Oenococcus, Bakteri Fermentasi Malolaktat dalam Proses Pembuatan Anggur

Oenococcus, Bakteri Fermentasi Malolaktat dalam Proses Pembuatan Anggur

                                  

 Ini ada jenis mikroba yang baru saya tahu...  sebenarnya tulisan ini adalah tugas saya sewaktu kuliah mikrobiologi dan teknologi makanan fermentasi... jadii.. sekalian aja saya share..^_^

Berdasarkan data klasifikasi menurut International Journal of Food Microbiology tentang bakteri dan mikroorganisme yang menguntungkan dalam proses fermentasi makanan (1), Oenococcus dimasukkan ke dalam phylum Firmicutes, dalamnya terdapat beberapa famili yang menguntungkan dan sering digunakan dalam proses fermentasi makanan yaitu : Bacillaceae, Carnobacteriaceae, Enterococcaceae, Lactobacillaceae, Leuconostocaceae, Staphylococcaceae, dan Streptoccocaceae. Oenoccus merupakan genus dalam famili Leuconostocaceae, uniknya genus ini hanya memiliki satu spesies yang diketahui dimanfaatkan dalam proses fermentasi yaitu Oenoccus oeni.

Oenococcus oeni sebelumnya dikenal dengan nama Leuconostoc oenos  sampai diubah pada tahun 1995. Perubahan ini dikarenakan perbedaan tumbuh pada media asam, karbohidrat (gula)yang digunakan untuk substrat pertumbuhan dan studi filogenetik berdasarkan sekuens 16S dan 23S rRNA(2). Tergolong ke dalam bakteri gram-positif. Awalnya hanya terdiri dari satu spesies saja hingga ditemukan spesies baru pada tahun 2006 yaitu Oenococcus kitaharae. Memiliki bentuk basil atau batang (Rod Shape) dengan ukuran koloni biasanya kurang dari 1 mm, berwarna putih keabu-abuan. Dapat bertahan hidup pada pH dibawah 3,5 sementara bakteri asam laktat lain seperti Pediococcus dan Lactobacillus hidup pada pH yang agak lebih tinggi. Suhu optimum untuk pertumbuhannya antara 20 to 30ºC. Medium untuk pertumbuhan bakteri ini biasanya mengandung kombinasi gula,protein, dan substrat jus tomat atau jus anggur.

Tipe bakteri asam laktat heterofermentatif, dalam reaksinya O.oeni melakukan fermentasi gula menjadi D(-)asam laktat, etanol, asam asetat dan karbondioksida melalui jalur hexose-monophosphate dan phosphoketolase. Dalam proses ini enzim yang digunakan adalah Glucose-6-phosphate dan xylulose-5-phosphoketolase. Kemampuan lain adalah O.oeni dapat mengkonversi pentosa fosfat menjadi asam asetat dalam reaksi menggunakan NADP dan oksigen. O.oeni memiliki keterbasan yaitu tidak dapat memetabolisme polisakarida dan alkohol, karena gula dalam medium untuk pertumbuhannya berupa sukrosa, laktosa dan maltosa.

Gambar : Jalur metabolisme asam laktat dan asam asetat dalam pembuatan wine

Gambar : Metabolisme bakteri asam laktat heterofermentatif.

Pemanfaatan O.oeni diantaranya adalah dalam pembuatan wine (anggur). Bakteri ini berperan dalama proses fermentasi malolaktat (Malolactic fermentation) yang merupakan proses konversi asam malat menjadi asam laktat (L-malic acid menjadi L-lactic acid) dan karbondioksida. Proses konversi ini sering disebut juga reaksi dekarboksilasi, karena asam malat yang merupakan asam dikarboksil menjadi asam laktat yang monokarboksil. Perubahan struktur ini akan menurunkan kadar keasaman dan menjadikan rasa anggur lebih ringan di mulut. Fermentasi malolaktat pada pembuatan wine dikenal sebagai secondary fermentation setelah fermentasi alkoholik oleh Yeast (Saccharomyces cerevisiae). 

Pada awalnya  dalam fermentasi malat menjadi asam laktat memiliki beberapa teori , teori  pertama adalah adanya keterlibatan tiga enzim berbeda yaitu malate dehydrogenase, oxaloacetate decarboxylase and L-lactate dehydrogenase dalam jalur antara asam oksaloasetat dan piruvat. Teori kedua yaitu melewati jalur asam piruvat memanfaatkan kombinasi enzim laktat dan malat dehidrogenase. Namun pada tahun 1970-an diketahui bahwa enzim untuk reaksi ini berasal dari bakteri malolaktat dalam pembuatan anggur yaitu Leuconostoc oenos (Oenococcus oeni) yang menghasilkan satu jenis enzim “malolactic enzyme”. Aktivitas malolaktik dari enzim ini adalah (malate:NAD+ carboxy lyase) mengkatalisasi reaksi dekarboksilasi L-malic acid menjadi L-lactic acid salam satu tahapan metabolisme dan melepaskan karbondioksida sebagai hasil sampingan reaksi. Reaksi ini membutuhkan NAD dan Mn +2 sebagai kofaktor.

Oenococcus oeni juga menghasilkan produk berupa diasetil (2,3-butanedione). Diasetil adalah produk antara dalam proses metabolisme asam sitrat. Pada jalur ini produk intermediet asam piruvat menjadi diasetil melalui a-acetolacate. Namun diasetil merupakan senyawa yang tidak stabil sehingga dapat direduksi kembali oleh sel Oenococcus oeni dan Yeast. Diasetil merupakan senyawa diketon aromatik yang memberikan aroma “buttery” atau “nutty” pada wine.

Para pembuat wine (winemaker) memilih bakteri O.oeni karena mampu bekerjasama dengan mikroorganisme utama yaitu Yeast. Oenococcus oeni meskipun ada pada proses awal fermentasi wine, bakteri ini tidak tumbuh berlebih/dominan sehingga tidak terjadi kompetisi nutrisi dengan yeast dan tidak menghambat pertumbuhan Yeast.  Karena kemampuannya bertahan di kondisi asam yang ekstrim, bakteri ini menjadi yang paling dominan ditemukan saat proses fermentasi malolaktat. Pertumbuhan  O. Oeni  dan bakteri asam laktat lain pada proses pembuatan anggur termasuk saat fermentasi malolaktat dapat dilihat pada gambar berikut :

 

Gambar : kinetika pertumbuhan bakteri asam pada proses pembuatan wine.

Untuk mengoptimalkan proses fermentasi malolaktat ini Oenococcus oeni dapat optimal pada medium yang mengandung sumber karbon, nitrogen (dari asam amino atau peptida), Vitamin (nicotinic acid, thiamine, biotin dan pantothenic acid), mineral ions (Mn2+, Mg2+, K+ dan Na+) dan purine derivatives (guanine, adenine, xanthine and uracil). Asam amino yang penting antara lain untuk O. oeni  antara lain valine, asam glutamat, leucine, tryptophan, isoleusin, histidin dan arginine. Asam amino alanin, glisin dan prolin diketahui memberikan efek meskipun sedikit pada pertumbuhan O. oeni . keberadaan sulfur dioksida SO2 dan bakteriofag juga mempengaruhi pertumbuhan. Beberapa strain O. oeni diketahui dapat resisten terhadap bakteriofag.

Gambar : Manipulasi proses fermentasi malolaktat

Referensi :

1)      F. Burdichon et al,. 2012. Food Fermentation : Microorganism with Technological Beneficial Use. International Journal of Food Microbiology. 154: 87-97

2)      Bou. Magali et al,. 2005. Malolactic Fermentation in Wine : Understanding The Science and The Practice. Lallemand Inc. Montréal, Canada

3)      Shimazu. Y, et al,. 1985. Transformation of Citric Acid to Acetic Acid, Acetoin and Diacetyl by Wine Making Lactic Acid Bacteria. Agric. Biol. Chem., 49 (7), 2147-2157.

4)    Dicks, L. M., F. Dellaglio, and M. D. Collins. 1995. Proposal to reclassify Leuconostoc oenos as Oenococcus oeni [corrig.] gen. nov., comb. nov. International Journal of Systematic Bacteriology 45:395-7.

5)      Dicks, L.M., Endo, A. 2009. Taxonomic Status of Lactic Acis Bacteris in Wine and Key Characteristics to Differentiate Species. Depatment of Microbiology, Stellenbosch University.

6)      E.J. Bartowksy and G.H. Fleet, 2013, ‘Malolactic Fermentation’, Australian Winemaking, eds N. Bulleid and V. Jiranek, Trivinum Press, Adelaide.

7)      Bisson, L. 2001. Section 4 : The Malolactic Fermentation. University of California at Davis, University Extension.

8)      Matthews Angela, Grimaldi Antonio, Walker Michelle, Bartowsky Eveline, Grbin Paul & JiranekVladimir. 2004. Lactic Acid Bacteria as a Potential Source of Enzymes for Use in Vinification. Appl. Environ. Microbiol. 2004, 70(10):5715.