Potensi Bakteri Asam Laktat yang Diisolasi dari Nira Aren dalam Menghambat Pertumbuhan Bakteri Patogen Asal Pangan
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Fermentasi Pada Nira
Arenga pinnata Mer. (tanaman aren) adalah salah satu tanaman dari famili
Arecaceae yang banyak ditanam di India (Muralidharan dan Deepthi, 2013).
Tanaman ini menghasilkan cairan dari pangkal bunga jantan yang belum mekar
dan sering disebut nira. Cairan dari pohon ini dapat difermentasi untuk
menghasilkan alkohol yang bisa digunakan oleh masyarakat (Kismurtono, 2012).
Nira merupakan cairan yang keluar melalui proses penyadapan bunga jantan
tanaman aren yang belum terbuka. Bagian pangkal tandan bunga jantan yang
belum mekar inilah yang akan dipotong lalu disadap setiap pagi dan sore.
Pada 100 ml nira terkandung gula sebanyak 10-15% dengan kondisi pH
yang mendekati normal. Tingginya kandungan gula pada nira menyebabkan nira
mudah terfermentasi oleh berbagai macam mikroorganisme akibat penyadapan
yang kurang bersih (Kharisma, 2014). Mikroba ini berasal dari jerigen
penampungan nira, kondisi manggar yang terpapar langsung dengan udara dan
orang yang menyadap nira tersebut. Kondisi penyadapan yang terbuka akan
mempercepat masuknya bakteri kontaminan yang berasal dari lingkungan ke
dalam nira tersebut (Rusbana, 2009).
Selain gula, nira aren juga memiliki kandungan mineral dan vitamin
yang tinggi. Nira adalah salah satu minuman yang baik bagi kesehatan tubuh
manusia (Muralidharan dan Deepthi, 2013). Tidak hanya tanaman aren, kelapa
juga menghasilkan cairan nira dari bagian tandan bunga jantan yang belum mekar.
Nira kelapa dan nira aren yang terfermentasi secara spontan disebut tuak dan
minuman fermentasi ini populer di negara Asia. Tuak adalah salah satu jenis
minuman fermentasi yang mengandung berbagai mikroorganisme alami yang
termasuk ke dalam kelompok probiotik. Mikroorganisme probiotik ini sering
digunakan sebagai tambahan alami pada makanan dan berfungsi dalam
meningkatkan sistem imun tubuh tanpa efek samping (Ashraf dan Shah, 2011).
Nira digunakan sebagai bahan baku pembuatan gula aren maupun
minuman fermentasi yang disebut tuak, karena kandungan gulanya tinggi.
Universitas Sumatera Utara
6
Kandungan gula nira bisa mencapai 15% dengan pH yang mendekati netral,
kandungan gula inilah yang menjadi sumber karbon utama mikroorganisme
tersebut (Xia et al, 2011).
Fase pertama fermentasi spontan yang terjadi pada nira kelapa
didominasi oleh kelompok bakteri Leuconostoc, Lactobacillus, Streptococcus,
Staphylococcus, Bacillus, dan Enterobacter yang beberapa diantaranya diketahui
ialah BAL. Aktivitas BAL dalam fermentasi akan menyebabkan penurunan pH
pada nira. Selain BAL, kerusakan pada nira juga dapat disebabkan oleh khamir
yang melakukan fermentasi alkohol (Vidanapathirana et al, 1983). Penurunan pH
nira yang terjadi dengan cepat akan mempengaruhi ketersediaan sukrosa di dalam
nira. Sukrosa terdegradasi oleh enzim hidrolase bakteri yang menghidrolisis
sukrosa menjadi asam. Reaksi hidrolisis tersebut dapat terjadi secara spontan
sehingga nira yang terfermentasi berubah menjadi asam (Wang, 2004).
Pada beberapa daerah seperti di India nira banyak dikonsumsi sebagai
minuman yang bernama keraamritham. Keraamritham ini adalah sejenis
minuman yang terbuat dari nira dan tidak mengandung alkohol pada suhu rendah.
Daya simpan minuman ini pun bisa mencapai 3 bulan pada suhu rendah.
Keraamritham ini merupakan minuman yang mengandung banyak nutrisi
terutama kandungan vitamin dan mineral (Jayaprakash et al, 2013).
2.2 Ciri Umum Bakteri Asam Laktat
Bakteri asam laktat (BAL) adalah bakteri yang telah lama dikenal dan
dimanfaatkan oleh manusia dalam proses pengolahan bahan makanan, yaitu
melalui proses fermentasi BAL. Bakteri yang terlibat dalam proses fermentasi ini
memberikan kontribusi yang besar terhadap perbaikan rasa, tekstur dan masa
simpan produk. Sifat pengawet oleh BAL adalah karena adanya produksi
senyawa metabolit dan penurunan pH pada lingkungan fermentasi, hal inilah
yang menghambat pertumbuhan mikroba lain selama fermentasi berlangsung
(Rahayu et al, 1999).
Hutkins
(2006)
menyatakan
bahwa
BAL
digunakan
dalam
memfermentasi makanan karena mampu memetabolisme gula dengan produk
akhir asam laktat dan asam organik lainnya. Ada 2 jalur fermentasi pada BAL
Universitas Sumatera Utara
7
yaitu homofermentatif dan heterofermentatif. Jalur homofermentatif adalah
dimana lebih dari 90% substrat gula diubah menjadi asam laktat, sedangkan jalur
heterofermentatif menghasilkan ± 50% asam laktat dan 50% bahan seperti asam
asetat, etanol dan karbondioksida. Bakteri asam laktat pada umumnya
mempunyai satu atau dua jalur ini (obligat homofermentatif atau obligat
heterofermentatif), meskipun ada beberapa spesies yang mempunyai metabolisme
keduanya (fakultatif homofermentatif).
BAL pada umumnya mempunyai karakteristik morfologi, fisiologi dan
metabolit tertentu. Bakteri ini termasuk ke dalam Gram positif, tidak
menghasilkan endospora, berbentuk bulat maupun batang, dan menghasilkan
asam laktat sebagai mayoritas produk akhir selama memfermentasi karbohidrat
(Axellson,
1998).
Pada
saat
fermentasi,
BAL
homofermentatif
akan
memetabolisme gula melalui jalur Embden-Meyerhoff-Parnass menjadi asam
laktat dalam jumlah yang banyak. Sedangkan, BAL heterofermentatif akan
memetabolisme gula melalui jalur fosfoketolase menjadi asam laktat dan produk
oranik lainnya seperti alkohol, asam asetat, asam lemak bebas, asam format,
amonia, diasetil, asetonin dan CO2 (Salminen et al., 2004).
2.3 Bakteri Asam Laktat Sebagai Probiotik
Probiotik didefenisikan sebagai suplementasi mikroba hidup yang
menguntungkan bagi inang dengan jalan meningkatkan keseimbangan mikroba
usus manusia (Yuliana, 2012). BAL khususnya genus Lactobacillus dan
Bifidobacterium merupakan probiotik yang menguntungkan bagi kesehatan
seperti penanggulangan diare, menstimulasi sistem kekebalan tubuh, menurunkan
kadar kolesterol, pencegahan kanker kolon dan penanggulangan dermatitis atopik
pada anak-anak. Syarat BAL termasuk ke dalam probiotik ialah mampu bertahan
hidup di dalam saluran pencernaan, meskipun terdapat berbagai suasana yang
menghambat pertumbuhan BAL tersebut seperti air liur, asam lambung dan
garam empedu (Fadhilah et al, 2015). Probiotik didefenisikan sebagai suplemen
mikroba hidup yang menguntungkan bagi inang dengan cara meningkatkan
keseimbangan mikroba yang baik dan menekan pertumbuhan bakteri patogen
pada usus manusia (Yuliana, 2012).
Universitas Sumatera Utara
8
Menurut
Food
and
Agriculture
Organization/World
Health
Organization (FAO/WHO) (2001) pada umumnya strain probiotik tidak hanya
mampu bertahan melewati saluran pencernaan tetapi juga memiliki kemampuan
untuk berkembang biak dalam saluran pencernaan yaitu mampu bertahan pada
suasana cairan lambung dan cairan empedu. Selain itu probiotik juga harus
mampu menempel pada sel epitel usus manusia, mampu membentuk kolonisasi
pada saluran pencernaan, mampu menghasilkan zat anti mikroba (bakteriosin)
dan memberikan pengaruh yang menguntungkan kesehatan manusia
Aktivitas probiotik terbagi atas 3 aspek seperti sebagai nutrisi, fisiologis
dan aspek antimikroba. Aspek nutrisi yaitu adanya enzim lactase untuk
membantu metabolisme komponen makanan, sintesis beberapa jenis vitamin (K,
folat, piridoksin, pantotenat, biotin dan riboflavin) dan mengurangi senyawa
racun yang ada pada makanan dalam usus. Aspek fisiologis meliputi kemampuan
menjaga keseimbangan komposisi mikroflora usus dan menstimulasi sistem
kekebalan
usus.
Aspek
efek
antimikroba
meliputi
kemampuan
untuk
meningkatkan ketahanan terhadap mikroba patogen (Naidu dan Clemens, 2000).
Karena manfaat dari BAL telah banyak diketahui oleh masyarakat, maka
masyarakat mengidentifikasi BAL sebagai pengawet produk makanan. Sifat
pengawet dari BAL ini terutama disebabkan oleh adanya asam laktat, hidrogen
peroksida dan senyawa bakteriosin. Bakteriosin adalah protein yang terdiri dari
molekul-molekul yang dihasilkan dari bermacam-macam spesies bakteri yang
mempengaruhi kegiatan bakterisidal terhadap bakteri yang mudah dipengaruhi
olehnya (Melia dan Indri, 2010).
Banyak kendala dijumpai pula dalam penggunaan probiotik, termasuk
kemampuan bertahan, kolonisasi dan kompetisi nutrien untuk masuk ke dalam
suatu lingkungan ekosistem yang sudah memiliki jenis bakteri lainnya. Lisal
(2005) menambahkan jika bahan yang mengandung probiotik tidak dikonsumsi
secara berkelanjutan, maka bakteri yang ditambahkan itu dengan cepat akan
mengalami wash-out (terbilas dan dikeluarkan dari saluran pencernaan).
Universitas Sumatera Utara
9
2.4 Senyawa Antimikroba Bakteri Asam Laktat
Bakteri asam laktat (BAL) merupakan bakteri anaerob fakultatif yang cukup luas
penyebarannya di alam seperti terdapat pada bagian tanaman itu sendiri, saluran
pencernaan baik hewan maupun manusia, berbagai produk makanan maupun
minuman fermentasi seperti yoghurt, tuak, keju, saos, kedelai dan sake. BAL
dapat mengendalikan pertumbuhan bakteri patogen dengan cara memproduksi
asam organik, hidrogen peroksida, diasetil dan bakteriosin (Januarsyah, 2007).
Kecap ikan adalah salah satu jenis makanan fermentasi yang banyak
ditumbuhi oleh BAL dari jenis L. plantarum yang mampu menghambat
pertumbuhan kapang dari jenis Penicillium citrinum. Antimikotik ini mampu
dihasilkan oleh BAL setelah kontak dengan kapang selama 12-48 jam
(Handayani, 2001). Sedangkan menurut penelitian Cahyaningsih (2006), bahwa
pada nira lontar terdapat BAL dari spesies Leuconostoc mesenteroides,
Leuconostoc pseudomesenteroides, Lactobacillus plantarum, dan Lactobacillius
fermentum. Isolat BAL ini mampu menghambat pertumbuhan bakteri patogen
Salmonella typhimurium dan Aspergilus flavus yang ada pada biji kakao (Usmiati
et al, 2011).
Kemampuan BAL dalam menghambat pertumbuhan bakteri patogen
khususnya patogen pada pangan melalui berbagai mekanisme. Salah satu
mekanisme BAL dalam mengurangi senyawa toksin dari media cair adalah
dengan adanya pengikatan secara fisik antara BAL dan patogen tersebut. Salah
satu contohnya adalah Lactobacillus dan strain bakteri probiotik. BAL ini mampu
menurunkan senyawa aflatoksin B1 (AFB1) dari jaringan usus halus tepatnya
bagian duodenum. Aktivitas antimikroba yang dimiliki oleh probiotik ini dapat
digunakan sebagai detoks racun usus manusia dari bakteri patogen pada usus
(Hussein, 2009).
BAL bermanfaat untuk peningkatan kualitas dan keamanan bahan
pangan melalui penghambatan secara alami terhadap mikroorganisme yang
bersifat patogen. BAL menghasilkan beberapa komponen hidrogen peroksida
(Amezquuita dan Brashears, 2002). Hidrogen peroksida memiliki efek
bakterisidal karena produksi superoksida oksigen dan radikal hidroksil yang
Universitas Sumatera Utara
10
menyebabkan oksidasi sel bakteri dan merusak struktur dasar molekul dari
protein sel (Zalan et al., 2005).
Bakteriosin dibagi menjadi 4 kelas yaitu bakteriosin kelas 1 yang
disebut lantibiotik contohnya nisin yang dihasilkan oleh Lactobacillus lactis
sangat aktif melawan sebagian besar bakteri gram positif dengan merusak dinding
sel dari bakteri tersebut (Benech et al., 2002). Bakteriosin kelas II berupa non
lantibiotik contohnya pediosin yang dihasilkan oleh Lactobacillus plantarum
yang dapat menghambat Listeria monocytogenes (Loessner et al., 2002).
Bakteriosin kelas III merupakan protein yang tidak tahan terhadap panas dan
berat molekul lebih dari 30 kDa. Bakteriosin kelas IV merupakan glikoprotein
atau lipoprotein (Oscariz dan Pisabarro, 2000).
Penghambatan patogen oleh BAL disebabkan karena aktivitas kultur
BAL
yang
menghasilkan
asam
dan
senyawa
metabolit.
Komponen
metabolit-metabolit tersebut ialah seperti hidrogen peroksida, diasetil, etanol, dan
bakteriosin. BAL yang diperoleh dari fermentasi asinan sawi ini memiliki
aktivitas penghambatan yang tinggi dalam menghambat peretumbuhan bakteri
patogen E.coli dan Staphylococcus aureus. Hasil akhir fermentasi karbohidrat
dari bakteri asam laktat berupa beberapa komponen yang memiliki sifat
antimikroba (Rachmawati et al, 2006).
2.5 Bakteri Patogen Asal Pangan
Bakteri patogen merupakan mikroorganisme indikator keamanan pada makanan.
Bakteri patogen ini dapat dibagi menjadi 2 berdasarkan cara patogenitas terhadap
makanna tersebut. Penyebab yang pertama yaitu intoksikasi, intoksikasi ini
adalah keracunan yang disebabkan oleh bakteri patogen yang berkembang di
dalam bahan makanan dan menghasilkan toksin. Penyebab yang kedua yaitu
infeksi, infeksi ini disebabkan bakteri tersebut mmenghasilkan racun di dalam
sistem pencernaan (Buckle et al., 2007). Umumnya bakteri yang terkait dengan
keracunan makanan diantaranya adalah Salmonella, Shigella, Campylobacter,
Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolityca, Staphylococcus aureus,
Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Bacillus cereus, Vibrio cholerae.
Vibrio parahaemolyticus, E.coli enteropatogenik dan Enterobacter sakazaki
Universitas Sumatera Utara
11
(Badan Pengawas Obat dan Makanan, 2008).
Salmonella ialah salah satu jenis bakteri patogen yang sering
mengkontaminasi bahan makanan. Salmonella merupakan bakteri Gram negatif,
tidak membentuk spora, berbentuk batang, dapat memfermentasi glukosa dan
biasanya disertai dengan pembentukan gas tetapi tidak memfermentasi laktosa
maupun sukrosa (Frazier dan Westhoff, 1988). Salmonella spp. merupakan salah
satu penyebab utama keracunan makanan di seluruh dunia. Tidak hanya makanan
mentah, makanan siap saji juga tidak dibenarkan mengandung bakteri dari genus
Salmonella. Salmonella spp. dapat menyebabkan penyakit seperti gastroenteritis,
bacteremia, enteric ataupun paratyphoid fever dan infeksi lokal (Lindquist, 1998;
Baeumler dkk., 2000).
Escherichia coli merupakan indikator dari kontaminan yang berasal dari
fekal. Habitat alami E. coli adalah saluran pencernaan hewan dan manusia
tepatnya usus besar (Badan Pengawas Obat dan Makanan, 2008). E. coli
dipergunakan sebagai mikroba indikator terhadap kontaminasi feses pada air dan
susu, termasuk dalam grup Enterobacteriaceae dan bersifat motil flagella
peritrikus (Buckle et al., 2007). Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC)
merupakan salah satu dari keempat kelompok bakteri patogenik indikator
kontaminasi fekal dan penyebab diare. Bakteri ini melekatkan diri pada sel
mukosa usus kecil dan membentuk filamentous aktin pedestal sehingga
menyebabkan diare cair (Arifin, 2009).
Bakteri patogen pengkontaminasi pangan lainnya adalah Staphylococcus
aureus. Bakteri ini tumbuh pada permukaan kulit manusia (flora normal), mulut
atau rongga hidung manusia. Keberadaan bakteri ini pada makanan dapat
disebabkan oleh sanitasi dari pengolah pangan tersebut kurang memadai (Badan
Pengawas Obat dan Makanan, 2008).
2.6 Mekanisme Kerja Antimikroba
Antimikroba merupakan substansi atau zat kimia yang dihasilkan oleh suatu
mikroorganisme dimana zat tersebut mampu menghancurkan sel bakteri lain
(Gan, 1987). BAL dapat berfungsi mengawetkan makanan karena mampu
memproduksi asam organik, menurunkan pH lingkungannya dan mensekresikan
Universitas Sumatera Utara
12
senyawa yang mampu menghambat mikroorganisme patogen seperti hidrogen
peroksida, diasetil, karbondioksida, asetaldehid, d-isomer asam-asam amino dan
bakteriosin. Bakteriosin merupakan senyawa protein yang disekresikan oleh
bakteri yang bersifat menghambat pertumbuhan bakteri lain terutama yang
memiliki kekerabatan erat secara filogenetik. Senyawa ini mudah terdegradasi
oleh enzim proteolitik dalam pencernaan hewan dan manusia. Bakteriosin yang
dihasilkan BAL mudah diterima sebagai bahan tambahan dalam makanan baik
oleh ahli kesehatan maupun oleh konsumen karena bakteri ini secara alami
berperan dalam proses fermentasi makanan (Kusmiati & Amarila, 2002).
Antimikroba sering juga disebut antibiotika yang dihasilkan oleh bakteri
tersebut. Antibiotika ini bersifat toksik untuk mikroba target, namun relatif tidak
toksik terhadap inang. Berdasarkan mekanisme kerjanya, antibiotika dibagi ke
dalam 5 kelompok yaitu: 1) Mengganggu metabolisme sel mikroba, 2).
Menghambat sintesis dinding sel mikroba, 3) Merusak keutuhan dinding sel
mikroba, 4) Menghambat atau merusak asam nukleat sel mikroba tersebut (Gan,
1987).
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Fermentasi Pada Nira
Arenga pinnata Mer. (tanaman aren) adalah salah satu tanaman dari famili
Arecaceae yang banyak ditanam di India (Muralidharan dan Deepthi, 2013).
Tanaman ini menghasilkan cairan dari pangkal bunga jantan yang belum mekar
dan sering disebut nira. Cairan dari pohon ini dapat difermentasi untuk
menghasilkan alkohol yang bisa digunakan oleh masyarakat (Kismurtono, 2012).
Nira merupakan cairan yang keluar melalui proses penyadapan bunga jantan
tanaman aren yang belum terbuka. Bagian pangkal tandan bunga jantan yang
belum mekar inilah yang akan dipotong lalu disadap setiap pagi dan sore.
Pada 100 ml nira terkandung gula sebanyak 10-15% dengan kondisi pH
yang mendekati normal. Tingginya kandungan gula pada nira menyebabkan nira
mudah terfermentasi oleh berbagai macam mikroorganisme akibat penyadapan
yang kurang bersih (Kharisma, 2014). Mikroba ini berasal dari jerigen
penampungan nira, kondisi manggar yang terpapar langsung dengan udara dan
orang yang menyadap nira tersebut. Kondisi penyadapan yang terbuka akan
mempercepat masuknya bakteri kontaminan yang berasal dari lingkungan ke
dalam nira tersebut (Rusbana, 2009).
Selain gula, nira aren juga memiliki kandungan mineral dan vitamin
yang tinggi. Nira adalah salah satu minuman yang baik bagi kesehatan tubuh
manusia (Muralidharan dan Deepthi, 2013). Tidak hanya tanaman aren, kelapa
juga menghasilkan cairan nira dari bagian tandan bunga jantan yang belum mekar.
Nira kelapa dan nira aren yang terfermentasi secara spontan disebut tuak dan
minuman fermentasi ini populer di negara Asia. Tuak adalah salah satu jenis
minuman fermentasi yang mengandung berbagai mikroorganisme alami yang
termasuk ke dalam kelompok probiotik. Mikroorganisme probiotik ini sering
digunakan sebagai tambahan alami pada makanan dan berfungsi dalam
meningkatkan sistem imun tubuh tanpa efek samping (Ashraf dan Shah, 2011).
Nira digunakan sebagai bahan baku pembuatan gula aren maupun
minuman fermentasi yang disebut tuak, karena kandungan gulanya tinggi.
Universitas Sumatera Utara
6
Kandungan gula nira bisa mencapai 15% dengan pH yang mendekati netral,
kandungan gula inilah yang menjadi sumber karbon utama mikroorganisme
tersebut (Xia et al, 2011).
Fase pertama fermentasi spontan yang terjadi pada nira kelapa
didominasi oleh kelompok bakteri Leuconostoc, Lactobacillus, Streptococcus,
Staphylococcus, Bacillus, dan Enterobacter yang beberapa diantaranya diketahui
ialah BAL. Aktivitas BAL dalam fermentasi akan menyebabkan penurunan pH
pada nira. Selain BAL, kerusakan pada nira juga dapat disebabkan oleh khamir
yang melakukan fermentasi alkohol (Vidanapathirana et al, 1983). Penurunan pH
nira yang terjadi dengan cepat akan mempengaruhi ketersediaan sukrosa di dalam
nira. Sukrosa terdegradasi oleh enzim hidrolase bakteri yang menghidrolisis
sukrosa menjadi asam. Reaksi hidrolisis tersebut dapat terjadi secara spontan
sehingga nira yang terfermentasi berubah menjadi asam (Wang, 2004).
Pada beberapa daerah seperti di India nira banyak dikonsumsi sebagai
minuman yang bernama keraamritham. Keraamritham ini adalah sejenis
minuman yang terbuat dari nira dan tidak mengandung alkohol pada suhu rendah.
Daya simpan minuman ini pun bisa mencapai 3 bulan pada suhu rendah.
Keraamritham ini merupakan minuman yang mengandung banyak nutrisi
terutama kandungan vitamin dan mineral (Jayaprakash et al, 2013).
2.2 Ciri Umum Bakteri Asam Laktat
Bakteri asam laktat (BAL) adalah bakteri yang telah lama dikenal dan
dimanfaatkan oleh manusia dalam proses pengolahan bahan makanan, yaitu
melalui proses fermentasi BAL. Bakteri yang terlibat dalam proses fermentasi ini
memberikan kontribusi yang besar terhadap perbaikan rasa, tekstur dan masa
simpan produk. Sifat pengawet oleh BAL adalah karena adanya produksi
senyawa metabolit dan penurunan pH pada lingkungan fermentasi, hal inilah
yang menghambat pertumbuhan mikroba lain selama fermentasi berlangsung
(Rahayu et al, 1999).
Hutkins
(2006)
menyatakan
bahwa
BAL
digunakan
dalam
memfermentasi makanan karena mampu memetabolisme gula dengan produk
akhir asam laktat dan asam organik lainnya. Ada 2 jalur fermentasi pada BAL
Universitas Sumatera Utara
7
yaitu homofermentatif dan heterofermentatif. Jalur homofermentatif adalah
dimana lebih dari 90% substrat gula diubah menjadi asam laktat, sedangkan jalur
heterofermentatif menghasilkan ± 50% asam laktat dan 50% bahan seperti asam
asetat, etanol dan karbondioksida. Bakteri asam laktat pada umumnya
mempunyai satu atau dua jalur ini (obligat homofermentatif atau obligat
heterofermentatif), meskipun ada beberapa spesies yang mempunyai metabolisme
keduanya (fakultatif homofermentatif).
BAL pada umumnya mempunyai karakteristik morfologi, fisiologi dan
metabolit tertentu. Bakteri ini termasuk ke dalam Gram positif, tidak
menghasilkan endospora, berbentuk bulat maupun batang, dan menghasilkan
asam laktat sebagai mayoritas produk akhir selama memfermentasi karbohidrat
(Axellson,
1998).
Pada
saat
fermentasi,
BAL
homofermentatif
akan
memetabolisme gula melalui jalur Embden-Meyerhoff-Parnass menjadi asam
laktat dalam jumlah yang banyak. Sedangkan, BAL heterofermentatif akan
memetabolisme gula melalui jalur fosfoketolase menjadi asam laktat dan produk
oranik lainnya seperti alkohol, asam asetat, asam lemak bebas, asam format,
amonia, diasetil, asetonin dan CO2 (Salminen et al., 2004).
2.3 Bakteri Asam Laktat Sebagai Probiotik
Probiotik didefenisikan sebagai suplementasi mikroba hidup yang
menguntungkan bagi inang dengan jalan meningkatkan keseimbangan mikroba
usus manusia (Yuliana, 2012). BAL khususnya genus Lactobacillus dan
Bifidobacterium merupakan probiotik yang menguntungkan bagi kesehatan
seperti penanggulangan diare, menstimulasi sistem kekebalan tubuh, menurunkan
kadar kolesterol, pencegahan kanker kolon dan penanggulangan dermatitis atopik
pada anak-anak. Syarat BAL termasuk ke dalam probiotik ialah mampu bertahan
hidup di dalam saluran pencernaan, meskipun terdapat berbagai suasana yang
menghambat pertumbuhan BAL tersebut seperti air liur, asam lambung dan
garam empedu (Fadhilah et al, 2015). Probiotik didefenisikan sebagai suplemen
mikroba hidup yang menguntungkan bagi inang dengan cara meningkatkan
keseimbangan mikroba yang baik dan menekan pertumbuhan bakteri patogen
pada usus manusia (Yuliana, 2012).
Universitas Sumatera Utara
8
Menurut
Food
and
Agriculture
Organization/World
Health
Organization (FAO/WHO) (2001) pada umumnya strain probiotik tidak hanya
mampu bertahan melewati saluran pencernaan tetapi juga memiliki kemampuan
untuk berkembang biak dalam saluran pencernaan yaitu mampu bertahan pada
suasana cairan lambung dan cairan empedu. Selain itu probiotik juga harus
mampu menempel pada sel epitel usus manusia, mampu membentuk kolonisasi
pada saluran pencernaan, mampu menghasilkan zat anti mikroba (bakteriosin)
dan memberikan pengaruh yang menguntungkan kesehatan manusia
Aktivitas probiotik terbagi atas 3 aspek seperti sebagai nutrisi, fisiologis
dan aspek antimikroba. Aspek nutrisi yaitu adanya enzim lactase untuk
membantu metabolisme komponen makanan, sintesis beberapa jenis vitamin (K,
folat, piridoksin, pantotenat, biotin dan riboflavin) dan mengurangi senyawa
racun yang ada pada makanan dalam usus. Aspek fisiologis meliputi kemampuan
menjaga keseimbangan komposisi mikroflora usus dan menstimulasi sistem
kekebalan
usus.
Aspek
efek
antimikroba
meliputi
kemampuan
untuk
meningkatkan ketahanan terhadap mikroba patogen (Naidu dan Clemens, 2000).
Karena manfaat dari BAL telah banyak diketahui oleh masyarakat, maka
masyarakat mengidentifikasi BAL sebagai pengawet produk makanan. Sifat
pengawet dari BAL ini terutama disebabkan oleh adanya asam laktat, hidrogen
peroksida dan senyawa bakteriosin. Bakteriosin adalah protein yang terdiri dari
molekul-molekul yang dihasilkan dari bermacam-macam spesies bakteri yang
mempengaruhi kegiatan bakterisidal terhadap bakteri yang mudah dipengaruhi
olehnya (Melia dan Indri, 2010).
Banyak kendala dijumpai pula dalam penggunaan probiotik, termasuk
kemampuan bertahan, kolonisasi dan kompetisi nutrien untuk masuk ke dalam
suatu lingkungan ekosistem yang sudah memiliki jenis bakteri lainnya. Lisal
(2005) menambahkan jika bahan yang mengandung probiotik tidak dikonsumsi
secara berkelanjutan, maka bakteri yang ditambahkan itu dengan cepat akan
mengalami wash-out (terbilas dan dikeluarkan dari saluran pencernaan).
Universitas Sumatera Utara
9
2.4 Senyawa Antimikroba Bakteri Asam Laktat
Bakteri asam laktat (BAL) merupakan bakteri anaerob fakultatif yang cukup luas
penyebarannya di alam seperti terdapat pada bagian tanaman itu sendiri, saluran
pencernaan baik hewan maupun manusia, berbagai produk makanan maupun
minuman fermentasi seperti yoghurt, tuak, keju, saos, kedelai dan sake. BAL
dapat mengendalikan pertumbuhan bakteri patogen dengan cara memproduksi
asam organik, hidrogen peroksida, diasetil dan bakteriosin (Januarsyah, 2007).
Kecap ikan adalah salah satu jenis makanan fermentasi yang banyak
ditumbuhi oleh BAL dari jenis L. plantarum yang mampu menghambat
pertumbuhan kapang dari jenis Penicillium citrinum. Antimikotik ini mampu
dihasilkan oleh BAL setelah kontak dengan kapang selama 12-48 jam
(Handayani, 2001). Sedangkan menurut penelitian Cahyaningsih (2006), bahwa
pada nira lontar terdapat BAL dari spesies Leuconostoc mesenteroides,
Leuconostoc pseudomesenteroides, Lactobacillus plantarum, dan Lactobacillius
fermentum. Isolat BAL ini mampu menghambat pertumbuhan bakteri patogen
Salmonella typhimurium dan Aspergilus flavus yang ada pada biji kakao (Usmiati
et al, 2011).
Kemampuan BAL dalam menghambat pertumbuhan bakteri patogen
khususnya patogen pada pangan melalui berbagai mekanisme. Salah satu
mekanisme BAL dalam mengurangi senyawa toksin dari media cair adalah
dengan adanya pengikatan secara fisik antara BAL dan patogen tersebut. Salah
satu contohnya adalah Lactobacillus dan strain bakteri probiotik. BAL ini mampu
menurunkan senyawa aflatoksin B1 (AFB1) dari jaringan usus halus tepatnya
bagian duodenum. Aktivitas antimikroba yang dimiliki oleh probiotik ini dapat
digunakan sebagai detoks racun usus manusia dari bakteri patogen pada usus
(Hussein, 2009).
BAL bermanfaat untuk peningkatan kualitas dan keamanan bahan
pangan melalui penghambatan secara alami terhadap mikroorganisme yang
bersifat patogen. BAL menghasilkan beberapa komponen hidrogen peroksida
(Amezquuita dan Brashears, 2002). Hidrogen peroksida memiliki efek
bakterisidal karena produksi superoksida oksigen dan radikal hidroksil yang
Universitas Sumatera Utara
10
menyebabkan oksidasi sel bakteri dan merusak struktur dasar molekul dari
protein sel (Zalan et al., 2005).
Bakteriosin dibagi menjadi 4 kelas yaitu bakteriosin kelas 1 yang
disebut lantibiotik contohnya nisin yang dihasilkan oleh Lactobacillus lactis
sangat aktif melawan sebagian besar bakteri gram positif dengan merusak dinding
sel dari bakteri tersebut (Benech et al., 2002). Bakteriosin kelas II berupa non
lantibiotik contohnya pediosin yang dihasilkan oleh Lactobacillus plantarum
yang dapat menghambat Listeria monocytogenes (Loessner et al., 2002).
Bakteriosin kelas III merupakan protein yang tidak tahan terhadap panas dan
berat molekul lebih dari 30 kDa. Bakteriosin kelas IV merupakan glikoprotein
atau lipoprotein (Oscariz dan Pisabarro, 2000).
Penghambatan patogen oleh BAL disebabkan karena aktivitas kultur
BAL
yang
menghasilkan
asam
dan
senyawa
metabolit.
Komponen
metabolit-metabolit tersebut ialah seperti hidrogen peroksida, diasetil, etanol, dan
bakteriosin. BAL yang diperoleh dari fermentasi asinan sawi ini memiliki
aktivitas penghambatan yang tinggi dalam menghambat peretumbuhan bakteri
patogen E.coli dan Staphylococcus aureus. Hasil akhir fermentasi karbohidrat
dari bakteri asam laktat berupa beberapa komponen yang memiliki sifat
antimikroba (Rachmawati et al, 2006).
2.5 Bakteri Patogen Asal Pangan
Bakteri patogen merupakan mikroorganisme indikator keamanan pada makanan.
Bakteri patogen ini dapat dibagi menjadi 2 berdasarkan cara patogenitas terhadap
makanna tersebut. Penyebab yang pertama yaitu intoksikasi, intoksikasi ini
adalah keracunan yang disebabkan oleh bakteri patogen yang berkembang di
dalam bahan makanan dan menghasilkan toksin. Penyebab yang kedua yaitu
infeksi, infeksi ini disebabkan bakteri tersebut mmenghasilkan racun di dalam
sistem pencernaan (Buckle et al., 2007). Umumnya bakteri yang terkait dengan
keracunan makanan diantaranya adalah Salmonella, Shigella, Campylobacter,
Listeria monocytogenes, Yersinia enterocolityca, Staphylococcus aureus,
Clostridium perfringens, Clostridium botulinum, Bacillus cereus, Vibrio cholerae.
Vibrio parahaemolyticus, E.coli enteropatogenik dan Enterobacter sakazaki
Universitas Sumatera Utara
11
(Badan Pengawas Obat dan Makanan, 2008).
Salmonella ialah salah satu jenis bakteri patogen yang sering
mengkontaminasi bahan makanan. Salmonella merupakan bakteri Gram negatif,
tidak membentuk spora, berbentuk batang, dapat memfermentasi glukosa dan
biasanya disertai dengan pembentukan gas tetapi tidak memfermentasi laktosa
maupun sukrosa (Frazier dan Westhoff, 1988). Salmonella spp. merupakan salah
satu penyebab utama keracunan makanan di seluruh dunia. Tidak hanya makanan
mentah, makanan siap saji juga tidak dibenarkan mengandung bakteri dari genus
Salmonella. Salmonella spp. dapat menyebabkan penyakit seperti gastroenteritis,
bacteremia, enteric ataupun paratyphoid fever dan infeksi lokal (Lindquist, 1998;
Baeumler dkk., 2000).
Escherichia coli merupakan indikator dari kontaminan yang berasal dari
fekal. Habitat alami E. coli adalah saluran pencernaan hewan dan manusia
tepatnya usus besar (Badan Pengawas Obat dan Makanan, 2008). E. coli
dipergunakan sebagai mikroba indikator terhadap kontaminasi feses pada air dan
susu, termasuk dalam grup Enterobacteriaceae dan bersifat motil flagella
peritrikus (Buckle et al., 2007). Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC)
merupakan salah satu dari keempat kelompok bakteri patogenik indikator
kontaminasi fekal dan penyebab diare. Bakteri ini melekatkan diri pada sel
mukosa usus kecil dan membentuk filamentous aktin pedestal sehingga
menyebabkan diare cair (Arifin, 2009).
Bakteri patogen pengkontaminasi pangan lainnya adalah Staphylococcus
aureus. Bakteri ini tumbuh pada permukaan kulit manusia (flora normal), mulut
atau rongga hidung manusia. Keberadaan bakteri ini pada makanan dapat
disebabkan oleh sanitasi dari pengolah pangan tersebut kurang memadai (Badan
Pengawas Obat dan Makanan, 2008).
2.6 Mekanisme Kerja Antimikroba
Antimikroba merupakan substansi atau zat kimia yang dihasilkan oleh suatu
mikroorganisme dimana zat tersebut mampu menghancurkan sel bakteri lain
(Gan, 1987). BAL dapat berfungsi mengawetkan makanan karena mampu
memproduksi asam organik, menurunkan pH lingkungannya dan mensekresikan
Universitas Sumatera Utara
12
senyawa yang mampu menghambat mikroorganisme patogen seperti hidrogen
peroksida, diasetil, karbondioksida, asetaldehid, d-isomer asam-asam amino dan
bakteriosin. Bakteriosin merupakan senyawa protein yang disekresikan oleh
bakteri yang bersifat menghambat pertumbuhan bakteri lain terutama yang
memiliki kekerabatan erat secara filogenetik. Senyawa ini mudah terdegradasi
oleh enzim proteolitik dalam pencernaan hewan dan manusia. Bakteriosin yang
dihasilkan BAL mudah diterima sebagai bahan tambahan dalam makanan baik
oleh ahli kesehatan maupun oleh konsumen karena bakteri ini secara alami
berperan dalam proses fermentasi makanan (Kusmiati & Amarila, 2002).
Antimikroba sering juga disebut antibiotika yang dihasilkan oleh bakteri
tersebut. Antibiotika ini bersifat toksik untuk mikroba target, namun relatif tidak
toksik terhadap inang. Berdasarkan mekanisme kerjanya, antibiotika dibagi ke
dalam 5 kelompok yaitu: 1) Mengganggu metabolisme sel mikroba, 2).
Menghambat sintesis dinding sel mikroba, 3) Merusak keutuhan dinding sel
mikroba, 4) Menghambat atau merusak asam nukleat sel mikroba tersebut (Gan,
1987).
Universitas Sumatera Utara