Seratus ppm diasetil bersifat bakterisidal terhadap E. coli dan S. aureus
sedangkan terhadap L. monocytogenes bersifat bakteriostatik Lanciotti et al., 2003. Medium yang mengandung glukosa dan sitrat
menghasilkan diasetil dua kali lipat dibandingan medium yang hanya mengandung sitrat Jyoti et al., 2003.
4. KARBONDIOKSIDA CO
2
Karbondioksida pada umumnya terbentuk selama fermentasi heksosa oleh BAL heterofermentatif, tetapi banyak jalur metabolisme lain
yang menghasilkan CO
2
selama fermentasi. CO
2
memiliki efek antimikroba ganda. Pembentukan CO
2
menghasilkan lingkungan anaerobik dan CO
2
sendiri memiliki aktivitas antimikroba. Mekanisme penghambatan oleh CO
2
belum diketahui, tetapi diperkirakan karena terhambatnya dekarboksilasi enzimatik dan akumulasi CO2 pada lipid 2
lapis menyebabkan tidak berfungsinya permeabilitas membran Ouwehand dan Vesterlund, 2004.
Pada konsentrasi rendah, CO
2
dapat menstimulasi pertumbuhan beberapa organisme sedangkan pada konsentrasi lebih tinggi dapat
mencegah pertumbuhannya. Karena sifat antimikrobanya, saat ini CO2 digunakan sebagai komponen utama modified atmosphere packages
MAP. Bakteri gram negatif lebih sensitif terhadap CO
2
pada MAP daripada bakteri gram positif Ouwehand dan Vesterlund, 2004.
5. BAKTERIOSIN
a. Karakteristik Bakteriosin
Bakteriosin adalah senyawa yang memiliki sifat seperti protein dan bersifat antibakteri serta disintesis didalam ribosom. Menurut Jack et al.
1995, bakteriosin merupakan senyawa protein yang mudah didegradasi oleh enzim proteolitik dan memiliki kemampuan menghambat
pertumbuhan mikroorganisme yang secara filogenetik dekat dengan bakteri penghasil bakteriosin. Penemuan bakteriosin dimulai pada tahun
1925 ketika Gratia mengamati penghambatan E. coli oleh E. coli V De Vuyst dan Vandamme, 1994.
Bakteriosin dapat dihasilkan oleh bakteri gram positif dan negatif. Bakteri gram positif menghasilkan bakteriosin yang bersifat : a disintesis
dalam ribosom, terdiri dari 30-60 asam amino; b aktivitas penghambatan dari sempit hingga luas terhadap bakteri gram positif; c tahan panas; dan
d terdapat sistem perlindungan diri yang spesifik pada strain penghasil terhadap bakteriosin yang dihasilkannya Jack et al., 1995.
Salah satu sifat penting bakteri asam laktat adalah kemampuanya dalam menghasilkan senyawa antimikroba yang dinamakan bakteriosin
Savadogo et al., 2006. Bakteriosin yang dihasilkan oleh BAL didefinisikan sebagai protein aktif atau protein kompleks agregat protein,
protein lipokarbohidrat, glikoprotein dan lain-lain yang menunjukkan aktivitas bakterisidal terutama terhadap bakteri gram positif dan khususnya
terhadap spesies yang berhubungan dekat dengannya. Beberapa bakteriosin yang dihasilkan BAL dapat menghambat mikroba patogen dan
pembusuk seperti Bacillus cereus, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens
, Listeria monocytogenes, Staphhylococcus aureus dan lain- lain De Vuyst dan Vandamme, 1994.
Bakteriosin bersifat stabil dalam makanan, dapat didegradasi, dapat dicerna, aman bagi kesehatan dan aktif pada konsentrasi rendah sehingga
sangat berpotensi sebagai pengawet biologi De Vuyst dan Vandamme, 1994. Bakteriosin yang paling banyak digunakan adalah nisin. Nisin dapat
mencegah pembusukan keju olahan dan keju alami oleh Clostridium, memperpanjang masa simpan susu di negara yang bersuhu hangat,
mencegah pertumbuhan Lactobacilli pembusuk pada fermentasi bir dan wine
, dan memberi perlindungan tambahan terhadap spora Clostridium dan Bacillus pada makanan kaleng. Nisin adalah bahan tambahan pangan
yang diijinkan oleh lebih dari 50 negara termasuk US dan Eropa dengan nama dagang Nisaplin Vandenberg, 1993; Delves-Broughton et al.,
1996. Walaupun banyak digunakan, nisin memiliki kelemahan yaitu aktivitas antimikrobanya rendah pada makanan dan kurang aktif pada pH
netral maupun basa. Oleh karena itu, isolasi bakteriosin baru yang dapat
aktif pada makanan dan aktif pada pH tinggi sangat diinginkan Martirani et al.
, 2002. Bakteriosin memiliki perbedaan dalam hal spektrum aktivitas,
bobot molekul, tipe aksinya, genetik dan sifat biokimianya. Bakteriosin dapat dihasilkan secara spontan atau dengan induksi. Faktor genetik
bakteriosin kebanyakan terletak pada plasmid, sedikit pengecualian yaitu pada kromosom. Pelepasan bakteriosin membutuhkan ekspresi dan
aktivitas protein pelepas bakteriosin serta keberadaan fosfolipase A yang tahan deterjen pada membran luar BAL. Penghambatan oleh bakteriosin
bersifat spesifik spesies dan aktivitas letal terjadi melalui penjerapan adsorpsi pada reseptor spesifik yang terletak pada permukaan bakteri
sensitif, kemudian diikuti dengan perubahan metabolisme, biologi dan morfologi yang mengakibatkan terbunuhnya bakteri sensitif Naidu dan
Clemens, 2000. Target utama bakteriosin yang dihasilkan BAL adalah membran
sitoplasma. Bakteriosin menginisiasi reaksi yang mengubah permeabilitas membran sehingga mengganggu transpor membran atau menghilangkan
proton motive force PMF sehingga menghambat produksi energi dan
biosintesis protein atau asam nukleat Nissen-Meyer et al., 1992. Menurut Nes et al. 1996, akhir-akhir ini sejumlah besar
bakteriosin baru yang berasal dari BAL telah dikarakterisasi. Kebanyakan bakteriosin baru termasuk dalam bakteriosin kelas II yang memiliki sifat-
sifat seperti : kecil 30-100 asam amino, tahan panas, dan umumnya dimodifikasi sebelum translasi. Bakteriosin yang dihasilkan bakteri gram
positif seperti BAL bersifat peptida kecil dan berukuran 3-6 kDa. Kebanyakan bakteri penghasil bakteriosin hanya mensintesis satu
bakteriosin, tetapi beberapa BAL menghasilkan lebih 2-3 bakteriosin.
b. Klasifikasi Bakteriosin
Penggolongan bakteriosin yang dihasilkan oleh BAL menurut Ouwehand dan Vesterlund 2004 antara lain :
1 Kelas I Lantibiotik
Bakteriosin kelas I dinamakan lantibiotik, peptida kecil 5 kDa. Lantibiotik mengandung asam amino yang secara alami tidak ada di alam
seperti: lantionin dan β-metil lantionin dengan penambahan sejumlah asam amino terdehidrasi. Asam amino tidak biasa ini disintesis melalui
modifikasi setelah translasi. Contoh lantibiotik adalah nisin A, nisin Z, Lacticin 481, Lactocin S dan lain-lain.
2 Kelas II
Bakteriosin kelas II juga kecil 10 kDa, pada umumnya stabil terhadap panas, tidak mengandung lantionin, dan merupakan peptida aktif
membran. Kelompok kedua ini dibagi lagi dalam tiga sub kelas. Kelas IIa merupakan kelompok terbesar yang mempunyai peptide listeria-active
dengan sekumpulan sekuen amino-terminal. Kelas IIb adalah bakteriosin dengan dua peptida. Kelas IIc adalah bakteriosin teraktifasi-tiol.
3 Kelas III
Bakteriosin kelas III berukuran besar 30 kDa dan tidak tahan panas. Bakteriosin kelas III yang sudah diisolasi hanya berasal dari genus
Lactobacillus . Bakteriosin yang dikelompokkan dalam kelas ini tidak
terlalu banyak karena sedikitnya pengetahuan tentang jenis ini.
4 Kelas IV
Bakteriosin kelas IV merupakan kompleks dengan karbohidrat atau lipida. Informasi tentang bakteriosin ini sangat terbatas.
Pengelompokan bakteriosin beserta contoh bakteri penghasil, nama bakteriosin dan bobot molekulnya Naidu dan Clemens, 2000 dapat
dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Pengelompokan bakteriosin beserta contoh bakteri penghasil,
nama bakteriosin dan bobot molekulnya
Jenis Bakteriosin dan Strain BAL Bakteriosin Bobot Molekul
Lantibiotik Kelas I Lactococcus lactis
ssp. lactis ATCC114 Lactococcus lactis
ssp. lactis NIZ022186 Lactobacillus sake
L45 Lactococcus lactis
ssp. lactis CNRZ481 Carnobacterium
ssp. U149 Lactobacillus plantarum
LPCO10 Enterococcus faecium
T136 Nisin A
Nisin B Lactosin S
Lacticin 481 Carnocin U149
Plantaricin S Enterocin A
Enterocin B 33.5 kD
3.8 kD 2.9 kD
4.6 kD
4.8 kD
Bakteriosin kecil tahan panas Kelas II
Lactococcus lactis ssp. lactis LMG2130
Lactococcus lactis ssp. cremoris 9B4
Lactococcus lactis ssp. lactis
Lactobacillus acidophilus 11088
Leuconostoc gelidium UAL187
Pediococcus acidilactici PAC1.0
Lactococcin A Lactococcin B
Lactococcin M Lactacin F
Leucocin A Pediocin PA-1
5.8 kD
6.3 kD 3.9 kD
4.6 kD
Bakteriosin besar tidak tahan panas Kelas III
Lactobacillus helveticus 481
Lactobacillus delbrukii JCM 1106
Lactobacillus delbrukii JCM 1248
Lactobacillus acidophilus LAPT1060
Lactobacillus casei
B80
Helveticin J Lacticin A
Lacticin B Acidophilucin
A Caseicin 80
37 kD
42 kD
Sumber : Naidu dan Clemens 2000
c. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Produksi Bakteriosin
Berbagai faktor dapat mempengaruhi suatu bakteri dalam menghasilkan bakteriosin. Nutrisi, pH media Todorov dan Dicks, 2007,
dan suhu Todorov dan Dicks, 2005
a
adalah faktor kritis suatu bakteri dalam menghasilkan senyawa bakteriosin. Selain itu, setiap bakteri
menghasilkan bakteriosin pada fase pertumbuhan tertentu fase logaritmik atau fase stasioner sehingga waktu inkubasinya berbeda satu sama lain.
Suhu inkubasi cawan juga dapat mempengaruhi aktivitas bakteriosin dalam menghambat bakteri uji Janes et al., 1999.
Produksi bakteriosin ST712BZ oleh Lactobacillus pentosus dalam medium MRSB dipengaruhi oleh pH media. Media yang memiliki pH 5.5,
6.0, dan 6.5 menghasilkan bakteriosin ST712BZ dalam jumlah besar 12.800 AUml sedangkan media yang memiliki pH 5.0 dan 4.5
menghasilkan bakteriosin lebih sedikit 6.400 AUml dan 3.200 AUml Todorov dan Dicks, 2007. Produksi bakteriosin ST194BZ oleh
Lactobacillus plantarum juga maksimum pada media yang memiliki pH
5.5, 6.0, dan 6.5 Todorov dan Dicks, 2005
a
sedangkan bakteriosin yang dihasilkan oleh L. acidophilus mencapai maksimum pada media yang
memiliki pH 5.0 Karthikeyan dan Santhosh, 2009. Media pertumbuhan juga mempengaruhi produksi bakteriosin oleh
Lactobacillus plantarum ST194BZ. Produksi optimum 12.800 AUml
terjadi karena penambahan tripton 20 gramL, kombinasi tripton dan ekstrak daging 1:0.6, atau tripton dan yeast ekstrak 1:0.6. Konsentrasi
KH
2
PO
4
sebesar 10, 20, 50 gL menghasilkan aktivitas ganda 25.600 AUml. Penambahan MRS dengan 1 gL gliserol dapat menghambat
produksi bakteriosin sedangkan penambahan vitamin tidak menstimulasi produksi bakteriosin Todorov dan Dicks, 2005
a
. Berbeda dengan bakteriosin ST194BZ; penambahan tripton 20 gL, D-glukosa 20 gL,
dan sukrosa 20 gL pada media MRS tidak meningkatkan produksi bakteriosin ST461BZ dan ST462BZ yang dihasilkan oleh L. rhamnosus.
Penambahan K
2
HPO
4
sebanyak 20 gL atau 50 gL dapat meningkatkan produksi bakteriosin menjadi dua kali lipat 25.600 AUml sedangkan
penambahan KH
2
PO
4
sebanyak 20 gL-100 gL dapat meningkatkan produksi bakteriosin ST462BZ sebanyak empat kali lipat 51.200 AUml
Todorov dan Dicks, 2005
b
. Penambahan vitamin seperti tiamin dan DL- 6,8-thioctic acid dapat menghasilkan bakteriosin ST712BZ dua kali lebih
banyak dibandingkan dengan kontrol Todorov dan Dicks, 2007. Suhu pertumbuhan dan produksi bakteriosin sering berkorelasi,
seperti pada produksi lactocin A, enterocin 1146, lactocin S, amylovorin 1471, dan Nisin Z. Produksi bakteriosin ST194BZ pada suhu 30˚C adalah
12.800 AUml sedangkan pada suhu 37˚C adalah 6400 AUml Todorov
dan Dicks, 2005
a
. Produksi maksimum bakteriosin yang dihasilkan oleh Lactobacillus acidophilus
terjadi pada suhu 40˚C Karthikeyan dan Santhosh, 2009. Masing-masing bakteri memiliki suhu optimum yang
berbeda dalam memproduksi bakteriosin. Menurut Parente et al. 1997 dan Lejeune et al. 1998, produksi
bakteriosin pada BAL berkaitan dengan pertumbuhanya: produksi bakteriosin biasanya terjadi sepanjang fase pertumbuhan dan berhenti pada
akhir fase eksponensial kadang-kadang sebelum akhir fase eksponensial. Aktivitas bakteriosin L. plantarum N014 tidak terdeteksi sampai kultur L.
plantarum N014 memasuki fase eksponensial dan aktivitas bakteriosin
mencapai maksimum pada awal fase stasioner. Setelah mencapai level tertinggi,
aktivitas bakteriosin
menurun dengan
cepat Rattanachaikunsopon dan Phumkhachorn, 2006. Berbeda dengan L
plantarum N014, bakteriosin yang dihasilkan oleh L. acidophilus memiliki
aktivitas maksimum pada akhir fase stasioner Karthikeyan dan Santhosh, 2009. Produksi senyawa mirip bakteriosin oleh Lactococcus lactis CWBI-
B1410 dimulai pada fase eksponensial dan mencapai maksimum selama fase stasioner Diop et al., 2008. Hal ini memperlihatkan bahwa produksi
bakteriosin masing-masing bakteri sangat spesifik. Suhu inkubasi cawan dapat mempengaruhi aktivitas bakteriosin.
Menurut Janes et al. 1999, leucocin BC2 dapat menghambat L. monocytogenes
dengan maksimum ketika cawan diinkubasi pada suhu 8˚C selama 7 hari 12.800 AUml sedangkan ketika cawan diinkubasi pada
suhu 37˚C selama 1 hari aktivitasnya berkurang 1600 AUml. Sebaliknya, aktivitas lactocin G13 tetap sama pada kedua suhu inkubasi
cawan tersebut. Selain faktor-faktor diatas, faktor lain seperti tingkat salinitas media juga mempengaruhi bakteri dalam menghasilkan senyawa
bakteriosin. Produksi maksimum bakteriosin oleh Lactobacillus acidophilus
terjadi dengan penambahan NaCl 0.9 .
D. BAKTERI PATOGEN
Bakteri patogen adalah bakteri penyebab penyakit. Bakteriosin yang dihasilkan oleh BAL didefinisikan sebagai protein aktif atau protein kompleks
yang menunjukkan aktivitas bakterisidal terutama terhadap bakteri Gram positif dan khususnya terhadap spesies yang berhubungan dekat denganya De
Vuyst dan Vandamme, 1994. Bakteri patogen yang memiliki hubungan dekat dengan BAL karena bersifat Gram positif misalnya Listeria monocytogenes,
