18 Lactobacillus
G1 mampu menempel pada permukaan stainless steel dengan baik 4.9 log selcm
2
, mampu menghambat pertumbuhan E. coli, Salmonella Typhimurium dan Staphylococcus aureus dan meningkatkan jumlah BAL yang
ada pada mikroflora normal tikus. Lactobacillus G3 mengalami penurunan kurang dari 1 log resisten pada larutan MRSB yang diasamkan dengan HCl hingga pH
3. Hal ini menunjukkan Lactobacillus G3 memiliki ketahanan terhadap asam lambung dan berpotensi sebagai prebiotik.
1. Kriteria Probiotik
WHO 2002 menyatakan bahwa probiotik mempunyai kriteria sebagai berikut: tahan terhadap asam lambung dan asam empedu, mampu menempel
pada mukus atau sel epitel manusia dan sel lain, mempunyai aktivitas mikroba melawan bakteri patogen, mampu menurunkan penempelan patogen pada
permukaan usus, mempunyai aktivitas hidrolase garam empedu dengan menghasilkan enzim bile salt hidrolase dan tahan terhadap spermisida
aplikasi probiotik pada vagina. Selain hal tersebut di atas, literatur lain Gibson dan Fuller 2000 menyebutkan kriteria probiotik meliputi: a Galur
asli, b Harus aman dikonsumsi GRAS-Generally Recognized as Safe c Memiliki ketahanan hidup yang baik pada pangan. d Dapat ditumbuhkan
dalam skala besar tanpa variasi genetik. e Memiliki sifat sensori yang dapat diterima. Probiotik tidak mengurangi kualitas sensori pangan ketika probiotik
ditambahkan pada makanan. f Probiotik mampu bertahan dalam ekosistem mikroba pencernaan dan berkembang biak dalam saluran pencernaan. g Tidak
menyebabkan perut menjadi kembung. h Probiotik dapat melekat pada sel epitel usus dengan baik sehingga dapat meningkatkan pertahanan pada
pencernaan. i Probiotik mampu menghambat patogen dengan menghasilkan asam dan bakteriosin. j Mampu mengatur aktivitas metabolit seperti
menginaktivasi prokarsinogen. Mampu mengatur sistem imun imunomodulaor seperti mengurangi pengaruh alergi makanan.
19
2. Metabolit Probiotik
Probiotik menghasilkan senyawa metabolit primer seperti asam organik, hidrogen peroksida dan karbondioksida, juga metabolit sekunder seperti
bakteriosin, senyawa flavor diasetil dan asetaldehid dan eksopolisakarida EPS Surono 2004.
Asam organik . Fermentasi yang melibatkan BAL menghasilkan asam-
asam organik, terutama asam laktat. Asam laktat dihasilkan oleh seluruh Lactobasili dan bifidobakteria. Bifidobakteria memproduksi asam asetat dan
asam laktat dengan perbandingan berturut-turut 3:2. Asam laktat dan asam asetat telah diketahui menghambat Staphylococcus aureus Naidu dan
Clemens 2000. Wong dan Chen 1988 di dalam Naidu dan Clemens 2000
menyebutkan bahwa pertumbuhan B. cereus dihambat dengan adanya BAL yang memproduksi asam asetat pada pH 6 dan menghambat pertumbuhan
spora seiring bertambahnya asam format, asam laktat dan asam asetat berturut-turut pada pH 4.4, 4.3 dan 4.2.
Bifidobakteria tidak menghasilkan H
2
O
2
, namun memproduksi asam asetat dan asam laktat. Produksi kedua asam ini menurunkan pH saluran
pencernaan, yang dapat menghambat pertumbuhan patogen dan bakteri pembusuk. Dengan mengontrol pH saluran pencernaan, memungkinkan
membatasi bakteri pembusuk mengeluarkan fenol, ammonia, metabolit steroid, toksin bakteri seperti senyawa amin histamin, tyramin, cadaverin dan
agmatin Hidaka dan Eida 1988 di dalam Naidu dan Clemens 2000. Asam organik seperti asam laktat, asam asetat dan asam piruvat efektif
untuk membunuh banyak mikroorganisme. Mekanisme asam organik dalam menginaktivasi bakteri dapat dilihat pada Gambar 9. Asam organik dalam
bentuk yang tidak terdisosiasi mudah masuk ke dalam membran sel dan menurunkan pH sel internal. Hal ini menyebabkan protein dan DNA sel
bakteri terganggu dan menyebabkan bakteri mati O’Keeffe dan Hill 1999.
20 Gambar 9 Mekanisme asam lemah dalam menginaktivasi bakteri
Garbutt 1997.
Hidrogen Peroksida. Hidrogen peroksida H
2
O
2
dihasilkan oleh BAL yang tidak memiliki enzim katalase. Pada kondisi aerob, BAL mampu
memproduksi hidrogen peroksida dimana senyawa ini tidak stabil dan terurai menjadi radikal superoksida O
2 -
dan hidroksil OH
-
. Reaksi :
− −
+ ∗
↔ +
OH O
O O
H
2 2
2 2
Mekanisme senyawa H
2
O
2
dalam membunuh bakteri adalah: 1 Terjadinya oksidasi pada sel bakteri. Bakteri memiliki gugus sulfhidril pada
protein dinding sel. Gugus sulfhidril akan berinteraksi dengan radikal superoksida oksigen sehingga meningkatkan permeabilitas membran
membran sel terganggu dan mendenaturasi sejumlah enzim sel, 2 H
2
O
2
dapat bertindak sebagai prekursor zat yang mengawali suatu reaksi bagi pembentukan radikal bebas yang dapat merusak DNA, 3 Reaksi pembentukan
H
2
O
2
akan mengikat oksigen sehingga membentuk suasana anaerob yang tidak nyaman bagi bakteri aerob Surono 2004. Contoh probiotik yang
menghasilkan H
2
O
2
adalah Lactobacillus acidophilus Naidu dan Clemens 2000.
Bakteriosin. Bakteriosin adalah suatu peptida yang bersifat antibakteri
toksin. Aktivitas bakterisidal efek pembunuhan terhadap bakteri yang sensitif yaitu melalui destabilisasi fungsi permeabilitas membran sel dan
terhambatnya produksi energi Surono 2004 .
R-COOH R-COO
-
+ H
+
Kondisi netral
RCOO-H RCOO
-
+ H
+ pH internal berubah
Protein sel dan DNA terganggu
21 Bakteriosin tidak aktif melawan Gram-negatif namun aktif melawan
Gram-positif. Aksi penghambatan bakteriosin adalah bakteriosin merupakan protein yang bersifat hidrofobik, sifat hidrofobik ini mampu berpenetrasi ke
dalam membran sel Gram-positif yang bersifat hidrofobik melalui lapisan peptidoglikan Gambar 10 Parada et al. 2007.
Gambar 10 Dinding sel Gram-negatif dan Gram-positif . Sifat antimikroba yang dimiliki bakteriosin adalah spesifik mampu
membunuh bakteri tertentu saja. Adsorpsi ini diikuti dengan perubahan metabolik, biologi dan morfologi dan menyebabkan kematian bakteri yang
diserang Nissen-Meyer 1992. Contoh probiotik yang menghasilkan bakteriosin adalah B. bifidum dengan nama bifidin Salminen 2004 dan L.
acidophilus dengan nama lactacin F Parada et al. 2007.
Karbondioksida . Karbondioksida merupakan produk akhir dari
fermentasi heksosa oleh BAL heterofermentatif. Sifat antimikroba yang dimiliki karbondioksida berupa kemampuan menciptakan kondisi lingkungan
yang anaerob dengan cara menggantikan posisi oksigen dan CO
2
terakumulasi dalam membran lipid bilayer yang akan mengganggu permeabilitas membran
sehingga menyebabkan kerusakan sel membran. Contoh probiotik yang menghasilkan CO
2
adalah B. infantis Wang dan Gibson 1993 .
Diasetil dan asetaldehid. Diasetil merupakan produk akhir pada
metabolisme piruvat melalui fermentasi sitrat oleh BAL. Diasetil mempunyai aktivitas antimikroba melawan patogen penyebab keracunan makanan dan
Gram-positif Gram-negatif
Lipopolisakarida Asam teikoat
Porin Membran luar
Lipoprotein murein Peptidoglikan
Ruang Periplasma Membran sel
Membran protein Lipid
22 mikroorganisme berbahaya. Diasetil lebih efektif melawan bakteri Gram-
negatif, kapang dan kamir dibandingkan melawan Gram-positif. Diasetil memiliki berat molekul yang rendah dan bersifat hidrofilik. Sifat
hidrofilik ini menyebabkan diasetil mampu masuk melalui protein porin ke bagian dalam bakteri Gram-negatif tanpa mengganggu permeabilitas membran
luar. Hal inilah yang memberikan nilai tambahan pada diasetil sebagai senyawa antimikroba pada makanan, karena aksinya yang kuat secara alami
membunuh bakteri Gram-negatif. Diasetil dengan konsentrasi 100 ppm mampu mematikan E. coli dan Staphylococcus aureus Lanciotti et al. 2003.
Asetaldehid terbentuk selama metabolisme karbohidrat oleh BAL heterofermentatif seperti L. bulgaricus dan S. thermophilus. Asetaldehid
menjadi etanol dengan reoksidasi dari nukleutida piridin, dikatalis oleh NAD dependent alkohol dehidrogenase. Asetaldehid memberikan aroma khas
yoghurt. Asetaldehid dengan konsentrasi 10-100 ppm melawan patogen seperti E. coli, Salmonella Typhimurium dan Staphylococcus aureus.
Eksopolisakarida EPS. BAL menghasilkan polisakarida sebagai
komponen dinding sel dan juga sebagai kapsul dan lendir Surono 2004. Roberts et al. 1995 melaporkan beberapa BAL dapat memproduksi EPS.
EPS dapat terdiri atas polisakarida dengan satu jenis gula homopolisakarida dan campuran beberapa gula heteropolisakarida. Contoh BAL penghasil
homopolisakarida adalah Streptococcus mutans dan Leuconostoc mesenteroides
dengan jenis glukan berturut-turut disebut mutan dan dekstran. Contoh BAL yang menghasilkan EPS heteropolisakarida adalah
Bifidobacterium longum BB-79 dengan kandungan EPS terdiri dari galaktosa
dan gula heksosa kemungkinan glukosa dengan campuran asam laktat. Dengan adanya EPS, bakteri probiotik mampu menempel pada mukosa
usus. EPS mengawali adhesi penempelan dan menjadi senyawa pelekat permanen bagi bakteri untuk berkolonisasi. Dengan berkolonisasinya
probiotik pada permukaan usus mukosa maka dapat meningkatkan aktivitas antagonistik terhadap enteropatogen, modulasi sistem imun dan memperbaiki
kesembuhan mukosa lambung. Semakin lama bakteri probiotik tinggal pada
23 permukaan mukosa, maka semakin memberi kesempatan untuk metabolisme
dan menstimulir sistem imun Surono 2004.
E. UBI JALAR Ipomoea batatas L
