Fermentasi Lactococcus lactis pada Kefir

Lactococcus lactis sangat berperan dalam fermentasi kefir terutama pada awal fermentasi. L. lactis mempunyai dua subspesies yang paling banyak digunakan untuk fermentasi kefir yaitu L. Lactis subsp. lactis dan cremoris. L. Lactis subsp. lactis dan cremoris merupakan starter mesofilik pada proses fermentasi kefir dan berperan terutama untuk menghasilkan asam laktat. L. Lactis subsp. lactis dan cremoris menggunakan kurang dari 0.5% laktosa pada susu selama fermentasi. L. lactis melakukan metabolisme karbohidrat secara homofermentasi dan menghasilkan L(+)-asam laktat dari glukosa sebagai produk akhir yang utama meskipun L. Lactis subsp. lactis biovar diacetylactis menghasilkan asam laktat campuran seperti acetaldehide, diasetil dan acetoin.

Lactococcus lactis digunakan sebagai salah satu bakteri starter (biji kefir) dalam proses fermentasi kefir. L. lactis bersama dengan bakteri asam laktat lainnya seperti lactobacilli (L. delbrueckii ssp.bulgaricus, L. acidophilus, L. paracasei ssp.paracasei, L. plantarum, L. kefirgranum, L. kefir), Leuconostoc spp. dan juga khamir (Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces unisporus, Kluyveromyces marxianus/Candida kefyr) merupakan simbiotik mikroflora pada biji kefir. Pada biji kefir kandungan simbiotik mikroflora sekitar 80% lactococci dan Leuconostoc spp., kamir (yeast) 10 – 15% dan lactobacilli 5 – 10%.

Lactococcus lactis bersama bakteri asam laktat lainnya dan khamir berinteraksi saling menguntungkan dan ketergantungan satu sama lain selama fermentasi kefir. Bakteri asam laktat termasuk L. lactis akan tumbuh lebih baik jika digabungkan dengan khamir karena vitamin yang diproduksi oleh khamir dan Acetobacter spp. dapat merangsang pertumbuhan bakteri asam laktat. Selain itu, beberapa spesies khamir seperti Debaryomyces hansenii dan Yarrowia lipolytica dapat mencerna asam laktat yang dibentuk bakteri asam laktat sehingga dapat meningkatkan pH dan merangsang pertumbuhan lebih lanjut dari bakteri asam laktat.

Lactococcus lactis merupakan salah satu bakteri asam laktat yang melakukan metabolisme karbohidrat secara homofermentasi. Bakteri asam laktat merupakan obligate fermentator dan tidak dapat memperoleh energi dengan oksidatif atau proses pernafasan. Secara teknis prekursor produk sistem pertukaran, dijelaskan di bawah ini, memberikan cara alternatif untuk organisme ini dalam mendapatkan ATP “credit” oleh conserving energi yang akan digunakan untuk melakukan metabolic work. Namun level substrat reaksi fosforilasi yang terjadi selama fermentasi sejauh ini sebagai sarana utama, dimana sel-sel ini membuat ATP. Pada bakteri asam laktat homofermentasi, heksosa dimetabolisme melalui enzim glikolisis melalui jalur Embden-Meyerhof-Parnas (EMP).

Salah satu enzim yang utama dari jalur EMP yaitu aldolase, dimana mengikat gula untuk jalur tersebut dengan memisahkan fuktosa-1,6-difosfat menjadi dua triose fosfat yang pada akhirnya berfungsi sebagai substrat untuk menghasilkan reaksi ATP. Pada jalur EMP menghasilkan dua mol piruvat dan dua mol ATP per mol heksosa (Gambar 1). Piruvat kemudian direduksi untuk L atau D-laktat oleh enzim laktase dehidrogenase. Lebih dari 90% substrat tersebut dikonversikan menjadi asam laktat selama metabolisme homofermentasi. NADH yang terbentuk selama reaksi gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase harus kembali teroksidasi oleh laktase dehidrogenase sehingga keseimbangan NADH atau NAD⁺ dipertahankan.

Pada L. lactis laktosa dibawa ke dalam sel dan secara bersamaan terfosforilasi melalui sistem laktosa-spesifik phosphoenolpyruvate bergantung pada sistem phosphotransferase (PEP-PTS). Selanjutnya laktosa-fosfat dipecah oleh phospho-β-galactosidase menjadi glukosa dan phosphogalactose. Monosakarida ini selanjutnya dimetabolisme melalui glikolitik dan jalur tagatose 6-fosfat secara berurutan. Kedua jalur mengarah pada pembentukan L(+)-asam laktat yang diekskresikan ke dalam media.

Gambar 1 Jalur Embden-Meyerhoff-Parnas yang digunakan oleh bakteri asam laktat  homofermentasi (Hatkins 2006)

Sumber :

Fuquay JW, Fox PF, McSweeney PLH. 2011a. Encyclopedia of Dairy Sciences. Ed ke-2. London: Academic Press.

Hutkins RW. 2006. Microbiology and Technology of Fermented Foods. USA: Blackwell Publishing.

Otsoa FL, Rementeria A, Elguezabal N, Garaizar J. 2006. Kefir: A Symbiotic Yeasts-Bacteria Community with Alleged Healthy Capabilities. Rev Iberoam Micol 23: 67-74.

Robinson RK. 2000. Encyclopedia of Food Microbiology. Volume 2. New York: Academic Press.