Untuk memenuhi kebutuhan energi dalam upaya bertahan hidup, makhluk hidup harus memecah senyawa glukosa terlebih dahulu. Proses pemecahan ini dikenal dengan istilah respirasi. Respirasi adalah suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan bantuan oksigen. Secara umum, terdapat dua jenis respirasi menurut keterlibatan oksigen, yakni respirasi aerob dan respirasi anaerob. Show Pada materi kali ini kita akan membahas mengenai respirasi anaerob. Respirasi anaerob merupakan proses pemecahan glukosa guna membebaskan energi dengan kondisi lingkungan tanpa oksigen. Dimana, respirasi ini terjadi ketika kondisi kurang menguntungkan. Pada manusia dan hewan, misalnya, proses respirasi ini terjadi saat tubuh memerlukan energi secara cepat. Selain itu, respirasi ini hanya terjadi pada sel otot manusia dan pada makhluk hidup tingkat rendah. Ada beberapa jenis respirasi anaerob yang perlu diketahui, diantaranya anaerob fakultatif, dan anaerob obligat. Anaerob fakultatif adalah respirasi yang dapat terjadi ketika kondisi tidak ada oksigen, namun masih dapat melakukan respirasi bila ada oksigen. Sedangkan anaerob Obligat adalah respirasi yang hanya akan terjadi ketika tidak ada oksigen sama sekali. Baca juga: Mekanisme Respirasi atau Pernapasan Adapun contoh dari respirasi anaerob adalah fermentasi. Terdapat dua contoh fermentasi, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Pada dasarnya fermentasi mempunyai tujuan untuk membebaskan energi. Namun, energi yang dibebaskan pada respirasi aerob lebih besar jika dibandingkan dengan respirasi anaerob yang menghasilkan 2 ATP. Fermentasi Alkohol Fermentasi alkohol banyak dilakukan oleh ragi. Asam piruvat hasil dari glikolisis selanjutnya didekarboksilasi dengan bantuan enzim piruvat dekarboksilase yang memacah ikatan karbon dioksida dan gugus karbonat sehingga tersebentuk asetaldehid. Asetaldehid kemudian direduksi menjadi etanol. Oleh karena itu, fermentasi alkohol menghasilkan 2 ATP, 2 etanol, dan 2 CO2 yang dihasilkan dari fermentasi alkohol akan membuat roti mengembang. Fermentasi Asam Laktat Fermentasi asam laktat banyak dilakukan oleh bakteri, contohnya pada proses pembuatan yoghurt. Yoghurt adalah produk fermentasi berbahan dasar susu yang difermentasi dengan bantuan bakteri Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus. Bakteri asam laktat mengubah laktosa pada susu menjadi asam laktat melalui reduksi asam piruvat hasil glikolisis oleh NADH. Asam laktat yang dihasilkan dapat menggumpalkan susu, sehingga tekstur yoghurt kental. Asam laktat juga terbentuk pada otot manusia. Pada saat berlari, otot membutuhkan banyak oksigen agar diperoleh banyak energi untuk berlari. Jika otot kekurangan oksigen maka otot akan memperoleh energi melalui jalur fermentasi asam laktat. Terbentuknya asam laktat ini akan membuat otot terasa pegal-pegal.
Setiap makhluk hidup terbentuk dari sel-sel yang menjalankan tugasnya masing-masing. Pun demikian dengan kita sebagai manusia. Sel yang ada di dalam tubuh kita melakukan berbagai proses untuk bertahan hidup, termasuk respirasi. Nah, di tahap inilah gula yang mengandung 6 karbon dipecah menjadi 2 molekul piruvat yang masing-masing terdiri dari 3 karbon. Proses ini lantas dinamakan glikolisis dan berlangsung dalam sitosol. Selanjutnya, molekul piruvat tersebut dipecah lagi melalui respirasi aerob maupun anaerob. Respirasi anaerob terjadi pada sel ragi dan sel otot. Dalam sel ragi, piruvat dipecah menjadi etanol dan karbon dioksida. Sementara itu, sel otot mengubah piruvat menjadi asam laktat. Berbeda dengan respirasi anaerob, pada respirasi aerob piruvat teroksidasi sepenuhnya menjadi karbon dioksida dan air menggunakan oksigen. Hmm… terdengar agak rumit ya? Well, supaya otak ini tidak mendidih, yuk kita cari tahu lebih jauh, apa sih sebenarnya yang dimaksud glikolisis dan respirasi anaerob. GlikolisisSeperti yang telah disebutkan sebelumnya, glikolisis merupakan tahap pertama dalam respirasi seluler. Proses ini terjadi dalam sitosol sel. Glikolisis juga dikenal sebagai jalur Embden-Meyerhof-Parnas atau jalur EMP. Dalam proses ini, terjadi proses anaerobik yang memecah satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat. Tahapan dalam proses glikolisis bisa dilihat pada gambar di atas. Bila kita rumuskan, reaksi keseluruhan glikolisis adalah sebagai berikut. C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi → 2 Asam piruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ Kita juga bisa mencermati perhitungan glikolisis dengan tabel di bawah ini. Respirasi Anaerob Di proses glikolisis, kondisi piruvat bergantung pada ketersediaan oksigen dalam sel. Dengan oksigen, molekul piruvat dapat memasuki mitokondria dan teroksidasi membentuk karbon dioksida dan air. Tapi ketika tidak ada oksigen, piruvat kemudian diubah menjadi etanol atau asam laktat. Proses tersebut yang dinamakan dengan respirasi anaerob. Respirasi anaerob yang terjadi pada prokariota dan eukariota uniseluler sering disebut sebagai fermentasi. Fermentasi terbagi menjadi dua jenis, yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Fermentasi alkohol dilakukan oleh ragi dan beberapa mikroorganisme lainnya. Pada proses ini, asam piruvat hasil glikolisis akan didekarboksilasi menjadi asetaldehid menggunakan enzim dekarboksilase. Kemudian dengan adanya hidrogen, terjadi pengurangan asetaldehida dengan enzim alkohol dehidrogenasi untuk membentuk etanol atau etil alkohol. Sementara itu, fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel otot, bakteri asam laktat (LAB), dan beberapa jamur. Pembuatan yogurt merupakan salah satu contoh fermentasi asam laktat karena bakteri Lactobacillus sp. mengubah gula laktosa menjadi asam laktat. Asam laktat yang diproduksi tersebut menyebabkan penggumpalan atau koagulasi susu menjadi yogurt. Dalam proses ini, piruvat dari glikolisis direduksi langsung menjadi asam laktat oleh NADH + H+. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim dehidrogenase laktat. Tidak ada karbon dioksida yang dihasilkan selama fermentasi.  Fermentasi merupakan proses respirasi yang tidak membutuhkan oksigen. Ada dua macam fermentasi yang umum terjadi, diantaranya fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol. Beberapa organisme dapat melakukan fermentasi seperti bakteri, ragi, dan bahkan mamalia. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi fermentasi seperti pH, tingkat reduksi oksidasi, nutrisi, kelembapan, dan suhu. Fermentasi memiliki banyak manfaat khususnya di bidang pangan, kesehatan, dan energi. Usain bolt, merupakan manusia tercepat di dunia untuk saat ini. Namun, kecepatan usain bolt masih kalah dibandingkan dengan cheetah, hewan tercepat di daratan. Kenapa hal tersebut bisa terjadi? Salah satu alasannya adalah karena fermentasi pada otot. Pada artikel ini akan dijelaskan terkait fermentasi, pengertian, reaksi, dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Pengertian FermentasiRespirasi anaerob, atau fermentasi, adalah reaksi respirasi yang terjadi tanpa adanya bantuan oksigen. Pada respirasi anaerob, energi langsung dikonversi dari karbohidrat. Respirasi anaerob baru akan bekerja apabila organisme berada dalam keadaan kurang oksigen. Reaksi FermentasiAda beberapa reaksi anaerobik dalam makhluk hidup, diantaranya:
Mekanisme FermentasiFermentasi asam laktat sering terjadi pada tubuh manusia. Dalam fermentasi asam laktat, NADH mentransfer elektronnya langsung ke piruvat, menghasilkan laktat sebagai produk sampingan. Fermentasi asam laktat umumnya terjadi di sel darah merah dalam tubuh, yang tidak memiliki mitokondria sehingga tidak dapat melakukan respirasi sel. Bakteri yang membuat yogurt juga dapat melakukan fermentasi asam laktat. Sel otot juga melakukan fermentasi asam laktat, meskipun hanya jika mereka memiliki terlalu sedikit oksigen untuk melanjutkan respirasi aerobik — misalnya, saat kita berolahraga sangat keras. Dulu ada anggapan bahwa akumulasi laktat di otot bertanggung jawab atas rasa sakit yang disebabkan oleh olahraga, tetapi penelitian terbaru menunjukkan bahwa ini mungkin tidak terjadi. Asam laktat yang diproduksi di sel otot diangkut melalui aliran darah ke hati, di mana ia diubah kembali menjadi piruvat dan diproses secara normal dalam reaksi respirasi sel yang tersisa. Fermentasi alkohol oleh ragi menghasilkan etanol yang ditemukan dalam minuman beralkohol seperti bir dan anggur. Namun, alkohol beracun bagi ragi dalam jumlah besar (seperti halnya bagi manusia), yang menempatkan batas atas persentase alkohol dalam minuman ini. Toleransi etanol ragi berkisar dari sekitar 5 persen hingga 21 persen, tergantung pada regangan ragi dan kondisi lingkungan. Macam-macam Mikroorganisme untuk FermentasiUmumnya ada beberapa mikroorganisme yang digunakan untuk proses fermentasi diantaranya. Bakteri Asam Laktat (LAB) Bakteri asam laktat adalah bakteri yang dapat mengkonversi glukosa menjadi asam laktat. Bakteri Asam Laktat umumnya adalah kelompok bakteri berbentuk batang atau cocci (bulat) dan bersifat Gram-positif, tidak motil, tidak bernafas, tidak membentuk spora, katalase- dan oksidase-negatif. Bakteri Asam Asetat Acetobacter dan Gluconobacter adalah dua genus bakteri penting penghasil asam asetat. Mereka termasuk dalam keluarga Pseudomonodaceae. Mereka mengoksidasi alkohol menjadi asam asetat dengan adanya oksigen berlebih. Bakteri ini bersifat Gram-negatif, aerobik obligat, berbentuk batang katalase positif (panjang 0,5–1,5 μm), muncul sebagai sel tunggal, berpasangan atau rantai, motil atau nonmotil, dan mengoksidasi etanol menjadi asam asetat. Ragi adalah mikroorganisme uniseluler yang berkembang biak secara aseksual dengan bertunas. Secara umum, ragi lebih besar dari kebanyakan bakteri. Ragi tersebar luas di alam. Mereka ada di udara, tanah, dan saluran usus hewan. Ragi memainkan peran penting dalam industri makanan karena menghasilkan enzim, seperti ragi roti dan produksi alkohol dan gula invert. Enzim adalah protein kompleks yang diproduksi oleh sel mikroba hidup untuk melakukan reaksi biokimia tertentu. Mereka sensitif terhadap perubahan suhu, pH, kadar air, kekuatan ion, dan konsentrasi substrat dan inhibitor. Enzim mikroba berperan dalam fermentasi makanan. Pastırma, kopi, dan teh diproduksi dengan fermentasi enzimatis. Faktor- Faktor yang Mempengaruhi FermentasiAda beberapa faktor yang mempengaruhi fermentasi diantaranya : Air sangat penting untuk pertumbuhan dan metabolisme mikroorganisme. Jika dikurangi atau dihilangkan, aktivitas seluler menurun. Ada air bebas dan terikat dalam makanan. Air terikat ada di dalam jaringan dan sangat penting untuk semua proses fisiologis di dalam sel dan molekul hidrat. Air bebas ada di dalam dan di sekitar jaringan, dan dapat dikeluarkan dari sel mikroba dan makanan. Air bebas sangat penting untuk kelangsungan hidup dan aktivitas metabolisme mikroorganisme. Oleh karena itu, dengan menghilangkan air bebas, tingkat aktivitas mikroba dapat dikontrol. Jumlah air yang tersedia untuk mikroorganisme disebut sebagai aktivitas air (aw). Bakteri membutuhkan lebih banyak air daripada ragi, yang membutuhkan lebih banyak air daripada jamur. Aktivitas air pada makanan dapat diubah dengan mengubah jumlah air bebas. Ada beberapa cara untuk melakukannya:
Potensial oksidasi-reduksi (ORP) adalah rasio daya oksidasi total (penerimaan elektron) terhadap daya reduksi total (pemberian elektron) substrat. ORP menunjukkan konsentrasi substrat yang tereduksi atau teroksidasi. Transfer elektron antar substrat menciptakan perbedaan potensial (Eh). Eh diukur dalam milivolt (mV). Semakin teroksidasi substrat maka semakin tinggi Eh (+ mV), sebaliknya semakin tereduksi substrat maka semakin rendah Eh (mV). Mikroorganisme yang tumbuh pada Eh tinggi (+ mV) dengan adanya O2 disebut mikroorganisme aerob, mikroorganisme yang tumbuh pada Eh rendah (mV) tanpa adanya O2 disebut anaerob, mikroorganisme yang hidup pada Eh tinggi atau rendah (+ atau – mV) dengan ada atau tidak adanya O2 disebut mikroorganisme anaerob fakultatif, mikroorganisme yang hidup pada Eh yang relatif rendah dengan adanya jumlah O2 yang lebih rendah disebut mikroaerofilik, dan mikroorganisme yang hidup pada Eh rendah (mV) dengan tidak adanya atau adanya O2 (tanpa penggunaannya) disebut anaerobik aerotolerant (fermentatif). ORP makanan bisa sangat bervariasi di antara makanan tergantung pada perubahan pH, pertumbuhan mikroba, kemasan, tekanan parsial oksigen di lingkungan penyimpanan, kapasitas penyangga (poising), serta bahan dan komposisi (protein, asam askorbat, gula pereduksi, tingkat oksidasi kation, dll.). Eh diukur pada pH 7.0. ORP dapat dikontrol dengan kemasan vakum, kemasan kedap kulit, pengalengan, dan antioksidan. Suhu mempengaruhi pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme. Pada suhu tinggi, mikroorganisme mati, sedangkan pada suhu rendah laju aktivitasnya menurun atau ditangguhkan. Mikroorganisme dapat diklasifikasikan ke dalam kelompok yang berbeda sesuai dengan preferensi suhu pertumbuhannya: psikrotrofik, mesofilik, dan termofilik. Setiap mikroorganisme memiliki suhu pertumbuhan optimum, suhu pertumbuhan maksimum, dan suhu pertumbuhan minimum. Mikroorganisme menunjukkan aktivitas metabolisme yang lebih tinggi pada suhu pertumbuhan optimal. Mayoritas mikroorganisme bergantung pada nutrisi untuk energi dan pertumbuhan. Mikroorganisme bervariasi dalam spesifisitasnya terhadap substrat yang berbeda. Sumber energi bervariasi dari gula sederhana hingga karbohidrat kompleks dan protein. Kebutuhan energi mikroorganisme sangat tinggi. Membatasi jumlah substrat yang tersedia dapat mengurangi pertumbuhan mikroorganisme. pH substrat adalah ukuran konsentrasi ion hidrogen. Makanan dengan pH 4,6 atau kurang disebut makanan asam atau asam tinggi dan tidak akan memungkinkan pertumbuhan sebagian besar sel bakteri. pH optimum untuk kebanyakan mikroorganisme mendekati netral (pH 7,0). Bakteri tertentu tahan asam dan akan bertahan pada tingkat pH yang rendah. Bakteri toleran asam termasuk Lactobacillus dan Streptococcus spp., Yang berperan dalam fermentasi makanan. Jamur dan ragi biasanya tahan asam. Mikroorganisme bervariasi dalam kebutuhan pH optimalnya untuk pertumbuhan. Ragi dapat tumbuh pada kisaran pH 4–6,5. Persyaratan pH yang bervariasi dari berbagai kelompok mikroorganisme digunakan untuk memberikan efek yang baik dalam makanan fermentasi. Misalnya, beberapa kelompok mikroorganisme memfermentasi gula sehingga pH menjadi terlalu rendah untuk kelangsungan hidupnya. Mikroorganisme asidofilik (tahan asam) kemudian mengambil alih dan melanjutkan reaksi. Afinitas untuk pH yang berbeda juga dapat digunakan untuk menghambat mikroorganisme pembusuk. Manfaat FermentasiFermentasi memiliki banyak manfaat diantaranya :
KesimpulanFermentasi merupakan proses respirasi yang tidak membutuhkan oksigen. Ada dua macam fermentasi yang umum terjadi, diantaranya fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol. Beberapa organisme dapat melakukan fermentasi seperti bakteri, ragi, dan bahkan mamalia. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi fermentasi seperti pH, tingkat reduksi oksidasi, nutrisi, kelembapan, dan suhu. Fermentasi memiliki banyak manfaat khususnya di bidang pangan, kesehatan, dan energi. Contoh SoalDalam proses pembuatan kue terdapat suatu proses pemberian ragi pada adonannya. Pemberian ragi ini bertujuan agar adonan kue yang digunakan dapat mengembang dengan baik. Mengembangnya adonan kue disebabkan oleh salah satu mikroorganisme yang terdapat pada ragi yaitu jamur Saccharomyces cereviceae. Jamur ini akan menghasilkan karbondioksida yang menyebabkan adonan kue mengembang. Jika dituliskan reaksi kimia yang terjadi pada proses pembuatan kue diatas adalah …. A. Glukosa + O2 → etanol + CO2 + energiB. Glukosa → etanol + CO2 + energiC. Etanol + CO2 + energi → Glukosa + O2 D. Etanol + CO2 → Glukosa |
Fermentasi alkohol yang dilakukan oleh sel ragi dalam keadaan anaerob
Pos Terkait
Copyright © 2024 adaberapa Inc.
