Chapter II Penetapan Angka Lempeng Total Bakteri (Alt) Dalam ObatObat Probiotik
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Probiotik
2.1.1. Definisi Probiotik
Kata probiotik berasal dari bahasa Yunani yang berarti for life. Probiotik
pertama kali didefinisikan oleh Kollath tahun 1953 untuk menandai semua
kompleks makanan organik dan anorganik untuk membedakannya dari antibiotik
berbahaya. Bakteri probiotik merupakan mikroorganisme non patogen yang jika
dikonsumsi memberikan pengaruh positif terhadap fisiologi dan kesehatan
inangnya (Schrezenmeir dan de Vrese, 2001).
Probiotik adalah mikroba hidup yang dapat diformulasikan ke dalam
berbagai jenis produk, termasuk makanan, obat-obatan, dan suplemen makanan.
Spesies Lactobacillus dan Bifidobacterium yang paling sering digunakan sebagai
probiotik, namun spesies ragi Saccharomyces cerevisiae dan beberapa
Escherichia coli dan Bacillus juga digunakan sebagai probiotik (Guarner, et al.,
2008).
Bayi memperoleh bakteri Lactobacillus dan Bifidobacterium yang ada di
vagina pada saat proses kelahiran. Sebelum lahir, saluran cerna bayi adalah steril.
Kolonisasi bakteri pada bayi akan dimulai dengan bakteri yang berasal dari
bakteri vagina dan saluran cerna
dari
ibu. Selanjutnya
perkembangan
mikrobiota bayi dipengaruhi oleh makanan bayi. Selama konsumsi ASI maka
komposisi mikrobiota bayi berubah cepat yang didominasi oleh Bifidobacterium
sedangkan bayi yang diberi susu formula tanpa prebiotik akan didominasi oleh
flora yang mirip dengan orang dewasa dan rendah Bifidobacterium terutama
5
Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, dan Bifidobacterium breve
(Boehm, et al., 2010).
2.1.2. Manfaat Probiotik
Organisme probiotik akan melawan bakteri yang merugikan dengan
mengganggu metabolisme bakteri tersebut sehingga dapat meningkatkan
kekebalan dan keadaan fisiologis tubuh. Manfaat probiotik juga dapat membantu
menjaga kesehatan usus (Mandal dan Mandal, 2011).
2.1.2.1. Imunomodulator
Bakteri probiotik telah diketahui memiliki aktivitas imunomodulator
dalam tubuh manusia yakni dapat menstimulasi dan mengubah respon imun
terhadap antigen. Secara umum, bakteri probiotik melakukan aktivitas
imunomodulator
dalam
dua
cara
yaitu
imunomodulasi
spesifik
dan
imunomodulasi tertentu. Respon imun nonspesifik merupakan pertahanan awal
bagi manusia. Contoh sel imunitas nonspesifik terdiri dari sel fagosit mononuklear
yaitu monosit dan makrofag, polimorfonuklear limfosit terutama neutrofil, dan
Natural Killer (NK) sel. Kumpulan bakteri asam laktat yang hidup telah terbukti
menginduksi sitokin proinflamasi secara in vitro, faktor nekrosis tumor, dan
interleukin 6, serta mengaktifkan produksi makrofag dan fagositosis pada tikus
yang mencerminkan stimulasi imunitas nonspesifik (Mandal dan Mandal, 2011).
2.1.2.2. Hipokolesterolemia
Kolesterol merupakan sterol yang paling banyak terdapat di jaringan
hewan, terdapat di dalam membran plasma dan dalam lipoprotein plasma darah,
sering disimpan di dalam dinding pembuluh darah bersama dengan lemak lain
sehingga dapat menyebabkan penyumbatan pembuluh darah, kondisi ini dikenal
6
sebagai aterosklerosis, dalam hati dan otak dapat mengakibatkan serangan jantung
dan stroke. Kolesterol juga dapat mengkristal ke bentuk batu empedu yang dapat
menghalangi saluran empedu. Beberapa obat penurun kolesterol umumnya
bertindak dengan memblokir biosintesis melalui penghambatan enzim 3-hidroksi3-methylglutaryl koenzim A HMG-CoA reduktase yaitu statin mengikat asam
empedu dengan serbuk tak larut dari senyawa yang menyerupai colestipol diikuti
oleh eliminasinya melalui feses, asam nikotinat, dan asam fibrik (Mandal dan
Mandal, 2011).
Kelemahan utama obat penurun kolesterol adalah memiliki beberapa efek
samping jika obat tersebut digunakan dalam jangka panjang. Oleh karena itu,
dilakukan penelitian terhadap identifikasi cara diet lainnya untuk mengurangi
kadar kolesterol darah. Termasuk penggunaan serat larut, protein kedelai, sterol,
bakteri
probiotik,
dan
prebiotik.
Bakteri
probiotik
menunjukkan
efek
hipokolesterol dimana strain dari bakteri harus berkolonisasi dalam usus terlebih
dahulu. Bakteri probiotik ini memproduksi garam empedu hidrolase bile salt
hidrolase (BSH). BSH mengkatalisis hidrolisis (deconjugation) dari glycine dan
atau taurin terkonjugasi garam empedu menjadi residu asam amino dan asam
empedu bebas. Asam empedu bebas kurang efisien diserap ke dalam usus
dibandingkan dengan garam empedu terkonjugasi, dengan demikian cenderung
untuk dibuang dengan kotoran. Ini akan memicu sintesis asam empedu baru untuk
menggantikan yang hilang agar kadar garam empedu dapat seimbang (Mandal dan
Mandal, 2011).
7
2.1.2.3. Antihipertensi
Peptida bioaktif yaitu casokinins dan lactokinins dan dua tripeptida seperti
valin-prolin-prolin dan isoleucine-prolin-prolin yang dihasilkan dari aksi
proteolitik bakteri probiotik pada kasein (α2-kasein, k-kasein dan b-kasein) dan
whey selama fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae dan Lactobacillus
helveticus dapat mengurangi tekanan darah individu yang hipertensi. Tripeptida
ini berfungsi meningkatkan aktivitas Angiotensin-I Converting Enzyme (ACE)
inhibitor yang dapat menurunkan tekanan darah (Mandal dan Mandal, 2011).
2.1.2.4. Antialergi
Reaksi alergi terjadi sebagai respon terhadap zat lingkungan yang tidak
berbahaya dikenal sebagai alergen dan reaksi-reaksi ini dapat terjadi secara cepat.
Reaksi tersebut dapat ditandai dengan aktivasi yang berlebihan dari sel-sel darah
putih tertentu yang disebut sel mast dan basofil oleh jenis antibodi yang dikenal
sebagai imunoglobulin E (IgE) dalam respon inflamasi yang ekstrim. Probiotik
mampu meningkatkan fungsi penghalang dari mukosa usus dengan demikian
dapat mengurangi pengeluaran antigen melalui mukosa. Ada dua jalur yaitu
gerakan transelular dan paracelular rmelalui protein antigenik melintasi
penghalang epitel saluran pencernaan. Modulasi langsung dari sistem kekebalan
tubuh dengan probiotik dimediasi melalui induksi sitokin anti-inflamasi atau
melalui peningkatan produksi sekretori IgA. Probiotik juga dapat membantu
dalam mengurangi beberapa gejala alergi makanan seperti yang terkait dengan
protein susu yakni dengan mendegradasi protein menjadi peptida yang lebih kecil
dan asam amino (Mandal dan Mandal, 2011).
8
2.1.2.5. Mencegah Kanker Usus
Penelitian telah menunjukkan bahwa diet dan antibiotik dapat menurunkan
karsinogen dalam usus besar dan mengurangi tumor secara kimiawi. Efek ini
tampaknya dimediasi melalui mikroflora usus. Studi tambahan menunjukkan
bahwa pengenalan Lactobacillus acidophilus ke dalam makanan menurunkan
kejadian tumor usus yang diinduksi secara kimia pada tikus. Sebuah mekanisme
yang mungkin untuk efek-efek antikanker bergantung pada bakteri usus yang
menghambat enzim yang mengkonversi prokarsinogen menjadi bentuk karsinogen
(Lee dan Salminen, 2009).
2.1.2.6. Mencegah Irritable Bowel Syndrome
Gejala klinis utamanya termasuk ketidaknyamanan perut atau nyeri, diare,
sembelit, dan perut kembung. Patogenesis irritable bowel syndrome (IBS) masih
belum jelas, namun bukti yang tersedia menunjukkan bahwa motilitas usus yang
diubah dan hipersensitivitas visceral. Ada bukti yang menunjukkan bahwa
ketidakseimbangan mikroflora usus dan peradangan mukosa yang disebabkan
oleh bakteri yang menyebabkan IBS (Lee dan Salminen, 2009).
2.1.3. Bakteri Probiotik
2.1.3.1. Bakteri Asam Laktat
Konsep bakteri asam laktat adalah nama kelompok yang diciptakan untuk
bakteri yang digunakan dalam fermentasi dan koagulasi susu serta dapat
menghasilkan asam laktat dari laktosa. Nama famili Lactobacteriaceae diterapkan
oleh Orla-Jensen (1919) kepada sekelompok bakteri yang menghasilkan asam
laktat sendiri atau asam asetat dan asam laktat, alkohol dan karbondioksida.
Bakteri asam laktat adalah kelompok bakteri gram-positif yang disatukan
9
berdasarkan karakteristik morfologi, metabolisme, dan fisiologis. Bakteri asam
laktat merupakan non spora, fermentasi karbohidrat, produksi asam laktat, tahan
asam dalam keadaan non aerobik dan katalase negatif. Biasanya bakteri asam
laktat adalah non motil dan tidak mereduksi nitrit dan dibagi menjadi empat genus
Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, dan Lactobacillus. Revisi taksonomi
terbaru menunjukkan bahwa kelompok bakteri asam laktat bisa terdiri dari genera
Aerococcus,
Carnobacterium,
Enterococcus,
Lactobacillus,
Lactococcus,
Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus, dan Vagococcus
(Lee dan Salminen, 2009).
Klasifikasi bakteri asam laktat ke dalam genus berbeda sebagian besar
didasarkan pada morfologi, cara fermentasi glukosa, pertumbuhan pada
temperatur yang berbeda, konfigurasi dari asam laktat yang dihasilkan,
kemampuan untuk tumbuh pada konsentrasi garam tinggi, dan toleransi pada
asam atau basa (Lee dan Salminen, 2009).
2.1.3.2. Genus Lactobacillus
Genus Lactobacilus meliputi kelompok bakteri gram positif berbentuk
batang, biasanya non motil, tidak membentuk spora, dan anaerob fakultatif.
Bakteri ini menghasilkan asam laktat atau campuran asam laktat, etanol, asam
asetat dan CO2 (bergantung pada spesies) melalui fermentasi karbohidrat
(Wardah, 2014).
Lactobacillus memiliki peran penting dalam mengontrol pH usus melalui
produksi asam yang menurunkan pH usus sehingga membatasi pertumbuhan
bakteri patogen (Lee dan Salminen, 2009).
10
Bakteri Lactobacillus acidophilus digunakan untuk memproduksi produk
susu fermentasi dan juga ditambahkan ke dalam susu pasteriusasi, dibuat dalam
bentuk tablet atau kapsul untuk dikonsumsi sebagai probiotik. Bakteri ini dapat
memetabolisme laktosa dan menghasilkan asam laktat dalam jumlah yang relatif
besar. Lactobacillus acidophilus tidak terdapat dalam mukosa saluran pencernaan
tetapi ditemukan di dalam sel epitel usus halus (Wardah, 2014).
Bakteri Lactobacillus plantarum digunakan dalam fermentasi daging dan
sayuran serta dapat memproduksi asam laktat. Lactobacillus curvatus dan
Lactobacillus sake dapat tumbuh pada suhu rendah (2-40C), dapat memfermentasi
sayuran dan produk daging (Wardah, 2014).
2.1.3.3. Genus Bifidobacterium
Morfologi Bifidobacterium mirip dengan beberapa bakteri Lactobacillus
sp. dan pada awalnya dimasukkan ke dalam genus Lactobacillus. Bifidobacterium
merupakan bakteri gram positif, berbentuk bulat dengan ukuran yang bervariasi,
sel tunggal atau rantai dengan ukuran yang berbeda-beda, tidak membentuk spora,
non motil, dan anaerob, walaupun demikian beberapa jenis toleran terhadap O2.
Spesies tumbuh optimal pada suhu 37-410C, dengan kisaran suhu pertumbuhan
25-450C dan umumnya tidak dapat tumbuh pada pH di atas 8,0 atau di bawah 4,5.
Bifidobacterium merupakan bakteri penghasil asam laktat dan asam asetat dengan
rasio 2:3, bakteri-bakteri tersebut kurang sensitif terhadap asam lambung dan
resisten terhadap garam empedu, lisozim, dan enzim pankreatik yang terdapat
dalam usus halus. Bifidobacterium dapat memfermentasi laktosa, galaktosa dan
beberapa pentosa. Bifidobacterium berada di bagian proksimal kolon dekat ilium.
Beberapa spesies dari genus ini adalah Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium
11
longum,
Bifidobacterium
Bifidobacterium
brevis,
thermophillum
Bifidobacterium
ditambahkan
dalam
thermacidophillum,
produk
susu
dan
dimanfaatkan untuk memelihara kesehatan usus halus manusia (Wardah, 2014).
2.1.4. Produk- Produk Probiotik
2.1.4.1. Produk Probiotik dalam Makanan
Probiotik yang paling sering digunakan sebagai makanan dalam bentuk
produk susu fermentasi atau yoghurt. Produk tersebut membutuhkan pendinginan
dan mempunyai batas waktu penyimpanan hanya beberapa minggu (Huckle dan
Zhang, 2011). Yogurt berasal dari bahasa Turki, memiliki nama lain seperti mast
(Iran), kisel mleka (Balkan), mauzun (Armenia), dan cieddu (Italia) (Irianto,
2013). Yogurt merupakan produk semisolid yang dibuat dengan pemanasan yang
standar terhadap susu dicampur dengan adanya aktivitas dari simbiosis antara
Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus delbrueckii. Pada negara tertentu,
penamaan yogurt terbatas pada produk yang dibuat dari dua kultur bakteri
tersebut, dan pada negara lainnya suatu produk yang dibuat dengan penambahan
kultur probiotik lainnya juga dapat disebut produk yogurt. Kultur lain yang
umumnya digunakan ialah Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium sp,
Lactobacillus reuteri, Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus GG,
Lactobacillus gasseri, dan Lactobacillus johnsonii (Chandan, 2006).
Yogurt kaya akan protein, beberapa vitamin B, dan mineral yang penting.
Yogurt memiliki lemak sebanyak susu darimana ia dibuat. Karena struktur laktosa
yogurt dirusak, maka yogurt bisa dikonsumsi orang yang alergi terhadap susu.
Yogurt tidak mengandung vitamin C dan zat besi dalam jumlah yang cukup untuk
12
tubuh, tetapi yogurt merupakan sumber yang baik untuk mensuplai protein, fosfor,
kalsium, magnesium, dan kalori (Irianto, 2013).
Tabel 2.1 Beberapa produk pangan probiotik (Yeo, et al., 2011)
Produk pangan
Yogurt
Whey drink
Keju
Whey cheese
Es krim
Bakteri probiotik
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus casei
Bifidobacterium bifidum
Lactobacillus casei
Lactobacillus casei
Bifidobacterium animals
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus paracasei
Lactobacillus johnsonii
2.1.4.2. Produk Probiotik dalam Sediaan Farmasi
Produk probiotik saat ini telah berkembang menjadi bentuk sediaan bekukering padat yang memiliki umur simpan lebih lama dan tidak perlu pendinginan.
Bentuk sediaan beku-kering probiotik dapat melindungi dan meningkatkan
kelangsungan hidup bakteri sehingga memiliki stabilitas penyimpanan yang baik
(Huckle dan Zhang, 2011).
Bentuk sediaan beku-kering probiotik dalam bidang farmasi yaitu :
a. Serbuk
Sediaan probiotik dalam bentuk serbuk mempunyai stabilitas yang baik
selama penyimpanan tetapi stabilitas penyimpanan probiotik dapat dipengaruhi
oleh suhu dan cara penggunaan sediaan probiotik misalnya menyendoki serbuk
dengan sendok basah. Suasana asam juga dapat mempengaruhi stabilitas sel bekukering sehingga digunakan teknik enkapsulasi (Huckel dan Zhang, 2011). Contoh
sediaan probiotik dalam bentuk serbuk yang terdapat di pasaran yaitu Lacto B
yang mengandung serbuk krim nabati, dekstrosa, campuran bakteri asam laktat
13
(Lactobacillus acidophilus 4,7 x 107 CFU/g, Bifidobacterium longum 1,3 x 107
CFU/g, Streptococcus thermophillus), susu mineral, konsentrat, vitamin C,
vitamin B2, vitamin B6, niasin dan zink oksida (IAI, 2010).
b. Kapsul
Sebagian besar produk probiotik yang tersedia saat ini dibuat dalam bentuk
sediaan kapsul. Hal ini karena sel-sel kering bisa dengan mudah dimasukkan ke
dalam kapsul dan stabilitas selama penyimpanan dapat ditingkatkan daripada
hanya disimpan dalam bentuk serbuk. Namun, sediaan kapsul masih memerlukan
penyalutan (film enterik coating) untuk meningkatkan ketahanan sel bakteri
terhadap asam lambung (Huckle dan Zhang, 2011). Contoh sediaan probiotik
dalam bentuk kapsul yang berada di pasaran adalah Lacidofil yang mengandung 2
milyar (2 x 108) CFU organisme yang terdiri dari Lactobacillus helveticus Rosell52 dan Lactobacillus rhamnosus Rosell-11. Zat tambahan yang digunakan yaitu
maltodekstrin, magnesium stearat, asam askorbat (IAI, 2010).
c. Tablet
Selain kapsul dan serbuk, tablet juga merupakan bentuk sediaan probiotik
dalam farmasi yang terdapat di pasaran. Keuntungan dari sediaan ini mampu
melindungi bahan aktif yang sensitif terhadap kelembaban dan panas serta
memiliki stabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan sediaan serbuk (Huckle
dan Zhang, 2011). Contoh sediaan probiotik dalam bentuk tablet yaitu Lacbon dan
Rillus. Tiap tablet Lacbon mengandung >50 juta Lactobacillus sporogenes. Tiap
tablet Rillus mengandung viable cell 1,0 x 109 CFU yang terdiri dari Lactobacillus
plantarum,
Streptococcus
thermophilus,
14
Bifidobacterium
bifidum,
dan
fructooligosaccharide. Zat tambahan yang digunakan yaitu isomalt, xylitol, susu,
dan vanila (IAI, 2010).
2.2 Prebiotik
Prebiotik adalah nutrisi yang digunakan untuk menstimulasi pertumbuhan
bakteri yang menguntungkan dan sebagai bahan tambahan pangan yang tidak
dapat dimetabolisme oleh manusia untuk menstimulasi pertumbuhan bakteri kolon
yang dapat meningkatkan kesehatan manusia. Prebiotik dapat menstimulasi secara
selektif pertumbuhan Bifidobacterium dan Lactobacillus dalam usus, sehingga
meningkatkan daya tahan alami tubuh terhadap patogen. Beberapa nutrisi yang
dikenal sebagai prebiotik adalah laktulosa, laktitol, fruktooligosakarida,
galaktooligosakarida, laktosukrosa, dan inulin (Wardah, 2014).
2.3 Sinbiotik
Sinbiotik merupakan gabungan 2 istilah yaitu probiotik dan prebiotik
yang dapat diasumsikan sebagai penggunaan probiotik dan prebiotik secara
terpisah. Sinbiotik mengandung jumlah bakteri yang menguntungkan usus dan
penggunaan nutrisi untuk bakteri tersebut sehingga bakteri probiotik di dalam
usus dapat tumbuh cepat dan menghasilkan manfaat yang lebih efektif (Wardah,
2014). Contoh di dalam suatu produk mengandung bakteri Lactobacillus,
Bifidobacterium, Streptococcus sebagai probiotik dan fructooligosaccharide
sebagai prebiotik (Neha, et al., 2012).
15
2.4 Viabilitas Bakteri Probiotik
Viabilitas bakteri probiotik dalam produk pangan sangat penting untuk
diperhatikan. Hal ini karena bakteri probiotik dalam produk tersebut harus tetap
dapat bertahan hidup saat berada pada kondisi asam dalam lambung, selama
proses pemecahan dengan enzim hidrolisis dan garam empedu dalam usus kecil.
Viabilitas bakteri probiotik bergantung pada jenis bakteri yang digunakan,
interaksi antara spesies-spesies bakteri yang digunakan, pembentukan hidrogen
peroksida selama proses metabolisme bakteri dan tingkat keasamaan dari produk
tersebut. Viabilitas bakteri dipengaruhi oleh nutrisi, konsentrasi gula, konsentrasi
inokulum dan lama fermentasi (Tamime, et al., 2005).
Viabilitas
enkapsulasi.
bakteri
Teknik
probiotik
enkapsulasi
dapat
dapat
dipertahankan
melindungi
dengan
dan
teknik
meningkatkan
kelangsungan hidup bakteri dalam produk obat serta melindungi senyawa tertentu
atau sel biologis terhadap lingkungan sekitar yang dapat merusak bahan inti.
Teknik enkapsulasi dapat melindungi bakteri dari panas, oksigen dan kelembaban
serta meningkatkan sifat aliran selama pengembangan formulasi. Hal ini dapat
digunakan untuk obat yang berbeda cara penggunaannya. Dalam industri
makanan,
bahan-bahan
dalam
formulasi
mikroenkapsulasi
membentuk
penghalang untuk melindungi bahan inti terhadap gastrointestinal. Sifat
fisikokimia bahan pelapis mempengaruhi kelangsungan hidup dari sel yang
dikemas dalam probiotik, jenis dan konsentrasi bahan pelapis, ukuran partikel,
jumlah sel awal dan strain bakteri yang penting selama formulasi (Solanki, et al.,
2013).
16
2.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Viabilitas Probiotik
2.5.1. Kondisi Fisiologis
Kondisi fisiologis bakteri probiotik pada saat di preparasi dan pada saat
terdapat di dalam produk makanan dan obat merupakan faktor yang penting dalam
mempertahankan kelangsungan hidup bakteri probiotik. Pengeringan dalam
produk dapat menjaga stabilitas bakteri selama penyimpanan, sedangkan produk
dalam bentuk cair memungkinkan adanya aktivitas metabolit aktif dari bakteri
(Neha, et al., 2012).
2.5.2. Toksisitas Bahan
Kompatibilitas probiotik dengan bahan-bahan lain dalam formulasi dapat
memiliki dampak yang signifikan terhadap kelangsungan hidup bakteri. Interaksi
antara probiotik dan bahan-bahan lainnya dapat melindungi, menetralkan, atau
merugikan stabilitas probiotik misalnya masuknya pengawet antimikroba dapat
menghambat kehidupan probiotik. Peningkatan kadar bahan seperti garam, asam
organik, dan nitrat dapat menghambat probiotik selama penyimpanan sedangkan
kultur starter kadang-kadang dapat menghambat pertumbuhan probiotik selama
fermentasi melalui produksi bakteriosin tertentu (Lee dan Salminen, 2009).
2.5.3. Suhu
Suhu dimana organisme probiotik tumbuh sangat penting. Suhu optimum
untuk pertumbuhan probiotik antara 370C hingga 430C. Probiotik Lactobacillus
dapat tumbuh pada kisaran suhu yang lebih besar yaitu sampai 440C. Namun, ada
juga yang dapat tumbuh pada suhu mesofilik yaitu suhu 150C (Lee dan Salminen,
2009). Bifidobacterium dapat tumbuh optimal pada suhu 37-410C, dengan kisaran
suhu pertumbuhan 25-450C, sedangkan spesies Streptococcus thermophilus
17
tumbuh baik pada suhu 37-400C tetapi juga dapat tumbuh pada suhu 520C
(Wardah, 2014).
Suhu merupakan faktor penting yang mempengaruhi kelangsungan hidup
probiotik selama pembuatan dan penyimpanan. Semakin rendah suhu maka
viabilitas probiotik dalam produk akan lebih stabil. Selama pengolahan, suhu di
atas 45-500C akan merugikan kelangsungan hidup probiotik. Semakin tinggi suhu
maka semakin cepat waktu yang diperlukan untuk mengurangi jumlah bakteri
yang viabel. Peningkatan suhu juga memiliki efek yang merugikan terhadap
stabilitas produk saat didistribusikan dan disimpan (Lee dan Salminen, 2009).
2.5.4. pH
Lactobacillus menghasilkan asam organik dari metabolisme karbohidrat.
Oleh karena itu, genus bakteri ini dapat mentolerir nilai pH lebih kecil
dibandingkan dengan bakteri yang lain. Banyak penelitian in vitro dan in vivo
menunjukkan bahwa organisme probiotik dapat tahan terhadap asam saat transit di
bagian lambung, meskipun waktu pemaparannya yang relatif singkat (Lee dan
Salminen, 2009). Bifidobacterium tidak dapat tumbuh pada pH di atas 8,0 atau di
bawah 4,5 sedangkan Streptococcus thermophilus mampu tumbuh pada pH 4
(Wardah, 2014).
2.5.5. Oksigen
Lactobacillus dianggap anaerob sehingga oksigen dapat merusak
pertumbuhan probiotik dan kelangsungan hidupnya. Namun, sensitivitas oksigen
bervariasi antara spesies dan strain bakteri yang berbeda. Secara umum,
Lactobacillus yang sebagian besar bersifat mikroaerofil lebih toleran terhadap
oksigen dibandingkan dengan Bifidobacterium (Lee dan Salminen, 2009).
18
Bifidobacterium termasuk kelompok bakteri anaerob walaupun demikian
beberapa jenis dari Bifidobacterium toleran terhadap oksigen, sedangkan
Streptococcus thermophilus merupakan bakteri fakultatif anaerob yaitu bakteri
yang dapat hidup dengan baik bila ada oksigen maupun tidak ada oksigen
(Wardah, 2014).
2.5.6. Aktivitas Air
Kadar kelembaban dan aktivitas air yang tinggi akan menurunkan daya
tahan probiotik. Adanya interaksi antara aktivitas air dengan suhu yang
mempengaruhi kehidupan probiotik. Produk probiotik dapat memiliki masa
simpan yang lama pada bentuk kering ketika disimpan pada suhu kamar jika kadar
kelembabannya rendah. Pada umumnya aktivitas air yang rendah akan
memberikan ketahanan hidup yang baik. Solusi yang dapat dilakukan dalam
meningkatkan ketahanan bakteri terhadap aktivitas air yaitu dengan cara
mikroenkapsulasi (Neha, et al., 2012).
2.5.7. Nutrisi
Jasad renik heterotrof membutuhkan nutrisi sebagai sumber karbon,
nitrogen, dan energi untuk kehidupan dan pertumbuhannya serta mineral dan
vitamin untuk faktor pertumbuhan. Nutrisi tersebut dibutuhkan untuk membentuk
energi dan menyusun komponen-komponen sel. Kebutuhan zat-zat nutrisi setiap
jasad renik bervariasi. Streptococcus, Lactobacillus, Bifidobacterium dan berbagai
organisme heterotrof membutuhkan beberapa sumber nitrogen organik dalam
bentuk asam amino, purin, dan pirimidin, serta faktor-faktor pertumbuhan seperti
vitamin B, vitamin B1, vitamin B2, asam nikotinat, vitamin B6, asam pantotenat
dan vitamin B12. Vitamin yang larut dalam lemak yaitu vitamin A, D dan E tidak
19
dibutuhkan oleh kebanyakan jasad renik. Vitamin C tidak berfungsi sebagai faktor
pertumbuhan, tetapi dapat merangsang pertumbuhan beberapa organisme karena
diduga dapat mengatur potensi oksidasi-reduksi yang tepat terhadap medium
(Fardiaz, 1992).
2.6 Pengukuran dan Pertumbuhan Mikroorganisme
2.6.1. Fase Pertumbuhan Mikroorganisme
Menurut Dwidjoseputro (1978) ada beberapa fase-fase pertumbuhan
mikroorganisme, yaitu fase adaptasi, fase permulaan pembiakan, fase pembiakan
cepat, fase pembiakan diperlambat, fase konstan, fase kematian, dan fase
kematian dipercepat.
Pada fase pertama, yaitu 1 sampai 2 jam setelah pemindahan, bakteri
belum mengadakan pembiakan fase ini disebut fase adaptasi. Fase ini disusul
dengan fase kedua, dimana jumlah bakteri mulai bertambah sedikit demi sedikit.
Y
5
4
6
3
7
Jumlah sel hidup
2
1
2
Jumlah sel seluruhnya
X
: waktu
Y
: log dari jumlah sel
8
14
20
X
Gambar 2.1 Grafik yang menunjukkan fase-fase pertumbuhan bakteri: 1. Fase
adaptasi, 2. Fase permulaan pembiakan, 3. Fase pembiakan cepat,
4. Fase pembiakan diperlambat, 5. Fase konstan, 6. Fase kematian,
7. Fase kematian dipercepat (Dwidjoseputro, 1978).
20
Fase kedua ini disusul dengan fase pembiakan cepat atau fase logaritma
dimana pembiakan bakteri berlangsung paling cepat, maka bakteri dalam fase ini
baik sekali untuk dijadikan inokulum. Pada fase berikutnya terjadi penurunan
jumlah sel-sel bakteri dikarenakan faktor keadaan medium yang buruk, perubahan
pH, dan menumpuknya produk buangan yang bersifat toksik sehingga kecepatan
pertumbuhan bakteri menjadi berkurang fase ini disebut fase pembiakan
diperlambat. Selanjutnya fase dimana jumlah bakteri yang membelah sama
dengan jumlah bakteri yang mati, fase ini disebut fase konstan atau fase stasioner.
Fase ini disusul dengan fase dimana jumlah bakteri yang mati makin banyak dan
melebihi jumlah bakteri yang membelah diri, fase ini disebut fase kematian. Fase
akhir yaitu fase dimana jumlah bakteri yang mati bertambah. Keadaan ini dapat
berlangsung selama beberapa minggu. Hal ini bergantung kepada spesies dan
keadaan medium serta faktor-faktor lingkungan. Apabila keadaan tersebut
dibiarkan terus menerus maka dapat mengakibatkan bakteri tidak dapat
dihidupkan kembali dalam medium baru.
2.6.2. Pengukuran Pertumbuhan Mikroorganisme
Pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur berdasarkan konsentrasi sel
(jumlah sel per satuan isi kultur) ataupun densitas sel (berat kering dari sel-sel per
satuan isi kultur). Dua parameter ini tidak selalu sama karena berat kering sel ratarata bervariasi pada tahap berlainan dalam pertumbuhan kultur. Kedua parameter
tersebut juga tidak bermakna sama dalam penelitian mengenai biokimia
mikroorganisme atau gizi mikroorganisme. Densitas sel adalah kuantitas yang
lebih
bermakna,
sedangkan
dalam
penelitian
mengenai
inaktivasi
mikroorganisme, konsentrasi sel adalah kuantitas yang bermakna (Pratiwi, 2008).
21
Menurut Pratiwi (2008) pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur
dengan dua cara, yaitu secara langsung dan tidak langsung. Pengukuran
pertumbuhan mikroorganisme secara langsung dapat dilakukan dengan beberapa
cara yaitu:
a. Pengukuran menggunakan bilik hitung (counting chamber)
Pada pengukuran ini, untuk bakteri digunakan bilik hitung PetrofffHausser sedangkan untuk mikroorganisme eukariot digunakan hemositometer.
Keuntungan menggunakan metode ini adalah mudah, murah dan cepat, serta dapat
diperoleh informasi tentang ukuran dan morfologi mikroorganisme. Kerugiannya
adalah populasi mikroorganisme yang digunakan harus banyak (minimum
berkisar 106 CFU/ml), karena pengukuran dengan volume dalam jumlah sedikit
tidak dapat dibedakan antara sel hidup dan sel mati, serta kesulitan menghitung
sel yang motil.
b. Pengukuran menggunakan electronic counter
Pada pengukuran ini, suspensi mikroorganisme dialirkan melalui lubang
kecil (orifice) dengan bantuan aliran listrik. Elektroda yang ditempatkan pada dua
sisi orifice mengukur tahanan listrik (ditandai dengan naiknya tahanan) pada saat
bakteri melalui orifice. Pada saat inilah sel terhitung. Keuntungan metode ini
adalah hasil bisa diperoleh dengan lebih cepat dan akurat serta dapat menghitung
sel dengan ukuran besar. Kerugiannya adalah metode ini tidak dapat digunakan
untuk menghitung bakteri karena adanya gangguan debris, filamen dan
sebagainya serta tidak dapat membedakan antara sel hidup dan sel mati.
22
c. Pengukuran dengan plating technique
Metode ini merupakan metode perhitungan jumlah sel tampak (visible) dan
didasarkan pada asumsi bahwa bakteri hidup akan tumbuh, membelah, dan
memproduksi satu koloni tunggal. Satuan perhitungan yang dipakai adalah CFU
dengan cara membuat seri pengenceran sampel dan menumbuhkan sampel pada
media padat. Pengukuran dilakukan pada plate dengan jumlah koloni berkisar 25250 atau 30-300.
Keuntungan metode ini adalah sederhana, mudah dan sensitif karena
menggunakan colony counter sebagai alat hitung dan dapat digunakan untuk
menghitung mikroorganisme pada sampel makanan, air ataupun tanah.
Kerugiannya adalah harus digunakan media yang sesuai dan perhitungannya yang
kurang akurat karena satu koloni tidak selalu berasal dari satu individu sel.
d. Pengukuran dengan menggunakan teknik filtrasi membran (membrane
filtration tehnique)
Pada metode ini sampel dialirkan pada suatu sistem filter membran dengan
bantuan vacuum. Bakteri yang terperangkap selanjutnya ditumbuhkan pada media
yang sesuai kemudian jumlah koloni bakteri dihitung. Keuntungan metode ini
adalah dapat menghitung sel hidup dan sistem perhitungannya langsung,
sedangkan kerugiannya adalah tidak ekonomis.
23
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Probiotik
2.1.1. Definisi Probiotik
Kata probiotik berasal dari bahasa Yunani yang berarti for life. Probiotik
pertama kali didefinisikan oleh Kollath tahun 1953 untuk menandai semua
kompleks makanan organik dan anorganik untuk membedakannya dari antibiotik
berbahaya. Bakteri probiotik merupakan mikroorganisme non patogen yang jika
dikonsumsi memberikan pengaruh positif terhadap fisiologi dan kesehatan
inangnya (Schrezenmeir dan de Vrese, 2001).
Probiotik adalah mikroba hidup yang dapat diformulasikan ke dalam
berbagai jenis produk, termasuk makanan, obat-obatan, dan suplemen makanan.
Spesies Lactobacillus dan Bifidobacterium yang paling sering digunakan sebagai
probiotik, namun spesies ragi Saccharomyces cerevisiae dan beberapa
Escherichia coli dan Bacillus juga digunakan sebagai probiotik (Guarner, et al.,
2008).
Bayi memperoleh bakteri Lactobacillus dan Bifidobacterium yang ada di
vagina pada saat proses kelahiran. Sebelum lahir, saluran cerna bayi adalah steril.
Kolonisasi bakteri pada bayi akan dimulai dengan bakteri yang berasal dari
bakteri vagina dan saluran cerna
dari
ibu. Selanjutnya
perkembangan
mikrobiota bayi dipengaruhi oleh makanan bayi. Selama konsumsi ASI maka
komposisi mikrobiota bayi berubah cepat yang didominasi oleh Bifidobacterium
sedangkan bayi yang diberi susu formula tanpa prebiotik akan didominasi oleh
flora yang mirip dengan orang dewasa dan rendah Bifidobacterium terutama
5
Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, dan Bifidobacterium breve
(Boehm, et al., 2010).
2.1.2. Manfaat Probiotik
Organisme probiotik akan melawan bakteri yang merugikan dengan
mengganggu metabolisme bakteri tersebut sehingga dapat meningkatkan
kekebalan dan keadaan fisiologis tubuh. Manfaat probiotik juga dapat membantu
menjaga kesehatan usus (Mandal dan Mandal, 2011).
2.1.2.1. Imunomodulator
Bakteri probiotik telah diketahui memiliki aktivitas imunomodulator
dalam tubuh manusia yakni dapat menstimulasi dan mengubah respon imun
terhadap antigen. Secara umum, bakteri probiotik melakukan aktivitas
imunomodulator
dalam
dua
cara
yaitu
imunomodulasi
spesifik
dan
imunomodulasi tertentu. Respon imun nonspesifik merupakan pertahanan awal
bagi manusia. Contoh sel imunitas nonspesifik terdiri dari sel fagosit mononuklear
yaitu monosit dan makrofag, polimorfonuklear limfosit terutama neutrofil, dan
Natural Killer (NK) sel. Kumpulan bakteri asam laktat yang hidup telah terbukti
menginduksi sitokin proinflamasi secara in vitro, faktor nekrosis tumor, dan
interleukin 6, serta mengaktifkan produksi makrofag dan fagositosis pada tikus
yang mencerminkan stimulasi imunitas nonspesifik (Mandal dan Mandal, 2011).
2.1.2.2. Hipokolesterolemia
Kolesterol merupakan sterol yang paling banyak terdapat di jaringan
hewan, terdapat di dalam membran plasma dan dalam lipoprotein plasma darah,
sering disimpan di dalam dinding pembuluh darah bersama dengan lemak lain
sehingga dapat menyebabkan penyumbatan pembuluh darah, kondisi ini dikenal
6
sebagai aterosklerosis, dalam hati dan otak dapat mengakibatkan serangan jantung
dan stroke. Kolesterol juga dapat mengkristal ke bentuk batu empedu yang dapat
menghalangi saluran empedu. Beberapa obat penurun kolesterol umumnya
bertindak dengan memblokir biosintesis melalui penghambatan enzim 3-hidroksi3-methylglutaryl koenzim A HMG-CoA reduktase yaitu statin mengikat asam
empedu dengan serbuk tak larut dari senyawa yang menyerupai colestipol diikuti
oleh eliminasinya melalui feses, asam nikotinat, dan asam fibrik (Mandal dan
Mandal, 2011).
Kelemahan utama obat penurun kolesterol adalah memiliki beberapa efek
samping jika obat tersebut digunakan dalam jangka panjang. Oleh karena itu,
dilakukan penelitian terhadap identifikasi cara diet lainnya untuk mengurangi
kadar kolesterol darah. Termasuk penggunaan serat larut, protein kedelai, sterol,
bakteri
probiotik,
dan
prebiotik.
Bakteri
probiotik
menunjukkan
efek
hipokolesterol dimana strain dari bakteri harus berkolonisasi dalam usus terlebih
dahulu. Bakteri probiotik ini memproduksi garam empedu hidrolase bile salt
hidrolase (BSH). BSH mengkatalisis hidrolisis (deconjugation) dari glycine dan
atau taurin terkonjugasi garam empedu menjadi residu asam amino dan asam
empedu bebas. Asam empedu bebas kurang efisien diserap ke dalam usus
dibandingkan dengan garam empedu terkonjugasi, dengan demikian cenderung
untuk dibuang dengan kotoran. Ini akan memicu sintesis asam empedu baru untuk
menggantikan yang hilang agar kadar garam empedu dapat seimbang (Mandal dan
Mandal, 2011).
7
2.1.2.3. Antihipertensi
Peptida bioaktif yaitu casokinins dan lactokinins dan dua tripeptida seperti
valin-prolin-prolin dan isoleucine-prolin-prolin yang dihasilkan dari aksi
proteolitik bakteri probiotik pada kasein (α2-kasein, k-kasein dan b-kasein) dan
whey selama fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae dan Lactobacillus
helveticus dapat mengurangi tekanan darah individu yang hipertensi. Tripeptida
ini berfungsi meningkatkan aktivitas Angiotensin-I Converting Enzyme (ACE)
inhibitor yang dapat menurunkan tekanan darah (Mandal dan Mandal, 2011).
2.1.2.4. Antialergi
Reaksi alergi terjadi sebagai respon terhadap zat lingkungan yang tidak
berbahaya dikenal sebagai alergen dan reaksi-reaksi ini dapat terjadi secara cepat.
Reaksi tersebut dapat ditandai dengan aktivasi yang berlebihan dari sel-sel darah
putih tertentu yang disebut sel mast dan basofil oleh jenis antibodi yang dikenal
sebagai imunoglobulin E (IgE) dalam respon inflamasi yang ekstrim. Probiotik
mampu meningkatkan fungsi penghalang dari mukosa usus dengan demikian
dapat mengurangi pengeluaran antigen melalui mukosa. Ada dua jalur yaitu
gerakan transelular dan paracelular rmelalui protein antigenik melintasi
penghalang epitel saluran pencernaan. Modulasi langsung dari sistem kekebalan
tubuh dengan probiotik dimediasi melalui induksi sitokin anti-inflamasi atau
melalui peningkatan produksi sekretori IgA. Probiotik juga dapat membantu
dalam mengurangi beberapa gejala alergi makanan seperti yang terkait dengan
protein susu yakni dengan mendegradasi protein menjadi peptida yang lebih kecil
dan asam amino (Mandal dan Mandal, 2011).
8
2.1.2.5. Mencegah Kanker Usus
Penelitian telah menunjukkan bahwa diet dan antibiotik dapat menurunkan
karsinogen dalam usus besar dan mengurangi tumor secara kimiawi. Efek ini
tampaknya dimediasi melalui mikroflora usus. Studi tambahan menunjukkan
bahwa pengenalan Lactobacillus acidophilus ke dalam makanan menurunkan
kejadian tumor usus yang diinduksi secara kimia pada tikus. Sebuah mekanisme
yang mungkin untuk efek-efek antikanker bergantung pada bakteri usus yang
menghambat enzim yang mengkonversi prokarsinogen menjadi bentuk karsinogen
(Lee dan Salminen, 2009).
2.1.2.6. Mencegah Irritable Bowel Syndrome
Gejala klinis utamanya termasuk ketidaknyamanan perut atau nyeri, diare,
sembelit, dan perut kembung. Patogenesis irritable bowel syndrome (IBS) masih
belum jelas, namun bukti yang tersedia menunjukkan bahwa motilitas usus yang
diubah dan hipersensitivitas visceral. Ada bukti yang menunjukkan bahwa
ketidakseimbangan mikroflora usus dan peradangan mukosa yang disebabkan
oleh bakteri yang menyebabkan IBS (Lee dan Salminen, 2009).
2.1.3. Bakteri Probiotik
2.1.3.1. Bakteri Asam Laktat
Konsep bakteri asam laktat adalah nama kelompok yang diciptakan untuk
bakteri yang digunakan dalam fermentasi dan koagulasi susu serta dapat
menghasilkan asam laktat dari laktosa. Nama famili Lactobacteriaceae diterapkan
oleh Orla-Jensen (1919) kepada sekelompok bakteri yang menghasilkan asam
laktat sendiri atau asam asetat dan asam laktat, alkohol dan karbondioksida.
Bakteri asam laktat adalah kelompok bakteri gram-positif yang disatukan
9
berdasarkan karakteristik morfologi, metabolisme, dan fisiologis. Bakteri asam
laktat merupakan non spora, fermentasi karbohidrat, produksi asam laktat, tahan
asam dalam keadaan non aerobik dan katalase negatif. Biasanya bakteri asam
laktat adalah non motil dan tidak mereduksi nitrit dan dibagi menjadi empat genus
Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, dan Lactobacillus. Revisi taksonomi
terbaru menunjukkan bahwa kelompok bakteri asam laktat bisa terdiri dari genera
Aerococcus,
Carnobacterium,
Enterococcus,
Lactobacillus,
Lactococcus,
Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus, dan Vagococcus
(Lee dan Salminen, 2009).
Klasifikasi bakteri asam laktat ke dalam genus berbeda sebagian besar
didasarkan pada morfologi, cara fermentasi glukosa, pertumbuhan pada
temperatur yang berbeda, konfigurasi dari asam laktat yang dihasilkan,
kemampuan untuk tumbuh pada konsentrasi garam tinggi, dan toleransi pada
asam atau basa (Lee dan Salminen, 2009).
2.1.3.2. Genus Lactobacillus
Genus Lactobacilus meliputi kelompok bakteri gram positif berbentuk
batang, biasanya non motil, tidak membentuk spora, dan anaerob fakultatif.
Bakteri ini menghasilkan asam laktat atau campuran asam laktat, etanol, asam
asetat dan CO2 (bergantung pada spesies) melalui fermentasi karbohidrat
(Wardah, 2014).
Lactobacillus memiliki peran penting dalam mengontrol pH usus melalui
produksi asam yang menurunkan pH usus sehingga membatasi pertumbuhan
bakteri patogen (Lee dan Salminen, 2009).
10
Bakteri Lactobacillus acidophilus digunakan untuk memproduksi produk
susu fermentasi dan juga ditambahkan ke dalam susu pasteriusasi, dibuat dalam
bentuk tablet atau kapsul untuk dikonsumsi sebagai probiotik. Bakteri ini dapat
memetabolisme laktosa dan menghasilkan asam laktat dalam jumlah yang relatif
besar. Lactobacillus acidophilus tidak terdapat dalam mukosa saluran pencernaan
tetapi ditemukan di dalam sel epitel usus halus (Wardah, 2014).
Bakteri Lactobacillus plantarum digunakan dalam fermentasi daging dan
sayuran serta dapat memproduksi asam laktat. Lactobacillus curvatus dan
Lactobacillus sake dapat tumbuh pada suhu rendah (2-40C), dapat memfermentasi
sayuran dan produk daging (Wardah, 2014).
2.1.3.3. Genus Bifidobacterium
Morfologi Bifidobacterium mirip dengan beberapa bakteri Lactobacillus
sp. dan pada awalnya dimasukkan ke dalam genus Lactobacillus. Bifidobacterium
merupakan bakteri gram positif, berbentuk bulat dengan ukuran yang bervariasi,
sel tunggal atau rantai dengan ukuran yang berbeda-beda, tidak membentuk spora,
non motil, dan anaerob, walaupun demikian beberapa jenis toleran terhadap O2.
Spesies tumbuh optimal pada suhu 37-410C, dengan kisaran suhu pertumbuhan
25-450C dan umumnya tidak dapat tumbuh pada pH di atas 8,0 atau di bawah 4,5.
Bifidobacterium merupakan bakteri penghasil asam laktat dan asam asetat dengan
rasio 2:3, bakteri-bakteri tersebut kurang sensitif terhadap asam lambung dan
resisten terhadap garam empedu, lisozim, dan enzim pankreatik yang terdapat
dalam usus halus. Bifidobacterium dapat memfermentasi laktosa, galaktosa dan
beberapa pentosa. Bifidobacterium berada di bagian proksimal kolon dekat ilium.
Beberapa spesies dari genus ini adalah Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium
11
longum,
Bifidobacterium
Bifidobacterium
brevis,
thermophillum
Bifidobacterium
ditambahkan
dalam
thermacidophillum,
produk
susu
dan
dimanfaatkan untuk memelihara kesehatan usus halus manusia (Wardah, 2014).
2.1.4. Produk- Produk Probiotik
2.1.4.1. Produk Probiotik dalam Makanan
Probiotik yang paling sering digunakan sebagai makanan dalam bentuk
produk susu fermentasi atau yoghurt. Produk tersebut membutuhkan pendinginan
dan mempunyai batas waktu penyimpanan hanya beberapa minggu (Huckle dan
Zhang, 2011). Yogurt berasal dari bahasa Turki, memiliki nama lain seperti mast
(Iran), kisel mleka (Balkan), mauzun (Armenia), dan cieddu (Italia) (Irianto,
2013). Yogurt merupakan produk semisolid yang dibuat dengan pemanasan yang
standar terhadap susu dicampur dengan adanya aktivitas dari simbiosis antara
Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus delbrueckii. Pada negara tertentu,
penamaan yogurt terbatas pada produk yang dibuat dari dua kultur bakteri
tersebut, dan pada negara lainnya suatu produk yang dibuat dengan penambahan
kultur probiotik lainnya juga dapat disebut produk yogurt. Kultur lain yang
umumnya digunakan ialah Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium sp,
Lactobacillus reuteri, Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus GG,
Lactobacillus gasseri, dan Lactobacillus johnsonii (Chandan, 2006).
Yogurt kaya akan protein, beberapa vitamin B, dan mineral yang penting.
Yogurt memiliki lemak sebanyak susu darimana ia dibuat. Karena struktur laktosa
yogurt dirusak, maka yogurt bisa dikonsumsi orang yang alergi terhadap susu.
Yogurt tidak mengandung vitamin C dan zat besi dalam jumlah yang cukup untuk
12
tubuh, tetapi yogurt merupakan sumber yang baik untuk mensuplai protein, fosfor,
kalsium, magnesium, dan kalori (Irianto, 2013).
Tabel 2.1 Beberapa produk pangan probiotik (Yeo, et al., 2011)
Produk pangan
Yogurt
Whey drink
Keju
Whey cheese
Es krim
Bakteri probiotik
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus casei
Bifidobacterium bifidum
Lactobacillus casei
Lactobacillus casei
Bifidobacterium animals
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus paracasei
Lactobacillus johnsonii
2.1.4.2. Produk Probiotik dalam Sediaan Farmasi
Produk probiotik saat ini telah berkembang menjadi bentuk sediaan bekukering padat yang memiliki umur simpan lebih lama dan tidak perlu pendinginan.
Bentuk sediaan beku-kering probiotik dapat melindungi dan meningkatkan
kelangsungan hidup bakteri sehingga memiliki stabilitas penyimpanan yang baik
(Huckle dan Zhang, 2011).
Bentuk sediaan beku-kering probiotik dalam bidang farmasi yaitu :
a. Serbuk
Sediaan probiotik dalam bentuk serbuk mempunyai stabilitas yang baik
selama penyimpanan tetapi stabilitas penyimpanan probiotik dapat dipengaruhi
oleh suhu dan cara penggunaan sediaan probiotik misalnya menyendoki serbuk
dengan sendok basah. Suasana asam juga dapat mempengaruhi stabilitas sel bekukering sehingga digunakan teknik enkapsulasi (Huckel dan Zhang, 2011). Contoh
sediaan probiotik dalam bentuk serbuk yang terdapat di pasaran yaitu Lacto B
yang mengandung serbuk krim nabati, dekstrosa, campuran bakteri asam laktat
13
(Lactobacillus acidophilus 4,7 x 107 CFU/g, Bifidobacterium longum 1,3 x 107
CFU/g, Streptococcus thermophillus), susu mineral, konsentrat, vitamin C,
vitamin B2, vitamin B6, niasin dan zink oksida (IAI, 2010).
b. Kapsul
Sebagian besar produk probiotik yang tersedia saat ini dibuat dalam bentuk
sediaan kapsul. Hal ini karena sel-sel kering bisa dengan mudah dimasukkan ke
dalam kapsul dan stabilitas selama penyimpanan dapat ditingkatkan daripada
hanya disimpan dalam bentuk serbuk. Namun, sediaan kapsul masih memerlukan
penyalutan (film enterik coating) untuk meningkatkan ketahanan sel bakteri
terhadap asam lambung (Huckle dan Zhang, 2011). Contoh sediaan probiotik
dalam bentuk kapsul yang berada di pasaran adalah Lacidofil yang mengandung 2
milyar (2 x 108) CFU organisme yang terdiri dari Lactobacillus helveticus Rosell52 dan Lactobacillus rhamnosus Rosell-11. Zat tambahan yang digunakan yaitu
maltodekstrin, magnesium stearat, asam askorbat (IAI, 2010).
c. Tablet
Selain kapsul dan serbuk, tablet juga merupakan bentuk sediaan probiotik
dalam farmasi yang terdapat di pasaran. Keuntungan dari sediaan ini mampu
melindungi bahan aktif yang sensitif terhadap kelembaban dan panas serta
memiliki stabilitas yang lebih baik dibandingkan dengan sediaan serbuk (Huckle
dan Zhang, 2011). Contoh sediaan probiotik dalam bentuk tablet yaitu Lacbon dan
Rillus. Tiap tablet Lacbon mengandung >50 juta Lactobacillus sporogenes. Tiap
tablet Rillus mengandung viable cell 1,0 x 109 CFU yang terdiri dari Lactobacillus
plantarum,
Streptococcus
thermophilus,
14
Bifidobacterium
bifidum,
dan
fructooligosaccharide. Zat tambahan yang digunakan yaitu isomalt, xylitol, susu,
dan vanila (IAI, 2010).
2.2 Prebiotik
Prebiotik adalah nutrisi yang digunakan untuk menstimulasi pertumbuhan
bakteri yang menguntungkan dan sebagai bahan tambahan pangan yang tidak
dapat dimetabolisme oleh manusia untuk menstimulasi pertumbuhan bakteri kolon
yang dapat meningkatkan kesehatan manusia. Prebiotik dapat menstimulasi secara
selektif pertumbuhan Bifidobacterium dan Lactobacillus dalam usus, sehingga
meningkatkan daya tahan alami tubuh terhadap patogen. Beberapa nutrisi yang
dikenal sebagai prebiotik adalah laktulosa, laktitol, fruktooligosakarida,
galaktooligosakarida, laktosukrosa, dan inulin (Wardah, 2014).
2.3 Sinbiotik
Sinbiotik merupakan gabungan 2 istilah yaitu probiotik dan prebiotik
yang dapat diasumsikan sebagai penggunaan probiotik dan prebiotik secara
terpisah. Sinbiotik mengandung jumlah bakteri yang menguntungkan usus dan
penggunaan nutrisi untuk bakteri tersebut sehingga bakteri probiotik di dalam
usus dapat tumbuh cepat dan menghasilkan manfaat yang lebih efektif (Wardah,
2014). Contoh di dalam suatu produk mengandung bakteri Lactobacillus,
Bifidobacterium, Streptococcus sebagai probiotik dan fructooligosaccharide
sebagai prebiotik (Neha, et al., 2012).
15
2.4 Viabilitas Bakteri Probiotik
Viabilitas bakteri probiotik dalam produk pangan sangat penting untuk
diperhatikan. Hal ini karena bakteri probiotik dalam produk tersebut harus tetap
dapat bertahan hidup saat berada pada kondisi asam dalam lambung, selama
proses pemecahan dengan enzim hidrolisis dan garam empedu dalam usus kecil.
Viabilitas bakteri probiotik bergantung pada jenis bakteri yang digunakan,
interaksi antara spesies-spesies bakteri yang digunakan, pembentukan hidrogen
peroksida selama proses metabolisme bakteri dan tingkat keasamaan dari produk
tersebut. Viabilitas bakteri dipengaruhi oleh nutrisi, konsentrasi gula, konsentrasi
inokulum dan lama fermentasi (Tamime, et al., 2005).
Viabilitas
enkapsulasi.
bakteri
Teknik
probiotik
enkapsulasi
dapat
dapat
dipertahankan
melindungi
dengan
dan
teknik
meningkatkan
kelangsungan hidup bakteri dalam produk obat serta melindungi senyawa tertentu
atau sel biologis terhadap lingkungan sekitar yang dapat merusak bahan inti.
Teknik enkapsulasi dapat melindungi bakteri dari panas, oksigen dan kelembaban
serta meningkatkan sifat aliran selama pengembangan formulasi. Hal ini dapat
digunakan untuk obat yang berbeda cara penggunaannya. Dalam industri
makanan,
bahan-bahan
dalam
formulasi
mikroenkapsulasi
membentuk
penghalang untuk melindungi bahan inti terhadap gastrointestinal. Sifat
fisikokimia bahan pelapis mempengaruhi kelangsungan hidup dari sel yang
dikemas dalam probiotik, jenis dan konsentrasi bahan pelapis, ukuran partikel,
jumlah sel awal dan strain bakteri yang penting selama formulasi (Solanki, et al.,
2013).
16
2.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Viabilitas Probiotik
2.5.1. Kondisi Fisiologis
Kondisi fisiologis bakteri probiotik pada saat di preparasi dan pada saat
terdapat di dalam produk makanan dan obat merupakan faktor yang penting dalam
mempertahankan kelangsungan hidup bakteri probiotik. Pengeringan dalam
produk dapat menjaga stabilitas bakteri selama penyimpanan, sedangkan produk
dalam bentuk cair memungkinkan adanya aktivitas metabolit aktif dari bakteri
(Neha, et al., 2012).
2.5.2. Toksisitas Bahan
Kompatibilitas probiotik dengan bahan-bahan lain dalam formulasi dapat
memiliki dampak yang signifikan terhadap kelangsungan hidup bakteri. Interaksi
antara probiotik dan bahan-bahan lainnya dapat melindungi, menetralkan, atau
merugikan stabilitas probiotik misalnya masuknya pengawet antimikroba dapat
menghambat kehidupan probiotik. Peningkatan kadar bahan seperti garam, asam
organik, dan nitrat dapat menghambat probiotik selama penyimpanan sedangkan
kultur starter kadang-kadang dapat menghambat pertumbuhan probiotik selama
fermentasi melalui produksi bakteriosin tertentu (Lee dan Salminen, 2009).
2.5.3. Suhu
Suhu dimana organisme probiotik tumbuh sangat penting. Suhu optimum
untuk pertumbuhan probiotik antara 370C hingga 430C. Probiotik Lactobacillus
dapat tumbuh pada kisaran suhu yang lebih besar yaitu sampai 440C. Namun, ada
juga yang dapat tumbuh pada suhu mesofilik yaitu suhu 150C (Lee dan Salminen,
2009). Bifidobacterium dapat tumbuh optimal pada suhu 37-410C, dengan kisaran
suhu pertumbuhan 25-450C, sedangkan spesies Streptococcus thermophilus
17
tumbuh baik pada suhu 37-400C tetapi juga dapat tumbuh pada suhu 520C
(Wardah, 2014).
Suhu merupakan faktor penting yang mempengaruhi kelangsungan hidup
probiotik selama pembuatan dan penyimpanan. Semakin rendah suhu maka
viabilitas probiotik dalam produk akan lebih stabil. Selama pengolahan, suhu di
atas 45-500C akan merugikan kelangsungan hidup probiotik. Semakin tinggi suhu
maka semakin cepat waktu yang diperlukan untuk mengurangi jumlah bakteri
yang viabel. Peningkatan suhu juga memiliki efek yang merugikan terhadap
stabilitas produk saat didistribusikan dan disimpan (Lee dan Salminen, 2009).
2.5.4. pH
Lactobacillus menghasilkan asam organik dari metabolisme karbohidrat.
Oleh karena itu, genus bakteri ini dapat mentolerir nilai pH lebih kecil
dibandingkan dengan bakteri yang lain. Banyak penelitian in vitro dan in vivo
menunjukkan bahwa organisme probiotik dapat tahan terhadap asam saat transit di
bagian lambung, meskipun waktu pemaparannya yang relatif singkat (Lee dan
Salminen, 2009). Bifidobacterium tidak dapat tumbuh pada pH di atas 8,0 atau di
bawah 4,5 sedangkan Streptococcus thermophilus mampu tumbuh pada pH 4
(Wardah, 2014).
2.5.5. Oksigen
Lactobacillus dianggap anaerob sehingga oksigen dapat merusak
pertumbuhan probiotik dan kelangsungan hidupnya. Namun, sensitivitas oksigen
bervariasi antara spesies dan strain bakteri yang berbeda. Secara umum,
Lactobacillus yang sebagian besar bersifat mikroaerofil lebih toleran terhadap
oksigen dibandingkan dengan Bifidobacterium (Lee dan Salminen, 2009).
18
Bifidobacterium termasuk kelompok bakteri anaerob walaupun demikian
beberapa jenis dari Bifidobacterium toleran terhadap oksigen, sedangkan
Streptococcus thermophilus merupakan bakteri fakultatif anaerob yaitu bakteri
yang dapat hidup dengan baik bila ada oksigen maupun tidak ada oksigen
(Wardah, 2014).
2.5.6. Aktivitas Air
Kadar kelembaban dan aktivitas air yang tinggi akan menurunkan daya
tahan probiotik. Adanya interaksi antara aktivitas air dengan suhu yang
mempengaruhi kehidupan probiotik. Produk probiotik dapat memiliki masa
simpan yang lama pada bentuk kering ketika disimpan pada suhu kamar jika kadar
kelembabannya rendah. Pada umumnya aktivitas air yang rendah akan
memberikan ketahanan hidup yang baik. Solusi yang dapat dilakukan dalam
meningkatkan ketahanan bakteri terhadap aktivitas air yaitu dengan cara
mikroenkapsulasi (Neha, et al., 2012).
2.5.7. Nutrisi
Jasad renik heterotrof membutuhkan nutrisi sebagai sumber karbon,
nitrogen, dan energi untuk kehidupan dan pertumbuhannya serta mineral dan
vitamin untuk faktor pertumbuhan. Nutrisi tersebut dibutuhkan untuk membentuk
energi dan menyusun komponen-komponen sel. Kebutuhan zat-zat nutrisi setiap
jasad renik bervariasi. Streptococcus, Lactobacillus, Bifidobacterium dan berbagai
organisme heterotrof membutuhkan beberapa sumber nitrogen organik dalam
bentuk asam amino, purin, dan pirimidin, serta faktor-faktor pertumbuhan seperti
vitamin B, vitamin B1, vitamin B2, asam nikotinat, vitamin B6, asam pantotenat
dan vitamin B12. Vitamin yang larut dalam lemak yaitu vitamin A, D dan E tidak
19
dibutuhkan oleh kebanyakan jasad renik. Vitamin C tidak berfungsi sebagai faktor
pertumbuhan, tetapi dapat merangsang pertumbuhan beberapa organisme karena
diduga dapat mengatur potensi oksidasi-reduksi yang tepat terhadap medium
(Fardiaz, 1992).
2.6 Pengukuran dan Pertumbuhan Mikroorganisme
2.6.1. Fase Pertumbuhan Mikroorganisme
Menurut Dwidjoseputro (1978) ada beberapa fase-fase pertumbuhan
mikroorganisme, yaitu fase adaptasi, fase permulaan pembiakan, fase pembiakan
cepat, fase pembiakan diperlambat, fase konstan, fase kematian, dan fase
kematian dipercepat.
Pada fase pertama, yaitu 1 sampai 2 jam setelah pemindahan, bakteri
belum mengadakan pembiakan fase ini disebut fase adaptasi. Fase ini disusul
dengan fase kedua, dimana jumlah bakteri mulai bertambah sedikit demi sedikit.
Y
5
4
6
3
7
Jumlah sel hidup
2
1
2
Jumlah sel seluruhnya
X
: waktu
Y
: log dari jumlah sel
8
14
20
X
Gambar 2.1 Grafik yang menunjukkan fase-fase pertumbuhan bakteri: 1. Fase
adaptasi, 2. Fase permulaan pembiakan, 3. Fase pembiakan cepat,
4. Fase pembiakan diperlambat, 5. Fase konstan, 6. Fase kematian,
7. Fase kematian dipercepat (Dwidjoseputro, 1978).
20
Fase kedua ini disusul dengan fase pembiakan cepat atau fase logaritma
dimana pembiakan bakteri berlangsung paling cepat, maka bakteri dalam fase ini
baik sekali untuk dijadikan inokulum. Pada fase berikutnya terjadi penurunan
jumlah sel-sel bakteri dikarenakan faktor keadaan medium yang buruk, perubahan
pH, dan menumpuknya produk buangan yang bersifat toksik sehingga kecepatan
pertumbuhan bakteri menjadi berkurang fase ini disebut fase pembiakan
diperlambat. Selanjutnya fase dimana jumlah bakteri yang membelah sama
dengan jumlah bakteri yang mati, fase ini disebut fase konstan atau fase stasioner.
Fase ini disusul dengan fase dimana jumlah bakteri yang mati makin banyak dan
melebihi jumlah bakteri yang membelah diri, fase ini disebut fase kematian. Fase
akhir yaitu fase dimana jumlah bakteri yang mati bertambah. Keadaan ini dapat
berlangsung selama beberapa minggu. Hal ini bergantung kepada spesies dan
keadaan medium serta faktor-faktor lingkungan. Apabila keadaan tersebut
dibiarkan terus menerus maka dapat mengakibatkan bakteri tidak dapat
dihidupkan kembali dalam medium baru.
2.6.2. Pengukuran Pertumbuhan Mikroorganisme
Pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur berdasarkan konsentrasi sel
(jumlah sel per satuan isi kultur) ataupun densitas sel (berat kering dari sel-sel per
satuan isi kultur). Dua parameter ini tidak selalu sama karena berat kering sel ratarata bervariasi pada tahap berlainan dalam pertumbuhan kultur. Kedua parameter
tersebut juga tidak bermakna sama dalam penelitian mengenai biokimia
mikroorganisme atau gizi mikroorganisme. Densitas sel adalah kuantitas yang
lebih
bermakna,
sedangkan
dalam
penelitian
mengenai
inaktivasi
mikroorganisme, konsentrasi sel adalah kuantitas yang bermakna (Pratiwi, 2008).
21
Menurut Pratiwi (2008) pertumbuhan mikroorganisme dapat diukur
dengan dua cara, yaitu secara langsung dan tidak langsung. Pengukuran
pertumbuhan mikroorganisme secara langsung dapat dilakukan dengan beberapa
cara yaitu:
a. Pengukuran menggunakan bilik hitung (counting chamber)
Pada pengukuran ini, untuk bakteri digunakan bilik hitung PetrofffHausser sedangkan untuk mikroorganisme eukariot digunakan hemositometer.
Keuntungan menggunakan metode ini adalah mudah, murah dan cepat, serta dapat
diperoleh informasi tentang ukuran dan morfologi mikroorganisme. Kerugiannya
adalah populasi mikroorganisme yang digunakan harus banyak (minimum
berkisar 106 CFU/ml), karena pengukuran dengan volume dalam jumlah sedikit
tidak dapat dibedakan antara sel hidup dan sel mati, serta kesulitan menghitung
sel yang motil.
b. Pengukuran menggunakan electronic counter
Pada pengukuran ini, suspensi mikroorganisme dialirkan melalui lubang
kecil (orifice) dengan bantuan aliran listrik. Elektroda yang ditempatkan pada dua
sisi orifice mengukur tahanan listrik (ditandai dengan naiknya tahanan) pada saat
bakteri melalui orifice. Pada saat inilah sel terhitung. Keuntungan metode ini
adalah hasil bisa diperoleh dengan lebih cepat dan akurat serta dapat menghitung
sel dengan ukuran besar. Kerugiannya adalah metode ini tidak dapat digunakan
untuk menghitung bakteri karena adanya gangguan debris, filamen dan
sebagainya serta tidak dapat membedakan antara sel hidup dan sel mati.
22
c. Pengukuran dengan plating technique
Metode ini merupakan metode perhitungan jumlah sel tampak (visible) dan
didasarkan pada asumsi bahwa bakteri hidup akan tumbuh, membelah, dan
memproduksi satu koloni tunggal. Satuan perhitungan yang dipakai adalah CFU
dengan cara membuat seri pengenceran sampel dan menumbuhkan sampel pada
media padat. Pengukuran dilakukan pada plate dengan jumlah koloni berkisar 25250 atau 30-300.
Keuntungan metode ini adalah sederhana, mudah dan sensitif karena
menggunakan colony counter sebagai alat hitung dan dapat digunakan untuk
menghitung mikroorganisme pada sampel makanan, air ataupun tanah.
Kerugiannya adalah harus digunakan media yang sesuai dan perhitungannya yang
kurang akurat karena satu koloni tidak selalu berasal dari satu individu sel.
d. Pengukuran dengan menggunakan teknik filtrasi membran (membrane
filtration tehnique)
Pada metode ini sampel dialirkan pada suatu sistem filter membran dengan
bantuan vacuum. Bakteri yang terperangkap selanjutnya ditumbuhkan pada media
yang sesuai kemudian jumlah koloni bakteri dihitung. Keuntungan metode ini
adalah dapat menghitung sel hidup dan sistem perhitungannya langsung,
sedangkan kerugiannya adalah tidak ekonomis.
23