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 laktat.
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 dari kapasitas transportasi oksigen sistem paru dan kardiovaskular.
Skema fermentasi laktat (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. anaerobiosis, sebagai produk metabolisme glukosa.
Persamaan produksi asam laktat dari glukosa.
Indeks artikel
Bakteri asam laktat
Manusia telah memanfaatkan manfaat fermentasi laktat untuk produksi dan pengawetan makanan untuk waktu yang lama dan, tanpa diragukan lagi, bakteri asam laktat adalah pilar mendasar untuk tujuan ini.
Ini termasuk dalam kelompok bakteri yang cukup heterogen yang, biasanya, berbentuk kokus dan basil; Mereka adalah bakteri Gram-positif, tidak memproduksi katalase, tidak berspora, tidak bergerak dan anaerob, mampu mensintesis asam laktat dari piruvat yang dibentuk oleh jalur glikolitik.
Mereka termasuk dalam genus yang berbeda, di antaranya Pediococcus , Leuconostoc , Oenococcus dan Lactobacillus , di mana 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 lain dari karbon dioksida atau etanol, misalnya.
Proses fermentasi laktat (langkah demi langkah)
Fermentasi asam laktat dimulai dengan sel (bakteri atau otot) mengkonsumsi glukosa atau beberapa gula atau karbohidrat terkait. “Konsumsi” ini terjadi melalui glikolisis.
– Jalur glikolitik
Investasi ATP
Awalnya, 2 ATP dibalik untuk setiap molekul glukosa yang dikonsumsi, karena difosforilasi oleh enzim heksokinase untuk menghasilkan glukosa 6-fosfat, yang diisomerisasi menjadi fruktosa 6-fosfat (enzim isomerase glukosa 6-P) dan difosforilasi 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 saling dipertukarkan oleh enzim triose fosfat isomerase, sehingga dianggap bahwa, sampai saat ini, setiap molekul glukosa yang dikonsumsi diubah menjadi dua molekul gliseraldehida 3-fosfat yang difosforilasi menjadi 1 ,3-bifosfogliserat.
Reaksi di atas dikatalisis oleh enzim yang disebut gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase (GAPDH), yang membutuhkan keberadaan “daya pereduksi” dari kofaktor NAD +, yang tanpanya ia tidak dapat berfungsi.
produksi ATP
Pada titik rute ini, 2 ATP telah dikonsumsi untuk setiap molekul glukosa, tetapi kedua molekul ini “digantikan” oleh reaksi yang dikatalisis oleh enzim fosfogliserat kinase, di mana setiap 1,3-bisfosfogliserat diubah menjadi 3-fosfogliserat. dan 2ATP disintesis.
Setiap 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat mutase dan ini, pada gilirannya, berfungsi sebagai substrat untuk enzim enolase, yang mendehidrasinya 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 laktat dan regenerasi NAD+
Piruvat, molekul 3-karbon, diubah menjadi asam laktat, molekul 3-karbon lain, melalui reaksi reduksi yang menggunakan satu molekul NADH untuk setiap molekul piruvat, meregenerasi NAD + “terbalik” dalam reaksi glikolitik. GAPDH.
Penggantian molekul NAD + yang digunakan tidak menyebabkan produksi tambahan molekul ATP, tetapi memungkinkan siklus glikolitik berulang (selama ada karbohidrat yang tersedia) dan 2 ATP diproduksi untuk setiap glukosa yang dikonsumsi.
Reaksi 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 laktat terjadi
– Dalam sel otot
Fermentasi asam laktat dalam sel otot biasa terjadi setelah sesi latihan setelah beberapa hari tidak aktif. Hal ini menjadi jelas karena kelelahan otot dan rasa sakit yang dialami oleh atlet berhubungan dengan keberadaan asam laktat di dalam sel.
Gambar oleh 5132824 di www.pixabay.com
Saat sel-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 dicirikan sangat penting untuk pengawetan ekonomi dan produksi makanan dalam jumlah besar, karena pH asam yang dicapai oleh mereka umumnya menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang berpotensi berbahaya atau patogen lainnya.
Makanan ini termasuk yogurt, asinan kubis (kubis fermentasi), acar, zaitun, sayuran acar yang berbeda, berbagai jenis keju dan susu fermentasi, air kefir, beberapa daging fermentasi dan sereal, antara lain.
Yoghurtnya
Yogurt adalah produk fermentasi yang berasal dari susu dan diproduksi berkat fermentasi cairan asal hewan ini oleh sejenis bakteri asam laktat, umumnya spesies Lactobacillus bulgaricus atau Lactobacillus acidophilus .
Yogurt (Gambar oleh kitala211 di www.pixabay.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 kencang atau cair dari berbagai jenis yogurt tergantung pada dua hal:
- Dari produksi eksopolisakarida secara bersamaan oleh bakteri fermentasi, yang bertindak sebagai zat pengental
- Dari koagulasi yang dihasilkan dari netralisasi muatan negatif pada protein susu, sebagai efek dari perubahan pH yang dihasilkan oleh produksi asam laktat, yang membuatnya tidak larut sama sekali
Sayuran yang difermentasi
Dalam kelompok ini kita dapat menemukan produk seperti zaitun yang diawetkan dalam air garam. Persiapan berbasis kubis seperti asinan kubis atau kimchi Korea juga disertakan, seperti acar gherkin dan jalapeno Meksiko.
Daging fermentasi
Sosis seperti chorizo, fuet, salami dan sopressatta termasuk dalam kategori ini. Produk yang dicirikan oleh rasa khusus mereka serta kapasitas pengawetannya yang tinggi.
Ikan dan kerang yang difermentasi
Ini mencakup berbagai jenis ikan dan kerang yang biasanya difermentasi dicampur dengan pasta atau nasi, seperti halnya Pla raa di Thailand.
Legum yang difermentasi
Fermentasi laktat yang diterapkan pada kacang-kacangan adalah praktik tradisional di beberapa negara Asia. Miso, misalnya, adalah pasta yang terbuat dari kedelai yang difermentasi.
Biji yang difermentasi
Dalam masakan tradisional Afrika, ada berbagai macam produk yang terbuat dari biji fermentasi seperti sumbala atau kenkei. Produk-produk ini termasuk beberapa bumbu dan bahkan yogurt yang terbuat dari sereal.
Referensi
- Beijerinck, MW, Tentang fermentasi asam laktat dalam susu., Dalam: KNAW, Proceedings, 10 I, 1907, Amsterdam, 1907, pp. 17-34.
- Munoz, R., Moreno-Arribas, M., & de las Rivas, B. (2011). Bakteri asam laktat. Mikrobiologi Anggur Molekuler, edisi pertama; Carrascosa, AV, Muñoz, R., González, R., Eds, 191-226.
- Dewan Riset Nasional. (1992). Kegunaan bioteknologi dalam makanan fermentasi tradisional. Pers Akademi Nasional.
- Nelson, DL, Lehninger, AL, & Cox, MM (2008). Prinsip biokimia Lehninger. Macmillan.
- Jiwa, A. (2019). LibreText Kimia. Diperoleh 24 April 2020, dari chem.libretexts.org
- 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.
