Memperpanjang Umur Simpan Makanan Melalui Fementasi dengan Meningkatkan Produksi Asam Amino Aromatik (AAA)

47
Credit:colourbox.com
Fermentasi merupakan proses pengubahan karbohidrat, protein, dan lemak menjadi asam, alkohol, dan metabolik organik lain dengan menambahkan mikrooranisme secara sengaja (starter) atau pun mikroorganisme yang secara alami terdapat pada bahan tersebut (non-starter). Akibat dari fermentasi ini, pH ekosistem menjadi rendah dan meningkatkan kolonisasi mikrobiota strater dan non-starter. Pada waktu yang bersamaan, ada penghambatan mikroorganisme patogen dan pembusuk [Khem dkk., 2013]. Sebagai contoh fermentasi roti dapat menstabilkan dan meningkatkan konsentrasi berbagai macam mikroorganisme antagonistik yang dapat memperpanjang umur simpan roti. Meskipun demikian, penurunan pH atau pengasaman bukan merupakan satu-satunya faktor yang berpotensi dalam pengawetan produk fermentasi. Faktor yang lain seperti produksi antibakteri bakteriosin, produksi karbon dioksida dan sulfur dioksida, potensial redoks yang rendah, hidrogen peroksida, alkohol seperti etanol, kompetisi nutrisi akibat kepadatan mikrobia, juga berperan dalam penghambatan pertumbuhan organisme patogen dan pembusuk pada produk fermentasi [Khem, 2013; Chockchaisawasdee dkk., 2010; ].

Flora strater dan non-starter pada proses pematangan fermentasi menghidrolisis karbohidrat dan gula. Akibatnya, proses penguraian protein, proteolisis, yang terutama dilakukan oleh strain yeast menjadi meningkat. Contohnya pada proses fermentasi susu dan keju, penguraian gula laktosa oleh bakteri asam laktat akan menurunkan pH sehingga akan mendorong penguraian protein susu. Penguraian protein kasein-αs1 dilakukan oleh enzim mikroorganisme dan/atau enzim renet oleh asam, penguraian kasein-αs2, kasein-κ, dan kasein-β dilakukan oleh enzim susu (plasmin). Sisa koagulan enzim (kimosin atau pepsin), plasmin, dan enzim mikrobia, enzim peptidase bakteri dan jamur akan menghidroslis protein menjadi peptida dan asam amino kecil [Chockchaisawasdee, 2010]. Pada proses fermentasi roti, proteolisis dilakukan oleh enzim yang dikeluarkan oleh tepung dan bakteri. Proses proteolisis yang dilakukan oleh bakteri Lactobacillus sanfranciscensis termasuk proses yang penting karena bakteri ini mengandung enzim protenase, dipeptidase, dan aminopeptidase. Tergantung pada potensi fermentasi homo- dan hetero oleh mikroorganisme, pada spektrum yang lebih luas, berbagai asam amino diprosuksi dari berbagai produk. Asam amino bebas ini akan berefek pada rasa roti menjadi lebih berkulit  karena aktivitas yeast Saccharomyces cerevisiae dan Candida krusei [Schneiter, 2004]. 

Selain senyawa-senyawa tersebut, asam amino aromatik juga merupakan molekuler dengan berat rendah (<1kDa) yang berperan sebagai prekursor antimikroba seperti asam hidroksi contohnya asam fenilaktik dan asam indolasetik; alkohol seperti alkohol feniletil dsb. Metabolit ini dikenal berperan penting dalam pengawetan bahan makanan seperti keju, bir, adonan roti, dan sayuran fermatasi, serta bahan pakan ternak silase untuk menghambat perumbuhan bakteri penyakit seperti Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus dan Enterococcuss faecalis. Sebagai tambahan kelengkapan antimikroba tersebut, senyawa aromatik ini juga dapat mempengaruhi organoleptik makanan, seperti aroma dan rasa pada pada produk makanan fermentasi (Naz dkk).
Asam amino aromatik ini dapat diproduksi oleh algae, Archaea, bacteria, fungi, prokaryotes, dan organisme eukariot bersel tunggal. Yang termasuk asam amino ini adalah fenilalanin, tirosin, dan triptofan.

Pengurangan produksi asam amino aromatik ini antara lain karena mikroorganisme terpapar oleh Glyphosate, bahan aktif penyusun herbisida Roundup®, yaitu dengan cara mengoksidasi asam amino aromatik tersebut menjadi berbagai macam senyawa fenolik [Samsel dan Stephanie. 2013]. Induksi pembentukkan asam amino aromatik dapat dilakukan dengan meningkatkan osmositas lingkungan (hiperosmosis). Asam amino aromatik telah diidentifikasi sebagai molekul osmoprotektan yang penting [Hirasawa dkk., 2007; Yoshikawa dkk., 2009]. Gen-gen ARO1, ARO2 dan ARO7 diketahui merupakan gen yang mengatur pembentukkan asam amino aromatik [Yoshikawa dkk., 2009].

Pustaka
  1. Chockchaisawasdee, Suwimol , Supawat Namjaidee, Singdong Pochana, dan Costas E. Stathopoulos. 2010. Development of fermented oyster-mushroom sausage. As. J. Food Ag-Ind. 3(01), 35-43
  2. Hirasawa T, Yoshikawa K, Nakakura Y, Nagahisa K, Furusawa C, Katakura Y,Shimizu H, Shioya S. 2007. Identification of target genes conferring ethanol stress tolerance to Saccharomyces cerevisiae based on DNA microarray data analysis. J. Biotech. 131:34-44.
  3. Khem, Sarim, Owen A. Young, John D. Robertson, John D. Brooks. 2013. Development of Model Fermented Fish Sausage from Marine Species: A Pilot Physicochemical Study. Food and Nutrition Sciences, 4, 1229-1238
  4. Naz, S., M. Cretenet, dan J.P. Vernoux. Current knowledge on antimicrobial metabolites produced from aromatic amino acid metabolism in fermented products. Microbial pathogens and strategies for combating them: science, technology and education 
  5. Samsel, Anthony dan Stephanie Seneff. 2013. Glyphosate’s Suppression of Cytochrome P450 Enzymes and Amino Acid Biosynthesis by the Gut Microbiome: Pathways to Modern Diseases. Review. Entropy, 15, 1416-1463
  6. Schneiter, Roger. 2004. Genetics, Molecular and Cell Biology of Yeast. Universitat Freiburg Schweiz
  7. Udeh, Henry Okwudili dan Tsietsie Ephraim Kgatla. 2013. Role of magnesium ions on yeast performance during very high gravity fermentation. Review.  J. Brew. Distilling. Vol. 4(2), pp. 19-45
  8. Yoshikawa K, Tanaka T, Furusawa C, Nagahisa K, Hirasawa T, Shimizu H. 2009. Comprehensive phenotypic analysis for identification of genes affecting growth underethanol stress in Saccharomyces cerevisiae. FEMS Yeast Res. 9:32-44.
  9. www.colourbox.com