Uji Acara Biokimia Mikroorganisme Dan Gula Sebagai Sumber Energi

Mikroorganisme, menyerupai juga makhluk hidup yang lain, harus mengkoordinasikan banyak reaksi kimia yang berbeda dan mengorganisasikan banyak molekul kimia menjadi struktur tertentu pada tubuhnya. Secara bersama-sama, keseluruhan reaksi tersebut dinamakan metabolisme. Metabolisme sanggup bersifat katabolitik dan sanggup bersifat anabolitik. Reaksi metabolisme yang bersifat katabolitik merupakan reaksi penguraian senyawa kimia tertentu dan melepaskan energi dalam prosesnya. Sebaliknya, metabolisme yang bersifat anabolitik yaitu reaksi yang menggunakan energi untuk menyintesis senyawa kimia yang lebih besar dari senyawa kimia yang lebih kecil (Madigan dkk. 2011).

Mikroorganisme yang sanggup mengurai senyawa tertentu dan menyintesis senyawa gres merupakan kemampuan khas yang dimiliki oleh masing-masing mikroorganisme. Semua kegiatan metabolisme berlangsung dengan proteksi enzim tertentu. Hasil metabolisme pada mikroorganisme sanggup dihitung dan diukur kekuatannya. Reaksi metabolisme sanggup berbeda-beda untuk setiap mikroorganisme, sehingga hal tersebut sanggup dimanfaatkan untuk kepentingan identifikasi mikroorganisme (Gandjar dkk. 1992).

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, tipe metabolisme setiap mikroorganisme berbeda – beda sehingga mikroorganisme sanggup dibedakan menurut tipe metabolismenya. Tipe metabolisme suatu mikroba sanggup dibedakan menurut cara memperoleh sumber energi dan sumber karbon. Berdasarkan cara memperoleh sumber energi, mikroorganisme dibedakan menjadi kemotrof dan fototrof. Kemotrof mendapat energi dengan cara melaksanakan rekasi redoks dari senyawa organik atau anorganik, sedangkan fototrof mendapat energi dari cahaya (Tortora dkk. 2010).

Berdasarkan cara memperoleh sumber karbon, mikroorganisme dibedakan menjadi heterotrof dan autotrof. Autotrof menggunakan CO2 sebagai sumber karbon, sedangkan heterotrof menggunakan senyawa organik sebagai sumber karbon (Tortora dkk. 2010: 142). Mikroorganisme autotrof sanggup membentuk gula heksosa dari karbon anorganik menyerupai CO2 atau HCO3^-, sedangkan mikroorganisme heterotrof harus mengkonversi senyawa organik lain melalui proses glukoneogenesis atau menyerap pribadi dari lingkungan untuk mendapat gula sebagai sumber karbon (Hogg, 2005).

Enzim sangat diharapkan dalam reaksi metabolisme. Enzim merupakan biokatalis yang sanggup mempercepat reaksi kimia. Enzim bersifat spesifik pada substansi kimia tertentu. Enzim mempunyai sisi aktif yang sanggup berikatan dengan substrat (suatu substansi kimia yang spesifik). Sebagai contoh, enzim sukrase sanggup berikatan dengan sukrosa. Setelah berikatan, enzim sukrase akan mengkatalisis proses hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Enzim sanggup mempercepat reaksi kimia dengan cara menurunkan energi aktivasi. Enzim sanggup diklasifikasikan menjadi enam kelas menurut tipe reaksi kimia yang dikatalisisnya, yaitu oksidoreduktase, transferase, hidrolase, liase, isomerase, dan ligase (Tortora dkk. 2010).

Mikroorganisme dalam mendapat energi dari masakan terbagi menjadi dua kelompok, yaitu kelompok yang bersifat oksidatif dan kelompok yang bersifat fermentatif. Kelompok mikroba oksidatif menggunakan oksigen untuk menghasilkan CO2 dan air. Mikroba oksidatif mempunyai sistem enzim sitokrom. Mikroba oksidatif menggunakan senyawa organik sebagai donor elektron dan oksigen sebagai penerima elektron utama, kemudian menghasilkan CO2 dan air sebagai produk akhir. Berbeda halnya dengan mikroba fermentatif, walaupun sama-sama menggunakan senyawa organik untuk energi, tetapi tidak mempunyai sistem enzim sitokrom. Mikroba fermentatif memproduksi produk selesai yang kompleks, menyerupai asam, aldehid, dan alkohol. Berbagai gas, menyerupai CO2 , hidrogen, dan metana, juga diproduksi oleh mikroba fermentatif. Mikroba fermentatif menggunakan senyawa organik, baik untuk donor elektron maupun penerima elektron (Benson, 2001).

Gula merupakan senyawa yang paling banyak dipakai oleh mikroba fermentatif. Substansi lain menyerupai asam organik, asam amino, purin, dan pirimidin, juga sanggup difermentasi oleh beberapa jenis bakteri. Produk selesai dari fermentasi tertentu ditentukan oleh sifat alami organisme, karakteristik substrat, dan kondisi lingkungan. Walaupun reaksi oksidatif dan fermentatif menampakkan tipe reaksi yang berbeda, tetapi kedua tipe reaksi tersebut bisa saja ditemukan pada mikroba yang sama, menyerupai pada basil yang bersifat anaerob fakultatif. Kehadiran oksigen sanggup mengubah jalur fermentatif menjadi jalur oksidatif pada basil anaerob fakultatif (Benson 2001).

Salah satu cara untuk mengidentifikasi basil yaitu dengan cara menguji kegiatan biokimianya. Hal tersebut sanggup dilakukan alasannya yaitu setiap basil mempunyai kemampuan yang berbeda-beda dalam hal mengurai atau menyintesis senyawa tertentu. Berbagai uji sanggup dilakukan, diantaranya yaitu uji Indol, uji Methyl Red, uji penggunaan sitrat, uji Voges-Proskauer, dan uji OF (Oksidatif-Fermentatif).

Uji Oksidatif-Fermentatif (OF)

Uji Oksidatif-Fermentatif (OF) dipakai untuk mengetahui kemampuan suatu basil dalam memetabolisme glukosa secara oksidatif, fermentatif, atau tidak keduanya. Uji OF pertama kali diperkenalkan oleh Hugh dan Leifson pada tahun 1953. Berdasarkan uji tersebut, apabila basil bisa memproduksi asam dari karbohidrat pada kondisi aerob maupun anaerob, maka basil tersebut bertipe fermentatif. Apabila menghasilkan asam dari karbohidrat pada kondisi aerob saja, maka basil mempunyai tipe oksidatif (Hugh & Leifson, 1953). Sementara itu, basil nonsaccharolytic tidak bisa memetabolisme glukosa secara fermentatif maupun oksidatif. Ketika uji OF dilakukan pada basil nonsaccharolytic, bab permukaan medium (kondisi aerob) berkembang menjadi warna biru. Terjadinya perubahan warna alasannya yaitu basil nonsaaccharolytic dapat memproduksi amina dari pemecahan pepton sehingga pH menjadi naik (Hanson 2010). Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, basil tipe oksidatif mempunyai sistem enzim sitokrom, sedangkan basil tipe fermentatif tidak punya (Benson 2001).

Medium OF dirancang dengan menggunakan glukosa sebagai sumber karbon bagi bakteri. Medium dibentuk dengan meningkatkan jumlah glukosa dan menurunkan jumlah kandungan pepton. Peningkatan konsentrasi glukosa pada medium OF sanggup menaikkan produksi asam pada jenis basil oksidatif dan menurunkan kandungan pepton untuk mengurangi jumlah produk alkali yang dihasilkan. Medium OF dipakai pula untuk membedakan basil gram negatif yang sanggup memetabolisme glukosa secara fermentatif atau oksidatif. Karakteristik tersebut menjadi penting dalam identifikasi dan taksonomi basil gram negatif (Hanson 2010).

Selama proses fermentasi, piruvat dikonversi menjadi banyak sekali macam produk asam tergantung pada tipe fermentasi. Hasil produksi asam yang tinggi sesudah proses fermentasi akan mengubah indikator bromthymol blue dari hijau menjadi kuning, baik dalam kehadiran oksigen maupun kekurangan oksigen. Lain halnya apabila basil melaksanakan metabolisme secara oksidatif. Bakteri bertipe oksidatif akan menghasilkan sedikit senyawa asam, baik selama tahap Entner Doudoroff (glikolisis) maupun siklus krebs. Peningkatan konsentrasi glukosa sanggup meningkatkan konsentrasi asam sehingga mencapai level yang sanggup dideteksi oleh indikator bromthymol blue. Selanjutnya, untuk meningkatkan deteksi terhadap produk asam yang sedikit, dilakukan pula pengurangan konsentrasi pepton. Pengurangan konsentrasi pepton untuk mengurangi produk alkali yang dihasilkan alasannya yaitu produk alkali sanggup memperlihatkan pengaruh penetral pH sehingga warna indikator tidak berubah. Penambahan dipotasium fosfat dibutuhkan pula untuk menaikkan deteksi asam (Hanson 2010).

Uji indol

Uji indol adalah uji biokimia yang dipakai untuk mengetahui jenis mikroba yang sanggup menghidrolisis triptofan. Cara mengetahui suatu mikroba sanggup menghidrolisis triptofan yaitu dengan mendeteksi kehadiran senyawa indol. Mikroba yang bisa menghidrolisis triptofan mempunyai enzim tryptophanase. Enzim tryptophanase mengkatalisis reaksi hidrolisis triptofan menjadi senyawa indol, ammonia, dan asam piruvat. Asam piruvat dan ammonia masih dipakai sebagai materi nutrisi oleh bakteri, sedangkan indol tidak dipakai dan diakumulasi pada medium. Medium yang dipakai pada uji indol yaitu medium tripton 1% alasannya yaitu sebagian besar terdiri atas senyawa triptofan. Senyawa indol sanggup dideteksi dengan penambahan reagen Kovac. Reagen kovac sanggup bereaksi dengan indol membentuk senyawa yang berwarna merah pada permukaan dari medium. Apabila terbentuk senyawa merah pada permukaan medium sesudah ditetesi reagen kovac, maka mikroba yang diuji kasatmata terhadap uji indol. Sebaliknya, apabila tidak terbentuk senyawa berwarna merah berarti mikroba yang diuji negatif terhadap uji indol (Benson, 2001; Harley & Prescott, 2002).

Uji Metyl Red (MR)

Uji Metyl Red (MR) yaitu uji biokimia yang dipakai untuk mengetahui kemampuan mikroba membentuk asam dari hidrolisis glukosa. Bakteri sanggup dibedakan menurut produk selesai yang dihasilkan saat basil tersebut memfermentasi glukosa dalam medium MR. Beberapa genus menyerupai Escherichia, memfermentasi glukosa menjadi asam format, asam asetat, dan asam suksinat. Akumulasi dari asam yang dihasilkan sanggup menurunkan pH menjadi 5 atau lebih rendah. Medium yang dipakai yaitu medium MR yang mempunyai kandungan glukosa dan beberapa buffer menyerupai pepton dan dipotasium fosfat. Reagen yang dipakai yaitu reagen methyl red. Jika medium berwarna merah sesudah diteteskan reagen, berarti mikroba yang diuji menghasilkan senyawa adonan asam. Reagen methyl red akan berwarna merah kalau pH turun menjadi 5 atau kurang. Jika medium berwarna kuning sesudah diteteskan reagen, berarti mikroba yang diuji tidak menghasilkan senyawa adonan asam. Reagen methyl red akan berwarna kuning kalau pH lebih basa (Benson, 2001; Harley & Prescott, 2002).

Uji Voges Proskauer (VP) 

Uji Voges Proskauer (VP) merupakan uji biokimia yang dipakai untuk mengetahui basil yang sanggup memfermentasi glukosa menurut akumulasi 2,3-butanediol dalam medium. Namun, yang dideteksi pada uji VP bukanlah 2,3-butanediol, melainkan acetoin yang merupakan prekursor dari 2,3-butanediol. Senyawa acetoin lebih gampang dideteksi dengan reagen Barrit (larutan alpha-nafthol dan larutan KOH). Kehadiran reagen dan acetoin akan membentuk warna merah pekat. Terbentuknya warna merah pekat memperlihatkan uji VP positif, sedangkan tidak terbentuknya warna merah pekat memperlihatkan uji VP negatif (Benson, 2001; Harley & Prescott, 2002). Sementara itu, medium yang dipakai yaitu medium VP dengan komposisi medium yang sama dengan medium MR (Gandjar dkk. 1992: 82).

Uji Penggunaan Sitrat

Uji penggunaan sitrat merupakan uji biokimia yang dipakai untuk mengetahui kemampuan basil dalam menggunakan sitrat sebagai sumber karbon. Kemampuan menggunakan sitrat tergantung pada kehadiran enzim sitrat permease yang sanggup memfasilitasi transporatasi sitrat ke dalam sel bakteri. Setelah memasuki sel, sitrat akan dikonversi menjadi asam piruvat dan CO2. Medium yang dipakai mengandung sodium sitrat atau asam sitrat sebagai sumber karbon, NH4m⁺ sebagai sumber nitrogen, dan pH indikator Bromthymol blue. Uji penggunaan sitrat akan bekerja kalau kehadiran O2 mencukupi. Bakteri yang sanggup mengoksidasi sitrat akan menghilangkan sitrat dari medium kemudian basil tersebut membebaskan CO2 ke lingkungan. CO2 akan berikatan dengan sodium dan air membentuk sodium karbonat (sebuah produk alkali). Akibatnya pH akan meningkat dan merubah warna indikator menjadi warna biru. Jika tidak ada perubahan warna berarti uji penggunaan sitrat negatif, sedangkan perubahan warna biru memperlihatkan uji penggunaan sitrat positif. Uji penggunaan sitrat negatif juga ditandai dengan tidak ada pertumbuhan dalam medium (Harley & Prescott, 2002).

Gula Sebagai Sumber Energi

Karbohidrat atau gula merupakan substansi kimia yang sangat penting dibutuhkan oleh makhluk hidup. Karbohidrat memberi banyak manfaat bagi makhluk hidup, menyerupai penyusun dinding sel bagi basil dan tumbuhan, sumber energi, dan elemen jaringan penghubung bagi hewan. Karbohidrat terbagi menjadi tiga kelas, yaitu monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida. Monosakarida yaitu gula sederhana, tersusun atas unit tunggal polihidroksi aldehid atau keton. Contoh monosakarida yaitu glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Oligosakarida terdiri dari rantai pendek dari unit monosakarida. Jenis yang paling melimpah dari oligosakarida yaitu disakarida, yang tersusun dari dua unit monosakarida. Dua unit monosakarida sanggup berikatan dengan ikatan glikosida. Contoh disakarida yaitu maltosa, laktosa, dan sukrosa. Sementara itu, polisakarida yaitu polimer gula yang terdiri dari 20 atau lebih unit monosakarida, misalnya yaitu selulosa (Nelson & Cox, 2004).

Mikroorganisme membutuhkan karbohidrat sebagai sumber energi. Jenis karbohidrat yang sanggup dipakai sangat tergantung dari enzim yang dimiliki atau bisa dihasilkan oleh setiap mikroorganisme (Gandjar dkk. 1992: 57). Selain itu, mikroorganisme sanggup memetabolisme karbohidrat secara fermentatif atau secara oksidatif (Benson 2001: 161; Hanson 2010: 1 ).