Enzim Mikroba yang Berperan dalam Produksi Keju

Keju adalah produk susu yang paling banyak dikonsumsi. Secara umum pembuatan keju diawali dari pasteurisasi susu, kemudian pemberian penggumpal, biasanya berupa enzim yang berasal dari rennet atau mikroba yang dapat mengasamkan susu. Setelah beberapa jam akan terpisah menjadi gumpalan besar dan bagian yang cair. Gumpalan ini kemudian dipotong-potong, dipanaskan, dan dipress agar cairan yang terkandung di dalamnya banyak yang keluar. Gumpalan dibentuk dan dicelupkan (atau direndam) air garam atau ditaburi garam, untuk membunuh bakteri yang merugikan, dan diberi jamur. Dan terakhir calon keju ini dimasakkan pada kondisi tertentu. Kondisi serta lamanya pemasakkan tergantung dari jenis keju yang dibuat.

Proses penggumpalan susu pada awalnya menggunakan rennet sapi, bovine (dari keluarga sapi), serta babi. Namun karena pertimbangan kehalalan produk serta segi ekonomisnya, sehingga mulai dikembangkan pengganti rennet dengan memanfaatkan peranan dari mikroba yang dapat mengasamkan susu. Mikroorganisme ini antara lain bakteri, yeast, dan mold.

Ada dua belas strain bakteri penggumpal susu, yang termasuk dalam delapan spesies yaitu, Brevibacterium linens, Microbacterium folioforum, Arthrobacter arilaitensis, Staphylococcus cohnii, Staphylococcus equorum, Brachybacterium sp., Proteus vulgaris dan Psychrobacter sp.. Spesies yeast yang umumnya digunakan dalam pembuatan keju yaitu Yarrowia lipolytica, Geotrichum candidum, dan Kluyveromyces lactis. Pada literatur lain, menjelaskan bakteri yang berperan dalam proses penggumpalan susu dari gram positif antara lain bakteri Staphylococcus, Micrococcus, dan Coryneform. Sedangkan dari golongan gram negatif antara lain Pseudomonas, Xanthomonas, Enterobacter, Hafnia, dan Proteus. Namun penggunaan Proteus jarang digunakan karena umumnya menimbulkan kontaminan. Penggunaan kominitas mikroba ini akan berpengaruh terhadap karakteristik baik bentuk,  tekstur, rasa dan aroma keju yang dihasilkan. Terutama pada keju limburger, numster dan tilsiter yang menggunakan mikroba berbeda-beda.

Kultur starter dari bakteri jenis B. linens, ditambahkan pada susu saat proses penggumpalan, kemudian gumpalan susu diberi penggaraman dan dipress agar cairan yang masih terdapat pada gumpalan dapat dikeluarkan. Setelah itu keju diberi parafin dan disimpan selama 12 minggu pada suhu 4-5˚C. Saat proses pembuatan keju B. linens memproduksi enzim extra seluler proteolitik yang mengandung proteinase dan yang digunakan pada proses pemasakan tergantung dari dosis enzim dalam rasio aktivitas peptidase dan proteinase, penyebaran distribusi enzim pada susu, spesifitas substrat, dan kemungkinan enzim yang hilang pada saat penggaraman atau pengepressan dan saat naiknya suhu saat pemasakkan. Dari hasil penelitian, keju yang dihasilkan dari penambahan bakteri B. linens, memiliki rasa, aroma dan tekstur yang sama dengan keju kontrol. Namun pada keju yang diuji kandungan trichloro acetic acid (TCA)-nitrogen terlarut dan phosphotungstic acetic acid (PCA)-nitrogen terlarut, meningkat pada saat pembuatan keju dan casein terdegradasi secara luas. Pada saat pembuatan keju casein akan terdegradasi dan proses ini akan ketika semua casein terdegradasi (Gosh, et al. 2003).

Kenaikan kandungan aromatik yang terdapat pada keju umumnya berasal dari tiga jalur metabolisme antara lain katabolisme laktosa dan asam organik, katabolisme lipid, dan katabolisme protein. Aktivator dari ketiga jalur metabolisme ini yaitu enzim endogenous bawaan dari susu, enzim penggumpal, dan enzim yang berfungsi dalam proses pemasakan dan pembentukan tekstur keju, yang berasal dari mikroba. Enzim dari mikroba yang mendegradasi asam amino antara lain, deaminase, dekarboksilase, trans aminase, lyase, dan dehidratase. Reaksi ini akan menghasilkan amina, aldehide, alkohol, asam, dan sulfur. Pemecahan asam lemak akan memproduksi ester metil keton, secondary alkohol. Rasa dan aroma yang terbentuk dari ester dan kandungan sulfur.

Ester yang dihasilkan oleh bakteri P. vulgaris dan Psychrobacter sp. Berpengaruh terhadap aroma keju. Kedua bakteri tersebut menghasilkan acetic acid 2-phenylethyl esters dan propanoic. Sehingga keduanya berperan penting pada pembuatan aroma keju gorgonzola dengan proses pemasakkan selama 12 bulan. Pada Brachybacterium sp. Ditemukan hexanoic acid ethyl ester, ini penting dalam pembuatan keju gorgonzola, grana padano, pecorino dan regusano (jenis-jenis keju).

Selain ester, golongan keton juga berperan penting dalam membentuk aroma keju, terutama methyl ketone, ini mempengaruhi rasa dari produk-produk susu dan juga aroma dari keju terutama dari jenis blue-veined. Keton umumnya diproduksi dari aktivitas enzimatik dari mold, namun dari salah satu hasil penelitian dari Deetae et al (2007) diketahui bahwa bakteri P. vulgaris dan Brachybacterium sp. Mampu memproduksi 2-alkanone yang mengandung atom karbon, 2-pentanone, 2-heptanone, 2-nonanone, dan 2-undecanone, kandungan ini membentuk aroma dari jenis keju roquefort, “Bleu des causses” dan “Bleu d’Avergne”. Aroma yang terdapat pada blue cheese berasal dari methyl ketone, 2-oktanone, 2-nonanone, 2-decanone, dan 2-undecanone yang berasosiasi dengan aroma buah, dan bunga. Pada keju cheddar, aromanya dari 2-butanone yang menyebabkan aroma seperti butterscotch, yang diketahui sebagai aroma yang khas pada cheddar, ini diproduksi oleh P. vulgaris yang berasosiasi dengan B. linens dan M. foliorum. Selain itu ada jenis-jenis keton lain yang diproduksi oleh bakteri asam laktat yang berperan dalam pembentukan aroma keju.

Volatile sulphur compounds (VSC) juga berperan penting dalam membentuk aroma keju. Peranan VSC terdapat pada bermacam-macam tipe keju misalnya parmesan, cheddar, dll. Mikroba B.linens, M. Foliorum, P. Vulgaris, dan Psychrobacter sp.  berperan penting dalam produksi VSC.

Degradasi enzimatik dari L-methionine dan formasi subsequent dari Volatile Sulphur compounds (VSC) berperan dalam pengembangan karakeristik aroma beberapa keju. (Cholet, et al. 2008). Methanethiol (MTL) merupakan VSC yang umumnya ditemukan pada proses pemasakan keju. Ini juga merupakan prekursor aroma sulfur yang lain seperti dimethyl sulfida (DMDS), dimethyl trisulfida (DMTS), dan S-methylthioesters.

Aktivitas L-methionine aminotransferase pada P. vulgaris dan strain Psychrobacter. L-methionine terdegradasi menjadi methantiol selama jalur transaminasi yang diikuti oleh aktifitas enzimatik dimetiolasi 4-methylthio-2-ketobutyric acid (KMBA), atau perubahan kimia dari KMBA menjadi methantiol (MTL).

Selain pada bakteri P. vulgaris dan Psychrobacter sp., dari golongan yeast, Yarrowia lipolytica juga dapat menghasilkan dan mengubah L-methionine menjadi VSC yang mempengaruhi rasa pada beberapa keju. Namun Y. Lipolytica tidak dapat mengasimilasi laktat ketika ada L-methionine pada media ”calon” keju. Sehingga dilakukan modifikasi genetik pada gen-gen yang mengatur transkripsi enzim katabolisme L-methionine dan metabolisme piruvat yang berperan dalam degradasi L-methionine. Sehingga diperoleh yeast dengan kemampuan meregulasi L-methionine yang kuat dan mengandung jenis dan jumlah VSC yang besar, seperti methanetiol dan produk autooksidasi (dimethyl disulfida dan dimethyl trisulfida) (Cholet, et al. 2008).

Selain gen-gen yang mengatur sintesis enzim, enzim itu sendiri juga ada yang dimodifikasi agar dapat melakukan proses pembuatan keju seperti yang diharapkan. Enzim yang dapat dimodifikasi yaitu L- dan D-lactic acid dan asam lemak. Enzim-enzim ini berperan dalam proses pembuatan keju cheddar. Level lipolytic dari enzim yang telah dimodifikasi, lebih tinggi dari keju cheddar biasa. Penambahan exogenous asetat, laktat, dan butirat, juga mengindikasikan bahwa enzim yang telah dimodifikasi dapat membentuk karakeristik rasa yang spesifik dan mengurangi pH produk. Jadi produksi dari enzim pada keju cheddar, yang telah dimodifikasi mampu meningkatkan manipulasi dari produk akhir glycolysis (laktat, propionat, dan asetat) dan lipolysis untuk meningkatkan kualitas produk pada aplikasi yang spesifik. (Kilcawley, et al, 2001). Modifikasi enzim yang diperoleh dari Lactobacillus casei ssp. Ketika ditambahkan Neutrase mampu mengurangi rasa pahit pada keju cheddar (Najafi dan Lee, 2007).

Menurut Novikova dan Ciprovica (2009), pengembangan rasa dari keju merupakan proses yang kompleks dimana enzim dari susu, rennet, kultur starter dan mikroba tambahan yang meningkatkan degradasi protein susu, lemak dan karbohidrat. Variasi bakteri asam laktat non starter (NSLAB) dan penyebarannya pada gumpalan keju mempengaruhi varietas, proses pembuatan, dan kondisi pemasakan keju. Pembuatan keju dengan menggunakan Lactobacillus spp. Dihasilkan keju yang menghasilkan 30 aroma selama proses pemasakan.

Penelitian yang dilakukan oleh Hynes, et al (2002) menunjukkan sepuluh strain dari Lactobacillus yang ditambahkan pada proses pembuatan keju mampu mempengaruhi proses pemasakan keju. Hal itu juga didukung oleh hasil penelitian dari Gummala dan Broadbent (1999), bahwa catabolisme Trp dari Lactobacillus helveticus dan L. Casei yang ditambahkan pada saat starvasi karbohidrat dan menjelang proses pemasakan, akan mempengaruhi rasa dari keju yang dihasilkan. Enzim yang di ekstrak dari Lactobacillus dapat meningkatkan reaksi transaminasi dan dehidrogenasi. Enzim dari Lactobacillus mengandung triptofan dekarboksilase. Degradasi triptofan akan mempengaruhi formasi kandungan aromatik.

Selain enzim-enzim yang berperan aktif dalam proses pemasakan keju, perlakuan fisik juga mempengaruhi. Hasil penelitian dari Tarakci dan Kucukoner (2006) menunjukkan bahwa pembungkusan kedap udara pada saat pemasakan keju menyebabkan perubahan kemampuan lipolysis dan proteolysis serta meningkatnya kandungan garam dan kelembutan keju.

Selain perlakuan fisik pada keju saat pemasakan, perlakuan fisik pada enzim juga mempengaruhi aktifitas enzim sehingga berdampak juga mempengaruhi proses pembuatan keju. Salah satu teknik penggunaan enzim pada pembuatan keju,yaitu dengan metode enkapsulasi. Metode ini bertujuan mengurangi hilangnya enzim saat proses penggumpalan, pemisahan cairan, rusaknya enzim karena perlakuan fisik atau distribusi enzim yang tidak merata pada susu. Melalui mekanisme enkapsulasi, enzim akan ”dibungkus” dan dilepas pada saat tertentu saat enzim benar-benar dibutuhkan aktifitasnya. Pada penelitian Kailasapathy dan Lam (2004), enzim yang di-enkapsulasi yaitu enzim protease dengan menggunakan kapsul K-carragenan, gellan, dan high melting fat fraction of milk fat (HMFF). Dari ketiga jenis kapsul tersebut ternyata enzim yang di encapsulasi dengan K-carragenan yang menunjukkan aktifitas proteolysis tertinggi. Hal ini menunjukkan bahwa K-carragenan mampu melindungi protease selama proses pembuatan keju sehingga pada saat aktifitas protease diperlukan, enzim dapat dilepaskan dari kapsul dan masih dapat bereaksi dengan baik. Sehingga keju dapat terbentuk dengan sempurna.

Daftar Referensi

Cholet, O. Hénaut, A. Hébert, A. and Bonarme, P. 2008. Transcriptional analysis of L-Methionine catabolism in the Cheese-Ripening Yeast Yarrowia lipolytica in relation to volatile sulfur compound biosynthesis. American society for microbiology. Vol 74, No. 11. p. 3356-3367.

Deetae, P. Bonnarme, P. Spinnler, H. E. and Helinck, S. 2007. Production of volatile aroma compounds by bacterial strains isolated from different surface-ripened French cheeses. Appl Microbiol Biotechnol. Springer-Verlag. 76:1161-1171.

Gosh, B. C. Sienkiewicz T. and Krenkel, K. 2003. Effect of Enzymes from Brevibacterium linens on ripening of cheddar type cheese. Milk Science. Vol. 52, No. 3.

Gummalla, S. and Broadbent, J. R. 1999. Tryptophan catabolism by Lactobacillus casei and Lactobacillus helveticus cheese flavor adjuncts. Journal Dairy Science. 82:2070-2077.

Habibi-Najafi, M. B. and Lee, B. H. 2007. Debittering of tryptic digests from β-casein and enzyme modified cheese by X-prolyl dipeptidase from Lactobacillus casei ssp. Casei. LLG. Iranian Journal of Science & Technology. Vol 3, No. A3.

Hynes, E. Ogier, J.C. Lamberet, G. and Delacroix-Buchet, A. 2002. The influence of starter and adjunct Lactobacilli culture on the ripening of washed curd cheeses. Brazilian Journal of Chemical Engineering. Vol 19, No. 04, pp. 397-402.

Kailasapathy, K. and Lam, S. H. 2004. Application of encapsulated enzymes to accelerate cheese ripening. International Dairy Journal 15 (2005) 929-939

Kilcawley, K. N. Wilkinson, M. G. and Fox, P. F. 2001. A survey of lipolytic and glycolytic End-Products in commercial cheddar enzyme-modified cheese. Journal Dairy Science. American Dairy Science Assosiation. 84:66-73.

Nonikova, A. and Ciproviča, I. 2009. Effect of ripening conditions on Latvian semi-hard cheese quality. Chemine Technologija. Nr. 3 (52). ISSN 1392-1231.

Tarakci, Z. and Kucukoner, E. 2006. Changes on phsycochemical, lipolysis and proteolysis of vacuum-packed Turkish Kashar Cheese during ripening. Journal Central Agriculture. Vol 7, No. 3 (459-464).

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s


%d bloggers like this: