8
Lactobacillus rhamnosus R21 merupakan bakteri asam laktat berbentuk batang pendek, gram positif Gambar 2, bersifat katalase negatif, optimal tumbuh pada suhu 45
o
C dan masih bisa tumbuh pada suhu 10-15
o
C. Bakteri ini mampu memfermentasi glukosa, tetapi tidak menghasilkan CO
2
, dekstran, dan tidak memfermentasi sukrosa sehingga tergolong bakteri asam laktat homofermentatif.
Lactobacillus rhamnosus R21 memiliki ketahanan yang baik terhadap kondisi asam pH 2 dengan penurunan hanya 0.07 siklus log dan juga tahan garam empedu 0.5 dengan penurunan jumlah
bakteri sebesar 2.23 log CFUg Nuraida et al. 2007. Selain itu, L. rhamnosus R21 memiliki ketahanan yang cukup baik terhadap proses pengeringan beku dengan penurunan hanya 0.97 log.
Ketika diinokulasikan ke dalam susu formula, bakteri probiotik ini juga memiliki viabilitas yang baik pada rekonstitusi suhu 50, 60, dan 70
o
C. Pada penelitian Saputra 2012 yang menggunakan L. rhamnsous R21 dalam susu formula dengan jumlah 10
8
CFUmL untuk berkompetisi dengan C. sakazakii YR c3a, L. rhamnosus R21 mengalami penurunan 1 log setelah direkonstitusi pada suhu
50, 60, dan 70
o
C. Namun, pada jumlah awal yang lebih rendah 10
7
CFUmL, jumlah L. rhamnosus R21 dapat menurun sebanyak 1 log ketika direkonstitusi dengan suhu yang sama Riyanti 2012.
Sejumlah galur Lactobacillus rhamnosus telah digunakan sebagai probiotik pada produk-produk komersial, antara lain L. rhamnosus R0011, L. rhamnosus HN001 DR20, L. rhamnosus GR-1, L.
rhamnosus LB21, L. rhamnosus GG1, dan L. rhamnosus 271 Holm 2003 dan Shah 2004.
Gambar 2. Hasil pewarnaan gram Lactobacillus rhamnosus R21
C. AKTIVITAS ANTIMIKROBA BAKTERI ASAM LAKTAT
Mekanisme aktivitas antibakteri dari probiotik galur Lactobacillus berkaitan dengan banyak faktor. Secara khusus, dengan memproduksi metabolit seperti asam asetat dan asam laktat yang
menyebabkan penurunan pH, Lactobacillus menghambat pertumbuhan bakteri patogen dan terkadang bahkan membunuhnya. Salah satu bakteri patogen yang mampu dihambat oleh Lactobacillus adalah
Salmonella enterica subspecies enterica serovar typhimurium. Aktivitas penghambatan atau pembunuhan oleh probiotik Lactobacillus terhadap S. Typhimurium telah dipelajari oleh Fayol-
Messaoudi et al. 2005 dengan menggunakan metode in vitro dimana aktivitas tersebut diukur pada media Luria Broth LB atau Phosphate-Buffered Saline PBS
Secara spesifik, asam laktat Gambar 3 adalah senyawa asam organik yang banyak berperan dalam aktivitas antibakteri dari probiotik Lactobacillus. Lebih jauh lagi, mekanisme pembunuhan
terhadap bakteri patogen mungkin dihasilkan dari aksi sinergis dari asam laktat dan molekul non-asam laktat yang disekresikan. Alakomi et al. 2000 menunjukkan bahwa asam laktat berperan sebagai
permeabilisator pada membran luar dari patogen gram negatif, sehingga meningkatkan penetrasi molekul antibakteri ke dalam sel bakteri patogen.
9
Gambar 3. Struktur molekul asam laktat Asam laktat merupakan asam lemah dengan nilai pKa 3.8. Mekanisme antimikroba dari asam
laktat melalui dua macam cara yaitu disosiasi asam di luar sel dan disosiasi asam di dalam sel mikroba. Pada pH 5-8 pH umum makanan, molekul asam laktat terdisosiasi di lingkungan sehingga
konsentrasi H
+
di lingkungan meningkat. Hal ini berpengaruh terhadap gradien proton transmembran dari sel mikroba. Sebagai bentuk penyesuaian diri, pompa proton sel mengangkut banyak proton
sehingga sel kehilangan banyak energi dan pH internal sel menurun. Selain itu struktur dinding sel dan membran sitoplasma juga terekspos oleh H
+
. Hal ini dapat merusak ikatan ion makromolekul di dalam sel sehingga merusak struktur tiga dimensi sel dan fungsinya. Pada pH 5.0, molekul asam
laktat yang terdisosiasi di luar sel mencapai 93.9, sisanya tetap tidak terdisosiasi yaitu sekitar 6.1. Jumlah molekul yang tidak terdisosiasi meningkat dengan menurunnya nilai pH lingkungan. Pada pH
4.0, jumlah molekul tidak terdisosiasi mencapai 39.2. Molekul asam laktat yang tidak terdisosiasi bersifat lipofilik sehingga dapat menembus membran sel mikroba dengan mudah. Karena pH internal
sel lebih tinggi dibandingkan nilai pK asam laktat, maka molekul tersebut akan terdisosiasi di dalam sel dan merilis banyak proton H
+
. Penumpukan proton yang terlalu banyak menurunkan pH internal sel dan mengubah gradien proton. Sel akan berusaha mengeluarkan kelebihan proton dengan pompa
protonnya dan ini membutuhkan sejumlah energ. Ketika pH eksternal mencapai 4.5 atau lebih rendah, energi yang digunakan sel untuk memompa proton terlalu besar, sehingga pH internal sel turun
drastis. Penurunan pH sel akan merusak struktur dan fungsi sel. Lebih dari itu, sel kehilangan kemampuannya untuk mentransport nutrisi yang dibutuhkan dan menghasilkan energi. Akibatnya,
pertumbuhan sel menjadi tehambat Ray dan Bhunia 2007. Lehto dan Salminen 1997 menemukan bahwa L. rhamnosus memiliki ketergantungan
terhadap pH dalam aktivitasnya menghambat Salmonella. Pada nilai pH 7, efek antibakteri dari Lactobacillus rhamnosus hilang. Secara umum probiotik sangat sensitif terhadap perubahan kondisi
lingkungan seperti aktivitas air, potensial redoks, peningkatan suhu, dan keasaman Siuta-Cruce dan Goulet 2001. Selain itu, viabilitas probiotik juga dipengaruhi oleh ketersediaan nutrisi, faktor
penunjang dan penghambat pertumbuhan, konsentrasi gula, oksigen terlarut, level inokulasi, dan waktu fermentasi Shah 2000. Pada pH di bawah 4.4, ada kecenderungan populasinya menurun
Dave dan Shah 1997. Selain asam laktat dan asam asetat, BAL juga dapat memproduksi senyawa lain, seperti asam
format, diasetil, hydrogen peroksida, karbondioksida, dan bakteriosin yang berpotensi menghambat beberapa mikroorganisme lain. Mekanisme aktivitas penghambatan mikroba patogen oleh BAL dapat
pula terjadi melalui beberapa faktor, antara lain 1 mengganggu komponen penyusun dinding sel, 2 meningkatkan permeabilitas membran sehingga menyebabkan sel kehilangan komponen
penyusunnya, 3 menginaktifkan enzim esensial yang berakibat terhambatnya sintesis protein dan kerusakan fungsi material genetik Branen dan Davidson 1993.
Sejumlah BAL isolat ASI memiliki aktivitas penghambatan terhadap bakteri patogen. Nuraida et al. 2008 mendapatkan beberapa isolat BAL 42 isolat dari ASI dan setelah diuji aktivitasnya
terhadap bakteri patogen E. coli, B. cereus, S. aureus, dan Salmonella Typhimurium, terbukti bahwa isolat-isolat tersebut mampu menghambat pertumbuhan bakteri-bakteri patogen dengan diameter
10
penghambatan bervariasi antara 2.0-5.4 mm. L. rhamnosus R21 merupakan salah satu isolat BAL asal ASI yang memiliki kemampuan yang baik dalam menghambat sejumlah bakteri patogen. Berdasarkan
penelitian Hartanti 2007, zona hambat Staphylococcus aureus oleh L. rhamnosus R21 3.0 mm sedangkan zona hambat terhadap B. cereus dan E. coli sebesar 4.6 mm dan 3.00 mm. Kemampuan L.
rhamnosus R21 menghambat S. Typhimurium ditunjukkan dengan pembentukan diameter penghambatan 3.1 mm. Selanjutnya diketahui bahwa secara in vitro L. rhamnosus R21 mampu
mengurangi jumlah sel EPEC K1.1 penyebab diare sebesar 2.13 log cfumL. Menurut Rohmawati 2010, L. rhamnosus R21 termasuk ke dalam 8 isolat BAL asal ASI yang memiliki daya
penghambatan yang baik terhadap Listeria monocytogenes, ditandai denga n diameter penghambatan ≥
7.7 mm. Supernatan bebas sel yang tidak dinetralisasi, yang dihasilkan oleh L. rhamnosus R21 mampu menurunkan Listeria monocytogenes sebanyak 4.7 log. Aktivitas penghambatan ini
kemungkinan besar disebabkan oleh adanya komponen antimikroba yang dihasilkan oleh BAL, yaitu bakteriosin. Berdasarkan penelitian Saputra 2012, L. rhamnosus R21 dapat menghambat
pertumbuhan C. sakazakii YR c3a sebesar 2.82 log CFUmL setelah 24 jam kompetisi. Pada susu formula rekonstitusi, penghambatan C. sakazakii YR c3a oleh L. rhamnosus R21 sebesar 1.05
CFUmL pada suhu rekonstitusi 60
o
C dan 1.26 log CFUmL pada suhu rekonstitusi 70
o
C. Nilai penghambatan tersebut diperoleh setelah 8 jam hang time.
D. SUSU FORMULA BAYI
