74 Saccharomyces cerevisiae
Akti itas Saccharomyces cerevisiae Dalam Fermentasi
Saccharomyces cerevisiae dalam Modifi kasi Tapioka 75
Schwaniomyces occidentalis, dan Candida serta Pichia. S. fi buligera, walaupun merupakan khamir amilolitik penghasil α-amylase, glukoamilase dan α-glukosidase yang mampu merombak zat pati, namun S. fi buligera masih tergolong dalam khamir penyebab penyakit pada manusia. Sementara itu, khamir amilolitik S. cerevisiae mempunyai potensi penting dalam pengolahan produk-produk berbahan pati, karena aktivitas enzim amilase terutama isoamilase dapat menghidrolisa ikatan ranati cabang α-(1,6)- pada amilopektin. Disamping berfungsi dalam perombakan zat pati, khamir amilolitik juga berperan dalam memproduksi etanol dan biomassa khamir dari bahan dasar yang mengandung zat pati, memproduksi minuman dan makanan berkarbohidrat rendah melalui fermentasi beras, juga mampu memproduksi enzim amilase selama fermentasi tape ketan. Potensi khamir dalam pengembangan produk pangan masih sangat perlu digali dan mempunyai prospek yang sangat besar.
Alfa-amilase adalah golongan glikoprotein, disekresi ekstraseluler ke dalam mediun dalam beberapa bentuk yang mempunyai sifat serupa.
Alfa-glukosidase adalah komponen dari ekstraseluler amilolitik khamir Saccharomyces. Alfa-glukosidase juga ditemukan di dalam dinding sel khamir. Alfa-amylase memiliki pH optimum 5-6.2 dengan suhu optimum 40-50oC. Alfa-glukosidase ekstraseluler dan alfa-glukosidase dinding sel memiliki pH optimum 5,5 dan suhu optimum 42,5 – 52,5oC. Glukoamilase adalah glikoprotein ekstraseluler yang terdapat dalam berbagai bentuk.
Secara umum pada proses hidrolisis pati, α -amilase mendegradasi rantai α-(1,4)- amilosa dan amilopektin menjadi unit-unit glukosa, β-amilase mendegradasi ikatan α-(1,4)- amilosa dan amilopektin menjadi unti-unit maltose, namun β -amilase tidak dapat bereaksi dengan ikatan α -1,6-glukosa.
Sementara itu, amiloglukosidase mendegradasi ikatan α –(1,4) dan α –(1,6)- glukosa pada rantai polisakarida pati menjadi glukosa.
Kustyawati et al. (2013) menggunakan khamir Saccharomyces cerevisiae sebagai starter untuk memfermentasi tapioka secara terendam.
Fermentasi tapioka menggunakan S.cerevisiae merupakan salah satu upaya untuk mengubah karakteristik fungsional tapioka, yang disebut sebagai modifi kasi, termasuk memperkaya nilai nutrisi yang dimiliki oleh pati alami untuk membentuk karakteristik produk akhir yang diinginkan. S. cerevisiae berpengaruh terhadap struktur granula pati dan memiliki sifat biokimia yang lebih
76 Saccharomyces cerevisiae
baik bila dibandingkan dengan pati ubi kayu tanpa penambahan S. cerevisiae (Tabel 6). Penambahan S.cerevisiae dapat digunakan sebagai agen modifi kasi untuk pati ubi kayu dan meningkatkan kandungan protein dan kelarutannya. Fermentasi pati ubi kayu dengan menggunakan ragi instan dan lama fermentasi 36 jam merupakan pati terbaik setelah dilakukan uji organoleptik. Hasil pengamatan yang diperoleh yaitu aromanya sedikit khas tapioka, aroma fermentasi, tekstur menyerupai terigu, dan warnanya kekuningan. Fermentasi tapioka menggunakan ragi instan selama 48 jam, memiliki kandungan protein yang tinggi sebesar 2,17 % dengan kadar pati sebesar 77,37 % yang terdiri dari kadar amilosa 24,83 % dan kadar amilopektin 52,543 %. Pati termodifi kasi dengan S.cerevisiae mempunyai kadar amilosa lebih rendah dan amilopektin lebih tinggi, kelarutan tinggi, protein lebih tinggi yang mengindikasikan proses gelatinisasi terjadi pada suhu yang lebih tinggi karena protein menghambat proses gelatinisasi.
Kultur campuran S.cerevisiae dan Lactobacillus plantarum secara bersamaan juga dapat berperan sebagai starter dalam fermentasi tapioka secara terendam (Kustyawati et al., 2016). Semakin lama waktu fermentasi pati ubi kayu maka dapat menurunkan derajat keasaman (pH) dan total gula reduksi, serta meningkatkan total asam dalam suspensi pati tapioka ini. Hasil penelitian menunjukan bahwa Saccharomyces cerevisiae dan Lactobacillus plantarum dapat tumbuh bersamaan dalam suspensi pati ubi kayu sebagai inokulum campuran tetapi Saccharomyces cerevisiae lebih dominant pertumbuhannya dibandingkan Lactobacillus plantarum. Penambahan Lactobacillus plantarum tidak mempengaruhi mikrofl ora selama fermentasi. Penambahan inokulum campuran berupa Saccharomyces cerevisiae dan Lactobacillus plantarum dapat mengubah sifat fi sikokimia dari tapioka yaitu meningkatkan kadar pati, kadar amilopektin, kadar air, kadar protein, dan menurunkan kadar amilosa, serta merusak struktur granula pati. Pada fermentasi pembuatan Mocaf dengan Saccharomyces cerevisiae dan lama fermentasi 3 hari meningkatkan kandungan protein sebesar 2,29% dan lemak 3,66% (Kurniati et al., 2012).
S.cerevisiae menggunakan gula tereduksi untuk memproduksi protein (Tesfaw and Assefa, 2014), karena S.cerevisiae sebagai mikroorganisme non amilolitik, BAL atau mikroorganisme lain menghidrolisa pati menjadi monosakarida glukosa dan selanjutnya glukosa diutilisasi oleh khamir.
Seperti hal nya pada kultur campuran Lactobacillus spp dan S.cerevisiae dalam fermentasi ulit ubi kayu untuk mengkatkan protein (Uboh, 2006), dan fermentasi selulosa/hemiselulosa yang terlebih dahlu dihidrolisa oleh
Saccharomyces cerevisiae dalam Modifi kasi Tapioka 77
selulase dan xylanase Geotrichum lucidum menjadi gula monosakarida dan selanjutnya dihidrolisa oleh S.cerevisiae untuk memproduksi protein.
Tabel 4.4. Komponen kimia dan sifat fi siko kimia tapioka (ubikayu varietas Kasetsart) termodifi kasi dengan S.cerevisiae, Fermipan dan kultur campuran.
Komponen kimia (% bk) /pasting
Native/
alami
Bio-Tapioka 1 (S.cerevisiae
3%)
Bio-tapioka 2 (Fermipan)
Bio-tapioka 3 (Campuran)
Bio-tapioka 4 (S.cerevisiae
10%) pH 3,86 ±0,30 3,91± 0,04 4,97± 0,21 3,89 ± 0,17 5,1±0,72 Air 10,7±0,88 10,3±0,88 10,3 ± 0.19 10,7±0,62 10,2±0,54 Abu 0,48 ±0,13 0,01± 0,02 0,01 ±0,0 0,18± 0,13 0,17±0,81 Lemak
Protein 0,28±0,12 0,85± 0,05 2,06± 0,12 1,5± 0,03 2,03±0,44
HCN 0,36 0,27 0,26 0,29 0,032
Pati 81,16±1,12 80,12± 0,50 77,37± 0,77 71,16± 1,87 81,2±1,51 Amilosa 30,34±0,17 27,26±1,21 24,83±3,12 31,38 ±4,94 33,24±1,11 Amilopektin 50,82±0,24 52,86±0,16 52,54±1,35 68,61± 4,41 56,76±2,55 Swelling power
(g/mL)
16,31±0,02 13,32±0,01 13,48±0,01 13,50±0,02 13,35±0,31 Kelarutan (%)
pada pemanasan 90oC / 30 menit
68±0,21 44±0,24 44±0,14 41±0,31 39±0,11
Suhu gelatinisasi
(oC) 70,4±0,27 71,95 ± 0,22 71,95±0,32 72,1±0,12 71,5±0,43 Viskositas
maksimum (BU)
1326±1,18 910±2,13 1134±0,45 920±0,98 1150±2,32 Viskositas balik
(BU) 682±0,51 253±0,22 288±0,37 268±0,63 255±0,21
Breakdown 744±2,1 653±2,02 666±0,82 637±1,45 624±2,13
Setback 260±0,98 548±1,92 469±1,87 465±0,67 588±1,24
Aroma Khas tapioka
Tekstur Tapioka Menyerupai
terigu
Menyerupai terigu
Menyerupai terigu
Menyerupai terigu
Warna Sangat putih Putih
kekuningan Putih
kekuningan Putih
kekuningan Putih kekuningan Kekuatan gel (g/f
gram/force) 18,55±0,0 27,65±0,31 28,50±0,0 25,75±0,22 28,80±0,67 Sumber Kustyawati et al. (2012), Kustyawati et al (2016), Mutia (2011).
Keterangan : Bio-Tapioka 1=Saccharomyces cerevisiae 3%, Bio-Tapioka 2= fermipan, Bio-Tapi- oka 3= kultur campuran S.cerevisiae + Lactobacillus plantarum, Bio-Tapioka 4=S.
cerevisiae 10%. Lama fermentasi 24 jam, suhu 31±2oC
Tapioka termodifi kasi Saccharomyces memiliki kandungan amilosa dan kadar abu yang lebih rendah dan suhu pasting yang relatif sama dan lebih tinggi dari tapioka alami. Sifat pasta dipengaruhi oleh keberadaan
78 Saccharomyces cerevisiae
komponen minor di dalam pati misalnya kandungan protein, abu dan mineral. Amilosa memiliki berat molekul rendah dan mudah larut ke dalam air pada pemanasan. Pemanasan dalam air yang berlebih menyebabkan melemahnya ikatan dalam granula. Perbedaan gaya pengikatan dari granula pati mengindikasikan adanya perbedaan sifat swelling power dan kelarutan. Interaksi yang kuat akan mengurangi jumlah OH bebas untuk mengikat air (hidrasi) dan mengurangi masuknya air ke dalam interior granula dan akibatnya menurunkan SP dan kelarutan. Swelling power dan kelarutan granula tapioka termodifi kasi Saccharomyces pada suhu pemanasan 90oC selama 30 menit. Tapioka termodifi kasi Saccharomyces (Biotapioka) mempunyai kelarutan dan SP yang lebih rendah dari tapioka alami mengindikasikan adanya interaksi yang kuat dalam granula mengurangi jumlah gugus OH bebas yang tersedia untuk mengikat air, ratio amilosa/
amilopektin kecil, penurunan kadar amilosa sehingga molekul yang larut dalam air rendah (amilosa memiliki BM rendah akan larut dalam air).
Fermentasi oleh Saccharomyces juga diduga mengakibatkan menurunnya kadar amilosa karena terjadi pemotongan rantai panjang amilosa menjadi rantai pendek sehingga meningkatkan gugus OH bebas untuk mengikat air. Namun protein yang meningkat selama pemanaan akan mengembang dan berinteraksi membentuk ikatan komplek dengan rantai pendek amilosa sehingga mengurangi masuknya air ke dalam granula.