TK2204 MIKROBIOLOGI INDUSTRI

IDENTIFIKASI JAMUR (YEAST) :

Saccharomyces cerevisiae

Nama / NIM :

1. Samuel / 13012021

2. Novika Suwardana / 13012099

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014

1. Taksonomi

Taksonomi dari Saccharomyces cerevisiae adalah sebagai berikut :

Kingdom : Fungi

Divisio : Ascomycota

Kelas : Ascomycetes

Ordo : Saccharomycetales

Familia : Saccharomycetaceae

Genus : Saccharomyces

Spesies : Saccharomyces cerevisiae

2. Morfologi Saccharomyces cerevisiae

S. Cerevisiae merupakan kelompok mikroba yang tergolong dalam ragi/khamir

(yeast). S. Cereviceae secara morfologis umumnya memiliki bentuk elipsodial dengan

diameter yang tidak besar, hanya sekitar 1-3m sampai 1-7m3.

Yeast yang sangat berperan dalam pembuatan roti ini termasuk eukariota

uniseluler yang mempunyai keunggulan yaitu mudah dikulturkan, pertumbuhannya

cepat, peta genomnya sudah dapat dipetakan dengan jelas serta mudah menerima

transfer gen. S. cerevisiae dapat ditumbuhkan di laboratorium dengan menumbuhkan-

nya pada media tertentu, baik media padat maupun media cair. Dari segi warna, yeast

yang juga sangat berperan dalam proses fermentasi alkohol ini mempunyai warna putih

kekuningan yang dapat dilihat diatas permukaan tumbuh koloni, sehingga tidak seperti

khamir lainnya yang seringkali tidak terlihat dibawah miskroskop karena tidak kontras

dengan mediumnya. Penampilan makroskopisnya yaitu bentuk koloni yang bulat,

warna yang kuning muda-keputihan, permukaan berkilau, licin, tekstur lunak dan

memiliki sel bulat dengan askopora 1-8 buah.

S.Cerevisiae memiliki dinding sel yang mengandung a-D-Glukan, kitin, dan

manoprotein. Dinding selnya ini diketahui mempunyai 3 lapisan, yaitu lapisan

dalam alkali in-soluble (30-35%), lapisan tengah alkali-soluble glukan (20-22%), serta

lapisan luar adalah glikoprotein(30%) yaitu suatu karbohidrat yang tersusun dari manan

yang terfosforilasi.

3. Fisiologi dan Metabolisme Saccharomyces cerevisiae

Saccahromyses cerevisiae bersifat fakultatif anaerobik mengandung 68-83% air,

nitrogen, karbohidrat, lipid, vitamin, mineral dan 2,5-14% kadar N total. Cara hidupnya

kosmopolitan dan mudah dijumpai pada permukaan buah-buahan, nektar bunga dan

dalam cairan yang mengandung gula, namun ada pula yang ditemukan pada tanah dan

serangga. Selain kosmopolitan, S. Cerevisiae ini dapat pula hidup secara saprofit

maupun bersimbiosis. Komposisi kimia S. cerevisiae terdiri atas : protein kasar 50-

52%, karbohidrat ; 30-37%; lemak 4-5%; dan mineral 7-8% (Reed dan Nagodawithana,

1991) .

S. cerevisiae mempunyai beberapa enzim yang mempunyai fungsi penting yaitu

intervase, peptidase dan zimase . Enzim peptidase mempunyai 96 gen dan yang

homolog inaktif sebanyak 32. Sel-sel ragi S. cerevisiae juga mengandung enzim

maltase yang mengubah maltosa menjadi glukosa, kemudian oleh fermentasi diubah

menjadi etanol, CO dan sedikit bahan-bahan flavor yang mudah menguap pada hasil

akhir.

Dalam proses fermentasi, S. cerevisiae cepat berkembang biak, tahan terhadap

kadar alkohol yang tinggi, tahan terhadap suhu yang tinggi, mempunyai sifat stabil dan

cepat beradaptasi dengan lingkungannya. Beberapa spesies Saccharomyces mampu

memproduksi ethanol hingga 13.01 %. Hasil ini lebih bagus dibanding genus lainnya

seperti Candida dan Trochosporon. Pertumbuhan Saccharomyces dipengaruhi oleh

adanya penambahan nutrisi yaitu unsur C sebagai sumber carbon, unsur N yang

diperoleh dari penambahan urea, ZA, amonium dan pepton, mineral dan vitamin. Suhu

optimum untuk fermentasi antara 28 30 C. Dengan adanya oksigen, Saccharomyces

cerevisiae juga dapat melakukan respirasi yaitu mengoksidasi gula menjadi karbon

dioksida dan air.

Beberapa kelebihan lain S. cerevisiae dalam proses fermentasi yaitu

mikroorganisme ini cepat berkembang biak, tahan terhadap kadar alkohol yang tinggi,

tahan terhadap suhu yang tinggi, mempunyai sifat stabil dan cepat beradaptasi dengan

lingkungannya.

4. Cara Reproduksi

Saccharomyces cerevisiae dapat berkembang biak secara seksual dan aseksual.

Perkembangbiakan aseksual diawali dengan menonjolnya dinding sel ke luar

membentuk tunas kecil. Tonjolan membesar dan sitoplasma mengalir ke dalamnya,

sehingga sel menyempit pada bagian dasarnya. Selanjutnya nucleus dalam sel induk

membelah secara mitosis dan satu anak inti bergerak ke dalam tunas tadi. Sel anak

kemudian memisahkan diri dari induknya atau membentuk tunas lagi hingga

membentuk koloni. Dalam keadaan optimum satu sel dapat membentuk koloni dengan

20 kuncup.

Perkembangbiakan seksual terjadi jika keadaan lingkungan tidak

menguntungkan. Pada prosesnya, sel Saccharomyces cerevisiae berfungsi sebagai

askus. Nukleus nya yang diploid (2n) membelah secara meiosis, membentuk empat sel

haploid (n). Inti-inti haploid tersebut akan dilindungi oleh dinding sel sehingga mem-

bentuk askospora haploid (n). Dengan perlindungan ini askospora lebih tahan terhadap

lingkungan buruk. Selanjutnya, empat askospora akan tumbuh dan menekan dinding

askus hingga pecah, akhirnya spora menyebar. Jika spora jatuh pada tempat yang

sesuai, sel-sel baru akan tumbuh membentuk tunas, sebagaimana terjadi pada fase

aseksual. Dengan demikian, Saccharomyces cerevisiae mengalami fase diploid (2n) dan

fase haploid (n) dalam daur hidupnya. Berikut urutan dari daur reproduksi

Saccharomyces cerevisiae.

a) Pertunasan multipolar, dimana tunas muncul dari sekitar ujung sel

b) Pembelahan tunas, yaitu gabungan antara pertunasan dan pembelahan. Pada

proses ini mula-mula terbentuk tunas, tetapi tempat melekatnya tunas pada

sel induk relatif besar, kemudian terbentuk septa yang memisahkan tunas dari

induk selnya. PadaSaccharomyces cerevisiae, areal tempat melekatnya tunas

pada induk sedemikian kecilnya sehingga seolah tidak pernah terbentuk septa

(tidak dapat dilihat oleh mikroskop biasa)

c) Pembentukan askospora. Pada khamir diploid seperti Saccharomyces

cerevisiae, meiosis dapat terjadi langsung dari sel vegetatif. Spora berbentuk

bulat atau oval dengan permukaan halus.

5. Pemanfaatan

Spesies khamir yang paling umum digunakan dalam industri makanan adalah S.

cerevisiae, misalnya dalam pembuatan roti, tape (peuyeum) dan produksi minuman

beralkohol (bir dan anggur). Selain digunakan dalam industri makanan manusia, S.

cerevisiae jg bisa dimanfaatkan sebagai probiotik makanan ternak. Berikut akan

dijelaskan peranan khamirS. cerevisiae dalam berbagai hal :

5.1 Pembuatan Roti

Proses pembuatan roti merupakan proses fermentasi dari mikroba. Mikroba

yang mula-mula melakukan fermentasi adalah khamir yang terdapat di dalam ragi

yakni S. cerevisiae. Ragi ditambahkan ke dalam campuran adonan roti untuk

menghasilkan gas yang akan mengembangkan adonan, agar bentuk roti menjadi

mengembang dan berpori-pori. Pada waktu yang bersamaan, flavor roti juga

terbentuk. Adonan roti terdiri dari tepung, air, garam, ragi yang berisi S.

cerevisiae dan berbagai jenis bahan tambahan lainnya. Kadang-kadang

ditambahkan gula. Sel-sel ragi S. cerevisiae mengandung enzim maltase yang

mengubah maltosa menjadi glukosa, kemudian oleh fermentasi diubah menjadi

etanol, CO dan sedikit bahan-bahan flavor yang mudah menguap pada hasil akhir.

Selama fermentasi, protein tepung yakni gluten menjadi elastis serta

mempunyai kemampuan untuk menahan CO yang dibentuk oleh khamir S.

cerevisiae. Gluten dipecah oleh enzim proteolitik dan enzim khamir S.

cerevisiae serta pengadukan yang dilakukan pada saat membuat adonan. Suhu awal

dari proses fermentasi sangat penting. Bila terlalu rendah produksi gas akan

terbatas, bila terlalu tinggi gas yang terbentuk akan lebih banyak sehingga semua

sel-sel ragi mati.

5.2 Produksi Bir

Bir dibuat dari malt (barley) dan air, kemudian diberi rasa yang khas dari

bunga betina tanaman hop. Salah satu jenis ragi yang digunakan dalam pembuatan

bir adalah S. cerevisiae, dikenal dengan nama top yaest, digunakan dalam

pembuatan bir secara tradisional dan hasilnya disebut ale type beer yang berwarna

gelap.

Fase pertama dalam pembuatan bir ialah mengkecambahkan barley.

Pengkecambahan dilakukan dengan cara merendam biji-biji di dalam air, silih

berganti dengan pengeringan sebanyak 2 sampai 4 kali pada suhu 10oC sampai

15oC selama 2 5 hari.

Selama perlakuan tersebut, barley akan menyerap air dan bila kandungan

airnya telah berkisar antara 40 45%, barley disebarkan di atas lantai setebal 10

20 cm dan dibiarkan berkecambah. Perkecambahan dapat dipercepat dengan zat

pertumbuhan giberlin sebanyak 1 ppm. Kecambah yang sudah mulai tumbuh

disebut malt, yakni keadaan di mana akar belum keluar dari biji-biji. Malt lalu

dikeringkan di dalam klin dan secara hati-hati di-croched dengan mesin. Malt yang

diperoleh sesudahnya disebut grist, selanjutnya dimasukkan ke dalam

proses mashing.

Pada fase kedua dilakukan mashing yakni proses ekstrasi bahan terlalur

dalammalt yaitu pati (starch) yang akan diuraikan langsung oleh enzim amilase

menjadi maltosa. Protein dan polisakarida lainnya ikut pula terekstrasi, hal ini akan

mempengaruhi mutu hasil akhir. Proses mashing selanjutnya ialah

mencampur grist dengan air dan diaduk perlahan pada suhu 50 70oC selama 1 3

jam. Suhu sekitar 65 70oC cocok untuk penguraian pati menjadi maltosa,

sedangkan suhu yang lebih rendah akan menyebabkan penguraian protein dan

polisakarida lainnya. Suhu, waktu dan cara mashing berbeda-beda menurut daerah

asal ir. Sesudah mashing hasil larutan ekstrak sekarang disebutwort.

Pada fase ketiga, wort ditambahkan dengan bunga hop, lalu dipanaskan

agar enzim tidak aktif dan protein mengendap. Wort yang sudah dipanaskan,

didinginkan dan dipisahkan dari materi-materi yang tidak larut kemudian dialirkan

ke dalam bejana untuk difermentasi. Dalam bejana fermentasi, wort diaeransi,

diinokulasi dan difermentasi. Aeransi bertujuan untuk menstimulir pertumbuhan

khamir, manambah jumlah sel-sel dan mendorong sintesa enzim ragi untuk

mengabsorpsi dan melakukan metabolisme. Kondisi fermentasi berlangsung dalam

keadaan anaerob. Tergantung pada macam bir yang akan dihasilkan. Fermentasi

biasanya memakan waktu sampai 8 hari lamanya.

Setelah fermentasi sempurna, khamir dipisahkan dengan cara pengendapan,

sentrifugasi dan pengeringan. Bir kemudian dimasukkan ke dalam tong-tong

penyimpanan untuk proses pematangan lebih lanjut, yang memakan waktu kurang

lebih 1 4 minggu pada suhu 5oC. Sesudah itu bir dibotolkan atau dikalengkan,

dipasteurisasi dan siap untuk dipasarkan.

5.3 Pembuatan Wine Anggur

Wine anggur adalah hasil fermentasi gula, glukosa dan fruktosa yang

terdapat di dalam anggur oleh ragi Saccahromyses cerevisiae . S. cerevisiae pada

anggur tumbuh dengan baik pada keasaman yang tinggi (pH 3 4), dan dapat

bertahan pada kadar alkohol lebih dari 10% dan SO2 yang ditambahkan untuk

menghambat bakteri pembusuk. Anggur yang diperoleh dari buah anggur itu ada

yang merah dan ada yang putih. Anggur merah adalah hasil fermentasi anggur

dengan kulit buahnya sedangkan anggur putih adalah tanpa kulit buah.

Dalam produksi wine anggur merah, anggur dihancurkan untuk

mengeluarkan sarinya. Kalium atau natrium metabisulfit ditambahkan pada sari

anggur yang disebut must untuk menghambat pertumbuhan bakteri pembusuk dan

khamir liar. Kalium dan natrium metabisulfit tadi mengandung 100 ppm SO2.

Sari anggur atau must (sari anggur yang belum beragi) jika dibiarkan begitu

saja akan berfermentasi secara alamiah oleh khamir yang terbawa anggur. Untuk

menjamin kelsngsungan fermentasi yang dikehendaki, ditambah khamir khusus

yakni Salah satu jenis ragi yang digunakan dalam pembuatan bir adalah S.

cerevisiae.

Kondisi selama fermentasi segera berubah menjadi anaerob untuk

mendorong berlangsungnya fermentasi alkohol. Suhu fermentasi berkisar antara 20

25oC, yang memakan waktu beberapa minggu. Kandungan alkohol akan

meningkat menjadi kira-kira 10 15% dan membantu mengekstrasi pigmen merah

dari buah, yang menyebabkan anggur tersebut berwarna merah. Kulit (pulp) buah

yang tidak larut akan terapung di atas cairan anggur. Setelah fermentasi sempurna

kulit tersebut dibuang, kemudian dimatangkan di dalam tong kayu dan biasanya

flavornya ikut terbentuk.

Pembuatan anggur putih sama saja dengan pembuatan anggur merah, hanya

saja kulit buah dan pulp dibuang terlebih dahulu sebelum fermentasi dan suhu

dipertahankan antara 10 15oC.

5.4 Probiotik Makanan Ternak

Menurut definisi Fuller (1992) dan Karpinska et al. (2001), probiotik

adalah imbuhan pakan berbentuk mikroba hidup yang menguntungkan dan

mempengaruhi induk semang melalui perbaikan keseimbangan mikroorganisme

dalam saluran pencernaan. Di bidang peternakan penggunaan probiotik bermanfaat

untuk kesehatan, produksi dan pencegahan penyakit. Shin et al. (1989) menyatakan

bahwa S. cerevisiae termasuk salah satu mikroba yang umum dipakai untuk ternak

sebagai probiotik, bersama-sama dengan bakteri dan cendawan lainnya

seperti Aspergillus niger, A. oryzae, Bacillus pumilus, B. centuss, Lactobacillus

acidophilus, Saccharomyces crimers, Streptococcus lactis dan S. termophilus.

Pengujian terhadap S. cerevisiae yang dipakai sebagai feed additive dalam bentuk

probiotik terlebih dahulu diuji secara in vitro dengan melakukan uji kemampuan

daya hidup terhadap asam-asam organik, garam empedu, dan pH rendah (Agarwal

et al., 2000). Berikut tabel pemanfaatan S. cerevisiae untuk berbagai jenis ternak :

Jenis ternak Pemanfaatan Sumber (pustaka)

Ruminansia

Sapi Meningkatkan produksi susu

dan bobot badan Wina (2000)

Domba Meningkatkan bobot badan Ratnaningsih (2002)

Unggas

Ayam Menurunkan kuman E. coli

Meningkatkan bobot badan

Kumprecht et al. (1994)

Kompiang (2002);

Kumprechtova et al.(2001)

Hewan air

Udang Meningkatkan sistem

kekebalan tubuh Fox (2002)

Ikan Meningkatkan sistem

kekebalan tubuh Fox (2002)

Aneka ternak

Kelinci Meningkatkan bakteri yang

menguntungkan Tedesco et al. (1994)

Perlu dipertimbangkan pengaruh buruk jika pemberian secara berlebihan

akan mengganggu keseimbangan mikroflora di dalam tubuh sehingga

mengakibatkan terjadinya pengaruh patogen pada ternak yaitu penyakit

"Saccharomikosis ".

5. Pembuatan Ragi Saccharomyces cerevisiae (Skala Mikro Tradisional)

Berikut ini salah satu contoh pembuatan ragi Saccharomyces cerevisiae yang

dimanfaatkan untuk ragi tape. Dalam pembuatan ragi ini pada skala mikro di Indonesia,

orang-orang sering menambahkan rempah-rempah seperti lengkuas.

5.1 Bahan (1 resep) :

a) Tepung beras 1 kg

b) lengkuas (laos) 25 gram

c) bawang putih 2 siung

d) ubi kayu 1 ons,

e) jeruk nipis 1 buah

f) gula pasir 10 gram

g) air bersih 1 liter

h) ragi pasar 2butir/kg tepung beras.

5.2 Alat

a) baskom kecil untuk mencampur bahan

b) pisau untuk mengiris dan mengupas bahan

c) tampah atau loyang untuk menjemur ragi tape

d) plastik transparan sebagai alas

e) cobek untuk menghaluskan bahan.

5.3 Cara membuat

a) Menyiapakan alat dan bahan yang akan digunakan.

b) Lengkuas, bawang putih, jeruk nipis dan ubi kayu dikupas dan dihilangkan

bagian-bagian yang tidak berguna.

c) Bahan-bahan tersebut dihaluskan dengan cara digerus dan diparut.

d) Kemudian dicampur dengan tepung beras. Tambahkan sedikit air hingga

menjadi adonan yang kental.

e) Tambahkan ragi pasar 2 butir/kg tepung beras.

f) Adonan dibiarkan selama 3 hari pada suhu kamar dalam keadaan terbuka (akan

ditumbuhi ragi dan kapang secara alami).

g) Setelah 3 hari, buang semua kotoran dan peras adonan tersebut agar airnya

berkurang.

h) Bentuk bulatan-bulatan, kemudian jemur sampai kering.

5.4 Ketahanan Penyimpanan Ragi

Umur simpan ragi sangat tergantung pada jenis kemasan yang

digunakan. Hal ini sesuai dengan pendapat Rahman dkk (2011) yang menyatakan

bahwa ragi dalam kemasan plastik bisa tahan hingga 3 bulan, sedangkan ragi dalam

wadah tertutup/kemasan aluminum foil tahan hingga 12 bulan.

Menurut Rahman dkk (2011), ragi padat dalam keadaan normal lebih cepat

rusak dan akan kehilangan daya peragiannya jika disimpan dalam suhu 2 derajat

celcius selama 4 sampai 5 minggu. Ragi padat harus selalu disimpan ditempat dingin

(lemari es).

Ragi yang sudah rusak tidak layak untuk digunakan dalam pembuatan

makanan karena sudah tidak dapat berfermentasi lagi. Menurut Anonima (2012)

agar kondisinya tetap baik, ragi harus disimpan pada suhu 4,50C. Kondisi ragi akan

semakin buruk apabila disimpan pada udara yang panas karena akan meyerap panas

dan kemudian akan beremah. Adanya remah merupakan pertanda bahwa dalam diri

ragi telah terjadi fermentasi yang dikenal dengan istilahautolysis yang disebabkan

oleh enzim dari ragi itu sendiri. Pada akhirnya ragi akan berubah wujud menjadi

massa yang sedikit lengket, berbau tidak enak, berwarna gelap dan tidak bermanfaat

lagi.