso, pertama beras dicuci, direndam, dan direbus, kemudian diinokulasi dengan Aspergillus oryzae sehingga terjadi proses fermentasi pada suhu 400C. Beras harus dalam kondisi basah untuk pertumbuhan kapang, namun harus cukup kering untuk menghambat pertumbuhan bakteri lainnya. Pertumbuhan miselia kapang harus dihentikan sebelum terjadi pembentukan spora.  Beras yang telah berkapang disebut juga dengan koji yang merupakan kultur stater untuk fermentasi.
Selanjutnya, kedelai dicuci, direndam, dan direbus, kemudian didinginkan. Bahan ini dihancurkan bersama garam dengan perbandingan 4 bagian koji, 10 bagian kedelai, 2 bagian garam, dan 1 bagian miso lama serta air. Campuran ini difermentasi pada suhu 280C selama seminggu secara aerobik, lalu dimasukkan ke dalam tong untuk memulai fermentasi kedua pada kondisi anaerobik. Fermentasi kedua akan menggunakan khamir pada suhu 350C selama 2 bulan. Setelah itu, campuran dimatangkan pada suhu kamar untuk beberapa minggu. Produk akhir kemudian dihaluskan menjadi adonan atau tepung basah untuk dipakai pada campuran bahan pangan lainnya. Pada fermentasi ini, akan ikut berperan bakteri-bakteri asam laktat (Buckle et al., 1987).
2.3.4 Air Rendaman Tahu
Dalam fermentasi tahu, pertama kacang kedelai direndam di dalam air dan didedak hingga menjadi suatu campuran. Campuran ini kemudian disaring dan diambil filtratnya, yaitu susu kedelai. Selanjutnya, susu kedelai diberi garam, seperti magnesium klorida atau kalsium sulfat agar dapat menggumpal. Setelah cukup lunak, gumpalan ini di-press menjadi potongan tahu. Bakteri yang umumnya berperan dalam fermentasi tahu adalah Bacillus cereus (Ewald, 1997).

2.4   Pemecahan Makanan oleh Mikroorganisme
Mikroorganisme menggunakan zat-zat hara untuk dapat melakukan sintesis sel dan memperoleh energi (Fardiaz, 1992). Zat-zat hara ini biasanya berupa molekul besar, seperti karbohidrat, protein, lemak, dan asam nukleat (Lay, 1994). Karbohidrat dan protein merupakan sumber energi untuk dapat menghasilkan ATP sedangkan asam amino dari protein, purin dan pirimidian dari asam nukleat, vitamin, serta mineral sebagai faktor-faktor pertumbuhan. Zat-zat lainnya yang diperlukan mikroorganisme adalah unsur-unsur makro, seperti C, O, N, H, P, dan S serta unsur-unsur mikro, yaitu Ca, K, Mg, Fe, Mn, Cl, Cu (Fardiaz, 1992). 
Agar dapat digunakan oleh sel, maka makromolekul harus dihidrolisis terlebih dahulu. Hidrolisis sendiri merupakan proses penguraian molekul dengan menambahkan air. Mikroorganisme dapat menghasilkan enzim (eksoenzim) yang dapat mengkatalis pemecahan makanan menjadi molekul-molekul sederhana. Molekul kecil ini akan dibawa ke sitoplasma untuk dipakai sebagai sumber energi dan senyawa awal dalam sintesis sel (Lay, 1994).
Umumnya makanan mengandung karbohidrat mulai dari monosakarida sampai polisakarida, tetapi tidak semua mikroorganisme dapat menghidrolisis karbohidrat, terutama pati. Hanya mikroorganisme yang bersifat amilolitik saja yang dapat memecah pati sedangkan monosakarida dan disakarida dapat dengan mudah dipecah oleh mikroorganisme.
Pada buah-buahan yang banyak mengandung monosakarida, sering terjadi fermentasi spontan yang menghasilkan asam dan gas sedangkan pada susu yang banyak mengandung disakarida (laktosa), sering terjadi fermentasi asam laktat. Asam yang dihasilkan mikroorganisme sering ditemui pada makanan yang banyak mengandung karbohidrat, namun kapang dan khamir biasanya tidak menghasilkan asam.
Perubahan biokimia juga terjadi pada makanan yang banyak mengandung protein, namun karena molekul protein lebih kompleks daripada karbohidrat sehingga hanya mikroorganisme yang memiliki sistem enzim yang kompleks saja yang dapat memecah protein, yaitu mikroorganisme proteolitik. Protein akan dipecah menjadi asam amino yang dapat dipakai sebagai sumber energi sel. Selain asam amino, pemecahan protein juga akan menghasilkan gas, asam, dan produk-produk akhir lainnya yang tidak diinginkan, seperti bau busuk.
Makanan juga banyak mengandung lemak yang bermacam-macam komposisinya. Komponen penyusun lemak adalah asam-asam lemak dan gliserol. Asam-asam lemak berantai pendek lebih mudah dipecah dibandingkan asam-asam lemak berantai panjang. Asam lemak berantai pendek dapat ditemui pada lemak hewani sedangkan asam lemak berantai panjang banyak terdapat pada minyak nabati. Lemak lebih sulit dipecah daripada karbohidrat dan protein. Pemecahan lemak kadang-kadang merugikan karena menyebabkan bau tengik dan tidak dikehendaki pada pematangan keju (Fardiaz, 1992).
2.4.1 Pemecahan Karbohidrat
Karbohidrat terdiri dari atom-atom C, H, dan O. Karbohidrat dapat dibagi menjadi lima macam, yaitu monosakarida (glukosa, fruktosa, galaktosa) yang tersusun dari aldehid dan keton dari alkohol polihidrat, disakarida yang tersusun dari dua monosakarida (laktosa, maltosa, sukrosa, selobiase), trisakarida (rafinose), oligosakarida (dekstrin, tetrasakarida), dan polisakarida (pati, glikogen, selulosa).
Karena karbohidrat lebih mudah dipecah, maka makanan yang banyak mengandung karbohidrat lebih mudah diserang oleh mikroorganisme. Karbohidrat akan dipecah menjadi asam, gas, dan produk-produk lainnya. Pemecahan gula bersifat spesifik untuk mikroorganisme tertentu, contohnya glukosa, laktosa, dan sukrosa akan dipecah menjadi asam dan gas oleh bakteri Enterobacter aerogenes, Staphylococcuc aureus akan memecah gula-gula tersebut menjadi asam, sedangkan bakteri Alcaligenes faecalis tidak akan menghasilkan asam dan gas.
Pati dapat digunakan oleh bakteri tertentu untuk menghasilkan energi dan komponen gum agar dapat melindungi sel dari pembentukan asam berlebih yang dapat mengakibatkan pembusukkan makanan, contohnya kerusakan roti yang disebut juga roti berlendir karena ketika pati dan protein pada roti dipecah, terbentuk bau dan tekstur yang berbeda dari roti yang masih berkualitas bagus.
Asam laktat adalah asam yang paling banyak dihasilkan dalam proses fermentasi makanan, contohnya fermentasi sayur asin dan susu. Konsentrasi asam yang dihasilkan sangat tinggi sehingga dapat mencegah pertumbuhan mikroorganisme yang memproduksinya maupun bakteri yang tahan asam. Pertumbuhan bakteri akan terhambat apabila asam yang dihasilkan mencapai pH 3-4,3. Jenis mikroorganisme, kandungan gula, dan jenis makanan akan mempengaruhi produksi asam yang dihasilkan.
Produk-produk yang dihasilkan dari pemecahan gula akan dipengaruhi oleh jenis organisme. Enzim-enzim yang ada di sel mikroorganisme akan memecah komponen karbohidrat kompleks menjadi lebih sederhana, yaitu:
        Sukrosa −─invertaseglukosa + fruktosa
        Maltosa −─maltaseglukosa + glukosa
Laktosa −─β-galaktosidaseglukosa + galaktosa
Karena pati merupakan karbohidrat kompleks yang sulit untuk dipecah, maka pembentukan asam dari pati lebih lama dibandingkan pembentukan asam dari karohidrat lainnya karena pati harus dipecah terlebih dahulu menjadi glukosa oleh enzim amilase yang hanya dihasilkan mikroorganisme amilolitik (Fardiaz, 1992). Enzim amilase terdiri dari β–amilase dan α–amilase yang memiliki kemampuan menghidrolisis lebih kuat daripada β-amilase (Winarno, 1995). Aktivitas enzim amilase akan mempengaruhi jumlah asam dan gula yang dihasilkan dari pati (Fardiaz, 1992).
Yodium akan bereaksi secara kimiawi dengan pati dan masuk ke dalam bagian pati yang kosong dan berbentuk spiral sehingga terbentuk warna biru-kehitaman. Proses yodinisasi ini akan membentuk molekul yang dapat menyerap semua cahaya, kecuali warna biru. Jika pati telah dipecah menjadi maltosa atau glukosa, maka warna birunya akan hilang karena bentuk spiralnya sudah tidak ada. Tidak terbentuknya warna pada saat larutan yodium ditambahkan ke dalam media menunjukkan terjadinya hidrolisis pati.
Pada media yang mengandung pati, maka pati di sekitar pertumbuhan bakteri akan dihidrolisis oleh enzim amilase yang dihasilkan bakteri. Jika zat pati dihidrolisis, maka pada media agar yang diteteskan larutan yodium akan timbul daerah transparan di sekitar pertumbuhan bakteri yang ditunjukkan pada gambar 2.3. Sebaliknya, jika pati tidak dihidrolisis, maka akan timbul warna biru-kehitaman di sekitar pertumbuhan (Lay, 1994).
Media yang biasa digunakan pada uji hidrolisis karbohidrat adalah media Starch Agar (SA) yang mengandung tripton, ekstrak khamir, K2HPO4, pati terlarut, agar, dan air. Ekstrak khamir sebagai sumber vitamin B kompleks, tripton dipakai untuk menyediakan nitrogen, karbohidrat, dan garam mineral, air untuk menyalurkan nutrient yang dibutuhkan mikroba, sedangkan pati berfungsi sebagai komponen karbohidrat yang akan dihidrolisis pada uji ini (Fardiaz, 1992).

2.4.2 Pemecahan Protein
Komponen utama protein adalah asam amino yang terdiri dari unsur C, O, N, dan H. Ada tiga macam protein yaitu protein sederhana (albumin, globulin, gultelin, prolamin, dan albuminioid), protein terkonjugasi (glikoprotein, fosfoprotein, nukleoprotein), dan turunan protein (protein terkoagulasi, metaprotein, pepton, peptide). Contoh-contoh makanan yang mengandung protein adalah telur, daging, susu, serelia, dan kacang-kacangan.
Pemecahan protein lebih kompleks dibandingkan pemecahan karbohidrat. Produk akhir yang dihasilkan juga lebih bervariasi karena protein memiliki struktur yang lebih kompleks. Oleh karena itu, hanya mikroorganisme yang memiliki sistem enzim yang kompleks saja yang dapat mendekomposisi protein menjadi senyawa-senyawa sederhana, yaitu:
Protein → proteosa → pepton → polipeptida →
peptida → asam amino → NH3 dan N
Produk akhir dan senyawa antara yang terbentuk sangat bervariasi. Pemecahan protein juga akan menghasilkan alkohol, beberapa gas, seperti CO2, hidrogen, metana, amonia, dan komponen-komponen yang berbau busuk, seperti indol, skatol, hidrogen sulfida, kadaverin.
Dekomposisi protein oleh mikroorganisme disebut juga dengan proses putrefaksi (Fardiaz, 1992) yang menggunakan enzim protease untuk menghidrolisis ikatan peptida di protein dan melepas asam amino (Volk dan Wheeler, 1993). Selain terjadi pemecahan asam amino, pada proses ini juga akan dihasilkan komponen-komponen sederhana yang berbau busuk, contohnya Clostridium memecah protein menjadi senyawa-senyawa sulfur berbau busuk secara anaerobik. Pemecahan protein secara anaerobik menghasilkan produk akhir yang lebih stabil sehingga berbau busuk dan menyengat. Sebaliknya, pemecahan protein yang terdiri dari asam-asam amino sulfur secara aerobik tidak akan menyebabkan bau busuk karena produk akhirnya lebih stabil dan dioksidasi secara sempurna.
Walaupun dekomposisi protein sering mengakibatkan bau busuk, namun pemecahan protein tetap merupakan tahap yang penting dan dikehendaki dalam beberapa proses pengolahan pangan, terutama pengembangan daging dan pengolahan keju. Di dalam proses tersebut, akan terjadi hidrolisis atau denaturasi protein agar dapat mengempukkan protein daging dan mengumpulkan protein susu (Fardiaz, 1992).
Pada hidrolisis protein, jika susu yang mengandung kasein dicampur dengan media, maka akan timbul warna keruh pada media akibat reaksi kasein dengan ion Ca2+ sehingga membentuk Ca-kasein. Kompleks Ca-kasein tidak dapat larut di dalam media sehingga kompleks ini akan membentuk larutan koloidal yang menyebabkan media menjadi keruh.  
Jika mikroorganisme memproduksi enzim kaseinase yang dapat menghidrolisis kasein, maka daerah di sekitar koloni bakteri akan berwarna jernih yang dapat dilihat pada gambar 2.4. Kejernihan ini akibat penguraian molekul kasein menjadi asam amino yang larut di dalam media sehingga kekeruhan di sekitar koloni bakteri menjadi hilang. Enzim yang digunakan untuk menghidrolisis protein disebut juga enzim proteinase (Lay, 1994).
Media untuk uji hidrolisis protein adalah media SMA (Skim Milk Agar) yang tersusun dari tripton, dekstrosa, ekstrak khamir, agar, air destilata, dan 20% susu skim bubuk. Biasanya media ini dapat bekerja pada pH netral, yaitu pH 7. Tripton sebagai sumber sumber N dan mineral, ekstrak khamir sebagai sumber vitamin B kompleks, dekstrosa sebagai sumber energi, sedangkan susu skim bubuk mengandung kasein yang akan dipecah pada uji hidrolisis ini (Fardiaz, 1992).

2.4.3 Pemecahan Lemak
Lemak yang terdiri dari asam-asam lemak dan gliserol merupakan komponen pangan yang sering ditemui pada tanaman dan hewan. Jenis asam-asam lemaknya akan mempengaruhi sifat lemak. Asam lemak yang terdiri dari ikatan rangkap dan tidak memiliki jumlah atom H maksimum disebut asam lemak tidak jenuh yang mudah dipecah oleh mikroorganisme dan banyak ditemukan pada minyak tumbuhan sedangkan asam lemak yang mempunyai jumlah atom H maksimum disebut asam lemak jenuh dan banyak ditemui pada minyak hewani.
Jika asam-asam lemak berantai pendek (asam butirat) dihidrolisis, maka akan timbul bau yang menyengat. Sebaliknya, asam-asam lemak berantai panjang (asam oleat dan palmitat) bila dihidrolisis tidak akan menyebabkan bau yang menyengat karena asam lemak berantai panjang dan jenuh memiliki titik cair yang lebih tinggi daripada asam lemak tidak jenuh berantai pendek.
Lemak lebih sulit dipecah oleh mikrooganisme daripada karbohidrat dan protein sehingga hanya mikrooganisme lipolitik yang menghasilkan enzim lipase saja yang dapat memecah lemak menjadi asam-asam lemak bebas dan gliserol dengan bantuan air (Fardiaz, 1992), selanjutnya gliserol dimetabolisasi melalui jalur EMP dan asam lemaknya diuraikan melalui asetat pada siklus asam sitrat (Volk dan Wheeler, 1993). Reaksi hidrolisis ini akan dipercepat lagi dengan adanya asam, basa, dan enzim-enzim (Winarno, 1995). Kapang dapat menghasilkan enzim lipase dalam jumlah yang banyak sehingga sering menyerang makanan yang kaya akan lemak dan menyebabkan bau tengik (Fardiaz, 1992).
Jika lemak di dalam media dihidrolisis oleh enzim lipase, maka daerah di sekitar koloni bakteri menjadi asam akibat terbentuknya asam lemak. Indikator pH yang ditambahkan ke dalam media akan membantu menunjukkan adanya proses hidrolisis yang ditandai dengan perubahan warna yang dintujukkan pada gambar 2.5. Indikator pH yang dipakai akan mempengaruhi perubahan warna (Lay, 1994). 
Media NA (Nutrient Agar) merupakan media yang dipakai untuk hidrolisis lemak. Agar dapat digunakan untuk menguji adanya mikroba lipolitik, maka pada media ini ditambahkan lemak 1%. Komponen-komponen media ini adalah ekstrak sapi sebagai zat hara untuk menyediakan karbohidrat, nitrogen, vitamin, dan garam mineral, pepton untuk mengontrol pH, agar, air untuk transportasi nutrient yang dibutuhkan bagi pertumbuhan mikroba, dan merah netral sebagai indikator (Fardiaz, 1992).

2.5 Uji Katalase
Menurut Lay (1994), katalase merupakan enzim yang digunakan untuk mengkatalis reaksi penguraian H2O2 (hidrogen peroksida) menjadi H2O dan O2. Hidrogen peroksida yang dihasilkan dari metabolisme aerob ini bersifat toksik terhadap sel karena dapat menginaktivasi enzim yang ada di dalam sel. Oleh karena itu, senyawa toksik ini harus diuraikan oleh mikroorganisme yang hidup di lingkungan aerob dengan menggunakan enzim katalase. Enzim peroksidase juga dapat digunakan untuk menguraikan H2O2, namun tidak akan terbentuk O2 pada penguraian ini.
Uji katalase dapat digunakan untuk mengidentifikasi kelompok bakteri tertentu, contohnya uji katalase dipakai untuk membedakan Staphylococcus dan Streptococcus pada kelompok bakteri kokus karena kelompok bakteri Staphylococcus bersifat katalase positif sedangkan Streptococcus bersifat katalase negatif.
Uji katalase dapat dilakukan dengan menggunakan larutan H2O2 3% pada koloni yang terpisah. Jika bakteri bersifat katalase positif, maka akan timbul gelembung udara di sekitar koloni. Reaksi yang dikatalisasi oleh enzim katalase adalah sebagai berikut:
H2O2                H2O + ½ O2
                            katalase               gelembung udara

2.6 Pewarnaan Gram
Menurut Lay (1994), pewarnaan Gram biasanya digunakan untuk membedakan bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif. Biakan yang dipakai hendaknya yang masih segar dan berumur 24-48 jam sehingga dapat memberikan hasil yang baik dan tepat. Pada saat kultur bakteri diberi kristal violet sebagai pewarna primer, maka baik bakteri Gram positif dan negatif akan sama-sama berwarna ungu.
Tahap selanjutnya adalah pemberian larutan lugol sebagai mordan yang berfungsi untuk meningkatkan afinitas pengikatan zat warna oleh bakteri sehingga pengikatannya menjadi lebih kuat. Kristal violet dan lugol akan membentuk kompleks yang berwarna ungu. Setelah ditambahkan larutan mordan, zat warna akan lebih jelas dan sulit untuk dilarutkan.
Ketika bakteri diberi larutan pemucat (aseton alkohol), maka bakteri Gram negatif menjadi tidak berwarna karena lipidnya larut di dalam larutan pemucat sehingga pori-pori dinding sel menjadi besar dan kompleks kristal violet-yodium dapat lepas sedangkan bakteri Gram positif tetap berwarna ungu karena kompleks kristal violet-yodium dapat dipertahankan dan tetap melekat pada dinding sel.
Penambahan safranin sebagai zat warna sekunder mengakibatkan bakteri Gram negatif menjadi berwarna merah karena kompleks kristal violet-yodium telah larut dan dinding selnya mengikat safranin sedangkan bakteri Gram postif tetap berwarna ungu karena dinding selnya sudah mengikat kristal violet sehingga tidak bisa mengikat safranin lagi. Fungsi safranin adalah sebagai zat warna pembeda terhadap pewarna primer.
Adanya perbedaan pada tahap perwarnaan Gram disebabkan perbedaan struktur dinding sel yang dimiliki bakteri Gram positif dan negatif. Sebagian besar dinding sel bakteri Gram positif tersusun dari peptidoglikan sedangkan komponen utama dinding sel bakteri Gram negatif adalah lipid yang dapat larut di dalam alkohol dan aseton sehingga dinding selnya menjadi besar dan kompleks kristal violet-yodium dapat keluar.

2.7 Bacillus cereus
Menurut Fardiaz (1992), Bacillus cereus termasuk bakteri pembentuk spora yang berbentuk silinder dan tidak membengkak. Bakteri ini berkatalase positif, bergram positif, aerob sampai anaerob fakultatif, dan sering menghasilkan asam tanpa gas yang sering merusak makanan kaleng. Spesies ini juga bersifat proteolitik yang dapat menghasilkan enzim proteinase yang digunakan untuk memecah protein menjadi polipeptida dan asam amino. Enzim yang diproduksi ini menyerupai rennin sehingga sering mengumpalkan susu. Bakteri ini juga termasuk bakteri lipolitik yang dapat memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Bakteri Bacillus cereus.

2.8 Fusarium moniliforme
 Kapang ini banyak ditemui pada makanan dan sulit untuk dikenali karena penampakan pertumbuhannya yang bervariasi. Ciri utama dari Fusarium sp. adalah adanya makrokonidia yang berbentuk pedang, multisel, dan berwarna. Kadang-kadang juga terdapat mikrokonidia yang berbentuk oval. Biasanya kapang ini menghasilkan enzim hidrolitik, seperti amilase, lipase, dan proteinase yang dapat digunakan untuk memecah makromolekul menjadi komponen yang lebih sederhana sehingga Fusarium sp. dapat dtumbuh pada media yang mengandung pati, lipid, pektin, dan protein.
Kapang ini dapat memproduksi asam giberelat yang dapat digunakan untuk memproduksi benih dan mengganti hormon pertumbuhan. Selain itu, Fusarium sp. sering dipakai dalam fermenatsi makanan, namun kelemahan fermentasi kapang adalah adanya miselium yang dapat menganggu penampakan makanan.
Kapang ini juga dapat menghasilkan antibiotik, enzim, dan asam. Enzim amilase dan proteinase merupakan enzim utama dalam fermentasi makanan oleh kapang. Hidrolisis pati digunakan dalam industri yang memakai tape, ragi, dan koji sebagai starternya, hidrolisis proein dalam industri kecap dan tauco, sedangkan hidrolisis lemak dalam industri susu (Fardiaz, 1992). Fusarium miniliforme.

2.9 Candida tropicalis
Khamir ini bersifat oksidatif, tetapi bersifat fermentatif lemah atau negatif juga dan sering ditemui pada makanan yang mengandung kadar garam dan asam dalam jumlah yang tinggi. Spesies ini dapat membentuk film pada permukaan bahan pangan dan sering merusak produk pangan berkadar garam dan asam tinggi. C. tropicalis dapat memfermentasi monosakarida dan disakarida, seperti galaktosa, glukosa, maltosa, sukrosa, laktosa, dan raffinosa, tetapi jarang yang dapat memfermentasi pati karena jumlah enzim pemecah polisakaridanya sangat rendah. Dari proses fermenatsi, khamir dapat menghasilkan alkohol, CO2, dan produk-produk lain (Fardiaz, 1992). C. tropicalis dapat dilihat pada gambar 2.8.

BAB III
METODE KERJA


3.1 Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan pada percobaan ini adalah gelas benda, gelas penutup, jarum ose, lampu spiritus, mikroskop, penjepit, hair dryer, hand counter, inkubator dengan suhu 30-320C, dan vortex.
Bahan-bahan yang dipakai adalah cat Gram A yang berupa larutan cat Hucker’s crystal violet, larutan Gram B berupa larutan mordan lugol’s iodine, larutan Gram C berupa larutan aseton-alkohol, cat Gram D berupa larutan cat safranin, alkohol, tabung Glucose Broth (GB) + indikator Brom Cresol Purple (BCP) + tabung durham, tabung Sucrose Broth (SB) + indikator BCP + tabung durham, tabung Lactose Broth (LB) + indikator BCP + tabung durham, cawan Starch Agar (SA), cawan Skim Milk Agar (SMA), cawan Nutrient Agar (NA) + 1% lemak + neutral red, tabung dan cawan kontrol untuk masing-masing media, larutan lugol (yodium), larutan H2O2 3%, kultur murni Candida tropicalis, Fusarium moniliforme, dan bakteri Bacillus cereus, serta sampel erlenmeyer air sayur asin, air rendaman tahu, air asinan, dan air tajin.

3.2 Prosedur Kerja
3.2.1 Uji Fermentasi
1.       Empat tabung berisi GB + indikator BCP + tabung durham, empat tabung berisi SB + indikator BCP + tabung durham, dan empat tabung berisi LB + indikator BCP + tabung durham disiapkan.
2.       Satu tabung dari masing-masing media diinokulasi dengan satu ose kultur murni dari khamir Candida tropicalis, satu tabung diinokulasi dengan satu ose kultur murni Fusarium moniliforme, satu tabung lagi diinokulasi dengan satu ose kultur murni bakteri Bacillus cereus, dan satu tabung lainnya dengan satu ose sampel air tajin.
3.       Tabung-tabung yang telah diinokulasi tersebut diinkubasi pada suhu 30-320C selama 2 hari.
4.       Gas yang terbentuk pada tabung durham dan asam yang terbentuk pada media yang ditandai dengan perubahan warna media dari ungu menjadi kuning diamati dan dibandingkan dengan tabung kontrol.

3.2.2 Uji Hidrolisis Pati
  1. Setengah bagian cawan SA digores langsung dengan ose yang telah dipijarkan dari kultur murni Candida tropicalis sedangkan setengah bagian lagi tidak diinokulasi, satu cawan digores dengan ose dari kultur murni Fusarium moniliforme, satu cawan lagi digores dengan ose dari kultur murni bakteri Bacillus cereus, dan satu cawan lainnya digores dengan ose dari sampel air tajin.
  2. Cawan-cawan tersebut diinkubasi pada suhu 30-320C selama 2 hari.
  3. Larutan yodium diteteskan pada semua cawan SA sehingga semua bagian terendam.
  4. Bagian transparan (kuning) yang mengelilingi koloni yang menunjukkan adanya hidrolisis pati diamati dan dibandingkan dengan cawan kontrol.

3.2.3 Uji Hidrolisis Protein
  1. Setengah bagian cawan SMA digores langsung dengan ose yang telah dipijarkan dari kultur murni Candida tropicalis sedangkan setengah bagian lagi tidak diinokulasi, satu cawan digores dengan ose dari kultur murni Fusarium moniliforme, satu cawan lagi digores dengan ose dari kultur murni bakteri Bacillus cereus, dan satu cawan lainnya digores dengan ose dari sampel air tajin.
  2. Cawan-cawan tersebut diinkubasi pada suhu 30-320C selama 2 hari.
  3. Areal bening yang mengelilingi koloni mikroba proteolitik yang menunjukkan adanya hidrolisis protein diamati dan dibandingkan dengan cawan kontrol.

3.2.4 Uji Hidrolisis Lemak
  1. Setengah bagian cawan NA yang mengandung 1% lemak dan neutral red digores langsung dengan ose yang telah dipijarkan dari kultur murni Candida tropicalis sedangkan setengah bagian lagi tidak diinokulasi, satu cawan digores dengan ose dari kultur murni Fusarium moniliforme, satu cawan lagi digores dengan ose dari kultur murni bakteri Bacillus cereus, dan satu cawan lainnya digores dengan ose dari sampel air tajin.
  2. Cawan-cawan tersebut diinkubasi pada suhu 30-320C selama 2 hari.
  3. Warna merah yang terbentuk di bagian bawah koloni yang menunjukkan adanya hidrolisis lemak diamati dan dibandingkan dengan cawan kontrol.

3.2.5 Uji Katalase
  1. Air steril diteteskan di atas gelas objek, kemudian dua ose pertumbuhan kultur Candida tropicalis diambil dan diletakkan di atas air steril pada gelas objek.
  2. Dua tetes larutan 3% H2O2 diteteskan di atas gelas objek tersebut.
  3. Langkah di atas diulangi untuk kultur Fusarium moniliforme, Bacillus cereus, dan sampel air tajin.
  4. Gelembung-gelembung kecil oksigen yang terbentuk yang menandakan adanya enzim katalase diamati.

3.2.6 Pewarnaan Gram
  1. Pewarnaan Gram dilakukan pada sampel air tajin yang digunakan.
  2. Hasil pewarnaan tersebut diamati.
  3. Jumlah bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif dinyatakan kira-kira dalam persen.













BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN


4.1 Bakteri Bacillus cereus
Tabel 4.1 Hasil uji yang dilakukan terhadap bakteri Bacillus cereus 

Pertumbuhan Bakteri
Uji Fermentasi
GB
gas
asam
-
+
LB
gas
asam
-
+
SB
gas
asam
-
+
Uji Hidrolisis Pati
-
Uji Hidrolisis Protein
+
Uji Hidrolisis Lemak
+
Uji Katalase
SA
+
SMA
-
NA + lemak
+

Fermentasi merupakan proses pemecahan molekul-molekul, seperti karbohidrat dan asam amino tanpa membutuhkan oksigen agar dapat memproduksi energi yang dibutuhkan bagi pertumbuhan mikroba. Proses fermentasi sering terjadi pada komponen karbohidrat, yaitu sukrosa, laktosa, glukosa, maltosa, dan sebagainya.
Pada uji fermentasi, media yang digunakan harus mengandung karbohidrat agar dapat difermentasi oleh mikroba yang ada. Dalam percobaan ini, media yang dipakai adalah Glucose Broth, Sucrose Broth, dan Lactose Broth. Media-media ini mengandung ekstrak sapi, pepton, air destilata, dan yang paling utama adalah glukosa, sukrosa, dan laktosa untuk masing-masing media. Pepton dan ekstrak sapi berperan sebagai sumber nitrogen, vitamin, dan mineral untuk pertumbuhan mikroba (Fardiaz, 1992).
Indikator BCP yang ditambahkan ke dalam media berfungsi untuk mengetahui terbentuknya asam yang ditandai dengan perubahan warna media dari ungu menjadi kuning karena indikator BCP akan berwarna ungu pada pH>7 dan berwarna kuning pada pH asam sedangkan tabung durham digunakan untuk menangkap gas yang terbentuk pada proses fermentasi. Tabung durham biasanya dipakai bila jenis dan jumlah gas tidak perlu diketahui. Gas yang masuk ke dalam tabung ini akan tampak sebagai gelembung-gelembung udara yang terperangkap dan mendorong cairan yang ada di dalam tabung (Lay, 1994).  
 Bacillus cereus banyak terdapat pada makanan. Bakteri ini berkatalase positif, aerobik sampai anaerobik fakultatif, bergram positif, dan dapat membentuk spora. B. cereus dapat memproduksi asam tanpa gas jika ditumbuhkan pada makanan dan memiliki sifat proteolitik kuat yang menghasilkan enzim proteolitik yang bersifat menyerupai rennin sehingga mampu menggumpalkan susu. Spesies ini juga termasuk bakteri lipolitik yang mampu memecah lemak (Fardiaz, 1992).
Dari hasil percobaan uji fermentasi, diketahui bahwa B. cereus dapat memecah glukosa menjadi asam yang ditunjukkan dengan perubahan warna media GB dari coklat menjadi kuning, namun tidak terbentuk gas pada fermentasi ini. Asam yang dihasilkan ini akan menurunkan pH media sehingga mengubah warna indikatornya karena BCP akan berwarna kuning pada pH asam.
Ada dua tahap pada proses fermentasi glukosa, yaitu proses pemecahan rantai karbon glukosa dan pelepasan atom hidrogen untuk memproduksi asam piruvat serta pereduksian asam piruvat oleh atom hidrogen untuk menghasilkan senyawa-senyawa, seperti asam dan gas sebagai produk fermentasi. Reaksi ini merupakan reaksi redoks yang harus seimbang (Fardiaz, 1992).
B. cereus memecah glukosa menjadi asam piruvat melalui jalur EMP (Embden Meyerhoff Parnas). Bakteri ini akan menghasilkan enzim aldolase untuk memecah fruktosa difosfat menjadi dua molekul gliseraldehida fosfat dan enzim gliseraldehida fosfat dehidrogenase untuk mengkatalis reaksi fosfogliseraldehida yang akan memproduksi ATP.
Asam piruvat yang dihasilkan pada jalur glikolisis (EMP) akan direduksi oleh NADH2 untuk memproduksi asam laktat. Karena B. cereus hanya memproduksi asam laktat saja sebagai satu-satunya hasil akhir fermentasi, maka bakteri ini dapat digolongkan sebagai bakteri asam laktat homofermentatif yang dapat menghasilkan asam laktat dalam jumlah yang tinggi. Reaksi yang terjadi adalah:
Glukosa → 2 Asam laktat
B. cereus juga dapat memproduksi enzim yang dapat memecah sukrosa dan laktosa menjadi monosakarida. Enzim yang dihasilkan adalah β-galaktosidase yang akan memecah laktosa menjadi galaktosa dan glukosa serta enzim invertase yang memecah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Uji fermentasi yang dilakukan menujukkan bahwa terbentuk asam laktat sebagai produk fermentasi pada media SB yang berubah warna dari merah menjadi kuning dan LB yang berubah warna dari biru keunguan menjadi kuning akibat penurunan pH media.
Zat-zat nutrient di alam biasanya masih berupa makromolekul, seperti karbohidrat, protein, lipid, dan asam nukleat. Agar dapat dipakai oleh sel untuk mensintesis komponen-komponennya, maka makromolekul tersebut harus dihidrolisis terlebih dahulu. Proses hidrolisis sendiri merupakan pemutusan ikatan molekul dengan menambahkan air (Lay, 1994). Protein lebih sulit dihidrolisis dibandingkan dengan karbohidrat karena strukturnya yang kompleks sedangkan lemak merupakan komponen yang paling sulit dihidrolisis.
Karbohidrat akan dihidrolisis menjadi komponen yang lebih sederhana, seperti disakarida atau monosakarida, asam, gas, dan produk-produk akhir lainnya. Asam laktat merupakan asam utama yang dihasilkan pada proses pemecahan ini. Protein akan dipecah menjadi asam amino, alkohol, beberapa gas, contohnya CO2, hidrogen, amonia, dan senyawa berbau busuk, seperti indol dan skatol sedangkan lemak akan dihidrolisis menjadi asam lemak dan gliserol (Fardiaz, 1992).
Dari uji hidrolisis pati, lemak, dan protein, dapat diketahui bahwa B. cereus merupakan bakteri proteolitik dan lipolitik tetapi tidak termasuk bakteri amilolitik. Hasil ini tidak cocok dengan teori yang ada. Menurut Kim (2004), B. cereus merupakan bakteri amilolitik yang dapat memecah pati. Hal ini dapat dilihat karena tidak terbentuknya daerah transparan pada media SA setelah ditetesi lugol yang menunjukkan adanya hidrolisis pati. Kesalahan ini dapat terjadi karena koloni yang tumbuh terlalu sedikit atau lugol yang ditambahkan kurang banyak.
 B. cereus termasuk bakteri proteolitik kuat dan juga bakteri lipolitik yang dapat memecah lemak (Fardiaz, 1992). Bakteri ini termasuk bakteri proteolitik ditunjukkan dengan terbentuknya daerah bening yang mengelilingi koloni pada media SMA. Daerah yang jernih ini dapat terbentuk karena kasein di dalam susu pada media telah dihidrolisis oleh enzim kaseinase yang diproduksi bakteri B. cereus menjadi asam-asam amino yang mudah larut di dalam media sehingga kekeruhan yang disebabkan kompleks Ca-kasein menjadi hilang (Lay, 1994).
B. cereus juga termasuk bakteri lipolitik yang ditandai dengan terbentuknya area yang berwarna merah di bagian bawah koloni. Indikator neutral red yang ditambahkan ke dalam media akan membantu untuk menunjukkan adanya proses hidrolisis lemak melalui perubahan warna menjadi merah. B. cereus akan memproduksi enzim lipase untuk menghidrolisis lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak yang dihasilkan dari proses hidrolisis ini akan menurunkan pH media (Lay, 1994).
Media yang digunakan untuk hidrolisis karbohidrat adalah media SA (Starch Agar) yang terdiri dari tripton, ekstrak khamir, K2HPO4, pati terlarut, agar, dan air. Tripton berfungsi sebagai sumber karbohidrat, N, dan mineral, ekstrak khamir untuk sumber vitamin B, air untuk transport zat-zat nutrient, sedangkan pati sebagai komponen yang akan dipecah pada hidrolisis karbohidrat.
Media untuk hidrolisis protein adalah media SMA (Skim Milk Agar) yang mengandung tripton, ekstrak khamir, dekstrosa, agar, air destilata, dan 20% susu skim bubuk. Ekstrak khamir sebagai sumber vitamin B kompleks, tripton dipakai untuk menyediakan nitrogen dan mineral, sedangkan kasein yang ada di dalam susu akan menyebabkan media menjadi berwarna keruh.
Media untuk hidrolisis lemak adalah media NA (Nutrient Agar) yang terdiri dari ekstrak sapi, pepton, 1% margarin, agar, air destilata, dan ditambah dengan indikator neutral red. Ekstrak sapi sebagai sumber nitrogen, karbohidrat, vitamin, dan mineral, pepton untuk mengatur pH, air untuk menyalurkan nutrient, neutral red sebagi indikator (Fardiaz, 1992).
Pada saat uji hidrolisis karbohidrat pada media SA dan uji hidrolisis lemak pada media NA+lemak, bakteri B. cereus  bersifat katalase positif sedangkan pada uji hidrolisis protein pada media SMA, bakteri ini bersifat katalase negatif. Katalase sendiri merupakan enzim yang dapat digunakan untuk mengkatalis reaksi penguraian H2O2 menjadi O2 dan air. H2O2 sendiri bersifat toksik karena dapat menginaktivasi enzim. Adanya enzim katalase dapat ditunjukkan dengan terbentuknya gelembung-gelembung kecil O2 di sekitar koloni setelah ditetesi H2O2. B. cereus termasuk bakteri berkatalase positif (Fardiaz, 1992). Namun bakteri ini berkatalase negatif pada saat uji hidrolisis protein padahal seharusnya berkatalase positif. Hal ini dapat terjadi karena kurangnya larutan H2O2 yang ditambahkan atau koloni  B. cereus  yang diambil kurang banyak.

4.2 Kapang Fusarium moniliforme
Tabel 4.2 Hasil uji yang dilakukan terhadap kapang Fusarium moniliforme 

Pertumbuhan Kapang
Uji Fermentasi
GB
gas
asam
-
-
LB
gas
asam
-
+
SB
gas
asam
-
+
Uji Hidrolisis Pati
+
Uji Hidrolisis Protein
0
Uji Hidrolisis Lemak
0
Uji Katalase
SA
+
SMA
0
NA + lemak
0

Kapang banyak digunakan di dalam fermentasi makanan tradisional dan pembuatan keju, namun fermentasi oleh kapang memiliki kelemahan, yaitu pada permukaan makanan yang difermentasi dapat tumbuh miselium yang mempengaruhi penampakan dari makanan. Pada proses fermentasi, kapang akan menghasilkan asam, enzim, dan antibiotik. Enzim utama yang berperan dalam fermentasi makanan oleh kapang adalah enzim amilase dan proteinase. Pemecahan pati oleh enzim amilase banyak digunakan dalam industri pembuatan produk yang memakai ragi, tape, dan koji sebagai starternya, pemecahan protein oleh enzim proteinase digunakan dalam industri pembuatan kecap dan tauco, sedangkan pemecahan lemak dipakai untuk industri keju.
Fusarium sp. termasuk kapang bersekat dan tidak memiliki spora seksual. Kapang ini sering ditemukan pada makanan dan sulit diidentifikasi karena penampakan pertumbuhannya bervariasi. Ciri utama yang membedakan Fusarium sp. dari kapang lainnya adalah adanya makrokonidia yang tampak sebagai pedang dan tersusun dari beberapa sel serta berwarna. Fusarium sp. biasanya dipakai untuk mengganti hormon pertumbuhan dan memproduksi benih (Fardiaz, 1992).
Dari hasil uji fermentasi, didapat bahwa Fusarium sp. hanya dapat memecah laktosa dan sukrosa menjadi asam yang ditandai dengan perubahan warna media dari ungu menjadi kuning, namun tidak terbentuk gas pada tabung durham. Fusarium sp. akan memproduksi enzim β-galaktosidase yang digunakan untuk memecah laktosa menjadi galaktosa dan glukosa serta enzim invertase yang memecah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Monosakarida-monosakarida ini kemudian dipecah lagi untuk menghasilkan produk akhir lainnya, seperti ragi tape, koji. Proses fermentasi oleh kapang banyak digunakan untuk pembuatan produk-produk yang memakai ragi, tape, dan koji sebagai starternya.
Pada uji hidrolisis karbohidrat, dapat dilihat bahwa Fusarium sp. termasuk mikroba amilolitik yang dapat memecah karbohidrat menjadi komponen yang lebih sederhana dengan menggunakan enzim amilase yang diproduksi kapang ini dan ditandai dengan terbentuknya daerah transparan yang mengelilingi koloni setelah diteteskan dengan yodium. Yodium akan bereaksi dengan pati dan masuk ke bagian pati yang kosong dan berbentuk spiral sehingga membentuk warna biru kehitaman. Jika pati telah dihidrolisis menjadi disakarida maupun monosakarida, maka warna biru ini akan hilang karena bentuk spiralnya sudah tidak ada. Hal ini cocok dengan teori yang ada. Menurut Mader (2007), Fusarium sp. dapat menghasilkan enzim amilase pada pati.
Pada uji hidrolisis protein dan lipid, kapang Fusarium sp. tidak dapat tumbuh pada media SMA dan NA+lemak. Hal ini disebabkan karena penggoresan yang tidak menyentuh permukaan agar sehingga tidak ada kapang Fusarium sp. yang tumbuh pada media tersebut. Umumnya, kapang dapat tumbuh pada makanan yang mengandung pati, protein, dan lipid karena kapang dapat menghasilkan enzim hidrolitik, yaitu enzim amilase, proteinase, dan lipase untuk memecah komponen makanan kompleks menjadi sederhana (Fardiaz, 1992). Sebenarnya mungkin ada sedikit Fusarium sp. yang tumbuh, namun karena penampakan pertumbuhan kapang ini bervariasi sehingga sulit untuk diidentifikasi. Menurut Rodier (1996), Fusarium sp. termasuk mikroorganisme proteolitik dan lipolitik yang dapat memecah protein dan lemak.
Pada uji katalase, Fusarium sp. dapat menghasilkan enzim katalase untuk memecah senyawa beracun H2O2 pada media SA menjadi air dan oksigen yang ditandai dengan terbentuknya gelembung-gelembung oksigen di sekitar koloni setelah ditetesi H2O2, tetapi karena pada media SMA dan NA+lemak tidak ada kapang yang tumbuh sehingga tidak dapat dilakukan uji katalase. Namun sebenarnya Fusarium sp. termasuk mikroba berkatalase positif dan juga mikroba aerob karena H2O2 biasanya terbentuk pada metabolisme aerob.

4.3 Khamir Candida tropicalis
Tabel 4.3 Hasil uji yang dilakukan terhadap khamir Candida tropicalis 

Pertumbuhan Khamir
Uji Fermentasi
GB
gas
asam
+
+
LB
gas
asam
-
-
SB
gas
asam
+
+
Uji Hidrolisis Pati
-
Uji Hidrolisis Protein
-
Uji Hidrolisis Lemak
+
Uji Katalase
SA
+
SMA
+
NA + lemak
+

Berdasarkan sifat metabolismenya, ada dua kelompok khamir yaitu khamir fermentatif yang dapat memecah glukosa menjadi alkohol dan CO2 melalui jalur glikolisis EMP dan khamir oksidatif yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya. Beberapa spesies Candida sp. bersifat oksidatif tetapi dapat melakukan fermentasi secara lemah atau negatif juga.
Pada proses fermentasi oleh khamir, khamir yang ditumbuhkan pada media glukosa umumnya mengandung jumlah enzim penghidrolisis disakarida dan polisakarida yang sangat rendah. Banyak khamir yang dapat melakukan fermentasi terhadap disakarida dan trisakarida, namun hanya beberapa spesies khamir yang dapat memfermentasi polisakarida. Gula yang biasanya difermentasi oleh khamir adalah galaktosa, glukosa, maltosa, sukrosa, dan laktosa.
C. tropicalis umumnya membentuk film pada permukaan makanan dan sering merusak makanan yang berkadar garam dan asam tinggi. Khamir ini biasanya digunakan untuk memecah gula dan memproduksi massa sel dari molase tebu (Fardiaz, 1992). 
Pada uji fermentasi, dapat diketahui bahwa C. tropicalis dapat memfermentasi glukosa dan sukrosa serta menghasilkan asam dan gas yang ditandai dengan perubahan warna media GB dari coklat menjadi kuning dan perubahan warna media SB dari merah menjadi kuning serta terbentuknya gelembung gas di tabung durham pada kedua media. Glukosa akan dipecah menjadi asam piruvat yang dipecah lagi menjadi asam laktat, asam asetat, etanol, CO2­, dan metabolit-metabolit lain sedangkan sukrosa dipecah menajdi fruktosa dan glukosa oleh enzim invertase yang diproduksi C. tropicalis. Laktosa sendiri tidak bisa difermentasi oleh C. tropicalis karena tidak ada perubahan warna pada media LB yang telah diberi indikator dan tidak ada gelembung gas yang terbentuk pada tabung durham.
Pada uji hidrolisis, diketahui bahwa C. tropicalis termasuk mikroba lipolitik, amilolitik, dan proteolitik. C. tropicalis termasuk mikroba lipolitik karena dapat memproduksi asam secara lemah yang ditandai dengan terbentuknya sedikit warna merah di sekitar koloni. Hal ini menunjukkan bahwa khamir ini dapat menghasilkan enzim lipase yang memecah lemak menjadi asam lemak dan gliserol. Asam yang terbentuk akan menurunkan pH media.
C. tropicalis juga termasuk mikroba amilolitik yang dapat menghasilkan enzim α-amilase untuk memecah pati menjadi komponen yang lebih sederhana, yaitu disakarida maupun monosakarida. Hal ini ditunjukkan dengan terbentuknya daerah transparan yang mengelilingi koloni setelah ditetesi dengan yodium karena sudah tidak adanya kompleks pati-yodium yang berbentuk biru kehitaman. Hal ini sesuai dengan teori. Menurut Azoulay (1980), C. tropicalis mengeluarkan enzim yang dapat digunakan untuk menghidrolisis pati, yaitu α-amylase menjadi komponen-komponen yang lebih sederhana, terutama gula.
C. tropicalis juga menunjukkan hasil yang positif pada uji hidrolisis protein yang ditunjukkan dengan terbentuknya areal bening yang mengelilingi koloni C. tropicalis karena asam amino hasil hidrolisis protein dapat larut di dalam media SMA. Hal ini cocok dengan teori yang ada. Menurut Okumura (2006), C. tropicalis termasuk mikroba proteolitik yang dapat memecah protein menjadi peptida dan asam amino.
Pada uji katalase, C. tropicalis bersifat katalase positif untuk semua media yang ada. Hal ini menunjukkan bahwa khamir ini memiliki enzim katalase yang dapat digunakan untuk menguraikan hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen yang ditandai dengan terbentuknya gelembung-gelembung gas di sekitar koloni setelah diteteskan H2O2.

4.4 Air Tajin
Tabel 4.4 Hasil uji yang dilakukan terhadap air tajin 

Pertumbuhan Mikroba
Uji Fermentasi
GB
gas
asam
+
+
LB
gas
asam
+
+
SB
gas
asam
+
+
Uji Hidrolisis Pati
+
Uji Hidrolisis Protein
+
Uji Hidrolisis Lemak
+
Uji Katalase
SA
+
SMA
+
NA + lemak
+

Beras yang difermentasi akan menghasilkan miso yang biasanya digunakan untuk membuat sup dan memberi tambahan rasa makanan. Pertama-tama, air beras diinokulasi dengan Aspergillus oryzae sehingga terjadi proses fermentasi pada suhu 400C secara aerobik. Agar dapat ditumbuhi kapang, beras ini harus daalm keadaan basah. Beras berkapang disebut koji yang merupakan stater untuk fermentasi.
Campuran bahan dengan garam, koji, kedelai, miso, dan air difermentasi pada suhu 280C selama seminggu secara aerobik, lalu campuran ini dimasukkan ke dalam tong untuk memulai fermentasi kedua dengan menggunakan khamir Saccharomyces rouxii  pada suhu 350C selama 2 bulan secara anaerobik. Pada fermentasi ini, bakteri-bakteri asam laktat akan ikut berperan (Buckle et al., 1987).
Dari hasil percobaan, diketahui bahwa mikroba-mikroba yang tumbuh di air tajin dapat memecah glukosa, sukrosa, laktosa menjadi asam dan gas yang ditandai dengan perubahan warna media dari ungu menjadi kuning dan terbentuknya gas pada tabung durham. Hasil pemecahan komponen karbohidrat di air tajin akan menghasilkan produk akhir, berupa miso yang dapat dipakai untuk membuat sup dan memberi tambahan rasa pada makanan. Selain itu, juga dihasilkan asam laktat, alkohol, enzim, CO2, dan produk-produk lainnya. Mikroba-mikroba yang ada di dalam air tajin adalah bakteri-bakteri asam laktat, kapang Aspergillus oryzae, dan khamir Saccharomyces rouxii.
Bakteri asam laktat akan memecah gula dan menghasilkan asam laktat sebagai produk akhir serta menurunkan pH lingkungan pertumbuhannya akibat terbentuknya asam. Aspergillus oryzae dapat menghasilkan enzim protease untuk membuat minuman beralkohol dari nasi sedangkan S. rouxii bersifat osmofilik dan tahan dengan kandungan gula yang tinggi (Fardiaz, 1992).
Mikroba-mikroba di air tajin juga menunjukkan hasil yang positif pada uji hidrolisis karbohidrat, protein, dan lemak. Mikroba-mikroba ini termasuk mikroba amilolitik, proteolitik, dan lipolitik. Hal ini ditunjukkan dengan terbentuknya daerah transparan yang mengelilingi koloni pada media SA, koloni yang dikelilingi areal bening pada media SMA, dan terbentuknya daerah yang berwarna merah di bagian bawah koloni pada media NA.
Pada uji katalase, mikroba-mikroba ini juga termasuk katalase positif yang ditandai dengan terbentuknya gelembung-gelembung kecil O2 pada koloni. Hal ini berarti mikroba-mikroba ini memiliki enzim katalase yang dapat memecah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen.

4.5 Air Rendaman Tahu
Tabel 4.5 Hasil uji yang dilakukan terhadap air rendaman tahu 

Pertumbuhan Mikroba
Uji Fermentasi
GB
gas
asam
+
+
LB
gas
asam
+
+
SB
gas
asam
+
+
Uji Hidrolisis Pati
+
Uji Hidrolisis Protein
+
Uji Hidrolisis Lemak
+
Uji Katalase
SA
+
SMA
+
NA + lemak
+

Tahu dibuat dari kacang kedelai yang direndam dan didedak hingga menjadi suatu campuran antara air dengan kacang kedelai. Campuran ini disaring sehingga hanya susu kedelai yang dapat lewat. Susu kedelai kemudian diberi garam, seperti magnesium klorida atau kalsium sulfat agar menggumpal. Selanjutnya, gumpalan ini di-press menjadi potongan tahu. Menurut Ewald (1997), bakteri yang biasa berperan di dalam fermentasi tahu adalah Bacillus cereus.
Pada percobaan uji fermentasi, diketahui bahwa mikroba di air tahu dapat melakukan fermentasi terhadap semua komponen karbohidrat yang ada, baik glukosa, sukrosa, maupun laktosa. Fermentasi glukosa, laktosa, dan sukrosa ditandai dengan terbentuknya asam pada media yang dilihat dari perubahan indikator pada media menjadi kuning dan gas yang terdapat pada tabung durham. Glukosa akan dipecah menajdi asam piruvat yang dipecah lagi menjadi asam laktat dan CO2 atau etanol sedangkan enzim invertase memecah sukrosa menjadi fruktosa dan glukosa. Laktosa dipecah oleh enzim β-galaktosidase menjadi galaktosa dan glukosa.
Pada uji hidrolisis, mikroba yang ada di air tahu termasuk mikroba amilolitik, proteolitik, dan lipolitik yang ditandai dengan terbentuknya daerah transparan yang mengelilingi koloni pada media SA, areal bening di sekitar koloni pada media SMA, dan terbentuknya warna merah di bawah koloni pada media NA+lemak. Hal ini sesuai dengan teori yang ada. B. cereus termasuk bakteri lipolitik dan proteolitik (Fardiaz, 1992) dan juga bakteri amilolitik (Kim, 2004).
Dari uji katalase, diketahui bahwa mikroba di air tahu termasuk mikroba aerob yang dapat memecah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Mikroba ini dapat menghasilkan enzim katalase untuk semua media yang ada. Hal ini cocok dengan teori yang ada. B. cereus berkatalase positif (Fardiaz, 1992).

             Air Sayur Asin
Tabel 4.6 Hasil uji yang dilakukan terhadap air sayur asin 

Pertumbuhan Mikroba
Uji Fermentasi
GB
gas
asam
-
+
LB
gas
asam
-
+
SB
gas
asam
-
+
Uji Hidrolisis Pati
+
Uji Hidrolisis Protein
+
Uji Hidrolisis Lemak
+
Uji Katalase
SA
+
SMA
+
NA + lemak
+

Sayur asin terbuat dari kobis yang diasamkan. Kobis yang telah diiris-iris dimasukkan ke dalam tangki yang berisi air garam. Air dan nutrisi di jaringan sayuran akan ditarik oleh garam sebagai substrat untuk pertumbuhan bakteri asam laktat. Garam dan asam yang dihasilkan dari proses fermentasi dapat menghambat pertumbuhan mikroba lain. Fermentasi diawali oleh bakteri Leuconostoc mesenteroides dan diteruskan oleh Lactobacillus delbrückii yang lebih tahan terhadap asam. Fermentasi dilakukan pada suhu antara 25-300C dalam waktu 2-3 minggu (Buckle et al., 1987). Pada sayur asin, juga dapat tumbuh khamir (Fardiaz, 1992).
Dari hasil percobaan uji fermentasi, dapat diketahui bahwa mikroba-mikroba yang ada di air sayur asin dapat memecah glukosa, laktosa, dan sukrosa menjadi asam. Asam ini dapat berupa asam laktat yang merupakan asam utama pada proses fermentasi ini. Terbentuknya asam ditandai dengan perubahan warna media LB dari biru keunguan menjadi kuning, media SB yang berubah warna dari merah menjadi kuning, dan media GB yang berubah warna dari coklat menjadi kuning. Seharusnya, pada percobaan fermentasi ini dihasilkan gas pada tabung durham karena bakteri Leuconostoc sp. dapat memfermentasi gula menjadi asam laktat dan CO2 atau asam asetat (Fardiaz, 1992). Hal ini dapat terjadi karena gas yang terbentuk kurang banyak sehingga sulit untuk diamati.
Leuconostoc sp. bersifat heterofermentatif yang dapat memfermentasikan gula menjadi asam laktat dan CO2 atau etanol. Bakteri ini juga bersifat halofilik sehingga dapat tahan dengan kadar garam yang tinggi dan berperan penting dalam fermentasi awal bahan pangan yang mengandung kadar garam tinggi, seperi pikel dan sauerkraut. Selain itu, bakteri ini dapat melakukan fermentasi secara cepat sehingga dapat mencegah pertumbuhan bakteri lain. Pada fermentasi sukrosa, akan dihasilkan juga lendir berlebih.
Lactobacillus delbrückii bersifat homofermentatif dan sering ditemui pada fermentasi pikel. Bakteri ini akan memecah gula menjadi asam laktat sebagai produk akhirnya (Fardiaz, 1992).
Pada uji hidrolisis pati, mikroba-mikroba yang ada di sayur asin menunjukkan hasil yang positif yang ditandai dengan terbentuknya daerah transparan di sekitar koloni. Mikroba-mikroba ini dapat menghasilkan enzim amilase yang dapat digunakan untuk memecah pati menjadi komponen yang lebih sederhana. Mikroba-mikroba ini juga termasuk mikroba lipolitik dan proteolitik yang masing-masing dapat digunakan untuk memecah lemak dan protein. Hal ini ditunjukkan dengan terbentuknya warna merah di bawah koloni pada media NA+lemak dan areal bening di sekitar koloni pada media SMA.
Mikroba ini juga termasuk mikroba yang dapat menghasilkan enzim katalase untuk memecah hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air dan oksigen yang ditunjukkan dengan terbentuknya gelembung-gelembung gas O2 di sekitar koloni setelah diteteskan dengan H2­O2. Walaupun sebagian besar mikroba yang ada di air sayur asin merupakan bakteri berkatalase negatif, tetapi mungkin ada mikroba lain seperti khamir yang dapat menghasilkan enzim katalase.
           
             Air Asinan
Tabel 4.7 Hasil uji yang dilakukan terhadap air asinan

Pertumbuhan Mikroba
Uji Fermentasi
GB
gas
asam
+
+
LB
gas
asam
+
+
SB
gas
asam
+
+
Uji Hidrolisis Pati
+
Uji Hidrolisis Protein
+
Uji Hidrolisis Lemak
+
Uji Katalase
SA
+
SMA
+
NA + lemak
+

Asinan biasanya terbuat dari sayur-sayuran atau buah-buahan. Sayuran dan buah-buahan biasanya berkadar gula tinggi dan dibutuhkan untuk pertumbuhan bakteri asam laktat. Ada empat faktor yang mempengaruhi fermentasi sayuran, yaitu kondisi anaerobik, kadar garam yang cukup untuk menyerap nutrient, suhu yang sesuai, dan adanya bakteri asam laktat yang dibutuhkan. Bakteri asam laktat yang sering dipakai dalam fermentasi syuran adalah Leuconostoc mesenteroides dan Lactobacillus (Buckle et al., 1987).
Pada uji fermentasi, bakteri-bakteri asam laktat pada air asinan dapat memfermentasikan komponen-komponen karbohidrat, seperti sukrosa, laktosa, dan glukosa menjadi asam dan gas. Asam yang dihasilkan akan menurunkan pH media sehingga media yang mengandung indikator BCP akan mengalami perubahan warna menjadi kuning bila terbentuk asam. Hal ini ditandai dengan  perubahan warna media LB dari biru keunguan menjadi kuning, media GB yang berubah warna dari cokelat menjadi kuning, dan media SB yang berubah warna dari merah menjadi kuning. Asam yang dihasilkan dapat berupa asam laktat atau asam asetat. Pada percobaan ini, juga dihasilkan gas yang ditangkap oleh tabung durham dan tampak sebagai gelembung udara. Gas tersebut merupakan CO2 sebagai produk samping hasil fermentasi.
Bakteri Leuconostoc sp. bersifat heterofermentatif yang akan memecah gula menjadi asam laktat dan CO2­ atau etanol/asam asetat. Bakteri ini juga termasuk bakteri halofilik yang tahan kadar garam tinggi dan dapat melakukan fermentasi secara cepat dan dapat menghambat pertumbuhan bakteri lain sedangkan Lactobacillus sp. bersifat homofermentatif dan memecah gula menjadi asam laktat (Fardiaz, 1992).
Pada uji hidrolisis pati, bakteri-bakteri di air asinan akan membentuk daerah transparan yang mengeliling koloni setelah diteteskan dengan lugol. Hal ini menunjukkan bahwa baketri-bakteri di air asinan memiliki enzim amilase yang dapat memecah pati menjadi komponen karbohidrat yang lebih sederhana, terutama glukosa.
Pad uji hidrolisis protein, terbentuk areal bening yang mengelilingi koloni pada media SMA. Hal ini berarti bakteri-bakteri di air sayuran termasuk bakteri proteolitik yang memiliki enzim proteinase yang dapat digunakan untuk memecah protein menjadi peptida dan asam amino. Bakteri-bakteri ini juga termasuk bakteri lipolitik yang ditandai dengan terbentuknya warna merah di bagian bawah koloni pada media NA+lemak sehingga dapat diketahui bahwa bakteri ini memiliki enzim lipase yang dapat memecah lemak menjadi gliserol dan asam lemak yang akan menurunkan pH medium.
Bakteri-bakteri ini juga menunjukkan hasil yang positif pada uji katalase. Namun sebenarnya, bakteri-bakteri yang ada di sayuran berkatalase negatif, seperti Leuconostoc sp. dan Lactobacillus sp. Hal ini mungkin disebabkan kontaminasi dari mikroorganisme lain yang berkatalase positif atau hidrogen peroksida (H2O2) yang ditambahkan terlalu banyak sehingga reaksinya menjadi berlebihan.

4.8 Pewarnaan Gram
Tabel 4.8 Hasil pewarnaan Gram pada sampel
Kelompok
Sampel
Gram + (%)
Bentuk
Gram – (%)
Bentuk
1
2
Air tajin
79,41
64,84
kokus
kokus
20,59
35,16
kokus
kokus
3
4
Air rendaman tahu
81,35
100
kokus
kokus
18,65
-
kokus
-
5
6
Air sayur asin
100
100
kokus
kokus
-
-
-
-
7
8
Air asinan
86,1
45,18
kokus
basil
13,9
55,82
kokus
kokus

Pada pewarnaan Gram air tajin, dapat dilihat bahwa kebanyakan bakteri-bakteri yang ada di air tajin merupakan bakteri asam laktat, seperti Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus, dan Pediococcus yang bergram positif dengan persentase antara 65-80% dan sisanya yaitu antara 20-35% merupakan bakteri Gram negatif. Hal ini menunjukkan bakteri di air tajin memiliki dinding sel yang sebagian besar tersusun dari peptidoglikan, kebutuhan akan nutrient relatif kompleks, dan lebih tahan terhadap perlakuan fisik.
Kebanyakan bakterinya berbentuk kokus, yaitu Streptococcus dan Pediococcus yang homofermentatif serta Leuconostoc yang bersifat heterofermentatif, namun ada satu bakteri bergram positif yang berbentuk diplobasil, yaitu Lactobacillus yang bisa bersifat homofermentatif atau heterofermentatif.
Dari pewarnaan Gram air rendaman tahu, bahwa bakteri utama di air tahu adalah bakteri Gram positif dengan persentase 80-100%, yaitu bakteri Bacillus cereus dan sisanya merupakan bakteri Gram negatif dengan persentase 0-18,65%. Semua bakterinya berbentuk kokus pada saat pengamatan, padahal Bacillus cereus sendiri berbentuk batang. Hal ini dapat terjadi karena adanya kesalahan pengamatan mikroskopik.
Pada percobaan pewarnaan Gram air sayur asin, diketahui bahwa bakteri-bakteri di sayur asin 100% merupakan bakteri Gram positif yang ditunjukkan dengan koloni yang semua berwarna ungu pada saat pengamatan mikroskopik. Hal ini cocok dengan teori yang ada karena Leuconostoc sp. dan Lactobacillus sp. bergram positif (Fardiaz, 1992). Dari pengamatan, diketahui bahwa semua bakteri di sayur asin berbentuk kokus, yaitu Leuconostoc sp., tetapi pada air sayur asin masih ada bakteri Lactobacillus sp. yang berbentuk batang. Hal ini dapat terjadi karena areal pandang yang diambil terlalu sedikit sehingga bakteri yang berbentuk batang tidak kelihatan.
Pada pewarnaan Gram air asinan, diketahui bahwa bakteri-bakteri di sayuran 45-86% merupakan bakteri Gram positif sedangkan 14-56% merupakan bakteri gram negatif. Hal ini tidak sesuai dengan teori yang ada karena Leuconostoc sp. dan Lactobacillus sp. bergram positif (Fardiaz, 1992). Kesalahan ini mungkin disebabkan kontaminan bakteri lain yang bergram negatif atau kesalahan pengamatan mikroskopik. Bentuk bakterinya kebanyakan kokus, yaitu Leuconostoc sp. dan ada juga yang berbentuk basil, yaitu Lactobacillus sp.






















           
BAB V
KESIMPULAN



Fermentasi adalah proses pemecahan molekul, seperti karbohidrat dan asam amino tanpa membutuhkan oksigen sedangkan hidrolisis adalah proses pemutusan ikatan molekul dengan penambahan air. Berdasarkan sifat pemecahan komponen makanan, ada mikroba amilolitik, proteolitik, lipolitik, pektinolitik, dan osmofilik.  Mikroba aerob juga dapat memecah H2O2 menjadi air dan O2.
Bacillus cereus dapat melakukan fermentasi terhadap komponen karbohidrat dan menghasilkan asam, termasuk bakteri amilolitik, proteolitik, lipolitik, berkatalase positif, dan bergram positif. Fusarium moniliforme hanya dapat memfermentasi laktosa dan sukrosa menjadi asam, merupakan mikroba amilolitik, proteolitik, lipolitik, dan berkatalase positif. Candida tropicalis hanya dapat memfermentasi glukosa dan sukrosa serta termasuk mikroba amilolitik, proteolitik, lipolitik dan berkatalase positif.
 Air tajin mengandung bakteri asam laktat, Aspergillus oryzae, dan Saccharomyces rouxii yang dapat memfermentasi sukrosa, laktosa, dan glukosa, termasuk mikroba amilolitik, proteolitik, lipolitik, berkatalase positif, kebanyakan bergram positif, dan berbentuk kokus. Pada air rendaman tahu, terdapat bakteri Bacillus cereus yang dapat memfermentasi sukrosa, laktosa, dan glukosa, termasuk mikroba amilolitik, proteolitik, lipolitik, berkatalase positif, dan kebanyakan bergram positif.
Air sayur asin dan air sayuran mengandung Leuconostoc mesenteroides dan Lactobacillus delbrückii yang dapat memfermentasi sukrosa, laktosa, dan glukosa, termasuk mikroba amilolitik, proteolitik, lipolitik, berkatalase negatif, kebanyakan bergram positif dan berbentuk kokus, tetapi ada juga yang berbentuk basil.




LAMPIRAN


Areal Pandang
Jumlah bakteri Gram +
Jumlah bakteri Gram -
1
7
-
2
12
4
3
34
14
4
26
7
5
57
12
Rata-rata
27
7

% Bakteri Gram + =    27   × 100 % = 79,41%
                                  27+7
% Bakteri Gram -  =    7   × 100 % = 20,59%
                                  27+7




















DAFTAR PUSTAKA


Azoulay, Edgard. “Fermentation Methods for Protein Enrichment of Cassava and Corn with Candida tropicalis,” AEM Online. Home pageon-line. Available from http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=291281
; Internet; accessed 18 Agustus 2007. 

Buckle, K. A., dkk. Ilmu Pangan. Jakarta: UI Press, 1987.

Doctorfungus. “Candida sp.,” Doctorfungus Online. Home pageon-line. Available from http://www.doctorfungus.org/thefungi/candida_spp.htm; Internet; accessed 18 Agustus 2007. 

Engsterhold, Robert. “Untersucht Bacteria Gruppe: E. coli,” UL Online. Home page on-line. Available from http://wwwstud.uni-leipzig.de/~mai03kbz/bioinfprak/mainFrame.htm; Internet; accessed 18 Agustus 2007.

Ewald, Heather T. “Micro-organisms for Education,” TCWM Online. Home pageon-line. Available from http://www.science-projects.com/safemicrobes.htm; Internet; accessed 18 Agustus 2007. 

Fardiaz, Srikandi. Analisis Mikrobiologi Pangan. Jakarta: PT Raja Garfindo Persada, 1992.

Fardiaz, Srikandi. Mikrobiologi Pangan 1. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama, 1992.

Fardiaz, Srikandi. Mikrobiologi Pengolahan Pangan Lanjut. Bogor: IPB Press, 1992.

Johnson. “Carbohydrate Fermentation,” MicroVision Online. Home page on-line. Available from http://www.mc.maricopa.edu/~johnson/labtools/Dbiochem/cho.html; Internet; accessed 18 Agustus 2007.

Kim, H, J., dkk. “Characterization of Bacillus cereus Isolates from Raw Soybean Sprouts,” Sproutnet Online. Home page on-line. Available from http://www.sproutnet.com/Research/characterization_of_bacillus_cer.html; Internet; accessed 18 Agustus 2007.

Lay, Bibiana W. Analisis Mikroba di Laboratorium. Jakarta: PT Raja Grafindo Persada, 1994.

Loi, Enrico. “Batteri,” ECplanet Online. Home page on-line. Available from http://www.ecplanet.com/canale/scienza-1/batteri-66/0/0/6855/it/ecplanet.rxdf ; Internet; accessed 18 Agustus 2007.

Mader, Algacyr M. “Culture Medium for Amylase Production by Toxigenic Fungi,” Scielo Online. Home page on-line. Available from http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516-89132000000 500003; Internet; accessed 18 Agustus 2007. 

Madigan, Michael T., John M. Martinko, and Jack Parker. Brock Biology of Microrganisms. USA: Prentice Hall International, 1997.

Okumura, Yoshiyuki, dkk. “Isolation & Characterization of aNovel Acid Proteinase, Tropiase from Candida Tropicalis IFO 0589,” JSMM Online. Home page on-line. Available from http://www.jsmm.org/common/jjmm48-1_019.pdf; Internet; accessed 18 Agustus 2007. 

Rodier, M. H, dkk. “Purification of an intracellular metallopeptidase of Mr 45000 in Fusarium moniliforme,” Cambridge Online. Home page on-line. Available from http://journals.cambridge.org/action/displayAbstract?fromPage=online&aid=41943; Internet; accessed 18 Agustus 2007. 


Rossbach. “Starch Hydrolysis Medium,” Bios Online. Home page on-line. Available from http://homepages.wmich.edu/~rossbach/bios312/LabProcedures/Starch%20Hydrolysis%20Medium.html; Internet; accessed 18 Agustus 2007.

Tugmon, Cathy R. “Skim Milk Agar,” Biol Online. Home page on-line. Available from http://www.aug.edu/biology/skimmilkpage2.htm; Internet; accessed 18 Agustus 2007.

Volk, Wesley A. dan Margaret F. Wheeler. Mikrobiologi Dasar. Jilid 1. Edisi kelima. Jakarta: Erlangga, 1993.

Winarno, F. G. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: PT Gramedia Pustaka Utama, 1995.






No comments:

Post a Comment