TUGAS MIKROBIOLOGI UMUM
KAPANG DAN KHAMIR
OLEH :
NAMA : WAHYU ERWIN FIRMANSYAH
NIM : 125100101111014
KELAS : J
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2013
KAPANG
Definisi
Kapang (mould/filamentous fungi) merupakan mikroorganisme anggota Kingdom Fungi yang membentuk hifa. Kapang merupakan jenis jamur multiseluler yang bersifat aktif karena merupakan organisme saprofit dan mampu memecah bahan-bahan organik kompleks menjadi bahan yang lebih sederhana. Di bawah mikroskop dapat dilihat bahwa kapang terdiri dari benang yang disebut hifa, kumpulan hifa ini dikenal sebagai miselium. Kapang tersebut mudah dijumpai pada bagian-bagian ruangan yang lembab, seperti langit-langit bekas bocor, dinding yang dirembesi air, atau pada perabotan lembab yang jarang terkena sinar matahari. Kapang melakukan reproduksi dan penyebaran menggunakan spora. Spora kapang terdiri dari dua jenis, yaitu spora seksual dan spora aseksual.
Kapang bukan merupakan kelompok taksonomi yang resmi, sehingga anggota-anggota dari kapang tersebar ke dalam filum Glomeromycota, Ascomycota, dan Basidiomycota. Kapang memiliki spesies sekitar 10.000 spesies. Habitat kapang sangat beragam, namun pada umumnya kapang dapat tumbuh pada substrat yang mengandung sumber karbon organik.
Morfologi
Kapang terdiri dari suatu thallus yang tersusun dari filamen yang bercabang yang disebut dengan hifa. Kumpulan dari hifa disebut dengan miselium. Hifa tumbuh dari spora yang melakukan germinasi membentuk suatu tuba germ, dimana tuba ini akan tumbuh terus membentuk filamen yang panjang dan bercabang yang disebut hifa, kemudian seterusnya akan membentuk suatu massa hifa yang disebut miselium. Pembentukan miselium merupakan sifat yang membedakan grup-grup didalam fungi.
Hifa dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu hifa vegetatif atau hifa tumbuh dan hifa fertile yang membentuk bagian reproduksi. Pada kebanyakan kapang hifa fertil tumbuh di atas permukaan, tetapi pada beberapa kapang mungkin terendam. Penyerapan nutrien terjadi pada permukaan miselium.
Sifat-sifat kapang baik penampakan makroskopik ataupun mikroskopik digunakan untuk identifikasi dan klasifikasi kapang. Kapang dapat dibedakan menjadi dua kelompok berdasarkan struktur hifa yaitu hifa tidak bersekat atau nonseptat dan hifa bersekat atau septat yang membagi hifa dalam ruangan-ruangan, dimana setiap ruangan mempunyai satu atau lebih inti sel (nukleus). Dinding penyekat yang disebut septum tidak tertutup rapat sehingga sitoplasma masih bebas bergerak dari suatu ruangan ke ruangan lainnya.
Sifat Fisiologis
Kebutuhan air
Pada umumnya kebanyakan kapang membutuhkan aw minimal untuk pertumbuhan lebih rendah dibandingkan dengan khamir dan bakteri. Kadar air bahan pangan kurang dari 14-15%, misalnya pada beras dan serealia, dapat menghambat atau memperlambat pertumbuhan kebanyakan khamir.
Suhu pertumbuhan
Kebanyakan kapang bersifat mesofilik yaitu tumbuh baik pada suhu kamar. Suhu optimum pertumbuhan untuk kebanyakan kapang adalah sekitar 25-30 0 C tetapi beberapa dapat tumbuh pada suhu 35-37 0 C atau lebih tinggi. Beberapa kapang bersifat psikrotrofik dan beberapa bersifat termofilik.
Kebutuhan oksigen dan pH
Semua kapang bersifat aerobik, yaitu membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya. Kebanyakan kapang dapat pada kisaran pH yang luas, yaitu 2-8,5 tetapi biasanya pertumbuhannya akan lebih baik pada kondisi asam atau pH rendah.
Makanan
Pada umumnya kapang dapat menggunakan berbagai komponen makanan, dari yang sederhana hingga kompleks. Kebanyakan kapang memproduksi enzim hidrolitik, misal amylase, pektinase, proteinase dan lipase, oleh karena itu dapat tumbuh pada makanan-makanan yang mengandung pati, pektin, protein atau lipid.
Komponen penghambat
Beberapa kapang mengeluarkan komponen yang dapat menghambat organisme lainnya. Komponen itu disebut antibiotik, misalnya penisilin yang diproduksi oleh Penicillium chrysogenum dan clavasin yang diproduksi oleh Aspergillus clavatus. Pertumbuhan kapang biasanya berjalan lambat bila dibandingkan dengan pertumbuhan khamir dan bakteri. Oleh karena itu jika kondisi pertumbuhan memungkinkan semua mikroorganisme untuk tumbuh, kapang biasanya kalah dalam kompetisi dengan khamir dan bakteri. Tetapi sekali kapang dapat mulai tumbuh, pertumbuhan yang ditandai dengan pembentukan miselium dapat berlangsung dengan cepat.
Klasifikasi
Berdasarkan ada tidaknya septa, kapang dibedakan menjadi beberapa kelas yaitu:
Kapang Tidak Bersepta
Kelas Oomycetes (spora seksual disebut oospora) terdiri dari ordo saprolegniales (spesies Saprolegnia) dan ordo Peronosporales (spesies Pythium).
Kelas Zygomycetes (spora seksual zigospora) terdiri dari ordo Mucorales (spora aseksual adalah sporangiospora) seperti: Mucor mucedo, Zygorrhynchus, Rhizopus, Absidia dan Thamnidium.
Kapang Bersepta
Kelas fungi tidak sempurna (imperfecti) tidak mempungai spora seksual
Ordo Moniales
Famili Monialiaceae : Aspergillus, Penicillium, Trichothecium, Geotrichum, Neurospora, Sporatrichum, Botrytis, Cephalosporium, Trichoderma, Scopulariopsis, Pullularia.
Famili Dematiceae : Cladosporium, Helminthosporium, Alternaria, Stempylium.
Famili Tuberculariaceae : Fusarium
Famili Cryptococcaceae (fungsi seperti khusus atau false yeast) : Candida (khamir),Cryptococcus
Famili Rhodotorulacee : Rhodotorula (khamir)
Ordo Melancoliaceae : Colletotrichum, Gleosporium, Pestalozzia
Ordo Sphaeropsidales (konidia berbentuk botol dinamakan piknidia): Phoma, Dlipodia
Kelas Ascomycetes. Spora seksual adalah askospora, seperti: jenis Endomyces, Monascus, Sclerotinia. Yang termasuk dalam fungi imperfecti : Neurospora, Eurotium (tahap seksual dari Aspergillus), dan Penicillium.
Contoh:
Kapang
Gambar
Aspergillus sp.
Monillia sp.
Mucor sp.
Penicillium sp.
Rhizopus sp.
Reproduksi
Secara alamiah kapang berkembang biak dengan berbagai cara, baik aseksual dengan pembelahan, penguncupan, atau pembentukan spora. Dapat pula secara seksual dengan peleburan nukleus dari kedua induknya. Pada pembelahan, suatu sel membelah diri untuk membentuk dua sel anak yang serupa. Pada penguncupan suatu sel anak tumbuh dari penonjolan kecil pada sel inangnya.
Secara aseksual spora kapang diproduksi dalam jumlah banyak, berukuran kecil dan ringan, serta tahan terhadap keadaan kering. Spora ini mudah beterbangan di udara, dan bila berada pada substrat yang cocok, maka spora tersebut tumbuh menjadi miselium baru.
Spora aseksual yaitu:
Konidiospora atau konidia, yaitu spora yang dibentuk di ujung atau di sisi suatu hifa. Konidia kecil dan bersel satu disebut disebut mikrokonidia. Sedangkan konidia besar dan banyak disebut makrokonidia.
Sporangiospora. Spora bersel satu, terbentuk di dalam kantung spora yang disebut sporangium di ujung hifa khusus yang disebut sporangiofora.
Oidium atau arthrospora, spora bersel satu ini terjadi karena segmentasi pada ujung-ujung hifa. Sel-sel tersebut selanjutnya membulat dan akhirnya melepaskan diri sebagai spora.
Klamidospora, spora ini berdinding tebal, dan sangat resisten terhadap keadaan yang buruk yang terbentuk pada sel-sel hifa vegetatif.
Blastospora, terbentuk dari tunas pada miselium yang kemudian tumbuh menjadi spora. Juga terjadi pada pertunasan sel-sel khamir.
Perkembangbiakan secara generatif atau seksual dilakukan dengan isogamet atau heterogamet. Pada beberapa spesies perbedaan morfologi antara jenis kelamin belum nampak sehingga semua disebut isogamet. Tapi pada beberapa spesies mempunyai perbedaan gamet besar dan kecil sehingga disebut mikrogamet (sel kelamin jantan) dan makrogamet (sel kelamin betina).
Spora seksual yaitu:
Askospora. Spora bersel satu terbentuk di dalam kantung yang disebut dengan askus. Biasanya terdapat 8 askospora di dalam setiap askus.
Basidiospora. Spora bersel satu terbentuk gada yang dinamakan basidium.
Zigospora. Spora besar dan berdinding tebal yang terbentuk apabila ujung-ujung dua hifa yang secara seksual serasi dinamakan gametangia.
Oospora. Spora terbentuk di dalam struktur betina khusus yang disebut oogonium. Pembuahan telur atau oosfer oleh gamet jantan di anteridium menghasilkan oospora. Dalam setiap oogonium terdapat satu atau lebih oosfer.
Kerusakan Oleh Kapang
Kapang mempunyai kisaran pH pertumbuhan yang luas, yaitu 1.5-11. Kebusukan makanan kaleng yang disebabkan oleh kapang sangat jarang terjadi, tetapi mungkin saja terjadi. Kebanyakan kapang tidak tahan panas sehingga adanya kapang pada makanan kaleng disebabkan oleh kurangnya pemanasan (under process) atau karena terjadi kontaminasi setelah proses. Kapang memerlukan oksigen untuk tumbuh sehingga pertumbuhan pada kaleng hanya mungkin terjadi apabila kaleng bocor.
Kapang lebih tahan asam, sehingga kapang sering membusukkan makanan asam, seperti buah-buahan asam dan minuman asam. Kapang seperti Bysochamys fulva, Talaromyces flavus, Neosartorya fischeri dan lain-lain telah diketahui sebagai penyebab kebusukan minuman sari buah kaleng dan produk-produk yang mengandung buah. Spora kapang-kapang ini ternyata mampu bertahan pada pemanasan yang digunakan untuk mengawetkan produk tersebut. Spora kapang ini tahan terhadap pemanasan selama 1 menit pada 920C dalam kondisi asam atau pada makanan yang diasamkan. Akan tetapi untuk mencapai konsistensi yang seperti ini, kapang tersebut memerlukan waktu untuk membentuk spora, sehingga sanitasi sehari-hari terhadap peralatan sangat penting untuk mencegah pertumbuhan kapang ini dan pembentukan sporanya. Pada umumnya kapang yang tumbuh pada makanan yang diolah dengan panas tidak menyebabkan penyakit pada manusia.
Manfaat
Kapang merupakan salah satu mikroorganisme yang merugikan, selain dapat menyebabkan gannguan kesehatan juga dapat merusak bahan makanan seperti pembusukan. Akan tetapi pada umumnya kapang yang tumbuh pada makanan yang diolah dengan panas tidak menyebabkan penyakit pada manusia, bahkan digunakan dalam pengolahan bahan makanan. Beberapa jenis kapang yang dapat dimanfaatkan pembuatan bahan makanan antara lain:
Rhizopus Oligospora (dimanfaatkan dalam pembuatan tempe dan pembuatan oncom hitam)
Rhizopus Oryzae (digunakan dalam pembuatan tempe)
Neurospora sitophia (digunakan dalam pembuatan oncom merah)
Aspergillus Oryzae (digunakan dalam pembuatan kecap dan tauco)
Rhizopus, Aspergillus, khamir( tape)
Penicililium roqueforti (Keju biru)
P. camemberti (keju camembert)
Selain dimanfaatkan dalam bidang industri pangan kapang juga sangat bermanfaat dalam bidang nonpangan. Pemanfaatan kapang dalam bidang industri non pangan adalah sebagai berikut:
Asam sitrat selain digunakan dalam obat-obatan (transfusi darah), juga digunakan dalam industri tinta dan cat. Dalam hal ini jenis kapang yang berperan penting adalah Asperigillus neger dan A.wentii.
Asam glukonat salah satu produk yang dimanfaatkan dalam bidang farmasi fotografi dan tekstil. Jenis kapang yang digunakan dalam memproduksi asam glukonat adalah A.Niger.
KHAMIR
Definisi
Khamir (yeast) merupakan jasad renik (mikroorganisme) yang pertama yang digunakan manusia dalam industri pangan. Orang-orang Mesir zaman dahulu telah menggunakan yeast dan proses fermentasi dalam memproduksi minuman beralkohol dan membuat roti pada lebih dari 5000 tahun yang lalu.
Khamir merupakan jenis jamur uniseluler. Istilah khamir umumnya digunakan untuk bentuk-bentuk yang menyerupai jamur dari kelompok Ascomycetes yang tidak berfilamen tetapi uniseluler berbentuk ovoid atau spheroid. Bentuk khamir dapat sperikal sampai ovoid, kadang dapat membentuk miselium semu. Ukuran juga bervariasi. Struktur yang dapat diamati meliputi dinding sel, sitoplasma, vakuol air, globula lemak dan granula. Kebanyakan khamir melakukan reproduksi secara aseksual melalui pembentukan tunas secara multilateral ataupun polar.
Morfologi
Sel kamir mempunyai ukuran bervariasi, yaitu dengan panjang 1-5 mm sampai 20-50 mm dan lebar 1-10 mm. Bentuk khamir dapat berbentuk bulat oval, seperti jeruk, silindris, segitiga, memanjang seperti miselium sejati atau meselium palsu, ogival yaitu bulat panjang dengan salah satu ujung runcing, segitiga melengkung, dan lain-lain. Bagian struktur yang terlihat adalah dinding sel, sitoplasma, vakuola, butir lemak, albumin, dan pati. Pewarnaan khusus akan membantu kita melihat intinya. Khamir tidak bergerak karena itu tidak mempunyai struktur tambahan di bagian luarnya seperti flagella.
Beberapa jenis khamir membentuk kapsul di sebelah luar. Tipe endospora aseksual yang tahan panas seperti yang diproduksi bakteri Bacillus dan Clostridium tidak dihasilkan oleh khamir. Ukuran dan bentuk sel dalam kultur yang sama mungkin berbeda karena pengaruh perbedaan umur dan kondisi lingkungan selama pertumbuhan. Sel muda mungkin berbeda bentuknya dari yang tua karena adanya proses ontogeny, yaitu perkembangan individu sel. Contoh Khamir yang berbentuk apikulat umumnya berasal dari tunas berbentuk bulat sampai bulat oval yang terlepas dari induknya, kemudian tumbuh dan membentuk tunas sendiri.
Seperti bakteri, sel-sel khamir mempunyai lapisan dinding luar yang terdiri dari polisakarida kompleks dan di bawahnya terletak membran sel. Sitoplasma mengandung suatu inti yang bebas (discreate nucleus) dan bagian yang berisi sejumlah besar cairan yang disebut vakuola.
Sifat Fisiologis
Khamir kebanyakan tumbuh paling baik pada kondisi dengan air yang cukup. Khamir dapat tumbuh pada medium dengan gula atau garam yang tinggi, sehingga khamir kebutuhan airuntuk pertumbuhan lebih sedikit dibandingkan dengan bakteri. Batas aktivitas air khamir terendah untuk pertumbuhan berkisar antara 0,88-0,94. Selain itu banyak kamir yang bersifat osmofilik yakni dapat tumbuh pada medium dengan aktivitas air relative rendah, yaitu 0,62-0,65.
Kisaran suhu untuk pertumbuhan kebanyakan khamir pada umumnya hamper sama denga kapang, yaitu suhu optimum 25-30 derajat celcius dan suhu maksimum 34-47 derajat celcius, tetapi beberapa khamir dapat tumbuh pada suhu 0 derajat celcius. Kebanyakan khamir lebih cepat tumbuh pada pH 4.0-4,5, dan tidak dapat tumbuh dengan baik pada medium alkali, kecuali jika telah beradaptasi.
Klasifikasi
Berdasarkan morfologinya, khamir diklasifikasikan menjadi dua kelompok yaitu:
Kelompok yeast sejati
Kelompok yeast sejati pada dasarnya termasuk kedalam kelas Ascomycetes, dengan ciri memiliki spora. Termasuk kedalam kelompok ini adalah berbagai spesies Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Zygosaccharomyces, Pichia, Hansenula, Debaryomyces dan Hanseniaspora. Sedangkan pada kelompok jenis yeast sejati ini spesies yang umum digunakan dalam industri adalah Saccharomyces cerevisiae yaitu untuk pembuatan roti, minuman beralkohol, glyserol dan enzim invertase.
Kelompok yeast yang liar
Kelompok yeast ini tidak mempunyai spora. Yeast liar ini pertumbuhannya terkadang diharapkan ada yang tidak diharapkan dalam suatu fermentasi. Termasuk dalam kelompok yeast ini adalah Candida, Torulopsis, Brettanomyces, Rhodotorula, Trichosporon dan Kloeckera.
Contoh:
Khamir
Gambar
Cryptococcus
Debaryomyces
Rhodotorula
Saccharomyces
Reproduksi
Reproduksi dengan cara pertunasan, pembelahan, pembelahan tunas dan pembentukan spora aseksual dinamakan reproduksi vegetatif sedangkan pembentukan spora seksual disebut dengan reproduksi seksual.
Pertunasan Sel
Pertunasan merupakan cara reproduksi paling umum dilakukan oleh khamir. Proses pertunasan dimulai melalui suatu saluran yang terbentuk dari vakuola di dekat nukleus menuju dinding sel yang terdekat dengan vakuola. Karena adanya penipisan dinding sel, maka protoplasma akan menonjol keluar kemudian membesar dan terisi komponen-komponen nukleus dan sitoplasma dari inangnya melalui saluran yang terbentu tersebut. Tunas terus tumbuh dan membentuk dinding sel baru dan juka ukuran tunas sudah hampir sama besar dengan inangnya, komponen inti akan terpisah menjadi dua.
Pembelahan Sel
Pembelahan sel atau pembelahan binner, mula-mula sel khamir membengkak atau memanjang, kemudian nukleus terbagi menjadi dua dan terbentuk septa atau dinding penyekat tanpa mengubah dinding sel. Setelah nukleus terbagi menjadi dua, septa terbagi menjadi dua dinding dan kedua sel melepaskan diri satu sama lain.
Pembelahan Tunas
Reproduksi vegetatif dengan cara membelah tunas, yakni gabungan antara pertunasan dengan pembelahan. Mula-mula terbentuk tunas, tetapi tempat melekatnya tunas pada induk sel relatif besar, kemudian terbentuk septa yang memisahkan tunas dari induknya.
Pembentukan Spora Aseksual
Terjadi melalui pembentukan spora dibedakan atas beberapa macam yaitu: 1)Blastospora membentuk kumpulan tunas menempel pada sel yang memanjang, 2)Balliospora, tumbuh pada ujung sel yang meruncing satu demi satu dilepaskan dengan tekanan, 3)Khlamidospora, bentuk spora istirahat yang mempunyai dinding sel tebal.
Pembentukan Spora Seksual
Spora seksual terdiri dari basidiospora dan askospora. Khamir dibedakan atas dua kelompok berdasarkan jumlah kromosom di dalam inti sel yakni 1) khamir diploid dan 2) khamir haploid. Inti sel pada khamir diploid terbentuk dari pengabungan inti dua sel haploid atau dua askospora, karena itu mengandung kromoson 2n.
Askospora dapat berkembang menjadi sel somatis atau sel vegetatif. Sel vegetatif dapat membelah membentuk sel anak. Dua sel anak ini saling menempel dan dinding selnya larut membentuk pembuluh kopulasi yaitu tempat yang akan dilalui oleh inti sel. Kedua inti sel mengadakan perkawinan yang dinamakan kariogami. Hasil dari kariogami ini adalah zigot dengan sebuah inti yang memiliki 2n kromosom. Bila sudah cukup dewasa, zigot akan membelah secara meiosis membentuk 4 inti, kemudian membelah lagi sehingga membentuk 8 inti.
Kerusakan Oleh Khamir
Khamir mempunyai kisaran pH pertumbuhan 1.5-8.5. Namun kebanyakan khamir lebih cocok tumbuh pada kondisi asam, yaitu pada pH 4-4.5, sehingga kerusakan oleh khamir lebih mungkin terjadi pada produk-produk asam. Suhu lingkungan yang optimum untuk pertumbuhan khamir adalah 25-30oC dan suhu maksimum 35-47oC. Beberapa khamir dapat tumbuh pada suhu 0oC atau lebih rendah. Khamir tumbuh baik pada kondisi aerobik, tetapi khamir fermentatif dapat tumbuh secara anaerobik meskipun lambat.
Khamir hanya sedikit resisten terhadap pemanasan, dimana kebanyakan khamir dapat terbunuh pada suhu 60oC. Jika makanan kaleng busuk karena pertumbuhan khamir, maka dapat diduga pemanasan makanan tersebut tidak cukup atau kaleng telah bocor. Pada umumnya kebusukan karena khamir disertai dengan pembentukan alkohol dan gas CO2 yang menyebabkan kaleng menjadi kembung. Khamir dapat membusukkan buah kaleng, jam dan jelly serta dapat menggembungkan kaleng karena produksi CO2. Seperti halnya kapang, khamir yang tumbuh pada makanan yang diolah dengan pemanasan tidak menyebabkan penyakit pada manusia.
Manfaat
Dengan memperhatikan aktivitas yeast yang sangat reaktif dan beragam terhadap bahan makanan, maka dapat dikatakan yeast mempunyai potensi yang besar selain sebagai agen fermentasi, dapat memberi perubahan yang sangat signifikan baik dalam rasa, aroma maupun tekstur dari pangan tersebut. Seperti kita lihat selain pada pembuatan roti dan minuman yang beraroma alkohol, atau dari sayur dan buah fermentasi secara umum pemanfaatan yeast dalam mengembangkan produk pangan. Berikut beberapa produk olahan susu menggunakan yeast:
Susu segar, pasteurisasi: Rhodotorula spp., Candida famata, C. diffluens, C. curvata, Kluyveromyces marxianus, Cryptococcus flavus.
Mentega: Rhodotorula rubra, R. glutinis, Candida famata, C. diffluens, C. lipolytica, Cryptococcus laurentii.
Yogurt: Kluyveromyces marxianus, Candida famata, Debaryomyces hansenii, Saccharomyces cerevisiae, Hansenula anomala.
Keju cottage: Cryptococcus laurentii, Sporobolmyces roseus
Keju lunak: Candida lipolytica, Pichia membranafaciens, P. fermentans, Debaryomyces hansenii, Saccharomyces cerevisiae,
Khamir merupakan salah satu mikroorganisme yang telah diproduksi secara komersial. Salah satu manfaat utama dari ragi atau khamir adalah pembentukan alkohol dari bahan baku karbohidrat. Selain dimanfaatkan dalam industri pangan seperti pembuatan minuman, roti dan bir, ragi juga dimanfaatkan dalam bidang nonpangan. Beberapa contoh khamir yang dimanfaatkan dalam bidang nonpangan antara lain:
Saccharomycopsis lipolityca digunakan untuk memproduksi protein mikroba dari produk minyak tanah
Candida utilis digunakan untuk memproduksi Riboflavin dari limbah industri kertas.
TABEL PERBEDAAN KAPANG DAN KHAMIR
