Fermentasi Antibiotik.
PENDAHULUAN
Bioteknologi merupakan interdisiplin yang mencakup biologi molekuler, genetika, biologi sel, mikrobiologi, biokimia dan teknik kimia. Bioteknologi bertujuan untuk mentransformasi fungsi biologis sel ke dalam proses industri. Di Indonesia, transformasi tersebut masih menghadapi banyak faktor yang dapat menjadi pembatas seperti tersedianya plant. Pembatas operasional seperti air, listrik atau bahan baku dan manusia sebagai pembatas. Adanya tenaga trampil, berpengetahuan dan berpengalaman merupakan faktor yang sangat penting dalam proses transformasi tersebut.
Kemampuan bioteknologi menghasilkan substansi alami seperti antibiotik, enzim, hormon, vitamin, asam amino dan bahan makanan pada skala besar, telah membuka kemungkinan mengembangkan zat-zat lainnya. Adanya kenyataan bahwa bakteri, yeast dan jamur berfilamen mempunyai masa regenerasi sangat pendek menjadikan mereka organisme yang ideal untui riset dan produksi berbagai substansi. Reaksi ini dapat dikendalikan ke arah tertentu dengan menseleksi organisme dan pengontrolan faktor lingkungan secara tepat. Keberhasilan manusia memanipulasi struktur gen pada saat ini, memungkinkan transfer gen terseleksi berkemampuan tinggi ke mikroorganisme yang jelas identitasnya dan mudah dikembang biakkan. Misalnya bakteri Escherichia coli, organisme sederhana ini setelah dimanipulasi dapat memproduksi human insulin di dalam fermentor. Hasil teknologi genetika ini dan produk-produk lain seperti interferon, antiliodi monoklonal, saat ini telah menjadi bagian bioteknologi modem.
Dalam pengembangan proses produksi bioteknologi, pada tahap awal perlu mengoptimasi kondisi biakan dalam sistem pertumbuhan skala kecil. Hasil yang diperoleh dari skala kecil ini kemudian ditransfer ke skala yang lebih besar. Teknik ini membutuhkan pengetahuan dan ketrampilan untuk mencapai hasil yang memuaskan. Teknik shake culture merupakan tahap awal yang ideal terutama untuk fermentasi submerged. Tahap selanjutnya dilakukan dalam fermentor laboratorium di bawah kontrol kondisi yang dapat diulang sebelum memasuki skala produksi yang lebih besar.Di dalam plant produksi, fermentasi merupakan bagian pokok dari proses bioteknologi, misalnya produksi antibiotik. Fermentasi pada dasarnya merupakan pendayagunaan mikroorganisme yang aktif secara biologis. Untuk merrtransformasi substrat menjadi produk yang dikehendaki, suatu mikroorganisme harus dimanupulasi dan pengontrolan kondisilingkungan seperti temperatur, pH, oksigen terlarut merupakan bagian yang penting dalam fermentasi.
FERMENTASI
Fermentasi biasanya menggunakan satu macam mikroorganisme yang telah terseleksi. Namun pada fermentasi dual atau multiple digunakan lebih dari satu mikroorganisme. Organisme ini dapat diinokulasikan ke dalam substrat secara simultan. Fermentasi ini dilarutkan untuk menghasilkan produk yang tidak dapat dilakukan hanya dengan semacam mikroorganisme saja, atau untuk menghasilkan produk fermentasi yang berbeda tetapi mempunyai nilai ekonomis lebih tinggi. Sebagai contoh fermentasi untuk memproduksi cuka, pertama yeast diperlukan untuk menghasilkan etil alkohol, kemudian Acetobacter digunakan untuk merubah alkohol menjadi cuka.
Fermentasi dapat dilakukan dengan cara batch per batch atau secara kontinyu. Pada fermentasi batch, pertumbuhan mikroorganisme dan sintesis produk berlangsung dalam media, kemudian setelah sintesis produk maksimum, semua substrat diambil bersamaan dan dilakukan proses isolasi produk. Pada fermentasi kontinu, media nutrien ditambahkan secara terus menerus, diimbangi dengan pengambilan substrat dari fermentor juga secara terus menerus untuk mendapatkan sel-sel atau produk fennentasi. Selama fermentasi diperlukan tempat yang berisi media bernutrisi untuk pertumbuhan mikroorganisme, sehingga organisme tersebut dapat berkembang dan menghasilkan produk yang diinginkan. Di dalam laboratorium, fermentasi antibiotik dapat dilakukan dengan berbagai cara antira lain:
1. Pada media padat.
Penelitian mikroorganisme penghasil antibiotik biasanya membutuhkan media padat untuk pertumbuhannya. Misalnya pada waktu skrining, suspensi mikroorganisme terpilih ditumbuhkan pada media padat, setelah inkubasi dalam waktu cukup, aktivitas antibiotik yang dihasilkan dapat diuji terhadap berbagai bakteri indikator. Dalam hal fermentasi antibiotik pada media padat, temperatur dan komposisi media merupakan faktor yang sangat penting dan menentukan keberhasilan produksi antibiotik. Untuk mengontrol temperatur supaya konstan dan sesuai dengan yang dikehendaki, dapat menggunakan inkubator atau alat lain.
2. Pada media cair dengan shaker
Fermentasi antibiotik biasanya menggunakan fermentor untuk pertumbuhan biakan submerged. Namun jika fermentor tidak tersedia, teknik shake flask dapat dipakai untuk menggantikannya, tetapi dengan kondisi lebih terbatas dan kontrol parameter kurang optimum dibandingkan dengan fermentor. Teknik ini biasanya digunakan untuk berbagai percobaan fermentasi pendahuluan sebelum menggunakan fermentor sebenarnya. Sebagai con toh, setelah organisme diperoleh sebagai biakan murni, maka perlu memeriksa karakteristik biokimia atau morfologi mereka dengan menumbuhkannya pada kondisi biakan submerged. Untuk tujuan tersebut teknik shake flask dapat digunakan karena sederhana dan dapat memberikan informasi yang hetguna. lnformasi yang dapat diperoleh dri percobaan dengan teknik ini antara lain, komposisi medium, tingkat aerasi, pola pH dan parameter-parameter yang berkaitan dengan pertumbuhan dan produk yang
dihasilkan.
Pengaturan temperatur dapat dilakukan dengan menggunakan inkubator shaker atau dengan meletakkan shaker pada ruangan yang dikontrol temperaturnya misalnya dengan menggunakan heater dan termostat untuk mengontrol temperatur yang diperlukan.
Flask dapat menggunakan baffled flask atau plain flask. Pada baffled flask laju transfer oksigen akan lebih tinggi dan biasanya menyebabkan terjadinya buih. Agitasi pada shake flask selain memberikan aerasi juga memungkinkan transfer substrat dan organisme. Pada waktu fermentasi menggunakan shake flask, biasanya akan terjadi kehilangan air dari medium karena evaporasi. Seperti pernah diamati oleh Solomons (1969) pada medium biakan 100 ml dalamflask. 1000 ml dengan waktu inkubasi 48 jam pada temperatur 37�C, agitasi menggunakan reciprocating shaker laju transfer oksigen ï½ 55 mMO2/ 1 /jam, maka kehilangan air mencapai 20%. Untuk mengimbangi kehilangan air ini, ke dalam medium dapat ditambahkan akuades.
Teknik shake flask pertama kali dilakukan oleh Kluyver dan Perquin (1933). Pada dasarnya ada dua macam mekanisme dari teknik ini.
1)Reciprocating shaker.
Variasi dapat dilakukan dengan mengatur panjang stroke. Keuntungan alat ini, secara mekanis lebih sederhana dibandingkan rotary shaker. Kecepatannya dapat diatur misalnya 60 � 120 stroke per menit. Panjang stroke juga dapat diatur misalnya 4 � 8 cm. Alat ini paling sesuai digunakan untuk menumbuhkan organisme uniseluler bakteri
dan yeast.
2)Rptary shaker, bergerak dengan arah melingkar.
Variasi dapat dilakukan dengan mengatur panjang radius orbit. Alat ini dianggap sebagai tipe standar karena dapat digunakan untuk menumbuhkan semua mikroorganisme termasuk sel tanaman dan hewan. Alat ini selain mempunyai kekuatan senfrifugal juga harus mampu beroperasi pada kecepatan tinggi. Kecepatan dapat diatur misalnya antara 100 � 400 rpm dan radius orbit juga dapat diatur misalnya 1 � 5 cm
.
3. Pada media cair dengan fermentor
Teknik shake flask dengan rotary shaker atau reciprocating shaker merupakan cara konvensional dan berguna pada tahap pendahuluan proses fermentasi, penelitian dan pengembangan dalam laboratorium fermentasi. Namun cara ini akan memberikan estimasi kondisi fermentasi skala besar yang kurang baik mengenai potensi mikroorganisme dalam mensintesis produk. Oleh karena itu untuk mendapatkan estimasi kondisi fermentasi yang ideal perlu menggunakan fermentor volume kecil. Karena kondisi fermentasi dalarn fermentor kecil ini akan lebih menggambarkan kondisi fermentasi skala besar yang sebenarnya.
Fermentor berfungsi menyediakan lingkungan bagi pertumbuhan organisme atau sel di bawah kondisi terkontrol. Dalam industri fermentasi, fermentor harus memungkinkan pertumbuhan dan biosintesis paling baik bagi biakan mikroba (yang bermanfaat bagi industri) dan memberikan kemudahan untukmanipulasi semua operasi yang berhubungan dengan penggunaan fermentor. Fermentor harus dilengkapi pengontrol dan pengatur kondisi fermentasi misalnya kontrol temperatur dengan mengatur pemanas atau pendingin, kontrol pH dengan menambah asam atau alkali, kontrol agitasi dengan mengatur kecepatan stirrer dan ukuran impeller, kontrol aerasi dengan mengatur aliran gas dan kecepatan stirrer dan sebagainya. Bejana biakan merupakan bagian pokok dari setiap fermentasi, karena di dalam bejana inilah proses biologis akan berlangsung. Oleh karena itu bejana ini harus terjamin keamanannya selama proses berlangsung dan tahapan operasional dapat dilakukan dengan mudah. Bejana harus cukup kuat untuk menahan tekanan dari media dan udara. Penyusunannya harus tidak terkoreksi oleh produk fermentasi dan tidak melepaskan ion toksik ke media pertumbuhan.
Fermentasi biasanya memerlukan waktu lama. Operasinya dapat berlangsung beberapa hari, bahkan pada fermentasi kontinu dapat berlangsung beberapa minggu. Fermentasi berlangsung pada kondisi aseptik, jadi fermentor harus menjamin sterilitas kandungannya dan terpeliharanya kondisi aseptik selama periode operasi. Demikian juga alat-alat penambah inokulum, antifoam, nutrien, asam atau alkali dan sebagainya harus menjamin kondisi aseptik dan mencegah terjadinya kontaminasi mikroba yang tak dikehendaki. Berdasarkan proses penyebaran organisme dan media dalam bejana, Bull et.al. mengelompokkan jenis fermentor ke dalam 3 grup :
1)Reaktor dengan agitasi internal.
Merupakan biorekator yang paling lazim digunakan di berbagai industri fermentasi. Grup ini termasuk stirred tank reactor.
2)Bubble column bioreactor.
merupakan bioreaktor paling sederhana. Terdiri dari tabung panjang dengan beberapa sparger di bagian dasarnya. .
3)Loop reactor.
Merupakan collumn reactor di tnana percampuran dan sirkulasi diinduksi dengan alat-alat tertentu.
Berdasarkan penggunaan alat tersebut, fermentor ini dikelompokkan atas tiga jenis:
a ) Air lift loop reactor .
b)Pro peller'loop reactor.
c)Jet loop reactor .
Semua sistem fermentasi memerlukan homogenitas media maupun mikroorganisme. Sistem agitasi memungkinkan distribusi tersebut dengan meniadakan gradien konsentrasi seperti unsur media, pH, temperatur dan sebagainya. Sistem fermentasi aerob, merupakan proses industri fermentasi yang sangat penting. Dalam fermentasi aerob, selain tugas tersebut sistem agitasi mempunyai tugas tambahan memecah gelembung udara besar menjadi gelembung yang lebih kecil untuk menambah area permukaan gas dan membantu mentransfer oksigen ke dalam biakan serta menyebarkann oksigen. Impeller mempunyai peranan penting untuk menyelesaikan tugas tersebut dan keberhasilannya tergantung pada beberapa faktor antara lain kekuatan atau kecepatan rotasi, ukuran dan desain impeller, densitas dan viskositas substrat, kecepatan aliran gas dan sebagainya. Ada beberapa tipe impeller yang biasanya digunakan dalam fermentor antara lain disc turbine, vaned disc, open turbine dan marine propeller. Disc turbine merupakan tipe impeller yang paling lazim digunakan di berbagai industri fermentasi.
Cara bekerjanya untuk melakukan aerasi dan agitasi dapat dikelompokkan ke dalam dua kelompok:
1)Impeller bekerja tanpa baffle.
Jika impeller cukup cepat, maka akan terjadi vortex dari permukaan substrat, sehingga menarik udara ke dalam sistem. Tipe sistem fermentor ini juga disebut sebagai vortex aeration. Keunturigan sistem ini aerasinya efisien yaitu aerasi berlangsung cukup baik tanpa tenaga relatif besar. Sedang kerugiannya yaitu kesukaran untuk scale up karena kesulitan mendapatkan kesamaan aliran pada dua ukuran bejana yang berbeda.
2)Impeller bekerja menggunakan baffle.
Tipe ini paling lazim digunakan dan biasanya baffle diletakkan vertikal untuk menghalangi arus perputaran cairan sehingga memungkinkan substrat mengalami turbulensi.
Sistem fermentasi aerob memerlukan udara steril yang dimasukkan ke dalam fermentor. Cara yang biasa digunakan dengan melewatkan udara melalui filter steril. Udara memasuki fermentor biasanya melalui pipa yang terletak di bawah impeller dan udara mengalir melalui sparger. Gas yang memasuki fermentor dapat menimbulkan tekanan positif di dalam fermentor, maka laju aliran udara harus dikontrol, demikian juga sistem pengeluaran gas.
Setiap mikroorganisme mempunyai temperatur pertumbuhan berbeda dan kadang-kadang suatu organisme mempunyai temperatur pertumbuhan berlainan dengan temperatur untuk produksi antibiotik. Supaya pertumbuhan dan produksi antibiotik optimum maka temperatur optimum dalam fermentor harus dipelihara/dipertahankan. Organisme yang aktif metabolismenya, biasanya menghasilkan panas yang terakumulasi pada fermentor. Karena itu kontrol temperatur harus dilakukan dengan mengalirkan air pendingin.
Pada waktu mikroorganisme mensintesis produk metabolit, pH substrat dapat mengalami perubahan karena hasil metabolit mungkin sangat alkali atau asam. Tentu perubahan pH ini tidak disukai oleh mikroorganisme tersebut, karena dapat mengganggu pertumbuhannya dan pada gilirannya dapat mempengaruhi pembentukan produk. Untuk menjaga kemungkinan tersebut, selama proses fermentasi berlangsungke dalam substrat sering ditambahkan penyangga untuk memperlambat atau mengurangi perubahan pH yang terlalu besar. Buffer mungkin hanya sebagai penyangga pH tapi dapat juga berperan ganda yaitu sebagai penyangga pH dan sumber nutrien.
MEDIA FERMENTASI
Komposisi media dan kondisi lingkungan merupakan faktor yang sangat penting bagi keberhasilan proses fermentasi. Faktor tersebut akan bervariasi tergantung dari organisme yang digunakan dan tujuan fermentasi. Media harus mengandung nutrien untuk pertumbuhan, sumber energi, penyusun substansi sel dan biosintesis produk fermentasi. Komponen media yang paling penting yaitu sumber karbon dan nitrogen, karena sel mikroha dan produk fermentasi sebagian besar tersusun dari komponen ini. Komposisi media dapat sangat sederhana dan kompleks tergantung pada jenis mikroba yang digunakan dan tujuan fermentasi. Mikroorganisme autotrofik misalnya hanya memerlukan media organik yang sangat sederhana untuk mensintesis semua senyawa organik kompleks yang diperlukan menopang kehidupan, pertumbuhan dan perkembangan sel-sel serta kebutuhan energinya. Sebaliknya mikroorganisme tertentu memerlukan media yang tersusun dari komponen sangat sederhana sampai komplek.
Di laboratorium, fermentasi antibiotik dapat dilakukan dengan media padat atau cair. Pada waktu skrining mikroba penghasil antibiotik biasanya memerlukan media selektif dalam bentuk padat. Agen pemadat yang lazim digunakan adalah agar yaitu polisakarida yang tidak mudah didegradasi oleh kebanyakan mikroba. Konsentrasi yang digunakan pada umumnya antara.l,5 � 2,0%; setelah dipanaskan sampai mendidih, maka akan menjadi padat sesudah dingin. Media padat sangat berguna untuk menseleksi dan menguji aktivitas produksi antibiotik. Pada tahap selanjutnya media cair diperlukan untuk pertumbuhan biakan submerged.
Media fermentasi antibiotik dapat dikelompokkan ke dalam media sintetik, semi-sintetik dan crude. Media sintetik yaitu semua unsumya merupakan senyawa yang relatif murni sehingga komposisi dan kuantitas bahanpenyusunnya dapat diketahui dengan jelas. Sedangkan media semi sintetik hanya sedikit saja komponen yang tidak diketahui. Kedua media ini sangat berguna pada percobhan awal untuk mengetahui kemampuan organisme memproduksi antibiotik terutama untuk mengetahui komponen-komponen yang berperanan bagi pertumbuhan organisme dan untuk mengetahui komponen yang dapat memacu pembentukan produk yang dikehendaki. Media ini lebih disukai untuk mempelajari faktor-faktor tersebut karena selain mudah dikontrol juga mudah dihilangkan atau ditambahkan. Media crude yaitu media yang komponen spesifknya tidak diketahui misalnya mollase. protein digest, corn steep liquor, yeast extract dan sebagainya. Pada tahap akhir suatu skrining, bahan ini mungkin sangat berharga karena dapat meningkatkan pertumbuhan dan/atau pembentukan produk dan mungkin akan lebih ekonomis dalam skla lebih besar. Selain mengandung bahan-bahan faktor pertumbuhan dan pembentuk produk yang tak diketahui, media ini juga dapat mengandung zat-zat yang mempunyai efek penghambat. Faktor lain yang merugikan yaitu tingginya kandungan protein dapat menyebabkan buih terutama pada media cair.
Aerasi dan agitasi ,media cair selama berlangsungnya fermentasi dapat menyebabkan buih, terutama pada media dengan kandungan protein atau peptida tinggi. Sebaliknya media yang banyak mengandung komponen anorganik dan gula relatif kurang menghasilkan buih. Kontaminasi bakteri proteolitik dapat menyebabkan degradasi protein menjadi peptida dan gilirannya menyebabkan buih. Untuk mengatasi buih yang terjadi selama berlangsungnya fermentasi dapat ditambahkan antifoam ke media fermentasi. Ada berbagai macam antifoam yang biasa digunakan antara lain lard oil, corn oil, soy bean oil, oktadekanol, silikon dan sebagainya.
Keberhasilan biosintesis produk selama fermentasi berlangsung, kadang-kadang memerlukan prekursor, yang harus ditambahkan ke dalam media. Misalnya untuk mensintesis pensilin G, memerlukan prekursor asam fenilasetat atau untuk mensintesis vitamin B-12 perlu ditambahkan prekursor kobalt anorganik, dan sebagainya. Prekursor merupakan substansi yang dapat meningkatkan hasil dan kualitas produk; prekursor dapat ditambahkan ke media sebelum fermentasi berlangsung atau secara simultan.
Untuk fermentasi antibiotik pada umumnya media inokulum berbeda dengan media fermentasi walaupun untuk beberapa fermentasi mempunyai komposisi media sama. Perbedaan ini disebabkan fungsi kedua media juga berbeda, media inokulum menyediakan nutrien supaya sel mikroba tumbuh dengan cepat, sedangkan media fermentasi terutama untuk menghasilkan produk yang dikehendaki. Yang perlu diperhatikan dalam penggunaan komponen media untuk biosintesis produk adalah faktor adaptasi mikroba. Pemindahan dari media inokulum ke media fermentasi jangan sampai menyebabkan deadaptasi. Peranan media inokulum tidak kalah pentingnya dibanding media fermentasi, sehingga perlu diperhatikan komposisinya. Selain itu jumlah inokulum juga sangat. mempengaruhi biosintesis produk dalam media fermentasi. Jumlah inokulum yang dimasukkan ke media fermentasi biasanya berkisar antara 0,5 � 5%, tetapi untuk fermentasi tertentu jumlah inokulum mencapai 20% atau lebih. Untuk mendapatkan komposisi media inokulum dan jumlah yang tepat tentu diperlukan serangkaian percobaan yang memakan waktu dan tenaga.
Keberhasilan teknologi fermentasi tergantung pada penggunaan metode yang menjamin sterilitas media dan hardware sebelum memasukkan organisme ke dalam medium dan memelihara kondisi biakan tetap aseptik. Kadang-kadang kondisi aseptik juga diperlukan selama pemisahan sel dan produk, sesudah fermentasi berakhir. Mikroba yang tak dikehendaki harus dicegah memasuki fermentor bersama gas, suspensi media, inokulum atau larutan lain yang ditambahkan selama pertumbuhan sel dan sintesis produk berlangsung, karena mikroba kontaminan dapat mengubah sifat kimia nutrien, pH, menimbulkan buih dan menghambat atau memperlambat pertumbuhan mikroorganisme dan biosintesis produk fermentasi.
Sterilisasi media yang tidak mengandung padatan tersuspensi dapat dilakukan dengan panas, agen kimia, UV, iradiasi,atau filtrasi. Namun jika media mengandung padatan, sterilisasi dengan filtrasi tidak mungkin dan yang paling lazim menggunakan sterilisasi panas. Sterilisasi panas dapat dilakukan dalam bejana fermentasi atau dalam bejana terpisah, yaitu dengan menaikkan temperatur 121�C pada 103 Kp gauge pressure (15 psig). Dengan uap bebas udara pemanasan selama 5 menit sudah cukup, bila temperatur benar-benar merata. Bila media pekat atau mengandung konsentrasi padatan tersuspensi cukup tinggi, maka tidak semua bagian media dapat mencapai temperatur 121�C pada waktu bersamaan, oleh karena itu media dipertahankan 121�C dalam periode lebih lama. Waktu yang diperlukan untuk sterilisasi panas, tidak sama antara media sintetik dan crude. Media crude memerlukan waktu lebih lama karena viskositas media ini lebih besar sehingga menghalangi penetrasi panas dan spora bakteri relatif resisten terhadap panas. Namun demikian pemanasan yang terlalu lama akan dapat merusak berbagai komponen media yang mudah terdegradasi oleh panas misalnya' media yang mengandung enzim atau vitamin, akan rusak oleh panas yang tinggi.
Untuk menghindari hal tersebut, sterilisasi dapat dilakukan secara terpisah misalnya dengan filtrasi. Dengan demikian besar dan lamanya pemanasan merupakan faktor yang perlu diperhatikan dan sebelum melakukan sterilisasi, evaluasi setiap komponen media dapat bermanfaat. Gas yang ditambahkan ke fermentor seperti karbon dioksida, nitrogen, oksigen atau gas lain, harus dalam keadaan steril. Sterilisasi dapat dilakukan dengan filtrasi, Pipa, klep atau bagian lain untuk transfer biakan dad bioreaktor satu ke yang lain atau penambahan inokulum, asam, alkali, antifoam dau lain-lain juga harus steril. Sterilisasi dapat dilakukan dengan uap.
PENUTUP
Fermentasi berlangsung dalam fermentor selama beberapa hari dan fermentasi tidak memerlukan banyak tenaga. Manusia dibutuhkan untuk mengatur dan mengontrol kondisi biakan selama fermentasi berlangsung seperti pH, temperatur, aliran udara, oksigen terlarut, antifoam dan sebagainya. Fermentor yang lebih modern telah dilengkapi dengan alat pengukur dan pengontrol kondisi biakan secara otomatis. Keberhasilan fermentasi selain dipengaruhi kondisi biakan juga tergantung pada persiapan sebelum fermentasi; seperti sterilisasi, pembuatan media, jumlah inokulum yang sesuai dan sebagainya. Kondisi aseptik harus selalu dipertahankan selama berlangsungnya fermentasi karena kontaminasi dapat menyebabkan kegagalan biosintesis produk. Untuk menjamin keadaan tersebut, harus diperhatikan sterilisasi media dan hardware serta sterilitas gas, media antifoam dan lain-lain yang akan ditambahkan ke dalam biakan. Bagi banyak orang, sterilisasi tampaknya sederhana yaitu hanya untuk membinasakan atau meniadakan kehidupan dalam mated yang disterilkan. Namun sebenarnya analisis yang terinci dari mated yang disterilkan akan menghindari kesalahan asumsi yang dapat berakibat fatal.
Media mempunyai peranan yang penting bagi keberhasilan fermentasi antibiotik. Media yang murah, mudah didapat, mudah digunakan dan menghasilkan kuantitas dan kualitas produk optimum tentu sangat didambakan. Indonesia yang kaya akan sumber alam mempunyai potensi sangat besar dalam menyediakan komponen media fermentasi terutama fermentasi antibiotik seperti kedelai, jagung, kentang, dan berbagai bahan alami lainnya; karena bahan tersebut mengandung berbagai nutrien yang diperlukan bagi mikroorganisme sebaga sumber karbon, nitrogen, vitamin, asam amino, garam anorganik dan faktor pertumbuhan. Tentu bahan-bahan tersebut tidak dapat langsung digunakan begitu saja, tetapi harus digali dan dicari dengan melakukan berbagai macam percobaan untuk mengolah sumber alam tersebut agar dapat digunakan setagai komponen media fermentasi yang potensiil.
DAFTAR PUSTAKA
1.Armiger WB, Humphrey AE. Computer applications in fermentation technology. In: Microbial Technology vol II. 2nd ed London Press, Inc. 1979; 375 � 401.
2.Bull DN et aL Bioreaction for submerged culture. In: Advances in Biotechnological Processess. London: Alan R. Liss Inc. 1983: 1�30.
3.Casida LE. Introduction microbiology. London: John Wiley & Son, Inc. 1968: 25�49; 117�135; 221�257.
4.Davis ND, Olevins WT. Method for laboratory fermentation. In: Microbial Technology vol H. 2 nd. ed. London Academic Press, Inc. 1979: 303�29.
5.Solomons GL, Nyiri LK. Instrumentation of fermentation systems. In: Microbial Technology vol II. 2 nd. ed. London Academic Press, Inc. 1979: 1-70.
6.Tannen LP, Nyiri LK. Instrumentation of fermentation systems. In: Microbial Technology vol II. 2nd. ed. London Academic Press, Inc. 1979: 331�74
Selasa, 02 September 2008
Tugas mikologi
1. Fungi penting bagi manusia dalam hal:
a. Fermentasi industri, misalnya pembuatan bir, anggur dan produksi antibiotic seperti penisilin.
b. Peragian adonan dan pemasakan pada keju
c. Fungi dapat menghancurkan sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang kompleks, menguraikannya menjadi zat-zat kimia yang lebih sederhana yang kemudian dikembalikan ke dalam tanah dan meningkatkan kesuburan.
d. Fungi jamur dapat dijadikan sebagai fungisida.
2. Perbedaan khamir dan kapang
a. Khamir
Ukurannya berkisar antara 1-5µm lebarnya dan panjangnya 5-30µm. Biasanya berbentuk telur, tetapi ada yang memanjang dan berbentuk bola. Khamir tidak dilengkapi flagelus atau organ penggerak lainnya. Khamir bersifat fakultatif dapat hidup dalam keadaan aerob maupun anaerob. Fase khamir timbul bilaman organisme itu hidup sebagai parasit atau patogen dalam jaringan.
b. Kapang
Tubuh atau thalus pada kapang terdiri dari dua bagian miselium dan spora. Kapang adalah mikroorganisme aerobik sejati. Bentuk kapang bila organisme merupakan saprofit dalam darah atau dalam medium laboratorium.
3. Persamaan bakteri, kapang dan khamir:
a. Sama-sama mampu menghasilkan suatu enzim tertentu, yang mampu merubah substrat menjadi produk tertentu.
b. Ukurannya dalam mikron(sangat kecil)
c. Mempunyai dinding sel
4. Fisiologi cendawan dan bakteri
Ciri-ciri Cendawan Bakteri
pH optimum 3,8 – 5,6 6,5 – 7,5
Suhu optimum 22-30o C (saprofit) 20-37o C mesofil
30- 37o C (parasit)
Gas Anaerobik obligat (kapang) Aerob → anaerob
Fakultatif (khamir)
Cahaya untuk tumbuh Tiada Fotosintetik
Kadar gula dlm medium lab. 4 - 5 % 0,1 – 3 %
Karbon Organik Anorganik dan organik
Komponen struktur Kitin, selulose Peptidogligan
Dinding sel Glukon
Kerentanan terhadap antibiotik Resisten terhadap penisilin, tetrasiklin dan kloramphenikol Resisten terhadap griseafulicin, peka terhadap penicilin, tetrasiklin.
5. Yang membedakan kelas Deuteromycetes adalah kelas ini meliputi cendawan yang tingkat reproduksinya perfect/ seksualnya belum ditemukan.
6. Tolok ukur yang digunakan untuk klasifikasi fungi didasarkan pada ciri-ciri morfologinya terutama struktur- struktur yang berkaitan dengan reproduksinya yaitu spora seksual dan aseksual serta tubuh-tubuh buahnya.
7. Sel kapang berfilamen maksudnya adalah sel kapang yang dalam keadaan tertentu mampu membentuk filamen-filamen (benang-benang) untuk menyerap zat makanan dan perkembangbiakan.
8. Sifat yang harus dimiliki medium adalah
Cendawan mampu memanfaatkan berbagai macam bahan untuk gizinya. Sedangkan bakteri tidak dapat menggunakan senyawa karbon anorganik seperti karbon dioksida. Karbon harus berasal dari sumber organik misalnya glukose. Beberapa spesies dapat menggunakan nitrogen. Medium biakan cendawan biasanya berisi pepton suatu produk protein terhidrolisis.
9. Klasifikasi kapang lendir
a. Kapang lendir sejati
Ciri dari kelompok ini adalah fase somatiknya yang disebut plasmodium, ukuran dan warnanya beragam dan berubah-ubah bentuknya sewaktu merayap di atas permukaan substrat tempat hidupnya. Organisme ini memakan bakteri yang dicernanya. Sspora – spora cendawan lain.
b. Kapang organik endoparasitik
Organisme in mempunyai plasmodium multinukleat lagi bugil yang berkembang di dalam jaringan hidup tanaman inangnya. Infeksi terjadi bilamana zoospora menembus akar-akar tanaman inangnya dan segera menjadi miksamoeba yang tumbuh menjadi plasmodium.
c. Kapang lendir jaringan
Pada permukaan tempat tubuhnya terdapat jaringan telur yang berasal dari lendir yang dikeluarkannya. Sel-selnya sebagian besar berbentuk lonjong atau gelondong. Umumnya dijumpai pada lingkungan marin sebagai paarasit atau saprofit pada algae laut.
d. kapang lendir seluler
organisme ini hidup bebas dan amoeboid. Plasmodiumnya tidak multinukleat dan ada di dalam darah.
10. Daur hidup Dictyostelium discoideum
Amoeba berpindah ke pusat-[pusat agregasi, ujung dengan ujung menjadi berkaitan membentuk rantai. Kemudian mereka melewati beberapa tahapan multiseluler untuk membentuk tubuh buah spora-sporanya menyebar untuk mendapatkan lingkungan yang sesuai sebelum berkecambah untuk membentuk amoeba yang memulai kembali daur hidup tersebut.
11. Arti dari
◊ Anteredium adalah gametangium jantan.
◊ Aplanospora adalah sporangiospora non mat.
◊ Artospora adalah sel-sel tungaal yang terbentuk dari patahan-patahan hifa pada fungi multiplikasi.
◊ Askokarp adalah askomiset yang membentuk tubuh buah atau tubuh buah yang berisi askus(kantung)
◊ Askospora adalah spora yang terbentuk di dalam askus
◊ Askus adalah penghasil spora, berupa ujung hifa yang menggelembung, intinya membelah menjadi dua, empat atau delapan spora.
◊ Basidiokarp adalah tubuh buah Basidiomycotina tempat basidium berkumpul
◊ Basidiospora adalah spora yang terbentuk pada basidium.
◊ Basidium adalah penghasil basidiospora pada jamur basidiomycotina, berupa ujung hifa menggelembung, tempat terdapatnya empat spora bertangkai. Atau dikenal juga sebagai kotak spora pada basidiomycetes.
◊ Blastospora adalah tunas atau kuncup pada sel-sel khamir.
◊ Dimorfisme adalah cendawan patogen yang menyebabkan infeksi mikosis pada sistem retikuloendotelium yang meliputi banyak organ dan hidup sebagai saprofit.
◊ Hifa adalah thalus yang tersusun dari filamen yang bercabang.
◊ Inang terkompromi adalah orang-orang yang sudah menjadi lemah karena penyakit.
◊ Klamidospora adalah spora bersel satu yang berdinding tebal dan terbentuk dari sel-sel hifa somatis. Atau pengertian lain yaitu oidium yang terbungkus oleh dinding tebal.
◊ Koniospora adalah spora yang terbentuk pada konidia.
◊ Konidium adalah badan buah sampingan yang tidak sempurna.
◊ Limfatik adalah melibatkan sistem limfa.
◊ makrokonidia adalah konidia yang berukuran besar.
◊ Senositik adalah tak bersekat, misalnya pada hifa.
◊ Septum adalah dinding sekat, atau dinding pembagi(sekat)
◊ Sistemik adalah merata keseluruh tubuh.
◊ Sklerotium adalah keadaan yang tidak cocok untuk pertumbuhan sehingga berubah sifatnya menjadi tingkat dorman.
◊ Sporangiofor adalah cabang miselium yang mengandung sporangium.
◊ Sporangiospora adalah spora yang terbentuk di dalam sporangium.
◊ Sporangium adalah organ tempat dihasilkannya spora tak berkelamin dengan cara pembelahan. Atau juga sporangium disebut juga sebagai kotak spora.
◊ Mikofage adalah virus cendawan.
◊ Mikologi adalah ilmu tentang seluk beluk kehidupan jamur.
◊ Mikosis adalah infeksi padacendawan.
◊ Mikotoksin adalah racun yang dihasilkan oleh cendawan.
◊ Mikrokonidia adalah konidia berukuran kecil.
◊ Miksamoeba adalah organisme amoboid yang telanjang yang tumbuh menjadi plasmodium.
◊ Miselium adalah kumpulan dari hifa.
◊ Morfogenesis adalah proses terorganisasinya sel-sel menjadi struktur jaringan.
◊ Oidium adalah spora bersel satu yang terbentuk karena terputusnya sel-sel hifa.
◊ Oogonium adalah gametangium betina.
◊ Oosfer adalah pembuahan telur.
◊ Oospora adalah sel telur yang telah dibuahi, membentuk dinding tebal, dan sesudah itu terjadi periode istirahat. Oospora akan tumbuh menjadi individu baru setelah periode istirahat.
◊ Parasit adalah organisme yang tumbuh pada inang dan mengambil makanannya ari inang.
◊ Pembelahan adalah suatu sel membagi diri untuk membentuk 2 sel anak serupa.
◊ Penguncupan adalah suatu sel anak tumbuh dari penonjolan kecil pada sel inangnya.
◊ Plasmodium adalah massa protoplasma yang telanjang dan multinukleat.
◊ Rizoid adalah hifa seperti akar yang pendek adan bercabang banyak.
◊ Saprofit adalah hidup dari benda organik mati yang terlarut.
◊ Stadium imperfek adalah cendawan yang belum diketahui tingkat seksualnya.
◊ Stadium perfek adalah cendawan yang sudah diketahui tingkat seksualnya.
◊ Subkutan adalah jaringan otot di bawah kulit.
◊ Talus adalah tubuh fungi atau organ vegetatif jamur.
◊ Tubuh buah adalah spora sexual dan asexual yang dikelilingi oleh struktur pelindung yang sangat terorganisasi.
◊ Zigospora adalah spora besar berdinding tebal yang terbentuk apabila ujung-ujung dua hifa yang secara aseksual serasi.
a. Fermentasi industri, misalnya pembuatan bir, anggur dan produksi antibiotic seperti penisilin.
b. Peragian adonan dan pemasakan pada keju
c. Fungi dapat menghancurkan sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang kompleks, menguraikannya menjadi zat-zat kimia yang lebih sederhana yang kemudian dikembalikan ke dalam tanah dan meningkatkan kesuburan.
d. Fungi jamur dapat dijadikan sebagai fungisida.
2. Perbedaan khamir dan kapang
a. Khamir
Ukurannya berkisar antara 1-5µm lebarnya dan panjangnya 5-30µm. Biasanya berbentuk telur, tetapi ada yang memanjang dan berbentuk bola. Khamir tidak dilengkapi flagelus atau organ penggerak lainnya. Khamir bersifat fakultatif dapat hidup dalam keadaan aerob maupun anaerob. Fase khamir timbul bilaman organisme itu hidup sebagai parasit atau patogen dalam jaringan.
b. Kapang
Tubuh atau thalus pada kapang terdiri dari dua bagian miselium dan spora. Kapang adalah mikroorganisme aerobik sejati. Bentuk kapang bila organisme merupakan saprofit dalam darah atau dalam medium laboratorium.
3. Persamaan bakteri, kapang dan khamir:
a. Sama-sama mampu menghasilkan suatu enzim tertentu, yang mampu merubah substrat menjadi produk tertentu.
b. Ukurannya dalam mikron(sangat kecil)
c. Mempunyai dinding sel
4. Fisiologi cendawan dan bakteri
Ciri-ciri Cendawan Bakteri
pH optimum 3,8 – 5,6 6,5 – 7,5
Suhu optimum 22-30o C (saprofit) 20-37o C mesofil
30- 37o C (parasit)
Gas Anaerobik obligat (kapang) Aerob → anaerob
Fakultatif (khamir)
Cahaya untuk tumbuh Tiada Fotosintetik
Kadar gula dlm medium lab. 4 - 5 % 0,1 – 3 %
Karbon Organik Anorganik dan organik
Komponen struktur Kitin, selulose Peptidogligan
Dinding sel Glukon
Kerentanan terhadap antibiotik Resisten terhadap penisilin, tetrasiklin dan kloramphenikol Resisten terhadap griseafulicin, peka terhadap penicilin, tetrasiklin.
5. Yang membedakan kelas Deuteromycetes adalah kelas ini meliputi cendawan yang tingkat reproduksinya perfect/ seksualnya belum ditemukan.
6. Tolok ukur yang digunakan untuk klasifikasi fungi didasarkan pada ciri-ciri morfologinya terutama struktur- struktur yang berkaitan dengan reproduksinya yaitu spora seksual dan aseksual serta tubuh-tubuh buahnya.
7. Sel kapang berfilamen maksudnya adalah sel kapang yang dalam keadaan tertentu mampu membentuk filamen-filamen (benang-benang) untuk menyerap zat makanan dan perkembangbiakan.
8. Sifat yang harus dimiliki medium adalah
Cendawan mampu memanfaatkan berbagai macam bahan untuk gizinya. Sedangkan bakteri tidak dapat menggunakan senyawa karbon anorganik seperti karbon dioksida. Karbon harus berasal dari sumber organik misalnya glukose. Beberapa spesies dapat menggunakan nitrogen. Medium biakan cendawan biasanya berisi pepton suatu produk protein terhidrolisis.
9. Klasifikasi kapang lendir
a. Kapang lendir sejati
Ciri dari kelompok ini adalah fase somatiknya yang disebut plasmodium, ukuran dan warnanya beragam dan berubah-ubah bentuknya sewaktu merayap di atas permukaan substrat tempat hidupnya. Organisme ini memakan bakteri yang dicernanya. Sspora – spora cendawan lain.
b. Kapang organik endoparasitik
Organisme in mempunyai plasmodium multinukleat lagi bugil yang berkembang di dalam jaringan hidup tanaman inangnya. Infeksi terjadi bilamana zoospora menembus akar-akar tanaman inangnya dan segera menjadi miksamoeba yang tumbuh menjadi plasmodium.
c. Kapang lendir jaringan
Pada permukaan tempat tubuhnya terdapat jaringan telur yang berasal dari lendir yang dikeluarkannya. Sel-selnya sebagian besar berbentuk lonjong atau gelondong. Umumnya dijumpai pada lingkungan marin sebagai paarasit atau saprofit pada algae laut.
d. kapang lendir seluler
organisme ini hidup bebas dan amoeboid. Plasmodiumnya tidak multinukleat dan ada di dalam darah.
10. Daur hidup Dictyostelium discoideum
Amoeba berpindah ke pusat-[pusat agregasi, ujung dengan ujung menjadi berkaitan membentuk rantai. Kemudian mereka melewati beberapa tahapan multiseluler untuk membentuk tubuh buah spora-sporanya menyebar untuk mendapatkan lingkungan yang sesuai sebelum berkecambah untuk membentuk amoeba yang memulai kembali daur hidup tersebut.
11. Arti dari
◊ Anteredium adalah gametangium jantan.
◊ Aplanospora adalah sporangiospora non mat.
◊ Artospora adalah sel-sel tungaal yang terbentuk dari patahan-patahan hifa pada fungi multiplikasi.
◊ Askokarp adalah askomiset yang membentuk tubuh buah atau tubuh buah yang berisi askus(kantung)
◊ Askospora adalah spora yang terbentuk di dalam askus
◊ Askus adalah penghasil spora, berupa ujung hifa yang menggelembung, intinya membelah menjadi dua, empat atau delapan spora.
◊ Basidiokarp adalah tubuh buah Basidiomycotina tempat basidium berkumpul
◊ Basidiospora adalah spora yang terbentuk pada basidium.
◊ Basidium adalah penghasil basidiospora pada jamur basidiomycotina, berupa ujung hifa menggelembung, tempat terdapatnya empat spora bertangkai. Atau dikenal juga sebagai kotak spora pada basidiomycetes.
◊ Blastospora adalah tunas atau kuncup pada sel-sel khamir.
◊ Dimorfisme adalah cendawan patogen yang menyebabkan infeksi mikosis pada sistem retikuloendotelium yang meliputi banyak organ dan hidup sebagai saprofit.
◊ Hifa adalah thalus yang tersusun dari filamen yang bercabang.
◊ Inang terkompromi adalah orang-orang yang sudah menjadi lemah karena penyakit.
◊ Klamidospora adalah spora bersel satu yang berdinding tebal dan terbentuk dari sel-sel hifa somatis. Atau pengertian lain yaitu oidium yang terbungkus oleh dinding tebal.
◊ Koniospora adalah spora yang terbentuk pada konidia.
◊ Konidium adalah badan buah sampingan yang tidak sempurna.
◊ Limfatik adalah melibatkan sistem limfa.
◊ makrokonidia adalah konidia yang berukuran besar.
◊ Senositik adalah tak bersekat, misalnya pada hifa.
◊ Septum adalah dinding sekat, atau dinding pembagi(sekat)
◊ Sistemik adalah merata keseluruh tubuh.
◊ Sklerotium adalah keadaan yang tidak cocok untuk pertumbuhan sehingga berubah sifatnya menjadi tingkat dorman.
◊ Sporangiofor adalah cabang miselium yang mengandung sporangium.
◊ Sporangiospora adalah spora yang terbentuk di dalam sporangium.
◊ Sporangium adalah organ tempat dihasilkannya spora tak berkelamin dengan cara pembelahan. Atau juga sporangium disebut juga sebagai kotak spora.
◊ Mikofage adalah virus cendawan.
◊ Mikologi adalah ilmu tentang seluk beluk kehidupan jamur.
◊ Mikosis adalah infeksi padacendawan.
◊ Mikotoksin adalah racun yang dihasilkan oleh cendawan.
◊ Mikrokonidia adalah konidia berukuran kecil.
◊ Miksamoeba adalah organisme amoboid yang telanjang yang tumbuh menjadi plasmodium.
◊ Miselium adalah kumpulan dari hifa.
◊ Morfogenesis adalah proses terorganisasinya sel-sel menjadi struktur jaringan.
◊ Oidium adalah spora bersel satu yang terbentuk karena terputusnya sel-sel hifa.
◊ Oogonium adalah gametangium betina.
◊ Oosfer adalah pembuahan telur.
◊ Oospora adalah sel telur yang telah dibuahi, membentuk dinding tebal, dan sesudah itu terjadi periode istirahat. Oospora akan tumbuh menjadi individu baru setelah periode istirahat.
◊ Parasit adalah organisme yang tumbuh pada inang dan mengambil makanannya ari inang.
◊ Pembelahan adalah suatu sel membagi diri untuk membentuk 2 sel anak serupa.
◊ Penguncupan adalah suatu sel anak tumbuh dari penonjolan kecil pada sel inangnya.
◊ Plasmodium adalah massa protoplasma yang telanjang dan multinukleat.
◊ Rizoid adalah hifa seperti akar yang pendek adan bercabang banyak.
◊ Saprofit adalah hidup dari benda organik mati yang terlarut.
◊ Stadium imperfek adalah cendawan yang belum diketahui tingkat seksualnya.
◊ Stadium perfek adalah cendawan yang sudah diketahui tingkat seksualnya.
◊ Subkutan adalah jaringan otot di bawah kulit.
◊ Talus adalah tubuh fungi atau organ vegetatif jamur.
◊ Tubuh buah adalah spora sexual dan asexual yang dikelilingi oleh struktur pelindung yang sangat terorganisasi.
◊ Zigospora adalah spora besar berdinding tebal yang terbentuk apabila ujung-ujung dua hifa yang secara aseksual serasi.
MANFAAT SERAT MAKANAN TIDAK LARUT
Serat pangan adalah bagian dari makanan yang tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan manusia, sehingga tidak digolongkan sebagai sumber zat gizi. Serat pangan meliputi selulosa, hemiselulosa, pelitin, gum dan lignin. Meskipun tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan, tetapi bakteri flora saluran pencernaan terutama dalam kolon, dapat merombak serat tersebut. Sumber utama serat pangan adalah sayuran dan buah- buahan., serta biji-bijian dan kacang-kacangan. Jumlah serat pangan yang harus dikonsumsi oleh orang dewasa adalah 20 – 35 g/hari atau 10 – 15 g/1000 kkal menu.
Serat pangan sering dibedakan atas kelarutannya dalam air. Serat pangan total
(TDF atau Total Dietary Fiber) terdiri atas komponen serat pangan larut air (Seluble Dietary Fiber atau SDF) dan serat pangan tidak larut air (Insoluble Dietary Fiber atau IDF). SDF adalah serat pangan yang dapat larut dalam air hangat atau panas serta dapat terendapkan oleh air : etanol dengan perbandingan 1:4. Sedangkan IDF diartikan sebagai serat pangan yang tidak larut dalam air panas atau dingin. Serat yang tidak larut dalam air adalah komponen struktural tanaman, sedangkan yang larut adalah non komponen struktural. Serat yang tidak larut dalam air banyak terdapat pada kulit gandum, biji-bijian, sayuran dan kacang-kacangan. Serat yang larut dalam air biasanya berupa gum dan pelitin (misalnya pelitin kulit jeruk dan apel).
Serat pangan tidak larut (IDF) bermanfaat dalam mengatasi sembelit, mencegah kanker terutama kanker kolon dan mengontrol berat badan.
Kanker usus besar (kolon) disebabkan oleh kontak sel-sel mukosa usus besar dengan zat-zat karsinogen, terutama jika kontak tersebut terjadi dalam waktu yang lama dengan konsentrasi senyawa karsinogen yang tinggi. Senyawa karsinogen berasal dari makanan yang mengandung prekursor. Di dalam sistem pencernaan, senyawa prekursor dapat dirubah menjadi senyawa-senyawa karsinogen oleh enzim pencernaan dan aktivitas flora usus. Kontak senyawa karsinogen dengan sel usus, dapat merubah sel-sel usus menjadi sel-sel kanker. Bila orang mengkonsumsi sedikit makanan yang berserat, maka feses yang terbentuk dalam usus besarnya kecil-kecil dan teksturnya keras. Bentuk feses semacam ini, menyebabkan konsentrasi zat karsinogenik yang mungkin ada di dalamnya pekat (konsentrasi tinggi), sedangkan bentuk feses yang kecil dengan tekstur yang keras
Ebookpangan.com
Ebookpangan.com
menyebabkan transit makanan (waktu yang dibutuhkan sejak di makan sampai di buang menjadi feses) menjadi lama. Akibatnya akan terjadi kontak antara zat karsinogen, dalam konsentrasi tinggi dan waktu yang lama, dengan dinding usus besar yang dapat menyebabkan terbentuknya sel-sel kanker.
Serat makanan mempunyai daya serap air yang tinggi. Adanya serat makanan dalam feses menyebabkan feses dapat menyerap air yang banyak sehingga volumenya menjadi besar dan teksturnya menjadi lunak. Adanya volume feses yang besar akan mempercepat konstraksi usus untuk lebih cepat buang air – waktu transit makanan lebih cepat. Volume feses yang besar dengan tekstur lunak dapat mengencerkan senyawa karsinogen yang terkandung di dalamnya, sehingga konsentrasinya jauh lebih rendah. Dengan demikian akan terjadi kontak antara zat karsinogenik dengan konsentrasi yang rendah dengan usus besar, dan kontak ini pun terjadi dalam waktu yang lebih singkat, sehingga tidak memungkinkan terbentuknya sel-sel kanker.
Diverticulitis merupakan penyakit pada saluran usus besar berupa luka atau benjolan. Benjolan dan luka ini dapat mempermudah terbentuknya sel-sel kanker, jika kontak dengan senyawa karsinogenik. Timbulnya diverticulitis disebabkan oleh pembentukan feses yang kecil-kecil dan keras. Untuk mengeluarkan feses yang kecil dan keras ini perlu tekanan tinggi pada dinding usus. Akibatnya, lama kelamaan akan timbul luka. Terbentuknya feses yang kecil dan keras dapat terjadi pada orang yang jarang makan makanan berserat seperti buah-buahan dan sayuran.
Adanya serat makanan dalam usus besar menyebabkan feses banyak menyerap air sehingga konsistensinya menjadi lunak dan volumenya besar-bulky. Hal ini menyebabkan feses enak saja keluar tanpa menimbulkan luka pada dinding usus besar.
Serat pangan sering dibedakan atas kelarutannya dalam air. Serat pangan total
(TDF atau Total Dietary Fiber) terdiri atas komponen serat pangan larut air (Seluble Dietary Fiber atau SDF) dan serat pangan tidak larut air (Insoluble Dietary Fiber atau IDF). SDF adalah serat pangan yang dapat larut dalam air hangat atau panas serta dapat terendapkan oleh air : etanol dengan perbandingan 1:4. Sedangkan IDF diartikan sebagai serat pangan yang tidak larut dalam air panas atau dingin. Serat yang tidak larut dalam air adalah komponen struktural tanaman, sedangkan yang larut adalah non komponen struktural. Serat yang tidak larut dalam air banyak terdapat pada kulit gandum, biji-bijian, sayuran dan kacang-kacangan. Serat yang larut dalam air biasanya berupa gum dan pelitin (misalnya pelitin kulit jeruk dan apel).
Serat pangan tidak larut (IDF) bermanfaat dalam mengatasi sembelit, mencegah kanker terutama kanker kolon dan mengontrol berat badan.
Kanker usus besar (kolon) disebabkan oleh kontak sel-sel mukosa usus besar dengan zat-zat karsinogen, terutama jika kontak tersebut terjadi dalam waktu yang lama dengan konsentrasi senyawa karsinogen yang tinggi. Senyawa karsinogen berasal dari makanan yang mengandung prekursor. Di dalam sistem pencernaan, senyawa prekursor dapat dirubah menjadi senyawa-senyawa karsinogen oleh enzim pencernaan dan aktivitas flora usus. Kontak senyawa karsinogen dengan sel usus, dapat merubah sel-sel usus menjadi sel-sel kanker. Bila orang mengkonsumsi sedikit makanan yang berserat, maka feses yang terbentuk dalam usus besarnya kecil-kecil dan teksturnya keras. Bentuk feses semacam ini, menyebabkan konsentrasi zat karsinogenik yang mungkin ada di dalamnya pekat (konsentrasi tinggi), sedangkan bentuk feses yang kecil dengan tekstur yang keras
Ebookpangan.com
Ebookpangan.com
menyebabkan transit makanan (waktu yang dibutuhkan sejak di makan sampai di buang menjadi feses) menjadi lama. Akibatnya akan terjadi kontak antara zat karsinogen, dalam konsentrasi tinggi dan waktu yang lama, dengan dinding usus besar yang dapat menyebabkan terbentuknya sel-sel kanker.
Serat makanan mempunyai daya serap air yang tinggi. Adanya serat makanan dalam feses menyebabkan feses dapat menyerap air yang banyak sehingga volumenya menjadi besar dan teksturnya menjadi lunak. Adanya volume feses yang besar akan mempercepat konstraksi usus untuk lebih cepat buang air – waktu transit makanan lebih cepat. Volume feses yang besar dengan tekstur lunak dapat mengencerkan senyawa karsinogen yang terkandung di dalamnya, sehingga konsentrasinya jauh lebih rendah. Dengan demikian akan terjadi kontak antara zat karsinogenik dengan konsentrasi yang rendah dengan usus besar, dan kontak ini pun terjadi dalam waktu yang lebih singkat, sehingga tidak memungkinkan terbentuknya sel-sel kanker.
Diverticulitis merupakan penyakit pada saluran usus besar berupa luka atau benjolan. Benjolan dan luka ini dapat mempermudah terbentuknya sel-sel kanker, jika kontak dengan senyawa karsinogenik. Timbulnya diverticulitis disebabkan oleh pembentukan feses yang kecil-kecil dan keras. Untuk mengeluarkan feses yang kecil dan keras ini perlu tekanan tinggi pada dinding usus. Akibatnya, lama kelamaan akan timbul luka. Terbentuknya feses yang kecil dan keras dapat terjadi pada orang yang jarang makan makanan berserat seperti buah-buahan dan sayuran.
Adanya serat makanan dalam usus besar menyebabkan feses banyak menyerap air sehingga konsistensinya menjadi lunak dan volumenya besar-bulky. Hal ini menyebabkan feses enak saja keluar tanpa menimbulkan luka pada dinding usus besar.
ALKALOID
Dalam dunia medis dan kimia organik, istilah alkaloid telah lama menjadi bagian penting dan tak terpisahkan dalam penelitian yang telah dilakukan selama ini, baik untuk mencari senyawa alkaloid baru ataupun untuk penelusuran bioaktifitas. Senyawa alkaloid merupakan senyawa organik terbanyak ditemukan di alam. Hampir seluruh alkaloid berasal dari tumbuhan dan tersebar luas dalam berbagai jenis tumbuhan. Secara organoleptik, daun-daunan yang berasa sepat dan pahit, biasanya teridentifikasi mengandung alkaloid. Selain daun-daunan, senyawa alkaloid dapat ditemukan pada akar, biji, ranting, dan kulit kayu.
Berdasarkan literatur, diketahui bahwa hampir semua alkaloid di alam mempunyai keaktifan biologis dan memberikan efek fisiologis tertentu pada mahluk hidup. Sehingga tidaklah mengherankan jika manusia dari dulu sampai sekarang selalu mencari obat-obatan dari berbagai ekstrak tumbuhan. Fungsi alkaloid sendiri dalam tumbuhan sejauh ini belum diketahui secara pasti, beberapa ahli pernah mengungkapkan bahwa alkaloid diperkirakan sebagai pelindung tumbuhan dari serangan hama dan penyakit, pengatur tumbuh, atau sebagai basa mineral untuk mempertahankan keseimbangan ion.
Minyak atsiri
Minyak atsiri, atau dikenal juga sebagai minyak eteris (aetheric oil), minyak esensial, serta minyak aromatik, adalah kelompok besar minyak nabati yang berwujud cairan kental pada suhu ruang namun mudah menguap sehingga memberikan aroma yang khas. Minyak atsiri merupakan bahan dasar dari wangi-wangian atau minyak gosok (untuk pengobatan) alami. Di dalam perdagangan, sulingan minyak atsiri dikenal sebagai bibit minyak wangi.
Para ahli biologi menganggap, minyak atsiri merupakan metabolit sekunder yang biasanya berperan sebagai alat pertahanan diri agar tidak dimakan oleh hewan (hama) ataupun sebagai agen untuk bersaing dengan tumbuhan lain (lihat alelopati) dalam mempertahankan ruang hidup. Walaupun hewan kadang-kadang juga mengeluarkan bau-bauan (seperti kesturi dari beberapa musang atau cairan yang berbau menyengat dari beberapa kepik), zat-zat itu tidak digolongkan sebagai minyak atsiri.
Minyak atsiri bersifat mudah menguap karena titik uapnya rendah. Selain itu, susunan senyawa komponennya kuat mempengaruhi saraf manusia (terutama di hidung) sehingga seringkali memberikan efek psikologis tertentu (baunya kuat). Setiap senyawa penyusun memiliki efek tersendiri, dan campurannya dapat menghasilkan rasa yang berbeda.
Secara kimiawi, minyak atsiri tersusun dari campuran yang rumit berbagai senyawa, namun suatu senyawa tertentu biasanya bertanggung jawab atas suatu aroma tertentu. Sebagian besar minyak atsiri termasuk dalam golongan senyawa organik terpena dan terpenoid yang bersifat larut dalam minyak/lipofil.
MINYAK ATSIRI
Minyak atsiri atau yang disebut juga dengan essential oils, etherial oils, atau volatile oils adalah salah satu komoditi yang memiliki potensi besar di Indonesia. Minyak atsiri adalah ekstrak alami dari jenis tumbuhan tertentu, baik berasal dari daun, bunga, kayu, biji-bijian bahkan putik bunga. Setidaknya ada 70 jenis minyak atsiri yang selama ini diperdagangkan di pasar internasional dan 40 jenis di antaranya dapat diproduksi di Indonesia (Lutony, Rahmayati, 2000). Meskipun banyak jenis minyak atsiri yang bisa diproduksi di Indonesia,
Kegunaan minyak atsiri sangat banyak, tergantung dari jenis tumbuhan yang diambil hasil sulingnya. Minyak atsiri ini digunakan sebagai bahan baku minyak wangi, komestik dan obat-obatan. Minyak atsiri juga digunakan sebagai kandungan dalam bumbu maupun pewangi (flavour and fragrance ingredients). Industri komestik dan minyak wangi menggunakan minyak atsiri sebagai bahan pembuatan sabun, pasta gigi, samphoo, lotion dan parfum. Industri makanan menggunakan minyak atsiri sebagai penyedap atau penambah cita rasa. Industri farmasi menggunakannya sebagai obat anti nyeri, anti infeksi, pembunuh bakteri. Fungsi minyak atsiri sebagai wewangian juga digunakan untuk menutupi bau tak sedap bahan-bahan lain seperti obat pembasmi serangga yang diperlukan oleh industri bahan pengawet dan bahan insektisida.
Minyak cengkeh merupakan hasil penyulingan serbuk bunga cengkeh kering. Minyak atsiri jenis ini memiliki pasaran yang luas di industri farmasi, penyedap masakan dan wewangian. Kandungan minyak cengkeh adalah eugenol (90%), eugenil acetate, methyl n-hepthyl alcohol, benzyl alcohol, methyl salicylate, methyl n-amyl carbinol, dan terpene caryo-phyllene. Minyak tangkai cengkeh adalah minyak atsiri hasil penyulingan tangkai kuntum cengkeh. Jenis ini jarang ditemukan di Kecamatan Samigaluh. Jenis minyak cengkeh yang terakhir, minyak daun cengkeh (clove leaf oil) adalah minyak atsiri hasil sulingan daun cengkeh kering (umumnya yang sudah gugur) dan banyak ditemukan di lokasi survai di Kecamatan Samigaluh. Minyak daun cengkeh mulai dikembangkan pada tahun 1960 yang digunakan untuk bahan baku obat, pewangi sabun dan deterjen. Minyak daun cengkeh juga digunakan di industri wewangian dengan ketetapan standar mutu tertentu yang lebih ketat.
Tabel 1.2. Standar mutu minyak daun cengkeh menurut SNI 1991
Minyak Daun Cengkeh Karakteristik
Berat Jenis pada 15oC 1,03 - 1,06
Putaran Optik (ad) - 1o 35
Indeks Refraksi pd 20oC (nd20) 1,52 - 1,54
Kadar eugenol (%) 78 - 93 %
Minyak pelikan Negatif
Minyak lemak Negatif
Kelarutan dalam Alkohol 70%
Larut dalam dua volume
Sumber : http://agribisnis.deptan.go.id
Berdasarkan literatur, diketahui bahwa hampir semua alkaloid di alam mempunyai keaktifan biologis dan memberikan efek fisiologis tertentu pada mahluk hidup. Sehingga tidaklah mengherankan jika manusia dari dulu sampai sekarang selalu mencari obat-obatan dari berbagai ekstrak tumbuhan. Fungsi alkaloid sendiri dalam tumbuhan sejauh ini belum diketahui secara pasti, beberapa ahli pernah mengungkapkan bahwa alkaloid diperkirakan sebagai pelindung tumbuhan dari serangan hama dan penyakit, pengatur tumbuh, atau sebagai basa mineral untuk mempertahankan keseimbangan ion.
Minyak atsiri
Minyak atsiri, atau dikenal juga sebagai minyak eteris (aetheric oil), minyak esensial, serta minyak aromatik, adalah kelompok besar minyak nabati yang berwujud cairan kental pada suhu ruang namun mudah menguap sehingga memberikan aroma yang khas. Minyak atsiri merupakan bahan dasar dari wangi-wangian atau minyak gosok (untuk pengobatan) alami. Di dalam perdagangan, sulingan minyak atsiri dikenal sebagai bibit minyak wangi.
Para ahli biologi menganggap, minyak atsiri merupakan metabolit sekunder yang biasanya berperan sebagai alat pertahanan diri agar tidak dimakan oleh hewan (hama) ataupun sebagai agen untuk bersaing dengan tumbuhan lain (lihat alelopati) dalam mempertahankan ruang hidup. Walaupun hewan kadang-kadang juga mengeluarkan bau-bauan (seperti kesturi dari beberapa musang atau cairan yang berbau menyengat dari beberapa kepik), zat-zat itu tidak digolongkan sebagai minyak atsiri.
Minyak atsiri bersifat mudah menguap karena titik uapnya rendah. Selain itu, susunan senyawa komponennya kuat mempengaruhi saraf manusia (terutama di hidung) sehingga seringkali memberikan efek psikologis tertentu (baunya kuat). Setiap senyawa penyusun memiliki efek tersendiri, dan campurannya dapat menghasilkan rasa yang berbeda.
Secara kimiawi, minyak atsiri tersusun dari campuran yang rumit berbagai senyawa, namun suatu senyawa tertentu biasanya bertanggung jawab atas suatu aroma tertentu. Sebagian besar minyak atsiri termasuk dalam golongan senyawa organik terpena dan terpenoid yang bersifat larut dalam minyak/lipofil.
MINYAK ATSIRI
Minyak atsiri atau yang disebut juga dengan essential oils, etherial oils, atau volatile oils adalah salah satu komoditi yang memiliki potensi besar di Indonesia. Minyak atsiri adalah ekstrak alami dari jenis tumbuhan tertentu, baik berasal dari daun, bunga, kayu, biji-bijian bahkan putik bunga. Setidaknya ada 70 jenis minyak atsiri yang selama ini diperdagangkan di pasar internasional dan 40 jenis di antaranya dapat diproduksi di Indonesia (Lutony, Rahmayati, 2000). Meskipun banyak jenis minyak atsiri yang bisa diproduksi di Indonesia,
Kegunaan minyak atsiri sangat banyak, tergantung dari jenis tumbuhan yang diambil hasil sulingnya. Minyak atsiri ini digunakan sebagai bahan baku minyak wangi, komestik dan obat-obatan. Minyak atsiri juga digunakan sebagai kandungan dalam bumbu maupun pewangi (flavour and fragrance ingredients). Industri komestik dan minyak wangi menggunakan minyak atsiri sebagai bahan pembuatan sabun, pasta gigi, samphoo, lotion dan parfum. Industri makanan menggunakan minyak atsiri sebagai penyedap atau penambah cita rasa. Industri farmasi menggunakannya sebagai obat anti nyeri, anti infeksi, pembunuh bakteri. Fungsi minyak atsiri sebagai wewangian juga digunakan untuk menutupi bau tak sedap bahan-bahan lain seperti obat pembasmi serangga yang diperlukan oleh industri bahan pengawet dan bahan insektisida.
Minyak cengkeh merupakan hasil penyulingan serbuk bunga cengkeh kering. Minyak atsiri jenis ini memiliki pasaran yang luas di industri farmasi, penyedap masakan dan wewangian. Kandungan minyak cengkeh adalah eugenol (90%), eugenil acetate, methyl n-hepthyl alcohol, benzyl alcohol, methyl salicylate, methyl n-amyl carbinol, dan terpene caryo-phyllene. Minyak tangkai cengkeh adalah minyak atsiri hasil penyulingan tangkai kuntum cengkeh. Jenis ini jarang ditemukan di Kecamatan Samigaluh. Jenis minyak cengkeh yang terakhir, minyak daun cengkeh (clove leaf oil) adalah minyak atsiri hasil sulingan daun cengkeh kering (umumnya yang sudah gugur) dan banyak ditemukan di lokasi survai di Kecamatan Samigaluh. Minyak daun cengkeh mulai dikembangkan pada tahun 1960 yang digunakan untuk bahan baku obat, pewangi sabun dan deterjen. Minyak daun cengkeh juga digunakan di industri wewangian dengan ketetapan standar mutu tertentu yang lebih ketat.
Tabel 1.2. Standar mutu minyak daun cengkeh menurut SNI 1991
Minyak Daun Cengkeh Karakteristik
Berat Jenis pada 15oC 1,03 - 1,06
Putaran Optik (ad) - 1o 35
Indeks Refraksi pd 20oC (nd20) 1,52 - 1,54
Kadar eugenol (%) 78 - 93 %
Minyak pelikan Negatif
Minyak lemak Negatif
Kelarutan dalam Alkohol 70%
Larut dalam dua volume
Sumber : http://agribisnis.deptan.go.id
PROTEIN DALAM MAKANAN
Protein merupakan suatu zat makanan yang amat penting bagi tubuh, karena zat ini selain berfungsi sebagai bahan bakar dalam tubuh juga berfungsi sebagai zat pembangun dan pengatur. Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsure C, H, O, dan N yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidraat. Molekul protein mengandung pula fosfor, belerang, dan ada juga protein yang mengandung unsur logam seperti besi dan tembaga.
Sebagai zat pembangun, protein merupakan bahan pembentuk jaringan-jaringan baru yang selalu terjadi dalam tubuh. Pada masa pertumbuhan, proses pembentukan jaringan terjadi secara besar-besaran, pada masa kehamilan, proteinlah yang membentuk jaringan janin dan pertumbuhan embrio. Protein juga mengganti jaringan tubuh yang rusak dan yang perlu dirombak. Fungsi utama protein bagi tubuh adalah untuk membentuk jaringan baru dan mempertahankan jaringan yang telah ada.
Protein dapat pula dijadikan sebagai bahan bakar apabila kebutuhan energi tubuh tidak dapat dipenuhi oleh karbohidrat dan lemak. Protein ikut pula mengatur berbagai proses tubuh, baik langsung maupun tidak langsung dengan membentuk zat-zat pengatur proses dalam tubuh. Protein mengatur keseimbangan cairan dalam jaringan dan pembuluh darah, yaitu dengan menimbulkan tekanan osmotik koloid yang dapat menarik cairan daria jaringan kedalam pembuluh darah. Sifat amfoter protein yang dapat bereaksi dengan asam dan basa, dapat mengatur keseimbangan asam-basa dalam tubuh.
Dalam setiap sel yang hidup, protein merupakan bagian yang sangat penting. Pada sebagian besar jaringan tubuh, protein merupakan komponen terbesar setelah air. Diperkirakan separuh atau 50 % dari berat kering sel dalam jaringan seperti misalnya hati dan daging terdiri dari protein, dan dalam tenunan segar sekitar 20 %. Protein dalam tubuh manusia, terutama dalam sel jaringan, bertindak sebagai bahan membran sel, dapat membentuk jaringan pengikat misalnya kolagen dan elastin, serta membentuk protein yang inert seperti rambut dan kuku. Disamping itu protein dapat bekerja sebagai enzim, bertindak sebagai plasma, (albumin), membentuk antibodi, membentuk kompleks dengan molekul lain, serta dapat bertindak sebagai bagian sel yang bergerak (protein otot). Kekkurangan protein dalam waktu yang lama dapat mengganggu berbagai proses dalam tubuh dan menurunkan daya tahan tubuh terhadap penyakit.
Klasifikasi protein
Protein dapat digolongkan menurut struktur susunan molekulnya, kelarutannya, adanya senyawa lain dalam molekul, tingkat degradasinya, dan fungsinya.
Struktur Susunan Molekul
a. Protein fibriler/skleroprotein
Adalah protein yang berbentuk serabut. Protein ini tidak larut dalam pelarut-pelarut encer, baik larutan garam, asam, basa, ataupun alkohol. Susunan molekulnya terdiri dari rantai molekul yang panjang sejajar dengan rantai utama, tidak membentuk kristal dan bila rantai ditarik memanjang, dapat kembali pada keadaan semula. Contoh dari protein ini adalah kolagen yang terdapat pada tulang rawan, miosin pada otot, keratin pada rambut, fibrin pada gumpalan darah.
b. Protein globuler/sferoprotein
Adalah protein yang berbentuk bola. Protein ini banyak terdapat pada bahan makanan seperti susu, telur dan daging. Protein ini larut dalam larutan garam, dan asam encer, juga lebih asam, dan basa dibandingkan dengan protein fibriler.
Kelarutan
Menurut kelarutannya protein globuler dibagi menjadi beberapa grup, yaitu: albumin, globulin, glutein, prolamin, histon, dan protemin.
a. Albumin, larut dalam air dan terkoagulasi oleh panas. Contohnya albumin telur, albumin serum, laktalbumin dalam susu.
b. Globulin, tidak larut dalam air, terkoagulasi oleh panas, larut dalam larutan garam encer, dan mengendap dalam larutan garam konsentrasi tinggi (salting out). Contoh globulin: miosinogen dalam otot, ovoglobulin dalam kuning telur, amandin dari buah almonds, legumin dalam kacang-kacangan.
c. Glutein, tidak larut dalam pelarut netral tapi larut dalam pelarut basa/asam encer. Contohnya: glutein dalam gandum, atau orizenin dalam beras.
d. Prolamin atau gliadin, larut dalam alkohol 70-80 % dan tak larut dalam air ataupun alkohol absolut. Contohnya gliadin dalam gandum, hordain dalam barley, dan zein pada jagung.
e. Histon, larut dalam air dan tidak larut dalam amonia encer. Histon dapat mengendap dalam pelarut protein lainnya. Histon yang terkoagulasi oleh pemanasan dapat larut lagi dalam larutan asam encer. Contohnya globin dalam hemoglobin
f. Protamin, adalah protein paling sederhana dibandingkan protein-protein lain, tetapi lebih kompleks dari pepton atau peptida. Protein ini larut dalam air dan tidak terkoagulasi oleh panas. Larutan protamin encer dapat mengendapkan protein lain, bersifat basa kuat, dan dengan asam kuat membentuk garam kuat. Contohnya salmin dalam ikan salmon, klupein pada ikan herring, skombrin (scombrin) pada ikan mackarel, dan siprinin (cyprinin) pada ikan karper.
Tingkat Degradasi
Protein dapat dibedakan menurut tingkat degradasinya. Degradasi biasanya merupakan tingkat permulaan denaturasi.
a. Protein alami adalah protein dalam keadaan seperti protein dalam sel
b. Turunan protein yang merupakan hasil degardasi protein pada tingkat permulaan denaturasi. Dapat dibedaka sebagai: protein turunan primer (protean, metaprotein) dan protein turunan sekunder (proteosa, pepton, dan peptida).
Protein konyugasi
Protein konyugasi mengandung bagian asam amino yang terikat pada bahan nonprotejn seperti lipid, asam nkleat, atau karbohidrat. Beberapa protein konyugasi yang penting yaitu:
a. Fosfoprotein
Merupakan golongan penting yang mencakup protein makanan yang penting. Gugus fosfat terikat pada gugus karboksil dari serina dan treonina. Golongan ini mencakup kasein susu dan fosfoprotein kuning telur.
b. Lipoprotein
Adalah gabungan lipid dengan protein dan mempunyai daya mengemulsi yang sangat baik. Lipoprotein terdapat dalam susu dan kuning telur.
c. Nukleoprotein
Merupakan gabungan asam nukleat dengan protein. Senyawa ini terdapat dalam inti sel
d. Glikoprotein
Adalah gabungan karbohidrat dengan protein. Biasanya jumlah karbohidrat kecil, tetapi beberapa glikoprotein mengandung karbohidrat 8-20 %. Satu contoh mukoprotein seperti itu adalah ovomusin putih telur.
e. Kromoprotein
Adalah protein yang gugus prostetiknya berwarna. Terdapat banyak senyawa jenis ini termasuk didalamnya hemoglobin, dan mioglobin, klorofil, dan flavoprotein
Protein turunan
Protein turunan adalah senyawa yang diperoleh dengan metode kimia atau dengan metode enzimatik dan dipilah kedalam turunan primer dan turunan sekunder, bergantung pada derajat perubahan yang terjadi. Turunan primer sedikit dimodifikasi dan tidak larut dalam air, kasein yang dikoagulasi dengan rennet (isi lambung sapi) merupakan contoh protein turunan primer. Protein sekunder mengalami perubahan yang lebih besar dan mencakup protease, pepton, dan peptida. Perbedaan hasil urai ini terletak pada ukuran dan kelarutan. Semua larut dalam air dan tidak dikoagulasi oleh bahang, tetapi protease dapat diendapkan dengan larutan amonium sulfat jenuh. Peptida mengandung dua atau lebih sisa asam amino. Hasil urai ini terbentuk selama pemrosesan banyakmakanan, misalnya selama pematangan keju.
Fungsi Protein
Protein memiliki beragam fungsi bagi tubuh, ysitu sebgai enzim, zat pengtaur pergerakan, pertahanan tubuh, alat pengangkut, dan lain-lain.
Sebagai enzim
Hampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu oleh senyaaw makromolekul spesifik yang disebut enzim; dari reaksi yang sederhana seperti reaksi transportasi karbondioksida sampai yang sangat rumit seperti replikasi kromosom.
Hampir semua enzim menunjukkan daya katalitik yang luar biasa, dan biasanya dapat mempercepat reaksi sampai beberapa juta kali. Sampai saat ini lebih dari seribu enzim telah dapat diketahui sifat-sifatnya dan jumlah tersebut masij terus bertambah. Protein besar peranannya terhadap perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologi.
Alat pengangkut dan alat penyimpan
Banyak molekul dengan BM kecil serta beberapa ion dapat diangkut atau dipindahkan oleh protein-protein tertentu. Misalnya hemoglobin mengangkut oksigen dalam eritrosit, sedangkan mioglobin mengangkut oksigen dalam otot. Ion besi diangkut dalam plasma darah oleh transferin dan disimpan dalam hati sebagai kompleks dengan feritin, suatu protein yangberbeda dengan transferin.
Pengatur pergerakan
Protein merupakan komponen utama daging; gerakan otot terjadi karena adanya dua molekul protein yang saling bergeseran, pergerakan flagela sperma disebabkan oleh protein.
Penunjang mekanis
Kekuatan dan daya tahan kulit dan tulang disebabkan oleh adanya kolagen, suatu protein berbentuk bulat panjang dan mudah membentuk serabut
Pertahanan tubuh / imunisasi
Pertahanan tubuh biasanya dalam bentuk antibodi, yaitu suatu protein khusus yang dapat mengenal dan menempel atau mengikat benda-benda asing yang masuk dalam tubuh seperti virus, bakteria, dan sel-sel asing lain. Protein ini pandai sekali membedakan benda-benda yang menjadi anggota tubuh dengan benda-benda asing.
Media perambatan impuls syaraf
Protein yang mempunyai fungsi ini biasanya berbentuk reseptor; misalnya rodopsin, satu protein yang bertindak sebagai reseptor penerima warna ata cahaya pada sel-sel mata.
Pengendalian pertumbuhan
Protein ini bekerja sebagai reseptor (dalam bakteri) yang dapat mempengaruhi fungsi bagian-bagian DNA yang mengatur sifat dan karakter bahan.
Protein daging
Protein otot terdiri atas sekitar 70 % protein struktur atau protein fibril dan sekitar 30 % protein larut air. Proteain fibril mengandung sekitar 32-38 % miosin, 13-17 5 aktin, 7 % triptomisin, dan 6 % protein stroma. Protein daging dan ikan memberi sumbangan kepada struktur yang sangat terorganisasi yang memberikan sifat khusus kepada produk ini. Contohnya protein susu dan badan protein dalam serealia dan biji minyak.
Protein ikan
Otot kerangka ikan terdiri atas serat pendek disusun diantara lembaran-lembaran jaringan ikat, meskipun jumlah jaringan ikat dalam otot ikan lebih kecil daripada jumlah jaringan ikat dalam mamalia dan seratnya lebih pendek. Miofibril otot ikan beralur seperti otot mamalia dan mengandung protein utama yang sama, miosin, aktin, aktomiosin, dan tropomisin.
Protein telur
Protein telur diciri oleh nilai biologinya yang tinggi dan dapat dipilah menjadi protein putih telur dan prtotein kuning telur. Putih telur mengandung sekurang-kurangnya delapan protein yang berbeda. Beberapa dari protein ini memiliki sifat yang luar biasa, misalnya lisozim, merupakan antibiotika, ovomukoid inhibitor biotin, dan konalbumin mengikat besi. Sifat antimikrobia membantu melindungi telur dari serangan bakteri. Putih telur cair mengandung 10-11 % protein dan bentuk keringya mengandung sekitar 83 %. Protein yang paling baynak adalah ovalbumin.
Protein kuning telur mengendap jika kuning telur diencerkan dengan air. Protein kuning telur mengandung sejumlah besar lipid dan sebagian besar dari lipid ini terikat sebagai lipoprotein. Lipoprotein adalah pengemulsi yang sangat baik dan kuning telur dipakai secara luas dalam makanan karena alasan itu.
Protein kedelai
Protein dalam kedelai terdapat dalam badan protein atau aleuron, yang diameternya 2-20 mikrometer. Protein kedelai merupakan sumber yang baik untuk semua asam amino esensial keculai metionin dan triptofan. Kandungan lisina yang tinggi membuatnya sebagai pelengkap yang baik untuk protein serealia, yang kandungan lisinnya rendah. Protein kedelai tidak mengandung gliadin maupun glutenin, protein gluteni terigu yang unik. Akibatnya tepung kedelai tidak dapt dimasukkan kedalam roti tanpa memakai tambahan khusus yang dapat memperbaiki volume roti.
DAFTAR PUSTAKA
Deman, John.M. 2003. Kimia Makanan. ITB press: Bandung
Winarno, F.G. 2004. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta
Sebagai zat pembangun, protein merupakan bahan pembentuk jaringan-jaringan baru yang selalu terjadi dalam tubuh. Pada masa pertumbuhan, proses pembentukan jaringan terjadi secara besar-besaran, pada masa kehamilan, proteinlah yang membentuk jaringan janin dan pertumbuhan embrio. Protein juga mengganti jaringan tubuh yang rusak dan yang perlu dirombak. Fungsi utama protein bagi tubuh adalah untuk membentuk jaringan baru dan mempertahankan jaringan yang telah ada.
Protein dapat pula dijadikan sebagai bahan bakar apabila kebutuhan energi tubuh tidak dapat dipenuhi oleh karbohidrat dan lemak. Protein ikut pula mengatur berbagai proses tubuh, baik langsung maupun tidak langsung dengan membentuk zat-zat pengatur proses dalam tubuh. Protein mengatur keseimbangan cairan dalam jaringan dan pembuluh darah, yaitu dengan menimbulkan tekanan osmotik koloid yang dapat menarik cairan daria jaringan kedalam pembuluh darah. Sifat amfoter protein yang dapat bereaksi dengan asam dan basa, dapat mengatur keseimbangan asam-basa dalam tubuh.
Dalam setiap sel yang hidup, protein merupakan bagian yang sangat penting. Pada sebagian besar jaringan tubuh, protein merupakan komponen terbesar setelah air. Diperkirakan separuh atau 50 % dari berat kering sel dalam jaringan seperti misalnya hati dan daging terdiri dari protein, dan dalam tenunan segar sekitar 20 %. Protein dalam tubuh manusia, terutama dalam sel jaringan, bertindak sebagai bahan membran sel, dapat membentuk jaringan pengikat misalnya kolagen dan elastin, serta membentuk protein yang inert seperti rambut dan kuku. Disamping itu protein dapat bekerja sebagai enzim, bertindak sebagai plasma, (albumin), membentuk antibodi, membentuk kompleks dengan molekul lain, serta dapat bertindak sebagai bagian sel yang bergerak (protein otot). Kekkurangan protein dalam waktu yang lama dapat mengganggu berbagai proses dalam tubuh dan menurunkan daya tahan tubuh terhadap penyakit.
Klasifikasi protein
Protein dapat digolongkan menurut struktur susunan molekulnya, kelarutannya, adanya senyawa lain dalam molekul, tingkat degradasinya, dan fungsinya.
Struktur Susunan Molekul
a. Protein fibriler/skleroprotein
Adalah protein yang berbentuk serabut. Protein ini tidak larut dalam pelarut-pelarut encer, baik larutan garam, asam, basa, ataupun alkohol. Susunan molekulnya terdiri dari rantai molekul yang panjang sejajar dengan rantai utama, tidak membentuk kristal dan bila rantai ditarik memanjang, dapat kembali pada keadaan semula. Contoh dari protein ini adalah kolagen yang terdapat pada tulang rawan, miosin pada otot, keratin pada rambut, fibrin pada gumpalan darah.
b. Protein globuler/sferoprotein
Adalah protein yang berbentuk bola. Protein ini banyak terdapat pada bahan makanan seperti susu, telur dan daging. Protein ini larut dalam larutan garam, dan asam encer, juga lebih asam, dan basa dibandingkan dengan protein fibriler.
Kelarutan
Menurut kelarutannya protein globuler dibagi menjadi beberapa grup, yaitu: albumin, globulin, glutein, prolamin, histon, dan protemin.
a. Albumin, larut dalam air dan terkoagulasi oleh panas. Contohnya albumin telur, albumin serum, laktalbumin dalam susu.
b. Globulin, tidak larut dalam air, terkoagulasi oleh panas, larut dalam larutan garam encer, dan mengendap dalam larutan garam konsentrasi tinggi (salting out). Contoh globulin: miosinogen dalam otot, ovoglobulin dalam kuning telur, amandin dari buah almonds, legumin dalam kacang-kacangan.
c. Glutein, tidak larut dalam pelarut netral tapi larut dalam pelarut basa/asam encer. Contohnya: glutein dalam gandum, atau orizenin dalam beras.
d. Prolamin atau gliadin, larut dalam alkohol 70-80 % dan tak larut dalam air ataupun alkohol absolut. Contohnya gliadin dalam gandum, hordain dalam barley, dan zein pada jagung.
e. Histon, larut dalam air dan tidak larut dalam amonia encer. Histon dapat mengendap dalam pelarut protein lainnya. Histon yang terkoagulasi oleh pemanasan dapat larut lagi dalam larutan asam encer. Contohnya globin dalam hemoglobin
f. Protamin, adalah protein paling sederhana dibandingkan protein-protein lain, tetapi lebih kompleks dari pepton atau peptida. Protein ini larut dalam air dan tidak terkoagulasi oleh panas. Larutan protamin encer dapat mengendapkan protein lain, bersifat basa kuat, dan dengan asam kuat membentuk garam kuat. Contohnya salmin dalam ikan salmon, klupein pada ikan herring, skombrin (scombrin) pada ikan mackarel, dan siprinin (cyprinin) pada ikan karper.
Tingkat Degradasi
Protein dapat dibedakan menurut tingkat degradasinya. Degradasi biasanya merupakan tingkat permulaan denaturasi.
a. Protein alami adalah protein dalam keadaan seperti protein dalam sel
b. Turunan protein yang merupakan hasil degardasi protein pada tingkat permulaan denaturasi. Dapat dibedaka sebagai: protein turunan primer (protean, metaprotein) dan protein turunan sekunder (proteosa, pepton, dan peptida).
Protein konyugasi
Protein konyugasi mengandung bagian asam amino yang terikat pada bahan nonprotejn seperti lipid, asam nkleat, atau karbohidrat. Beberapa protein konyugasi yang penting yaitu:
a. Fosfoprotein
Merupakan golongan penting yang mencakup protein makanan yang penting. Gugus fosfat terikat pada gugus karboksil dari serina dan treonina. Golongan ini mencakup kasein susu dan fosfoprotein kuning telur.
b. Lipoprotein
Adalah gabungan lipid dengan protein dan mempunyai daya mengemulsi yang sangat baik. Lipoprotein terdapat dalam susu dan kuning telur.
c. Nukleoprotein
Merupakan gabungan asam nukleat dengan protein. Senyawa ini terdapat dalam inti sel
d. Glikoprotein
Adalah gabungan karbohidrat dengan protein. Biasanya jumlah karbohidrat kecil, tetapi beberapa glikoprotein mengandung karbohidrat 8-20 %. Satu contoh mukoprotein seperti itu adalah ovomusin putih telur.
e. Kromoprotein
Adalah protein yang gugus prostetiknya berwarna. Terdapat banyak senyawa jenis ini termasuk didalamnya hemoglobin, dan mioglobin, klorofil, dan flavoprotein
Protein turunan
Protein turunan adalah senyawa yang diperoleh dengan metode kimia atau dengan metode enzimatik dan dipilah kedalam turunan primer dan turunan sekunder, bergantung pada derajat perubahan yang terjadi. Turunan primer sedikit dimodifikasi dan tidak larut dalam air, kasein yang dikoagulasi dengan rennet (isi lambung sapi) merupakan contoh protein turunan primer. Protein sekunder mengalami perubahan yang lebih besar dan mencakup protease, pepton, dan peptida. Perbedaan hasil urai ini terletak pada ukuran dan kelarutan. Semua larut dalam air dan tidak dikoagulasi oleh bahang, tetapi protease dapat diendapkan dengan larutan amonium sulfat jenuh. Peptida mengandung dua atau lebih sisa asam amino. Hasil urai ini terbentuk selama pemrosesan banyakmakanan, misalnya selama pematangan keju.
Fungsi Protein
Protein memiliki beragam fungsi bagi tubuh, ysitu sebgai enzim, zat pengtaur pergerakan, pertahanan tubuh, alat pengangkut, dan lain-lain.
Sebagai enzim
Hampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu oleh senyaaw makromolekul spesifik yang disebut enzim; dari reaksi yang sederhana seperti reaksi transportasi karbondioksida sampai yang sangat rumit seperti replikasi kromosom.
Hampir semua enzim menunjukkan daya katalitik yang luar biasa, dan biasanya dapat mempercepat reaksi sampai beberapa juta kali. Sampai saat ini lebih dari seribu enzim telah dapat diketahui sifat-sifatnya dan jumlah tersebut masij terus bertambah. Protein besar peranannya terhadap perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologi.
Alat pengangkut dan alat penyimpan
Banyak molekul dengan BM kecil serta beberapa ion dapat diangkut atau dipindahkan oleh protein-protein tertentu. Misalnya hemoglobin mengangkut oksigen dalam eritrosit, sedangkan mioglobin mengangkut oksigen dalam otot. Ion besi diangkut dalam plasma darah oleh transferin dan disimpan dalam hati sebagai kompleks dengan feritin, suatu protein yangberbeda dengan transferin.
Pengatur pergerakan
Protein merupakan komponen utama daging; gerakan otot terjadi karena adanya dua molekul protein yang saling bergeseran, pergerakan flagela sperma disebabkan oleh protein.
Penunjang mekanis
Kekuatan dan daya tahan kulit dan tulang disebabkan oleh adanya kolagen, suatu protein berbentuk bulat panjang dan mudah membentuk serabut
Pertahanan tubuh / imunisasi
Pertahanan tubuh biasanya dalam bentuk antibodi, yaitu suatu protein khusus yang dapat mengenal dan menempel atau mengikat benda-benda asing yang masuk dalam tubuh seperti virus, bakteria, dan sel-sel asing lain. Protein ini pandai sekali membedakan benda-benda yang menjadi anggota tubuh dengan benda-benda asing.
Media perambatan impuls syaraf
Protein yang mempunyai fungsi ini biasanya berbentuk reseptor; misalnya rodopsin, satu protein yang bertindak sebagai reseptor penerima warna ata cahaya pada sel-sel mata.
Pengendalian pertumbuhan
Protein ini bekerja sebagai reseptor (dalam bakteri) yang dapat mempengaruhi fungsi bagian-bagian DNA yang mengatur sifat dan karakter bahan.
Protein daging
Protein otot terdiri atas sekitar 70 % protein struktur atau protein fibril dan sekitar 30 % protein larut air. Proteain fibril mengandung sekitar 32-38 % miosin, 13-17 5 aktin, 7 % triptomisin, dan 6 % protein stroma. Protein daging dan ikan memberi sumbangan kepada struktur yang sangat terorganisasi yang memberikan sifat khusus kepada produk ini. Contohnya protein susu dan badan protein dalam serealia dan biji minyak.
Protein ikan
Otot kerangka ikan terdiri atas serat pendek disusun diantara lembaran-lembaran jaringan ikat, meskipun jumlah jaringan ikat dalam otot ikan lebih kecil daripada jumlah jaringan ikat dalam mamalia dan seratnya lebih pendek. Miofibril otot ikan beralur seperti otot mamalia dan mengandung protein utama yang sama, miosin, aktin, aktomiosin, dan tropomisin.
Protein telur
Protein telur diciri oleh nilai biologinya yang tinggi dan dapat dipilah menjadi protein putih telur dan prtotein kuning telur. Putih telur mengandung sekurang-kurangnya delapan protein yang berbeda. Beberapa dari protein ini memiliki sifat yang luar biasa, misalnya lisozim, merupakan antibiotika, ovomukoid inhibitor biotin, dan konalbumin mengikat besi. Sifat antimikrobia membantu melindungi telur dari serangan bakteri. Putih telur cair mengandung 10-11 % protein dan bentuk keringya mengandung sekitar 83 %. Protein yang paling baynak adalah ovalbumin.
Protein kuning telur mengendap jika kuning telur diencerkan dengan air. Protein kuning telur mengandung sejumlah besar lipid dan sebagian besar dari lipid ini terikat sebagai lipoprotein. Lipoprotein adalah pengemulsi yang sangat baik dan kuning telur dipakai secara luas dalam makanan karena alasan itu.
Protein kedelai
Protein dalam kedelai terdapat dalam badan protein atau aleuron, yang diameternya 2-20 mikrometer. Protein kedelai merupakan sumber yang baik untuk semua asam amino esensial keculai metionin dan triptofan. Kandungan lisina yang tinggi membuatnya sebagai pelengkap yang baik untuk protein serealia, yang kandungan lisinnya rendah. Protein kedelai tidak mengandung gliadin maupun glutenin, protein gluteni terigu yang unik. Akibatnya tepung kedelai tidak dapt dimasukkan kedalam roti tanpa memakai tambahan khusus yang dapat memperbaiki volume roti.
DAFTAR PUSTAKA
Deman, John.M. 2003. Kimia Makanan. ITB press: Bandung
Winarno, F.G. 2004. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia Pustaka Utama: Jakarta
Langganan:
Postingan (Atom)