Peranan Dinding Sel Bakteri (Gram Positif)

Dinding sel bakteri gram positif terdiri atas 90% lapisan peptidoglikan sedangkan lapisan tipis lainnya merupakan asam theikoat. Asam theikoat ini tersusuna atas unit-unit gliserol atau sorbitol yang saling berikatan oleh ester fosfat. Asam teikoat ini bermuatan negative sehingga mempengaruhi muatan pada permukaan sel. Karena komponen dari dinding sel, yaitu asam teikoat ini bermuatan negative maka dapat dikatakan bahwa dinding sel untuk bakteri gram positif bermuatan negatif

Bakteri tergolong ke dalam prokariot, yaitu mikroorganisme yang tidak memiliki inti sel. Berdasarkan struktur dinding selnya bakteri dibedakan atas dua, yaitu bakteri gram positif dan bakteri gram negatif. Bakteri gram positif memiliki komponen peptidoglikan yang lebih tebal dibandingkan bakteri gram negatif. Secara umum, fungsi dari dinding sel bakteri adalah memberi bentuk tertentu pada sel, melindungi sel, mengatur pertukaran zat-zat kimia, dan berperan pada proses pembelahan sel.

 Salah satu fungsi dinding sel sebagai pelindung terhadap sel dapat dilihat pada jurnal penelitian mengenai “Induction of Interleukin-12 by Lactobacillus Strains Having a Rigid Cell Wall Resistant to Intracellular Digestion”. Pada jurnal ini dijelaskan bahwa hanya Strain Lactobacillus yang resisten terhadap pencernaan intraselular dengan struktur dinding sel rigid yang mampu menginduksi Interleukin-12. Interleukin-12 berperan untuk meningkatkan imunitas sel. Pada jurnal tersebut dijelaskan mengapa bakteri Lactobacillus strain Shirota dapat sampai ke saluran pencernaan dan mampu menginduksi Interleukin-12. Bakteri Lactobacillus strain Shirota mampu mencapai usus dan menginduksi Interleukin-12 disebabkan karena peranan dari dinding sel bakteri tersebut. Untuk dapat menginduksi Interleukin-12, dinding sel bakteri Lactobacillus strain Shirota harus utuh ketika mencapai saluran pencernaan.  Dinding sel bakteri Lactobacillus memiliki komponen peptidoglikan sebagai komponen utamanya, polisakarida yang berikatan kovalen dengan peptidoglikan, dan lipoteichoic acid. Oleh karena komponen dari dinding sel tersebut, maka bakteri Lactobacillus strain Shirota dapat sampai ke saluran pencernaan dengan dinding sel yang utuh. Hal tersebut disebabkan komponen polisakarida yang terdapat pada dinding sel melindungi peptidoglikan dari serangan enzim-enzim percernaan sehingga sel dan dinding selnya tetap utuh pada saluran pencernaan sehingga mampu menginduksi Interleukin-12.

 Fungsi lain dari dinding sel pada bakteri Lactobacillus dapat dilihat pada jurnal penelitian mengenai “Cell wall modifications during osmotic stress in Lactobacillus casei”. Pada jurnal ini dijelaskan mengenai bagaimana bakteri Lactobacillus casei dapat tumbuh pada kondisi garam tinggi. Lactobacillus merupakan bakteri yang sering digunakan pada fermentasi makanan. Seringkali, dalam lingkungannya bakteri ini dihadapkan pada kondisi salt stress. Pada kondisi tersebut bakteri memiliki kemampuan untuk merespon kondisi tersebut dengan cara mengubah rantai polimer pada dinding sel mereka. Bakteri jenis ini memiliki dinding sel yang resisten terhadap enzim hidrolisis seperti lyzozime atau mutanolysin. Lactobacillus casei  dapat bertahan pada kondisi salt stress disebabkan karena peranan dari dinding sel bakteri tersebut. Pada dinding sel bakteri Lactobacillus casei mengandung komponen peptidoglikan yang tinggi karena termasuk bakteri gram positif. Pada kondisi salt stress, bakteri Lactobacillus casei akan melakukan polimerisasi pada dinding selnya, yaitu polimerisasi peptidoglikan. Polimerisasi peptidoglikan meliputi adisi disakarida subunit pentapeptida menjadi rantai glycan oleh glycosyltransferase. Pada jurnal ini, Lacatobacillus ditumbuhkan pada media dengan kondisi garam tinggi dan pada media normal. Hasilnya diketahui bahwa pada media dengan konsentrasi garam tinggi bakteri Lactobacillus casei dapat tumbuh dengan struktur sel yang lebih besar dari struktur normalnya dan modifikasi pada dinding selnya. Dinding sel Lactobacillus casei yang  ditumbuhkan pada konsentrasi garam tinggi dipisahkan oleh membrane sitoplasmik yang mengindikasikan adanya plasmolisis. Meskipun Lactobacillus casei  dapat tumbuh pada kondisi salt stress, terdapat peningkatan sensitifitas terhadap lysis oleh hidrolase. Sebagaimana diketahui bahwa, Lactobacillus casei resisten terhadap lysis oleh hidrolase akibat adanya gugus O-acetyl pada peptidoglikan, namun pada kondisi salt stress terjadi penurunan jumlah gugus O-acetyl akibat cross linking peptidoglikan. 

Sumber:

1.  Induction of Interleukin-12 by Lactobacillus Strains Having a Rigid Cell Wall Resistant to Intracellular Digestion by Shida, K Kiyoshima-Shibata, J; Nagaoka, M; Watanabe, K; Nanno, M. Journal of Dairy Science89. 9 (Sep 2006): 3306-3317

2.    Cell wall modifications during osmotic stress in Lactobacillus casei by M. Piuri, C. Sanchez-Rivas and S.M. Ruzal. Departamento de Quı´mica Biolo´gica, Facultad Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Ciudad Universitaria,Buenos Aires, Argentina. Journal of Applied Microbiology 2005, 98, 84–95.

3.    Fardiaz, Srikandi. 1992. Mikrobiologi Pangan 1. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Kurva Thermal Death Time dan Nilai D

    Thermal Death Time (TDT) merupakan waktu yang dibutuhkan untuk membunuh sejumlah mikroba pada suhu tertentu. Melalui metode ini, temperatur dijaga tetap konstan dan waktu yang dibutuhkan untuk membunuh sel mikroba dapat ditentukan. Pada kurva Thermal Death Time dikenal D value. Nilai D pada kurva TDT merupakan waktu pemanasan yang dibutuhkan untuk menurunkan 1 log mikroba, atau waktu yang dibutuhkan untuk membubuh 90% mikroba. Kurva TDT berbentuk linear, dimana sumbu x merupakan waktu pemanasan dan sumbu y merupakan jumlah mikroba yang survive (dalam log).

-       Aplikasi TDT pada iradiasi.

da iradiasi, nilai D merupakan dosis yang digunakan untuk menurunkan 1 log mikroba atau dosis yang dibutuhkan untuk membunuh 90% mikroba. Kurva TDT pada iradiasi tidak linear seperti pada proses heating, melainkan terdapat “bahu” pada kurvanya. Disamping itu, sumbu x pada kurva iradiasi merupakan dosis yang digunakan. Berikut merupakan contoh kurva TDT pada proses iradiasi.

 

 

Pada kurva TDT untuk iradiasi terdapat “bahu” yang menandakan bahwa pada dosis iradiasi yang rendah mikroba masih mampu bertahan meskipun telah mengalami injured. Kemampuan mikroba bertahan tersebut disebabkan mikroba memiliki kemampuan untuk memperbaiki diri. Semakin panjang “bahu” yang terbentuk pada kurva tersebut menandakan mikroba tersebut semakin resisten pada dosis iradiasi tertentu. Nilai D dihitung pada bagian kurva yang linear.

-          Aplikasi TDT pada HHP

Pada HHP, nilai D merupakan waktu proses yang dilakukan untuk menurunkan 1 log mikroba atau waktu proses yang dibutuhkan untuk membunuh 90% mikroba. Kurva TDT pada HHP tidak linear ataupun membentuk “bahu” seperti pada proses heating dan iradiasi, melainkan terdapat “ekor” pada kurvanya. Disamping itu, sumbu x pada kurva HHP merupakan waktu proses. Pada kurva TDT untuk HHP terdapat “ekor” yang menandakan bahwa pada proses HHP, semakin tinggi waktu proses yang dilakukan maka jumlah mikroba yang terdapat pada bahan akan tetap. Hal tersebut menunjukkan bahwa pada waktu tersebut mikroba mampu bertahan terhadap tekanan yang diberikan. 

    Safety concern pada produk hasil iradiasi adalah perubahan kimia serta mikrobiologi pada bahan. Irradiasi dapat membawa efek langsung dan tidak langsung terhadap mikroba pada bahan. Dimana efek langsungnya adalah dengan membunuh mikroba melalui perusakan komponen biomolekul pada sel, sedangkan efek tidak langsungnya adalah molekul air pada mikroba atau makanan mengalami radiolysis. Akan tetapi, perlu diperhatikan dari segi perubahan kimia pada produk. Efek langsung dari Irradiasi pada bahan makanan yang mengandung komponen minyak atau lemak dapat menyebabkan pemutusan ikatan sehingga terjadi ketengikan pada bahan. Sedangkan, efek tidak langsung dari Irradiasi pada bahan makanan yang  mengandung air dapat menyebabkan terbentuknya radikal bebas.

Pembuatan Asam Asetat Berbahan Dasar Singkong

Desain Proses pembuatan asam asetat dari Singkong

1. Singkong yang telah direbus

 

2. Diinokulasi dengan penambahan starter

(Starter yang ditambahkan berisi Kapang Amilolitik, Yeast, dan Bakteri Asam Asetat)

 

3. Fermentasi Alkohol dalam Kondisi Anaerob

 

4. Alkohol

 

5. Fermentasi Asam Asetat dalam Kondisi aerob

6. Asam Asetat

Keterangan:

Singkong terlebih dahulu dibersihkan kemudian direbus. Tujuan dari perebusan adalah untuk menghilangkan sebagian mikroba yang terdapat pada bahan serta mempermudah mikroba menggunakan substrat. Singkong kemudian diinokulasikan dengan starter yang mengandung kapang amilolitik, yeast, dan Bakteri Asam Asetat. Selanjutnya difermentasi dalam dua tahap. Pada tahap awal, fermentasi berlangsung dalam kondisi anaerob, dimana  mikroba yang tumbuh adalah kapang amilolitik hal tersebut disebabkan substrat yang tersedia berupa pati. Kapang amilolitik akan memecah senyawa pati menjadi gula-gula sederhana (Glukosa). Adanya gula-gula sederhana (glukosa) menciptakan kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan yeast, dimana keberdaan gula merupakan sumber carbon bagi yeast. Keberadaan yeast akan memecah komponen-komponen glukosa menjadi alkohol. Adanya alkohol menciptakan kondisi yang sesuai bagi pertumbuhan mikroba pengoksidasi alkohol, yaitu bakteri Acetobacter aceti. Fermentasi ini berlangsung dalam kondisi aerob, dimana bakteri Acetobacter aceti akan mengoksidasi alkohol sehingga menghasilkan asam asetat.