4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Probiotik Bakteri merupakan

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Probiotik
Bakteri merupakan mikroorganisme uniseluler, pada umumnya tidak
berklorofil, produksi aseksualnya secara pembelahan dan bakteri mempunyai
ukuran sel kecil dimana setiap selnya hanya dapat dilihat dengan bantuan
mikroskop. Bakteri ada yang patogen dan non patogen, bakteri patogen adalah
mikroorganisme parasit yang menimbulkan penyakit atau merugikan inang yang
ditumpangi contohnya Staphylococcus aureus dan Escherichia coli. Sedangkan
bakteri non patogen adalah mikroorganisme yang sama sekali tidak merugikan
inangnya. Bakteri non patogen bisa disebut juga dengan bakteri probiotik
(Dwidjoseputro,1985).
Probiotik didefinisikan sebagai mikroorganisme hidup non patogenik, yang
jika dikonsumsi dalam jumlah tertentu akan memeberikan efek menguntungkan
bagi inang (Utami, 2013). Selama beberapa dekade terakhir, para ilmuan gizi dan
ahli mikrobiologi telah mencoba untuk menentukan apakah probiotik atau bakteri
non patogen yang disediakan dalam jumlah yang cukup memungkinkan
keuntungan bagi kesehatan yang dapat berguna untuk mencegah atau mengobati
berbagai kondisi medis. Bakteri usus dapat bermanfaat bagi kesehatan, bakteri
usus juga merangsang pertahanan kekebalan tubuh kita dan dapat mencegah
pertumbuhan berlebih dari bakteri patogen disaluran pencernaan (Rolfes, dkk.,
2008).
Bakteri probiotik yang bermanfaat bagi kesehatan harus non patogenik bila
dikonsumsi. Bakteri probiotik harus bertahan hidup di saluran pencernaan, harus
4
Universitas Sumatera Utara
bertahan terhadap kerusakan asam lambung, empedu dan zat pencernaan lainnya.
Bakteri probiotik juga harus bermanfaat bagi manusia baik dengan menghasilkan
zat antimikroba, mengubah ketahanan kekebalan, memetabolisme bahan
makanan yang tidak tercerna atau melindungi dinding usus (Rolfes, dkk., 2008).
2.2 Bakteri Probiotik
2.2.1 Bakteri asam laktat (BAL)
Bakteri asam laktat adalah kelompok bakteri gram positif yang disatukan
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 (Lee dan Salminen,
2009). Kelompok bakteri ini merupakan bakteri yang dapat memproduksi asam
laktat dalam jumlah besar dari karbohidrat. Spesies utama dari genus
Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Lactobacillus, dan Streptococcus
termophilus (Wardah dan Tatang, 2014).
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).
2.2.1.1 Spesies Lactobacillus
Spesies 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.
5
Universitas Sumatera Utara
Suhu pertumbuhan Lactobacillus bervariasi sekitar 1-50oC, tetapi kebanyakan
digunakan sebagai biakan pemula dalam fermentasi pangan terkontrol dan
tumbuh baik pada suhu 25-40oC. Beberapa species digunakan dalam fermentasi
alami untuk beberapa jenis pangan pada suhu rendah dan dapat tumbuh baik
pada suhu 10-25oC. Pertumbuhan dalam karbohidrat dapat menurunkan pH
media hingga 3,5-5,0. Bakteri Lactobacillus acidophilus digunakan untuk
memproduksi produk susu fermentasi dan juga ditambahkan ke dalam susu
pasteriusasi
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. Bakteri ini ditemukan pada
tumbuhan dan berperan penting dalam memberikan kontribusi proses keasaman
dan pengawetan makanan (Wardah dan Tatang, 2014).
2.2.1.2 Spesies 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 berbedabeda, tidak membentuk spora, non motil, dan anaerob, walaupun demikian
beberapa jenis toleran terhadap O2. Spesies tumbuh optimal pada suhu 3741oC, dengan kisaran suhu pertumbuhan 25-45oC 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.
6
Universitas Sumatera Utara
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 longum,
Bifidobacterium brevis, Bifidobacterium thermacidophillum, Bifidobacterium
thermophillum ditambahkan dalam produk susu dan dimanfaatkan untuk
memelihara kesehatan usus halus manusia (Wardah dan Tatang, 2014).
2.2.1.3 Spesies Streptococcus
Spesies ini memiliki kurang dari 20 spesies dan kurang terkenal. Yang
termasuk dalam spesies ini adalah Sterptococcus thermophilus, Sterptococcus
mitis, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes, Streptopcoccus
salivarius, Streptococcus agalactiae. Streptococcus merupakan gram positif
dalam bentuk cocci dengan diameter 0,5-2,0 µm, bentuknya tunggal, berpasangan
atau berantai. Bakteri ini tidak membentuk spora, non motil dan kalatase negatif.
Pertumbuhan optimum pada suhu 37oC, pada umumnya bersifat anaerob fakulatif
dan beberapa membutuhkan CO2 untuk pertumbuhan (Utami, 2013).
2.3 Produk Probiotik
2.3.1 Yogurt
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
7
Universitas Sumatera Utara
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 tubuh, tetapi yogurt merupakan sumber yang baik untuk mensuplai protein,
fosfor, kalsium, magnesium, dan kalori (Irianto, 2013). Ada beberapa contoh
produk probiotik dalam makanan:
Tabel 2.1 Produk pangan probiotik
Produk pangan
Yogurt
Bakteri probiotik
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus casei
Bifidobacterium bifidum
Lactobacillus casei
Lactobacillus casei
Bifidobacterium animals
Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus paracasei
Lactobacillus johnsonii
(Yeo, et al., 2011)
Whey drink
Keju
Whey cheese
Es krim
2.3.2 Produk probiotik dalam bidang 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 :
8
Universitas Sumatera Utara
a. Sebuk
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 (Huckel dan Zhang, 2011).
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 (Huckle dan Zhang, 2011).
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 (Huckle dan Zhang, 2011).
2.4 Viabilitas Bakteri Probiotik
Kelangsungan hidup bakteri probiotik harus dipertahankan selama proses
produksi dan bahkan ketika sampai di saluran gastrointestinal. Kehilangan
viabilitas merupakan hal yang tidak terhindar selama proses tahap pembuatan
(Utami, 2013). Faktor- faktor yang mempengaruhi viabilitas yaitu:
1. Kondisi fisiologis
Kondisi fisiologis produk dalam bentuk cair memungkinkan adanya aktivitas
metabolit aktif dari bakteri. Keadaan lingkungan bakteri akan mempengaruhi
masa simpan produk tersebut (Neha, et al., 2012).
9
Universitas Sumatera Utara
2. Suhu
Suhu optimum dan pertumbuhan bakteri asam laktat antara 37-43oC.
Lactobacillus tumbuh pada kisaran suhu lebih besar 44oC, Bifidobacterium
pada suhu 37 - 41oC, Streptococcus thermophilus pada suhu 37-40oC
(Wardah dan Tatang, 2014).
3. pH
Beberapa bakteri seperti Lactobacillus dan Bifidobacterium dapat bertahan di
pH yang rendah yaitu pH diantara 3,7 dan 4,3, Streptococcus thermophilus
mampu hidup pada pH 4 (Neha, et al., 2012).
4. Aktivitas air
Kadar kelembapan dan aktivitas air yang tinggi akan menurunkan daya tahan
bakteri asam laktat adanya interaksi antara aktivitas air dengan suhu yang
mempengaruhi kehidupan bakteri asam laktat (Neha, et al., 2012).
5. Oksigen
Lactobacillus dan Bifidobacterium tidak dapat tumbuh dengan baik karena
adanya oksigen. Tingkat sensitivitas terhadap bakteri akan berbeda-beda.
Sebagian besar Lactobacillus merupakan aerofilik dibanding Bifidobacterium
(Neha, et al., 2012).
6. Nutrisi
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 (Fardiaz, 1992).
10
Universitas Sumatera Utara
2.5 Manfaat Bakteri 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).
Beberapa manfaat
probiotik adalah:
a. 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).
b. 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
ketidak seimbangan
mikroflora
usus
dan
peradangan
mukosa
yang
disebabkan oleh bakteri yang menyebabkan IBS (Lee dan Salminen, 2009).
c. Antialergi
Reaksi alergi terjadi sebagai respon terhadap zat lingkungan yang tidak
berbahaya dikenal sebagai alergen dan reaksi-reaksi ini dapat terjadi secara cepat.
11
Universitas Sumatera Utara
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 (Mandal dan
Mandal, 2011).
d. 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 (Mandal
dan Mandal, 2011).
e. Kardiovaskular
Lactobacillus dapat menurunkan kadar kolesterol serum melalui asimilasi
dan dekonjugasi garam empedu. Asam lemak rantai pendek yang dihasilkan oleh
Lactobacillus juga dapat menghambat sintesis kolesterol hati dan distribusi
kolesterol dalam plasma dan hati. Akibat kekurangan asam empedu ini maka
Lactobacillus acidophilus akan memetabolisme kolesterol dalam darah menjadi
asam empedu sehingga menurunkan konsentrasi kolesterol darah (Utami, 2013).
f. Intoleransi laktosa
Probiotik sebagai bakteri asam laktat secara aktif merubah laktosa
menjadi asam laktat. Oleh karena itu, probiotik dapat memperbaiki pencernaan
laktosa dengan mengurangi gejala intoleransi dan memperlambat waktu transit
makanan. Pemberiaan probiotik juga dapat meningkatkan enzim laktase di lumen
12
Universitas Sumatera Utara
usus sehingga memfasilitasi proses pencernaan dan memperbaiki intoleransi
laktosa (Utami, 2013).
g. Melawan infeksi Helicobacter pylori
Helicobacter pylory adalah bakteri gram positif yang menyebabkan gastritis
tipe B, tukak lambung dan kanker lambung. Penggunaan bakteri asam laktat
dapat menghambat pertumbuhan bakteri pathogen ini dengan menurunkan
aktivitas enzim urease yang diperlukan pathogen untuk tetap berada di
lingkungan asam lambung. Adanya asam organik, hydrogen peroksida dan
bakteriosin yang diproduksi oleh bakgteri asam laktat di duga menjadi zat anti
mikroba yang digunakan untuk melawan Helicobacter pylori (Utami, 2013).
h. Konstipasi
Beberapa mekanisme probiotik dan prebiotik diketahui berperan dalam
efek pencahar. Probiotik dan prebiotik dapat memodulasi flora normal usus.
Flora normal usus dan komposisinya diketahui memepengaruhi fungsi usus
terutama motilitas usus. Modulasi dari flora normal usus juga mengubah aktivitas
metabolism usus, seperti produksi gas dan asam lemak rantai pendek. Ada bukti
yang menunjukkan bahwa asam lemak rantai pendek berkolerasi dengan waktu
transit usus (Utami,2013).
2.6 Uji Aktivitas Antibakteri Pada Produk Probiotik
Uji aktivitas antibakteri dari produk probiotik dilakukukan dengan metode
pengujian yaitu metode difusi atau disebut juga disk diffution method atau KirbyBauer test dan metode dilusi. Uji aktivias antibakteri ini, sampel yang digunakan
dalam metode ini adalah bakteri asam laktat L. casei yang diperoleh dari hasil
isolasi fermentasi sawi asin. Pengujian aktivitas antibakteri terhadap bakteri
13
Universitas Sumatera Utara
patogen Staphylococcus aureus dan E. coli dilakukan dengan metode difusi
cakram (Kirby-Bauer Disk). Pipet 0,1 ml inokulum bakteri lalu dimasukkan dalam
cawan petri. kemudian masukkan 15 ml medium MHA, cawan petri digerakan
seperti angka delapan sampai medium memadat. Kertas cakram yang telah
direndam dengan sampel ditempelkan dipermukaan agar dengan bantuan pinset.
Inkubasi selama 24 jam pada suhu 37oC akan terbentuk zona bening di sekitar
kertas cakram. Didapatkan hasil bahwa zona hambat terhadap bakteri gram negatif
lebih besar yaitu 8,33 mm dari pada bakteri gram positif yaitu 8,23 mm. Pada
umumnya bakteri gram negatif mempunyai ketahanan yang lebih baik terhadap
senyawa antimikroba karena memiliki struktur dinding yang lebih kompleks
dibandingkan bakteri gram positif (Halim, 2013).
Uji aktivitas antibakteri dengan sampel kefir susu sapi dan kefir susu
kambing, dimana metode yang digunakan dalam uji aktivitas antibakteri yaitu
metode difusi cakram. Metode difusi cakram ini diharapkan sampel dapat diamati
zona hambat terhadap Staphylococcus aureus. Cara pertama yang dilakukan
diambil 100µl suspensi bakteri lalu diteteskan dan dioleskan pada permukaan
media Nutrient agar sampai rata, lalu letakkan kertas cakram yang mengandung
kefir 2%, 4%, dan 6%, kemudian diinkubasi pada suhu 37 oC selama 24 jam.
Hasil dari inkubasi dapat diamati zona bening yang terbentuk, lalu diukur zona
beningnya. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa kemampuan uji aktivitas
antibakteri antara kefir susu sapi dan kambing, yang memiliki aktivitas terbesar
adalah kefir susu kambing 4% dengan nilai rata-rata 7,67 mm, kemudian diikuti
kefir susu kambing 6%, kefir susu sapi 4%, kefir susu kambing 2%, kefir susu
sapi 6% dan kefir susu sapi 2% (Suhartanti, 2014).
14
Universitas Sumatera Utara