Metabolisme Bakteri KIMCHI

“The Process Metabolism of Kimchi’s Bacterias”

Name : Ria Agustina

NIM : 11017006

Biology

Faculty of Mathematics and Natural Science

Ahmad Dahlan University

Yogyakarta

2013

KIMCHI

김치

                                Kimchi adalah makanan tradisional Korea yang merupakan salah satu jenis asinan sayuran hasil fermentasi yang diberi bumbu pedas. Kimchi merupakan salah satu makanan tersehat di dunia selain tempe, yoghurt dan minyak zaitun. Kimchi sendiri ada 187 jenis yang terdapat di museum kimchi Pulmuone yang ada di Seol, mulai dari kimchi jaman dulu sampai kimchi jaman sekarang.

                                Selain memiliki cita rasa yang khas, kimchi juga dipercaya dapat memberi manfaat bagi kesehatan tubuh manusia karena mengandung kadar serat makanan yang tinggi dan memiliki kadar kalori yang rendah. Hal ini disebabkan karena kimchi terbuat dari berbagai jenis sayuran, (seperti sawi, selada,dll) bawang putih, dan cabai merah yang kaya akan vitamin dan dapat menyehatkan tubuh. Bakteri Lactobacillus yang berperan dalam proses fermentasi dapat menghasilkan asam laktat dengan kadar tinggi, sehingga jika dikonsumsi dapat memperlancar sistem pencernaan. Kimchi juga diyakini memiliki khasiat untuk mencegah kanker. Maka tak heran, kimchi disebut sebagai salah satu dari lima “makanan tersehat di dunia”  menurut majalah Health Magazine”

Pembuatan  KIMCHI

1. Bahan

v  1 buah sawi putih

v  1 buah selada hijau

v  ½ batang lobak putih, iris tipis

v  2 sdt bawang putih, parut

v  1 sdt jahe, parut

v  2½  sdt  cabe merah (di haluskan)

v  2 sdm gula pasir (sukrosa)

v   ½ gelas garam kasar

v  2½  gelas air (aqua)

v   5 sdt saus ikan

v  _¼  cangkir tepung beras

v  1 buah jeruk lemon

1. Cara Kerja
1. Sawi dan Selada dibiarkan utuh dan cuci bersih dengan air mengalir hingga ke lembar terdalam daun sawi. Sesudah bersih, rendam sawi dalam campuran ½ gelas garam yang sudah dilarutkan dengan air matang untuk sedikitnya enam jam sampai sawi putih terlihat layu.
2. Setelah enam jam, angkat sawi dan selada, cuci kembali dengan air bersih hingga ke sela-sela lipatan daun sawi dan selada agar sisa garam tercuci bersih. Tiriskan. Bila suka sawi dan selada bisa dibiarkan utuh begitu saja atau dipotong menjadi dua bagian dengan membuang ujung-ujung sawi.

Pembuatan Pasta Kimchi

                Membuat Bubur :

q  Dimasukan 1/4 cangkir tepung terigu dan 21/2 cangkir air ke dalam panci, dan dicampuran secara merata.

q  Kemudian dimasak di atas api sedang, diaduk terus. Ketika terlihat beberapa gelembung, dituangkan 2 sdm sukrosa ke dalam bubur dan diaduk satu menit lagi.

q  Kemudian didinginkan. Ditempatkan bubur dingin ke dalam mangkuk besar.

Lalu ditambahkan semua bahan satu per satu kedalam bubur Kimchi :

Pakailah sarung tangan pada tahap ini, sehingga tidak mengiritasi kulit.

1. Ditambahkan 2½  sdt  cabe merah (di haluskan), 2 sdt bawang putih (parut), 1 sdt jahe (parut), 5 sdt saus ikan, perasan jeruk lemon.
2. Di aduk semua bahan yang telah dicampurkan hingga semua bumbu merata.
3. Dimasukkan lembar per lembar sawi dan selada serta lobak yang sudah diris tipis sambil membalurnya dengan pasta kimchi hingga seluruh permukaan sawi, selada, dan lobak merata terkena pasta kimchi.
4. Setelah sawi, selada, dan lobak merata terkena pasta kimchi, dimasukkan ke tempat kedap udara atau botol/toples kaca.
5. Di biarkan selama 2x24 jam, agar sawi, selada, dan lobak terfermentasi.
6. Fermentasi selesai di tandai dengan bau asam yang khas.
7. Setelah proses fermentasi selesai, kimchi bisa langsung dimakan atau disimpan di lemari pendingin agar dapat dinikmati selama kurang lebih 3 bulan.

Bagaimana Proses Metabolisme Bakteri Kimchi...???

Fermentasi dalam Proses Pembuatan Kimchi

                                Produk utama hasil fermentasi berupa asam laktat, namun terdapat produk metabolit lain seperti fruktosa, manitol, polisakarida dan lain-lain. Sehingga menyebabkan rasa yang lebih kaya. Selain itu, penambahan bumbu-bumbu sebelumnya menyebabkan rasa dan tekstur yang lebih kompleks.

Mikroba yang terlibat dalam proses fermentasi kimchi antara lain :

1.      LAB (Lactid Acid Bacteria)

-       Leuconostoc mesenteroides

-       Leuconostoc kimchi

-       Leuconostoc gelidum

-       Leuconostoc inbae

-       Leuconostoc citreum

-       Lactobacillus plantarum

-       Lactobacillus brevis

-       Lactococcus lactis

-       Lactobacillus sakei

-       Pediococcus pentosaceus

-       dan beberapa ragi (yeast asam-asam organik) yang berperan dalam fermentasi kimchi.

Mikroba dominan : genus Leuconostoc, Lactobacillus

a.    Leuconostoc citreum, Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc gelidum

b.    Lactobacillus plantarum, Lactobacillus sake, Lactobacillus brevis

c.    Streptococus faecalis

d.    Pediococus pentosaceus

                                Proses fermentasi kimchi terdiri atas 3 tahap. Pada early step, Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc citreum dan  Streptococus faecalis aktif tumbuh pada tahap awal fermentasi. Leuconostoc mesenteroides dan Leuconostoc citreum memproduksi metabolit :

a.             Asam laktat, asam asetat

b.            Ethanol

c.             Mannitol

d.            Karbon dioksida

e.            Asam-asam organik (Memberi rasa asam yang khas pada kimchi serta menciptakan suasana anaerob /menginhibisi propagasi bakteri aerob).

                                Kemudian memasuki mid-stage, jumlah Leuconostoc mesenteroides berkurang. Lactobacillus plantarum, bakteri asam laktat homofermentatif, aktif berpolimerasi dan memproduksi asam laktat pada pH 3. Bakteri ini menciptakan rasa asam pada kimchi. Leuconostoc citreum  dan Pediococus juga aktif pada mid stage.

                                Lactobacillus plantarum dan Lactobacillus brevis aktif pada tahap akhir fermentasi mempengaruhi pematangan kimchi. Pada tahap ini, pertumbuhan Leuconostoc mesenteroides sedikit terhambat karena Lactobacilus plantarum mengakibatkan rasa khas kimchi berkurang.

                                Laju fermentasi kimchi dapat dipengaruhi oleh konsentrasi garam dan suhu. Kimchi optimum dikonsumsi jika mengandung 0,6-0,8% titrasi asam (pH 4,2), 3% NaCl, dan kandungan asam organiknya yang cukup tinggi.

                                Peranan LAB dalam proses fermentasi kimchi adalah memberikan rasa yang khas pada kimchi. Beberapa LAB memiliki aktivitas antimikroba tertentu yang berguna dalam pengawetan kimchi (natural bio-preservatives).

                       

Bakteri-bakteri pada kimchi adalah bakteri asam laktat yang mampu mengubah glukosa menjadi asam laktat. Bakteri tersebut adalah Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, dan Bifidobacterium. Ada 2 kelompok fermentasi asam laktat, yaitu homofermentatif dan heterofermentatif. Yang disebut lebih dulu menggunakan glikolisis melalui jalur EMP dan yang satunya menggunakan glikolisis melalui jalur HMP.

Jenis-jenis bakteri asam laktat pada Kimchi :

Bakteri asam laktat tersebut dapat dibedakan atas 2 kelompok yaitu:

Bakteri homofermentatif; glukosa difermentasi menghasilkan asam laktat sebagai satu-satunya produk. Contoh : Streptococus, Pediococcus, Enterococcus, Lactococcus  dan beberapa Lactobacillus.

Bakteri heterofermentatif : glukosa difermentasikan selain menghasilkan asam laktat juga memproduksi senyawa-senyawa lainnya yaitu etanol, asam asetat. Contoh : Leuconostoc, dan beberapa spesies Lactobacillus.

                                Secara garis besar, keduanya memiliki kesamaan dalam mekanisme pembentukan asam laktat, yaitu piruvat akan diubah menjadi laktat (atau asam laktat) dan diikuti dengan proses transfer elektron dari NADH menjadi NAD⁺. Pola fermentasi ini dapat dibedakan dengan mengetahui keberadaan enzim-enzim yang berperan di dalam jalur metabolisme glikolisis.

                                Pada heterofermentatif, tidak ada enzim aldolase dan enzim heksosa isomerase tetapi menggunakan enzim fosfoketolase dan menghasilkan CO₂. Metabolisme heterofermentatif dengan menggunakan heksosa (golongan karbohidrat yang terdiri dari 6 atom karbon) akan melalui jalur heksosa monofosfat (HMF) atau pentosa fosfat (PP). Sedangkan homofermentatif melibatkan aldolase dan heksosa aldolase namun tidak memiliki fosfoketolase serta hanya sedikit atau bahkan sama sekali tidak menghasilkan CO₂. Jalur metabolisme dari yang digunakan pada homofermentatif adalah lintasan Embden-Meyerhof-Parnas (EMP).

Fermentasi Asam Laktat Homofermentatif

                                Bakteri asam laktat homofermentatif menghasilkan mayoritas asam laktat dengan sedikit produk samping, yaitu gliserol, etanol, asetat, format dan CO₂ (Gambar 13.2). Bakteri asam laktat homofermentatif mengoksidasi glukosa menjadi 2 piruvat melalui jalur EMP. Pada jalur ini menghasilkan 2 ATP. NADH yang dihasilkan pada jalur ini dipakai untuk mereduksi piruvat menjadi asam laktat. Reaksi keseluruhan adalah

Glukosa + 2ADP + 2P_i ® 2 Laktat + 2 ATP

                                Produk samping diperoleh, karena bakteri asam laktat homofermentatif mempunyai berbagai enzim yang dapat mengubah piruvat menjadi etanol dan CO₂, asetat dan format, dan laktat. Jika piruvat tidak segera diubah menjadi produk di atas, NADH dipakai untuk mereduksi dihidroksi aseton fosfat menjadi gliserol.

Fermentasi Asam Laktat Heterofermentatif

                                Bakteri asam laktat heterofermentatif menghasilkan asam laktat dan produk fermentasi lainnya (kebanyakan etanol) dengan rasio yang seimbang. Hal ini karena mereka mengoksidasi glukosa menjadi piruvat dan asetil fosfat melalui jalur HMP. Piruvat kemudian direduksi menjadi asam laktat, sedangkan asetil fosfat kemudian direduksi menjadi etanol. Pada jalur ini menghasilkan 1 ATP. Reaksi keseluruhan adalah.

Glukosa + ADP + P_i ® Laktat + etanol + CO₂ + ATP

Fermentasi Asam Laktat Melalui Jalur Bifidium

                                Dinamakan jalur bifidium, karena ditemukan pada Bifidobacterium bifidium. Secara keseluruhan fermentasi asam laktat melalui jalur bifidium adalah

2 Glukosa + 5 ADP + 5 P_i ® 3 asetat + 2 laktat + 5 ATP

                                Fermentasi asam laktat pada jalur ini melalui glikolisis melalui modifikasi jalur Pentosa Fosfat (PP). Dua molekul glukosa difosforilasi menjadi 2 molekul fruktosa 6-fosfat (perlu 2 ATP). Satu molekul fruktosa 6-fosfat dipecah menjadi eritrosa 4-fosfat dan asetil fosfat. Eritrosa 4-fosfat kemudian bereaksi dengan satu molekul fruktosa 6-fosfat lainnya menghasilkan sedoheptulosa 7-fosfat dan fosfogiseraldehid. Sedoheptulosa 7-fosfat bereaksi lagi dengan fosfogiseraldehid menghasilkan xilulosa 5-fosfat dan ribulosa 5-fosfat. Ribulosa 5-fosfat berisomerasi menjadi xilulosa 5-fosfat.

                                Dua molekul xilulosa 5-fosfat dipecah menjadi 2 fosfogliseraldehid dan 2 asetil fosfat. Dua molekul fosfogliseraldehid dioksidasi menjadi 2 piruvat kemudian direduksi menjadi 2 laktat (menghasilkan 4 ATP). Dua molekul asetil fosfat diubah menjadi 2 asetat (menghasilkan 2 ATP).

                 

                                Jalur pentosa fosfat juga dikenal sebagai jalur fosfoglukonat, adalah suatu jalur multifungsi yang dapat digunakan pada fermentasi hexosa, pentosa, dan karbohidrat lainnya. Beberapa organisme, seperti fermentor heterolaktat, ini adalah jalur penghasil energi utama.

                                Hasil Tahapan Siklus Krebs untuk 2 molekul Glukosa :

q   2 ATP

q   6 NADPH

q   2 FADH

q   4 CO2

Total ATP = 24 ATP

•          Terjadi Penambahan gugus fosfat

•          Terbentuk ATP karena pelepasan elektron dan H+ dengan pelepasan energi

•          Karena reaksi metabolisme kimchi adalah an-aerob, maka akseptor elektron terakhirnya adalah senyawa organik, yaitu asam laktat (CH3-CHOH-COOH), CH3COOH, Asam format.

•          ATP yang dihasilkan digunakan dalam Anabolisme untuk pembentukan dinding sel, dan organel-organel sel lainnya.