3 TINJAUAN PUSTAKA Bakteri Asam Laktat Sifat

TINJAUAN PUSTAKA
Bakteri Asam Laktat
Sifat yang terpenting dari bakteri asam laktat adalah memiliki kemampuan
untuk memfermentasi gula menjadi asam laktat. Berdasarkan tipe fermentasi, bakteri
asam laktat terbagi menjadi homofermentatif dan heterofermentatif. Kelompok
homofermentatif menghasilkan asam laktat sebagai produk utama dari fermentasi
gula, sedangkan kelompok heterofermentatif menghasilkan asam laktat dan senyawa
lain yaitu CO2, etanol, asetaldehid, diasetil. Bakteri yang termasuk ke dalam bakteri
asam laktat adalah famili Lactobacillaceae, yaitu Lactobacillus, dan famili
Streptococcoceae,
Streptococcus,
terutama
Pediococcus
Leuconostoc,
dan
Streptococcus
beberapa
spesies
dan
Pediococcus.
Lactobacillus
homofermentatif, sedangkan Leuconostoc dan spesies Lactobacillus
bersifat
yang lain
bersifat heterofermentatif (Fardiaz, 1992).
Bakteri asam laktat termasuk mikroorganisme yang aman jika ditambahkan
dalam pangan karena bersifat tidak toksik dan tidak menghasilkan toksin. Bakteri ini
secara luas didistribusikan pada susu, daging segar, sayuran dan produk-produk hasil
olahan. Bakteri asam laktat juga disebut sebagai biopreservatif karena dapat
menghambat pertumbuhan bakteri patogen dan mampu membawa dampak positif
bagi kesehatan manusia (Smid dan Gorris, 2007).
Bakteriosin banyak diteliti karena berpotensi sebagai pengawet makanan
alami dan dapat diaplikasikan di bidang farmasi. Beberapa jenis bakteriosin
mempunyai spektrum yang luas dan mempunyai aktivitas menghambat terhadap
pertumbuhan beberapa patogen makanan seperti Listeria monocytogenes dan S.
aureus. Bakteri asam laktat didefinisikan sebagai bakteri pembentuk asam laktat
dalam metabolisme karbohidrat dan terdiri atas berbagai macam kelompok bakteri
Gram positif (Frazier dan Westhoff, 1998). Satu atribut penting dari bakteri asam
laktat adalah memiliki kemampuan memproduksi komponen antimikrob, berupa
bakteriosin yang potensial menjadi biopreservatif menggantikan pengawet kimiawi
pada bahan makanan untuk memperpanjang umur simpan produk. Kemampuan
bakteriosin sebagai biopreservatif dicapai dengan efek penghambatan terhadap
mikroorganisme patogen yang berbahaya (Savadogo et al., 2006).
3
L. plantarum
L. plantarum merupakan salah satu jenis BAL (Bakteri Asam Laktat)
homofermentatif dengan temperatur optimal lebih rendah dari 37 oC (Frazier dan
Westhoff, 1998). L. plantarum berbentuk batang dan tidak bergerak (non motil).
Bakteri ini memiliki sifat katalase negatif, aerob atau fakultatif anaerob, cepat
mencerna protein, tidak mereduksi nitrat, toleran terhadap asam dan mampu
memproduksi asam laktat. L. plantarum dalam media agar, membentuk koloni
berukuran 2 – 3 mm, berwarna putih opaque, conveks dan dikenal sebagai bakteri
pembentuk asam laktat (Kuswanto dan Sudarmadji, 1988). L. plantarum mampu
merombak senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan hasil
akhir yaitu asam laktat. Menurut Buckle et al. (2007) asam laktat dapat
menghasilkan pH yang rendah pada substrat sehingga menimbulkan suasana asam.
Pertumbuhan L. plantarum dapat menghambat kontaminasi mikrooganisme patogen
dan penghasil racun karena memiliki kemampuan untuk menghasilkan asam laktat
dan menurunkan pH substrat. Selain itu bakteri asam laktat dapat menghasilkan
hidrogen peroksida yang dapat berfungsi sebagai antibakteri. L. plantarum juga
mempunyai kemampuan menghasilkan bakteriosin yang berfungsi sebagai zat
antibiotik (Jenie dan Rini, 1995).
L. plantarum 1A5, 1B1, 2B2 dan 2C12 merupakan isolat indigenus yang
diisolasi dari daging sapi lokal Indonesia (Arief et al., 2008). Senyawa antimikrob
tersebut dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen E. coli, Salmonella
enteritidis ser. Typhimurium, S. aureus.
P. aeruginos dan B. cereus. Senyawa
antimikrob yang diproduksi Lactobacillus sp. 1A5, 1B1, 2B2 dan 2C12 mengandung
bakteriosin.
Bakteriosin
Bakteriosin adalah antibakteri protein kelompok heterogen yang berbeda
dalam spektrum aktivitas, pola kerja, berat molekul, asal genetik, dan sifat biokimia
(Omar et al., 2006). Bakteriosin umumnya dihasilkan oleh Bakteri Asam Laktat
(BAL), yang memproduksi asam laktat sebagai produk utama metabolisme. Asam
laktat memiliki kemampuan menghambat pertumbuhan mikroba dalam makanan,
sehingga meningkatkan keamanan dan daya simpan pangan (Usmiyati et al., 2009).
4
Bakteriosin merupakan substansi protein, umumnya mempunyai berat
molekul kecil serta memiliki aktivitas sebagai bakterisidal dan bakteriostatik.
Pengujian bakteriosin dapat menggunakan metode difusi sumur, dengan indikator
terdapat zona hambat di sekitar sumur. Diameter zona hambat yang terbentuk dapat
berupa diameter zona bening di sekeliling sumur yang menunjukkan sifat
bakterisidal (membunuh bakteri) maupun diameter zona semu yang merupakan sifat
bakteriostatik (menghambat pertumbuhan mikroba). Bakteriosin merupakan protein
atau peptida pada bakteri yang menunjukkan aksi bakterisidal ataupun bakteriostatik
terhadap spesies yang umumnya berkerabat dekat namun terdapat pula beberapa
jenis bakteriosin dapat menunjukkan spektrum yang lebih luas (Jimenez-diaz, 1993).
Sifat antagonistik bakteriosin telah banyak dimanfaatkan dalam bidang
biopreservatif pangan, karena memiliki kemampuan menghambat bakteri Gram
positif atau Gram negatif. Banyak bakteriosin dapat secara bakterisidal melawan
spesies-spesies dan strain yang berkerabat dekat dengan bakteriosin tersebut, namun
beberapa bakteriosin dapat secara efektif melawan banyak bakteri dari spesies dan
genus yang berbeda (Ray dan Bhunia, 2008). Saat ini bakteriosin sudah mulai
diterapkan sebagai salah satu biopreservatif karena bersifat alami dan tidak
menyebabkan efek negatif pada konsumen. Molekul protein bakteriosin mengalami
degradasi oleh enzim proteolitik dalam pencernaan manusia sehingga tidak
membahayakan. Bakteriosin telah digunakan di negara maju sebagai biopreservatif
pada bahan pangan karena memiliki kemampuan menghambat bakteri perusak dan
patogen, serta tidak meninggalkan residu yang menimbulkan efek negatif pada
manusia (Usmiyati et al., 2009).
Bakteri Patogen
Bakteri patogen merupakan mikroorganisme yang dapat menyebabkan
penyakit. Bakteri tertentu dapat menyebabkan penyakit pada manusia. Beberapa jenis
penyakit tersebut dapat dipindahkan melalui pangan, diantara penyakit yang
disebabkan kerusakan pangan yaitu keracunan makanan, kolera dan tifus (Gaman
dan Sherrington, 1992). Bakteri yang tumbuh di dalam bahan pangan terbagi menjadi
dua yaitu bakteri pembusuk yang dapat menyebabkan kerusakan makanan dan
bakteri patogen penyebab penyakit pada manusia. Jumlah bakteri pembusuk
umumnya lebih dominan dibandingkan dengan bakteri patogen. Beberapa mikroba
5
yang diamati sebagai bakteri pembusuk dan patogen pada produk fermentasi adalah
dari famili Enterobactericeae (Fardiaz, 1992).
Terdapat dua cara bakteri dapat menularkan penyakit pada manusia yaitu 1)
intoksikasi, yaitu makanan mengandung toksin yang dihasilkan bakteri yang tumbuh
di dalam makanan tersebut, dan 2) infeksi, yaitu penyakit yang disebabkan bakteri
masuk ke dalam tubuh melalui makanan yang telah terkontaminasi dan ada reaksi
dari tubuh terhadap keberadaan atau metabolit-metabolit yang dihasilkan bakteri
selama tumbuh di dalam tubuh (Frazier dan Westhoff, 1998). Bakteri secara umum
dibedakan menjadi dua bagian berdasarkan sifat pewarnaan Gram yaitu Gram positif
dan Gram negatif. Bakteri Gram positif adalah bakteri yang memberi respon
berwarna biru keunguan jika dilakukan uji pewarnaan Gram, sedangkan Gram
negatif memberikan respon warna merah jika dilakukan uji pewarnaan Gram
(Tortora et al., 2006).
E. coli
Bakteri ini merupakan bakteri Gram negatif. E. coli secara normal terdapat di
dalam alat-alat pencernaan manusia dan hewan. Bakteri ini memiliki ciri-ciri umum
yaitu bergerak, berbentuk batang, bersifat fakultatif anaerob dan termasuk golongan
Enterobacteriaceae. Suatu serotipe tertentu bersifat enterophatogenic dan dikenal
sebagai penyebab diare pada bayi. Organisme ini berada di dapur dan tempat-tempat
persiapan bahan pangan melalui bahan baku kemudian masuk ke makanan yang telah
dimasak melalui tangan. Masa inkubasi bakteri ini yaitu selama 1 – 3 hari dan gejalagejala yang muncul menyerupai gejala-gejala keracunan bahan pangan yang tercemar
Salmonella atau disentri (Buckle et al, 2007).
E. coli merupakan salah satu spesies jenis Escherichia dan disebut koliform
fekal karena ditemukan di saluran usus hewan dan manusia, sehingga sering terdapat
di dalam feses. Bakteri ini sering digunakan sebagai indikator kontaminasi kotoran
(Fardiaz, 1992). E. coli dapat tumbuh optimum pada pH 7 – 7,5 dengan pH minimum
4 dan pH maksimum 8,5. Bakteri ini sensitif terhadap panas dan pada makanan yang
mengalami pemanasan. Suhu optimum untuk pertumbuhan bakteri Escherichia coli
adalah 37 °C pada kisaran suhu 10 – 40 °C (Frazier dan Westhoff, 1998).
6
Salmonella enteritidis ser. Typhimurium
Salmonella merupakan bakteri Gram negatif. Salmonella memiliki ciri-ciri
yaitu berbentuk batang, bergerak dan mempunyai tipe metabolisme yang bersifat
fakultatif anaerob. Salmonella termasuk kelompok bakteri Enterobacteriaceae.
Salmonella telah dibedakan secara serologis dan diberi nama khusus. Salmonella
typhimurium, Salmonella agona, dan Salmonella panama hanya sebagian kecil dari
berbagai
jenis
mikroorganisme
penyebab
keracunan
bahan
pangan
tipe
gastroenteritis yang sudah lama dikenal. Salmonella penyebab gastroenteritis
ditandai oleh gejala-gejala yang umumnya nampak 12 – 13 jam setelah makan bahan
pangan yang tercemar. Gejala-gejala tersebut adalah berak-berak (diarrhea), sakit
kepala, muntah-muntah, dan demam dan dapat berakhir selama 1-7 hari. Tingkat
kematian kurang dari 1%, tetapi jumlah ini dapat meningkat pada anak-anak, orang
tua, atau orang yang lemah. Tempat terdapatnya jenis mikroorganisme ini adalah
pada alat-alat pencernaan hewan dan burung, baik yang telah diternakkan ataupun
yang masih liar. Keracunan pangan karena Salmonella terutama berhubungan dengan
daging sapi dan ayam yang baru dimasak, namun dapat beracun karena sesuatu hal
yaitu pemasakan serta pengolahan yang kurang sempurna sebelum dikonsumsi
(Buckle et al., 2007).
Salmonella sp. tumbuh pada tingkat keasaman antara 4,5 – 5,4 dengan pH
optimumnya sekitar 7. Nilai pH minimum bervariasi tergantung pada suhu inkubasi,
komposisi media, aw dan jumlah sel. Pada pH kurang dari 4,0 dan lebih dari 9,0
Salmonella akan mati secara perlahan (Adam dan Moss, 2007).
S. aureus
S. aureus merupakan bakteri Gram positif. S. aureus memiliki ciri-ciri yaitu
berbentuk bola berkelompok seperti buah anggur, bakteri ini tidak bergerak,
fakultatif anaerob dan banyak tumbuh pada produk-produk yang mengandung NaCl
sampai 16%. Produk-produk bahan pangan yang telah dimasak atau diasinkan,
dengan
organisme-organisme
yang
telah
rusak
karena
pemanasan
atau
pertumbuhannya terhambat karena konsentrasi garam, sel-sel S. aureus dapat terus
berkembang mencapai tingkat yang membahayakan. Gejala-gejala dari keracunan
bahan pangan yang tercemar S. aureus adalah yang bersifat intoksikasi. Pertumbuhan
organisme ini dalam bahan pangan menghasilkan racun enterotoksin yang apabila
7
termakan dapat menyebabkan serangan mendadak yaitu kekejangan pada perut dan
muntah-muntah yang hebat (Buckle et al,. 2007).
Kebanyakan galur S. aureus bersifat patogen dan memproduksi enterotoksin
yang tahan panas, ketahanan panas bakteri ini melebihi sel vegetatifnya. Beberapa
galur, terutama yang bersifat patogenik, memproduksi koagulase (menggumpalkan
plasma), bersifat proteolitik, lipolitik dan betahomolitik. Spesies lain yaitu
Staphylococcus epidermidis, biasanya tidak bersifat patogen dan merupakan flora
normal yang terdapat pada kulit tangan dan hidung (Fardiaz, 1992). Suhu minimum
pertumbuhan Staphylococcus aureus adalah 6 – 7 °C, suhu maksimum 45,5 °C,
sedangkan suhu optimum pertumbuhan adalah 35 – 37 °C. Nilai pH optimum adalah
7 – 7,5 dengan kisaran pH 4 – 9,8. Bakteri ini memproduksi pigmen kuning sampai
orange (Fardiaz, 1992).
P. aeruginosa
Pseudomonas
merupakan
salah
satu
jenis
dalam
kelompok
Pseudomonadaceae yang sering menimbulkan kebusukan makanan. Bakteri ini
bersifat motil dengan flagella polar. Sifat-sifat penting Pseudomonas yang
mempengaruhi pertumbuhan pada makanan adalah (1) umumnya mendapatkan
sumber karbon dari senyawa yang bukan karbohidrat, (2) dapat menggunakan
senyawa-senyawa nitrogen sederhana, (3) kebanyakan spesies tumbuh baik pada
suhu rendah (bersifat psikrofilik, mesofilik dengan suhu optimum relatif rendah),
kecuali P. aeruginosa dan P. fluorescens yang dapat tumbuh pada suhu 37 °C, (4)
memproduksi senyawa-senyawa yang bau busuk, (5) dapat mensintesa faktor-faktor
pertumbuhan dan vitamin, (6) beberapa spesies bersifat proteolitik (memecah
protein) dan lipolitik (memecah lemak) dan pektinolitik (memecah pektin), (7)
pertumbuhan pada posisi aerobik berjalan dengan cepat, dan biasanya membentuk
lender, (8) tidak tahan terhadap panas dan keadaan kering, oleh karena itu mudah
dibunuh dengan proses pemanasan dan pengeringan (Fardiaz, 1992).
B. cereus
Spesies Bacillus ada yang mempunyai sifat proteolitik kuat, sedang atau tidak
bersifat proteolitik. Salah satu spesies yang bersifat proteolitik yaitu B. cereus, yang
memproduksi enzim proteolitik bersifat menyerupai rennin sehingga dapat
8
menggumpalkan susu. Beberapa spesies Bacillus juga bersifat lipolitik (memecah
lipid), sedangkan yang lain tidak bersifat lipolitik (Fardiaz, 1992).
Bakteri Bacillus merupakan Gram positif. B. cereus memiliki ciri-ciri
berbentuk batang, bergerak, dapat membentuk spora, bersifat fakultatif anaerob dan
tersebar secara luas dalam tanah dan air. Organisme ini sampai saat ini belum dapat
dikatakan sebagai bakteri patogenik. Sejumlah keracunan akibat tercemarnya bahan
pangan dengan bakteri ini banyak ditemukan pada daging saus berempah dan nasi
goreng. Kemampuan Bacillus membentuk spora memungkinkan mikroorganisme ini
tetap hidup pada operasi pengolahan dengan pemanasan. Gejala-gejala keracunan
bahan pangan yang tercemar karena bakteri ini termasuk diare, sakit perut dan
kadang muntah-muntah, tetapi belum jelas apakah ini merupakan suatu bentuk
keracunan bahan pangan yang bersifat intoksikasi atau infeksi (Buckle et al., 2007).
9