Tempe Kedelai Enzyme Characterization and Cloning of Mannanase Gene from Bacillus subtilis Isolated from Tempe

Wang yang secara khusus mempelajari mikrobiologi dan hal-hal teknis terkait produksi tempe Hutkins 2006. Proses pembuatan tempe cukup sederhana. Meskipun beberapa modifikasi mungkin dilakukan terkait skala produksi, kondisi geografis dan iklim, serta subyektivitas produsen, tetapi secara umum alur produksi tempe dapat dijelaskan seperti dalam gambar 1. Tempe dikategorikan sebagai solid state fermentation, karena secara umum bentuknya merupakan kacang kedelai yang terjalin satu sama lain oleh miselia kapang yang tumbuh di antara masing-masing bijinya. Meskipun saat ini berbagai jenis bahan lain dari golongan kacang dan serealia dapat dibuat menjadi tempe, hingga saat ini tempe dengan bahan baku kacang kedelai masih merupakan yang paling umum. Beberapa penelitian mengenai manfaat konsumsi tempe bagi kesehatan tubuh manusia telah dilaporkan. Dalam review tentang tempe oleh Babu et al. 2009 dan Agranoff 2001 disebutkan bahwa tempe dapat mencegah anemia, diare, mengandung vitamin B 12 , senyawa antioksidan, mengurangi resiko penyakit jantung, osteoporosis, dan kanker. Senyawa aktif di dalam tempe dan bermanfaat bagi kesehatan yang paling banyak diteliti saat ini adalah dari golongan isoflavonoid dan fenol Shi et al. 2002; Shetty et al. 2007. Ditinjau dari kajian mikrobiologisnya, biji kedelai mentah mengandung beberapa bakteri gram positif dan negatif, termasuk Lactobacillus casei dan bakteri asam laktat lainnya, Enterobacter, Klebsiella, dan jenis coliform lain. Selain itu juga ada golongan khamir seperti Pichia, Saccharomyces, dan Candida. Disebutkan dalam Agranoff 2001 bahwa ada sekitar 45 galur Rhizopus, 200 spesies bakteri, dan 20 spesies khamir yang pernah diisolasi dari berbagai sampel tempe yang ada di Jawa, Sumatra, dan Bali. Selama tahap perendaman, sukrosa, stakiosa, dan rafinosa berdifusi keluar dari biji ke air. Aktivitas enzim invertase dan glukosidase akan menghidrolisa komponen-komponen tersebut menjadi glukosa dan fruktosa yang kemudian akan digunakan oleh mikroorganisme untuk pertumbuhannya. Setelah perendaman selama 20-24 jam, total mikroorganisme yang ada di air rendaman dapat mencapai 10 9 cfuml atau lebih. Hasil isolasi mikroorganisme pada air rendaman kedelai tersebut berasal dari golongan lactobacilli, enterococci, dan streptococci. Umumnya pH air rendaman kedelai akan turun menjadi sekitar 4,5-5 karena adanya asam laktat dan asam-asam yang lain. Kondisi pH rendah ini penting untuk menghambat pertumbuhan bakteri- bakteri patogen seperti Salmonella, Yersinia, Staphylococcus, dan Clostridium Hutkins 2006. Dibersihkan Direbus 30 menit Dikupas kulit arinya Direndam 1 malam Dikukus 1 jam Didinginkan Dicampurkan Dicetak atau dibungkus Difermentasi 1-2 hari Gambar 1. Diagram alir pembuatan tempe Hutkins 2006 Berbagai spesies mikroorganisme saling bekerja sama dalam menghasilkan produk tempe yang berkualitas. Namun, secara umum mikroorganisme yang berperan dominan dalam pembuatan tempe adalah bakteri- bakteri asam laktat dan kapang Rhizopus oligosporus. Bakteri asam laktat berperan pada saat perendaman kedelai dan banyak spesies bakteri lain juga memiliki peran penting dalam proses pembuatan tempe, seperti Brevibacterium epidermides, Micrococcus luteus, Microbacterium arborescens yang berperan dalam pembentukan antioksidan faktor II 6,7,4’ trihydroxy isoflavon; Klebsiella pneumoniae dan Citrobacter freundii yang berperan dalam sintesa vitamin B 12 ; Kedelai Kulit Ragi tempe Tempe serta berbagai jenis bakteri lain yang berperan dalam pembentukan flavor dan aroma tempe. Komunitas bakteri yang berperan dalam pembentukan rasa pahit pada tempe dan dapat dikulturkan telah diteliti dalam Barus et al. 2008. Bakteri tersebut antara lain Bacillus sp, Klebsiella sp, Brevundimonas sp, Pseudomonas putilda, dan Acinetobacter sp. Selama fermentasi oleh kapang R. oligosporus terjadi beberapa perubahan biokimia pada biji kedelai. Selama proses fermentasi, kira-kira sepertiga kandungan lipid dan seperempat kandungan protein pada kedelai didegradasi. Hasil hidrolisis lemak terutama dalam bentuk mono- dan digliserida, asam lemak bebas, dan sedikit gliserol bebas. Hampir semua asam lemak bebas yang terdapat di tempe dioksidasi oleh R. oligosporus sebagai sumber energi dan karbon yang utama. Sebaliknya, dari hasil hidrolisis protein hanya 10 asam amino dan peptida yang dioksidasi oleh R. oligosporus, 25 diubah menjadi biomassa, dan sisanya tetap berada di tempe. Kandungan nitrogen terlarut juga meningkat empat kali lipat, dari sekitar 0,5 menjadi 2. Enzim-enzim penghidrolisa polisakarida juga dihasilkan oleh R. oligosporus dan dapat mendegradasi pektin, selulosa, serta komponen serat lainnya Hutkins 2006.

2.2. Soybean, Palm Kernel, dan Copra Meal

Kedelai dimanfaatkan sebagai bahan pangan terutama karena kandungan proteinnya. Namun, selain dimanfaatkan proteinnya dalam bentuk makanan, kedelai juga dapat diolah menjadi produk lain. Salah satunya adalah minyak kedelai. Biji kedelai yang telah dibersihkan, dihilangkan kulitnya, dan dihancurkan, kemudian diekstrak minyaknya menggunakan pelarut atau pengepresan. Setelah minyaknya diekstrak, ampas kedelai dikeringkan kemudian digiling menghasilkan soybean meal SBM. Hingga saat ini, SBM masih menjadi sumber protein utama yang digunakan dalam pakan ternak Britzman 2011. Selain SBM, palm kernel meal PKM dan copra meal CM juga telah digunakan secara luas sebagai pakan. Mirip halnya dengan SBM, PKM dan CM adalah limbah dari proses ekstraksi minyak inti kelapa sawit dan kelapa. PKM dan CM tersedia dalam jumlah yang sangat banyak dan harganya cukup kompetitif Sundu Dingle 2003. Tidak ada masalah yang cukup berarti dalam pemanfaatan SBM, PKM, dan CM pada hewan ternak ruminansia. Namun, tidak demikian halnya bila ketiga komoditi tersebut digunakan pada hewan ternak non-ruminansia, misalnya saja golongan unggas. Salah satu yang menjadi perhatian utama adalah keberadaan β- manan dalam ketiga komoditi tersebut. Struktur β-manan merupakan polimer manosa dengan ikatan β-1,4. Apabila polimernya tersusun antara manosa dan glukosa juga dengan ikatan β-1,4 maka dinamakan glukomanan, contohnya adalah Konjac, sedangkan glukomanan yang memiliki gugus samping galaktosa melalui ikatan α-1,6 disebut galaktoglukomanan Rattanasuk Cairns 2009. Manan yang terdapat pada golongan kacang-kacangan dan kelapa berasal dari golongan galaktomanan Phothichitto et al. 2006. Gambar 2. Struktur manan: A. galaktomanan, B. glukomanan Zhang et al. 2008 Keberadaan β-manan dalam pakan dilaporkan dapat secara signifikan mengurangi pertumbuhan serta meningkatkan ratio pakan : daging pada ternak unggas Wu et al. 2005. Hal ini dapat terjadi karena setidaknya tiga alasan utama, yaitu: β-manan dapat menyebabkan penurunan sekresi insulin sehingga mengakibatkan pengurangan kemampuan absorbsi glukosa dalam tubuh; β-manan merupakan komponen yang sangat viscous, dan kemungkinan berefek tidak menguntungkan bagi saluran pencernaan; β-manan dilaporkan dapat memicu sistem ketahanan tubuh unggas sehingga mengakibatkan pemborosan energi