FERMENTASI LAKTIK: PROSES DAN CONTOH LANGKAH DEMI LANGKAH - BIOLOGI - 2025

The fermentasi laktat , juga dikenal sebagai fermentasi asam laktat adalah proses sintesis ATP di dalam ketiadaan oksigen yang melakukan beberapa mikroorganisme, termasuk jenis bakteri yang disebut "bakteri asam laktat", yang berakhir dengan ekskresi asam susu.

Ini dianggap sebagai jenis "respirasi" anaerobik dan juga dilakukan oleh beberapa sel otot pada mamalia ketika mereka bekerja keras dan dengan kecepatan tinggi, lebih besar daripada kapasitas transportasi oksigen dari sistem paru dan kardiovaskular.

Skema fermentasi laktik (Sumber: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) melalui Wikimedia Commons dan dimodifikasi oleh Raquel Parada Puig)

Istilah "fermentasi", secara umum, mengacu pada memperoleh energi (dalam bentuk ATP) tanpa adanya oksigen, yaitu dalam anaerobiosis, dan fermentasi laktat mengacu pada sintesis ATP dan ekskresi asam. asam laktat dalam anaerobiosis, sebagai produk metabolisme glukosa.

Persamaan produksi asam laktat dari glukosa.

Bakteri asam laktat

Manusia telah lama memanfaatkan manfaat fermentasi laktat untuk produksi dan pengawetan makanan, dan tidak diragukan lagi, bakteri asam laktat merupakan pilar fundamental untuk tujuan ini.

Ini termasuk dalam kelompok bakteri yang sangat heterogen yang, biasanya, berbentuk cocci dan basil; Mereka adalah bakteri Gram-positif, non-penghasil katalase, non-sporulasi, tidak bergerak dan anaerob, mampu mensintesis asam laktat dari piruvat yang dibentuk oleh rute glikolitik.

Mereka termasuk genera yang berbeda, di antaranya Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus dan Lactobacillus, di dalamnya terdapat spesies homofermentatif dan heterofermentatif.

Bakteri asam laktat homofermentatif menghasilkan, untuk setiap molekul glukosa yang mereka konsumsi, dua molekul asam laktat; bakteri asam laktat heterofermentatif, di sisi lain, menghasilkan satu molekul asam laktat dan satu lagi karbon dioksida atau etanol, misalnya.

Proses fermentasi laktik (langkah demi langkah)

Fermentasi asam laktat dimulai dengan sel (bakteri atau otot) yang mengonsumsi glukosa atau gula atau karbohidrat terkait. "Konsumsi" ini terjadi melalui glikolisis.

- Jalur glikolitik

Investasi ATP

Awalnya, 2 ATP diinvestasikan untuk setiap molekul glukosa yang dikonsumsi, karena ini difosforilasi oleh enzim heksokinase untuk menghasilkan glukosa 6-fosfat, yang diisomerisasi menjadi fruktosa 6-fosfat (enzim isomerase glukosa 6-P) dan memfosforilasi kembali menjadi fruktosa 1 , 6-bifosfat (enzim fosfofruktokinase).

Kemudian, fruktosa 1,6-bifosfat "dipotong" menjadi dua untuk melepaskan dua triosa fosfat yang dikenal sebagai gliseraldehida 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat, suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim aldolase.

Kedua gula terfosforilasi 3-karbon ini dapat dipertukarkan satu sama lain oleh enzim triosa fosfat isomerase, sehingga dianggap bahwa, hingga titik ini, setiap molekul glukosa yang dikonsumsi diubah menjadi dua molekul gliseraldehida 3-fosfat yang difosforilasi menjadi 1,3-bisphosphoglycerate.

Reaksi di atas dikatalisis oleh enzim yang disebut gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase (GAPDH), yang membutuhkan adanya "daya pereduksi" dari kofaktor NAD +, yang tanpanya ia tidak dapat berfungsi.

Produksi ATP

Pada titik ini dalam rute, 2 ATP telah dikonsumsi untuk setiap molekul glukosa, tetapi kedua molekul ini "diganti" oleh reaksi yang dikatalisis oleh enzim fosfogliserat kinase, di mana setiap 1,3-bifosfogliserat diubah menjadi 3-fosfogliserat. dan 2ATP disintesis.

Setiap 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim mutase fosfogliserat dan ini, pada gilirannya, berfungsi sebagai substrat untuk enzim enolase, yang mendehidrasi dan mengubahnya menjadi fosfoenolpiruvat.

Dengan setiap molekul glukosa yang dikonsumsi, 2 molekul piruvat dan 2 molekul ATP diproduksi, karena fosfoenolpiruvat adalah substrat untuk enzim piruvat kinase, yang mengkatalisis transfer gugus fosforil dari fosfoenolpiruvat ke molekul ADP, menghasilkan ATP .

- Fermentasi laktik dan regenerasi NAD +

Piruvat, molekul 3-karbon, diubah menjadi asam laktat, molekul 3-karbon lainnya, melalui reaksi reduksi yang mengkonsumsi satu molekul NADH untuk setiap molekul piruvat, meregenerasi NAD + yang "terbalik" dalam reaksi glikolitik. dikatalis oleh GAPDH.

Penggantian molekul NAD + yang digunakan tidak mengarah pada produksi tambahan molekul ATP, tetapi memungkinkan siklus glikolitik berulang (selama ada karbohidrat yang tersedia) dan 2 ATP diproduksi untuk setiap glukosa yang dikonsumsi.

Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim yang disebut laktat dehidrogenase dan berlangsung seperti ini:

2C3H3O3 (piruvat) + 2 NADH → 2C3H6O3 (asam laktat) + 2 NAD +

Contoh proses di mana fermentasi laktik terjadi

- Di sel otot

Fermentasi asam laktat dalam sel otot biasa terjadi setelah latihan setelah beberapa hari tidak aktif. Hal ini terbukti karena kelelahan otot dan nyeri yang dialami oleh atlit berhubungan dengan adanya asam laktat di dalam sel.

Gambar oleh 5132824 di www.p segar.com

Saat sel otot berolahraga dan simpanan oksigen habis (sistem kardiovaskular dan pernapasan tidak dapat mengatasi transportasi oksigen yang diperlukan), mereka mulai berfermentasi (bernapas tanpa oksigen), melepaskan asam laktat yang dapat menumpuk.

- Produk makanan

Fermentasi asam laktat yang dilakukan oleh berbagai spesies bakteri dan jamur digunakan oleh manusia di seluruh dunia untuk produksi berbagai jenis makanan.

Metabolisme di mana mikroorganisme yang berbeda dikarakterisasi sangat penting untuk pelestarian ekonomi dan produksi makanan dalam jumlah besar, karena pH asam yang dicapai oleh mereka umumnya menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain yang berpotensi berbahaya atau patogen.

Makanan ini termasuk yogurt, sauerkraut (kubis yang difermentasi), acar, zaitun, berbagai acar sayuran, berbagai jenis keju dan susu fermentasi, air kefir, beberapa daging dan sereal yang difermentasi, antara lain.

Yoghurt

Yogurt adalah produk fermentasi yang berasal dari susu dan diproduksi berkat fermentasi cairan hewani ini oleh sejenis bakteri asam laktat, umumnya dari spesies Lactobacillus bulgaricus atau Lactobacillus acidophilus.

Yogurt (Gambar oleh kamila211 di www.p segar.com)

Mikroorganisme ini mengubah gula yang ada dalam susu (termasuk laktosa) menjadi asam laktat, sehingga pH menurun (menjadi asam) dalam cairan ini, mengubah rasa dan teksturnya. Tekstur yang lebih keras atau cair dari berbagai jenis yogurt bergantung pada dua hal:

1. Dari produksi bersamaan eksopolisakarida oleh bakteri fermentatif, yang bertindak sebagai agen pengental
2. Dari koagulasi yang dihasilkan dari netralisasi muatan negatif pada protein susu, sebagai efek dari perubahan pH yang dihasilkan oleh produksi asam laktat, yang membuatnya benar-benar tidak dapat larut.

Sayuran yang difermentasi

Dalam kelompok ini kita dapat menemukan produk seperti zaitun yang diawetkan dalam air garam. Juga termasuk olahan berbahan dasar kubis seperti sauerkraut atau kimchi Korea, seperti acar ketimun dan jalapeno Meksiko.

Daging fermentasi

Sosis seperti chorizo, fuet, salami dan sopressatta termasuk dalam kategori ini. Produk yang memiliki ciri khas rasa selain kapasitas pengawetannya yang tinggi.

Ikan dan kerang yang difermentasi

Ini termasuk berbagai jenis ikan dan kerang yang biasanya difermentasi dicampur dengan pasta atau nasi, seperti halnya dengan Pla raa di Thailand.

Legum yang difermentasi

Fermentasi laktik yang diaplikasikan pada legum adalah praktik tradisional di beberapa negara Asia. Miso, misalnya, adalah pasta yang terbuat dari kedelai yang difermentasi.

Biji yang difermentasi

Dalam masakan tradisional Afrika, terdapat berbagai macam produk yang terbuat dari biji yang difermentasi seperti sumbala atau kenkei. Produk ini termasuk beberapa bumbu dan bahkan yogurt yang terbuat dari sereal.

Referensi

1. Beijerinck, MW, Tentang fermentasi asam laktat dalam susu., Dalam: KNAW, Proceedings, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, hal. 17-34.
2. Munoz, R., Moreno-Arribas, M., & de las Rivas, B. (2011). Bakteri asam laktat. Molecular Wine Microbiology, edisi pertama; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
3. Dewan Riset Nasional. (1992). Aplikasi bioteknologi dalam makanan fermentasi tradisional. National Academies Press.
4. Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
5. Soult, A. (2019). Kimia LibreTexts. Diperoleh 24 April 2020, dari chem.libretexts.org
6. Widyastuti, Yantyati & Rohmatussolihat, Rohmatussolihat & Febrisiantosa, Andi. (2014). Peran Bakteri Asam Laktat dalam Fermentasi Susu. Ilmu Pangan dan Gizi. 05. 435-442. 10.4236 / fns. 2014.54051.