View of DAYA ANTIBAKTERI FILTRAT ASAM LAKTAT DAN BAKTERIOSIN Lactobacillus acidophillus CPS1 DALAM MENGHAMBAT PERTUMBUHAN Escherichia coli ATCC 25922, Klebsiella pneumoniae ATCC 700603, DAN Salmonella typhi PS1

DAYA ANTIBAKTERI FILTRAT ASAM LAKTAT DAN BAKTERIOSIN

  

Lactobacillus acidophillus CPS1 DALAM MENGHAMBAT PERTUMBUHAN

Escherichia coli ATCC 25922, Klebsiella pneumoniae ATCC 700603,

DAN Salmonella typhi PS1

Prima Nanda Fauziah

• _*

  Prodi Analis Kesehatan, Stikes Jenderal Achmad Yani

  Email: primanandafauziah@analis-ayani.ac.id

  ABSTRAK

Penelitian mengenai daya antibakteri filtrat asam laktat dan bakteriosin Lactobacillus acidophillus

CPS1 dalam menghambat pertumbuhan bakteri patogen Gram-negatif Escherichia coli ATCC 25922,

  ATCC 700603, dan Salmonella typhi PS1 telah dilakukan di Laboratorium Klebsiella pneumoniae

Mikrobiologi Prodi Analis Kesehatan Stikes Jenderal Achmad Yani pada November 2013. Penelitian

ini bertujuan untuk mendapatkan perlakuan terbaik antara konsentrasi filtrat asam laktat dan

bakteriosin L. acidophillus CPS1 terhadap nilai minimum inhibitory concentration (MIC) dan besar

daerah hambat pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1.

  

Penelitian ini terdiri dari 2 tahap yaitu tahap pertama menguji MIC filtrat asam laktat dan bakteriosin

L. acidophillus CPS1 terhadap pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan

S. typhi PS1. Tahap kedua menguji efektivitas filtrat asam laktat dan bakteriosin L. acidophillus CPS1

terhadap besar daerah hambat pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan

S. typhi PS1. Hasil penelitian tahap pertama menunjukkan bahwa konsentrasi 40% filtrat asam laktat

dan 30% filtrat bakteriosin L. acidophillus CPS1 bersifat bakterisidal terhadap E. coli ATCC 25922,

K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1. Hasil penelitian tahap kedua memperlihatkan bahwa

semakin besar konsentrasi filtrat asam laktat dan bakteriosin L. acidophillus CPS1 menunjukkan

pengaruh peningkatan daerah hambat E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S.

typhi PS1. Simpulan, filtrat asam laktat dan bakteriosin L. acidophillus memiliki daya antibakteri

terhadap pertumbuhan E. coli, K. pneumoniae, dan S. typhi. Besar daya antibakteri L. acidophillus

terhadap pertumbuhan E. coli, K. pneumoniae, dan S. typhi dipengaruhi oleh jenis filtrat, konsentrasi

filtrat L. acidophillus, dan spesies bakteri patogen.

  Kata kunci: Asam laktat, bakteriosin, escherichia coli, klebsiella pneumoniae, salmonella typhi , lactobacillus acidophillus.

A. PENDAHULUAN

  Penggunaan probiotik yang tidak menimbulkan efek samping serta diduga aman bagi tubuh dalam mengatasi berbagai penyakit infeksi akhir

• – akhir ini semakin meningkat akibat mewabahnya bakteri patogen yang resisten terhadap antibiotik (Morrow, 2010). Probiotik merupakan mikroorganisme hidup yang jika diberikan dalam jumlah adekuat akan memberikan manfaat kesehatan bagi penjamu (Kaboosi, 2011). Banyak probiotik yang diketahui menghasilkan senyawa antibakteri dengan kisaran molekul kecil hingga peptida antimikroba bioaktif yang dapat menghambat pertumbuhan patogen. Dibandingkan dengan penghambatan pertumbuhan secara langsung terhadap patogen, probiotik lebih berperan sebagai imunomodulator untuk menciptakan kondisi yang tidak memungkinkan bagi patogen untuk hidup. Terdapat banyak mekanisme yang memungkinkan patogen dapat disingkirkan oleh probiotik. Pertama, beberapa probiotik dapat mengubah kemampuan patogen untuk melekat atau menginvasi sel epitel. Kedua, probiotik dapat menyita nutrisi penting dari invasi patogen dan menghalangi kemampuan kolonisasi. Ketiga, probiotik mengubah ekspresi gen patogen guna menghambat fungsi ekspresi virulensi. Terakhir, probiotik dapat menciptakan kondisi yang tidak menguntungkan bagi kolonisasi patogen dengan mengubah pH, lapisan mukus, dan faktor lain pada area sekitarnya (Britton dan Versalovic, 2008). Dengan begitu berbagai penyakit infeksi bisa dicegah (Soeharsono dkk., 2010).

  Salah satu bakteri probiotik yang paling umum digunakan adalah genus Lactobacillus. Umumnya Lactobacillus merupakan bakteri yang termasuk dalam mikroflora normal usus dan saluran pernapasan atas yang bersifat anaerob, termasuk diantaranya adalah Lactobacillus

  

acidophillus (Glück dan Gebbers, 2003). L. acidophillus dapat menghasilkan asam laktat

  sebagai produk utama dari fermentasi karbohidrat. Agen antibakteri seperti asam laktat dan bakteriosin yang dimiliki bakteri L. acidophillus diketahui memiliki efek yang sangat penting dalam menghambat pertumbuhan bakteri patogen dan meningkatkan sistem kekebalan tubuh dengan mengaktifkan sel limfosit T (Schifferli, 1988; Kaboosi, 2011).

  Pada infeksi global dan nasional, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, dan

  

Salmonella typhi adalah yang paling penting karena merupakan penyebab penyakit infeksi

  terbesar pada bayi dan orang dewasa. E. coli adalah yang paling penting karena merupakan penyebab diare terbesar yang dapat menyebabkan kematian pada bayi dan balita. K.

  

pneumoniae juga paling penting karena merupakan penyebab pneumonia terbesar pada bayi

dan orang dewasa yang diperoleh dari infeksi rumah sakit.

  

S. typhi juga patogen yang penting karena seringkali menyebabkan penyakit tifoid pada bayi

dan orang dewasa (Mandell et al., 2001; Maldonado et al., 2007; Soeharsono dkk., 2010).

  Penggunaan antibiotik yang dahulu efektif mengobati penyakit seperti diare, pneumonia, dan tifoid kini justru menimbulkan efek samping berupa terbunuhnya mikroflora dalam usus yang berperan dalam meningkatkan sistem kekebalan tubuh. Selain itu, antibiotik diketahui dapat menimbulkan sifat resistensi terhadap bakteri penyebab penyakit infeksi (Levy, 2000; Firmansyah, 2007). Oleh sebab itu dibutuhkan salah satu alternatif lain yaitu dengan pemberian probiotik. Penggunaan bakteri probiotik belum memasyarakat dikarenakan masih banyak yang belum memahami penggunaan kultur bakteri flora normal yang dapat bersifat penghalang bagi bakteri patogen.

  Penelitian ke arah pembuktian pencegahan atau manfaat terapeutik probiotik L.

  

acidophillus terhadap E. coli, K. pneumoniae, dan S. typhi sebagai bakteri uji serta penelitian

  mengenai minimum inhibitory concentration (MIC) dan efektivitas filtrat L. acidophillus terhadap besar daerah hambat pertumbuhan E. coli, K. pneumoniae, dan S. typhi belum banyak terungkap. Dengan demikian pengujian daya antibakteri filtrat asam laktat dan bakteriosin L. acidophillus dalam menghambat pertumbuhan E. coli, K. pneumoniae, dan S.

  

typhi perlu dilakukan untuk mengurangi meledaknya bakteri yang resisten terhadap antibiotik.

  Di samping itu, penggunaan filtrat probiotik merupakan upaya untuk memperoleh langkah terbaik dalam mendapatkan metode pencegahan dan pengobatan yang aman untuk mengatasi penyakit diare, pneumonia, dan tifoid.

B. METODE PENELITIAN

  Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Prodi Analis Kesehatan Stikes Jenderal Achmad Yani pada bulan November 2013. Penelitian ini terdiri dari dua tahap penelitian, yaitu tahap pertama menguji MIC filtrat asam laktat dan bakteriosin L.

  

acidophillus terhadap pertumbuhan E. coli, K. pneumoniae, dan S. typhi menggunakan

  metode agar tuang (pour plate), sedangkan tahap kedua menguji efektivitas filtrat asam laktat dan bakteriosin L. acidophillus terhadap besar daerah hambat pertumbuhan E. coli, K.

  pneumoniae , dan S. typhi menggunakan metode difusi agar (kertas cakram).

  Kultur bakteri yang digunakan pada penelitian ini adalah L. acidophillus CPS1, E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1 yang diperoleh dari koleksi Laboratorium Mikrobiologi Prodi Analis Kesehatan Stikes Jenderal Achmad Yani. Bakteri L.

  

aciddophillus ditumbuhkan pada media the Man Rogosa Sharpe (MRS) Agar (OXOID

  CM0361), sedangkan bakteri E. coli, K. pneumoniae, dan S. typhi ditumbuhkan pada media Mac Conkey Agar (MCA) (OXOID CM0007).

C. HASIL DAN PEMBAHASAN

  Hasil penelitian MIC dengan teknik agar tuang (pour plate) Mueller Hinton memperlihatkan bahwa filtrat asam laktat L. acidophillus CPS1 pada konsentrasi 40% dapat menghambat pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1 (Tabel 1). Ini terlihat dengan tidak adanya pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K.

  

pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1 pada media Mac Conkey Agar (MCA) setelah

diinkubasi selama 24 jam.

  Hasil penelitian dengan teknik difusi agar (kertas cakram) memperlihatkan filtrat asam laktat L. acidophillus CPS1 pada konsentrasi 50% memberikan rata-rata diameter daerah hambat terbesar 16,333 mm untuk E. coli ATCC 25922 (Gambar 1). Pada konsentrasi 30% dan 40% rata-rata diameter daerah hambat terbesar di sekeliling kertas cakram adalah 14,5 mm untuk K. pneumoniae ATCC 700603 dan 15,333 mm untuk E. coli ATCC 25922.\

  

Tabel 1 Pengaruh Konsentrasi Filtrat Asam Laktat L. acidophillus CPS1

terhadap Pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1

  Gambar 1. Efektivitas Filtrat Asam Laktat L. acidophillus CPS1 terhadap Besar Daerah Hambat Pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1

  Hasil penelitian MIC dengan teknik agar tuang (pour plate) Mueller Hinton memperlihatkan bahwa filtrat bakteriosin L. acidophillus CPS1 pada konsentrasi 30% dapat menghambat pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1 (Tabel 2). Ini terlihat dengan tidak adanya pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K.

  

pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1 pada medium MCA setelah diinkubasi selama

24 jam.

  Hasil penelitian dengan teknik difusi agar (kertas cakram) memperlihatkan filtrat asam laktat L. acidophillus CPS1 pada konsentrasi 50% memberikan rata-rata diameter daerah hambat terbesar 17 mm pada E. coli ATCC 25922 (Gambar 2). Pada konsentrasi 30% dan 40% rata-rata diameter daerah hambat terbesar di sekeliling kertas cakram adalah 15,333 mm dan 16,333 mm pada E.coli ATCC 25922.

  Tabel 2 Pengaruh Konsentrasi Filtrat Bakteriosin L. acidophillus CPS1 terhadap Pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1 Gambar 2. Efektivitas Filtrat Bakteriosin L. acidophillus CPS1 terhadap Besar Daerah Hambat Pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. Pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1

  Probiotik merupakan bakteri asam laktat (BAL) seperti L. acidophillus yang umumnya akan memecah glukosa untuk menghasilkan asam laktat. Hal ini menyebabkan pH media menjadi rendah (<4,5), sehingga dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen (Nurhajati et al ., 2012(1)).

  Asam laktat yang dihasilkan oleh bakteri probiotik akan berdifusi ke dalam sel mikroba patogen, kemudian sel bakteri patogen tersebut akan terdisosiasi sehingga mengganggu sistem transportasi nutrisi. Peristiwa terdisosiasinya sel bakteri patogen mengakibatkan sel membentuk proton dan anion, sehingga keberadaan proton tersebut mengganggu keseimbangan dalam pengangkutan nutrisi pada sel bakteri patogen. Oleh sebab itu, bakteri akan berusaha mengeluarkan proton tersebut dari dalam sel. Proses pengeluaran proton ini membutuhkan energi yang tinggi dan mengakibatkan bakteri patogen mati karena kehabisan energi (Kumar et al., 2012). Selain itu, asam laktat yang dihasilkan dalam proses fermentasi mampu menurunkan pH dan keadaan ini akan mengganggu aktivitas enzim sehingga sel bakteri patogen tidak dapat melakukan aktivitas metabolisme (Ray et al., 2008).

  Menurut Ligocka dan Paluszak (2005), susunan biokimia dari asam laktat yang dihasilkan oleh BAL memiliki kemampuan yang berbeda dalam memberikan efek antagonis terhadap bakteri patogen. Perlakuan dengan menggunakan E. coli ATCC 25922 menunjukkan perbedaan yang nyata, yaitu dengan membentuk daerah hambat pertumbuhan terbesar dibandingkan pada K. pneumoniae ATCC 700603 dan S. typhi PS1. Hal ini terjadi karena aktivitas senyawa antimikroba filtrat asam laktat L. acidophillus memberikan pengaruh yang berbeda terhadap bakteri patogen dan dapat bersifat bakteriostatik atau bakterisidal, bergantung dari jenis, karakteristik, dan strain bakteri patogen.

  Bakteriosin merupakan senyawa protein yang dieksresikan oleh bakteri probiotik yang bersifat antimikroba yang mampu menekan pertumbuhan bakteri patogen. Perbedaan besar daerah hambat pertumbuhan yang dibentuk pada setiap bakteri disebabkan perbedaan aktivitas hambat yang dipengaruhi oleh jenis dinding sel bakteri yang dihambat. Hal ini berpengaruh terhadap ketahanan suatu bakteri terhadap zat antimikroba karena perbedaan struktur dinding selnya. Aktivitas produksi bakteriosin oleh bakteri probiotik dipengaruhi oleh faktor pH, suhu, sumber karbon, serta fase pertumbuhan. Jenis sumber karbon dan nitrogen yang digunakan dalam medium produksi memengaruhi laju pertumbuhan sel bakteri probiotik, yang selanjutnya berpengaruh terhadap metabolisme produksi bakteriosin. Selain itu, tingkat salinitas medium produksi seperti kandungan garam dari media juga memengaruhi metabolisme produksi bakteriosin. Aplikasi bakteriosin sebagai biopreservatif pada bahan pangan tidak mengubah rasa dan tekstur tetapi dapat menghambat pertumbuhan mikroba patogen (Usmiati dkk., 2009).

  Target utama bakteriosin adalah membran sitoplasma sel mikroba patogen karena reaksi awal bakteriosin adalah merusak permeabilitas membran dan menghilangkan proton motive

  

force (PMF) sehingga menghambat produksi energi dan biosintesis protein. Mekanisme

aktivitas bakterisidal bakteriosin adalah bakteriosin kontak langsung dengan membrane sel.

  Proses kontak ini mampu mengganggu potensial membran berupa destabilitas membran sitoplasma sehingga sel menjadi tidak kuat. Ketidakstabilan membran mampu memberikan dampak pembentukan lubang atau pori pada membran sel bakteri patogen melalui proses gangguan terhadap PMF. Kebocoran yang terjadi akibat pembentukan lubang pada membran sitoplasma tersebut ditunjukkan oleh adanya aktivitas keluar masuknya molekul seluler. Kebocoran ini berdampak pada penurunan pH seluler. Pengaruh pembentukan lubang sitoplasma merupakan dampak adanya bakteriosin yang menyebabkan terjadinya perubahan gradien potensial membran dan pelepasan molekul interseluler maupun masuknya substansi ekstraseluler. Peristiwa tersebut berpengaruh pada terhambatnya pertumbuhan sel bakteri patogen dan mampu menyebabkan kematian pada sel bakteri yang sensitif terhadap bakteriosin (Usmiati dkk., 2009).

  Bakteriosin disintesis selama fase pertumbuhan eksponensial. Perpanjangan waktu inkubasi setelah fase stationer menyebabkan aktivitas bakteriosin menurun karena terbebasnya protease dari sel pada saat sel memasuki fase kematian. Bakteriosin merupakan suatu senyawa protein yang memiliki sifat bakterisidal atau mematikan terhadap bakteri patogen Gram positif dan negatif dengan spektrum yang luas terhadap bakteri target yang memiliki sifat pengikatan spesifik (specific binding site) (Nurhajati et al., 2012(2)).

  D. KESIMPULAN

  Filtrat asam laktat dan bakteriosin L. acidophillus CPS1 memberikan daya antibakteri yang berbeda pada setiap konsentrasinya terhadap nilai MIC dan besar daerah hambat pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1. Semakin besar konsentrasi filtrat asam laktat atau bakteriosin L. acidophillus CPS1, maka semakin besar daerah hambat pertumbuhan E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan

  

S. typhi PS1. Pemberian filtrat asam laktat dan bakteriosin L. acidophillus diharapkan dapat

  memberikan manfaat kesehatan bagi yang meminumnya berupa terbawanya bakteri probiotik hidup ke dalam tubuh yang bersifat antibakteri sehingga diharapkan mampu menghambat pertumbuhan bakteri E. coli ATCC 25922, K. pneumoniae ATCC 700603, dan S. typhi PS1 serta mengatasi mewabahnya penyakit infeksi diare, pneumonia, dan tifoid dimasa mendatang.

  E. UCAPAN TERIMA KASIH

  Terima kasih kepada LPPM Stikes Jenderal Achmad Yani untuk dana penelitian yang diberikan.

  DAFTAR PUSTAKA

Britton, R.A, dan J. Versalovic. 2008. Probiotics and Gastrointestinal Infections. Reviews Article.

  Interdisciplinary Perspectives on Infectious Diseases. Firmansyah, A. 2007. Probiotik Atasi Diare, Cegah Sembelit. http://www.kompas.com. Hal: 1-2.

Glück, Ulrich., and Gebbers, Jan-Olaf. 2003. Ingested Probiotics Reduce Nasal Colonization with Pathogenic

  Bacteria (Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae, and β- Haemolytic Streptococci). American Journal for Clinical Nutrition. 77:517-520.

Kaboosi, Hami. 2011. Antibacterial Effects of Probiotics Isolated from Yoghurt Againts Some Common

Bacterial Pathogens . African Journal of Microbiology Research. Vol. 5(25),pp 4363-4367.

  

Kumar, Arvind., C.Soumynanda., Prachi, J., Pinak, C., and Ranadhir, C. 2011. A Multiple Antibiotic and Serum

Resistant Oligotrophic Strain, Klebsiella pneumoniae MB45 having Novel dfrA30, is Sensitive to ZnO QDs .

  Annals of Clinical Microbiology and Antimicribials. P: 10-19. Levy, S.B. 2000. The Challenge of Antibiotics Resistance. http://scientific-american.com . P: 1-2.

Ligocka A, Paluszak Z. 2005. Capability of lactic acid bacteria to inhibit pathogens in sewage sludge subjected

to biotechnological processes . Bull Vet Inst Pulawy. 49:23 –7.

  

Maldonado, N.C., de Ruiz, C.S., M. Cecilia., and M.E. Nader-Macias. 2007. A Simple Technique to Detect

Klebsiella Biofilm-Forming Strains: Inhibitory Potential of Lactobacillus fermentum CRL 1058 whole Cells and Products . Communication Current Research and Educational Topics and Trends in Applied Microbiology. A. Mendez-Vilas (Ed): 52-59.

Mandell, L.A., Niederman, M.S., and Anzueto, A. 2001. Guidelines for the Management of Adults with

  Community-Acquired Pneumonia: Diagnosis, Assessment of Severity, Antimicrobial Therapy, and Prevention . Am J Respir Crit Care Med. 163:1730-1754.

  

Morrow, L.E., Marin, H.K., and Thomas, B.C. 2010. Probiotik Prophylaxis of Ventilator-Associated

Pneumoniae . Am J. Respir Crit Care Med. Vol. 182 : pp 1058-1064.

  

Nurhajati J, Sayuti, Chrysanti, Syachroni. 2012 (1). An in-vitro model for studying the adhesion of Lactobacillus

bulgaricus in soyghurt and enteropatogenic Escherichia coli (EPEC) on HEp-2 cells . Afr J Microbiol Res.6(24):5142 –6.

Nurhajati J, Atira, Aryantha INP, Kadek IDG. 2012 (2). The curative action of Lactobacillus plantarum FNCC

226 to Saprolegnia parasitica A3 on catfish (Pangasius hypophthalamus Sauvage) . IFRJ. 19(4):1723 –7.

  

Ray B, Bhunia A. 2008. Microbial stress response in the food environment. Dalam: Fundamental food

microbiology . Edisi ke-4. Boca Raton London New York: CRC Press. hlm. 83 –6.

  

Schifferli, D. M., and E.H. Beachey. 1988. Bacterial Adhesion: Modulation by Antibiotics Which Perturb

Protein Synthesis. Antimicrob. Agents Chemother. 32:1603-1608.

Soeharsono, Lovita, A., Ratu, S., Osfar, S., Sirajuddin, A., Rita R., Hendronoto, A.W.L., dan Andi, M. 2010.

  Probiotik : Basis Ilmiah, Aplikasi dan Aspek Praktis . Widya Padjadjaran. Bandung. Hal : 50-54.

  

Usmiati S, Miskiyah, Rarah RAM. 2009. Pengaruh penggunaan bakteriosin dari Lactobacillus sp. galur SCG

1223 terhadap kualitas mikrobiologi daging sapi segar. JITV. 14(2):150 –66.