Templat tesis dan disertasi

3
2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Esherichia coli
Escherichia coli adalah bakteri gram negatif, family enterobakter, berbentuk
batang, motil, fakultatif anaerob. Ciri koloni Escherichia coli yang tumbuh pada
media Eosin Methylene agar adalah berwarna kilau metalik hijau. Disamping itu
akan menghasilkan reaksi indol (+), Metil red (+), Voges Proskauer (-) dan Indol
(-) (Cowan dan Steel 1981; FDA 1998).
Escherichia coli merupakan salah satu bakteri penghuni saluran pencernaan
dan tidak berbahaya pada inangnya, namun kelompok tertentu dari Escherichia
coli patogen dapat muncul dan menyebabkan gangguan pada ternak. Jenis
Escherichia coli yang menyebabkan diare pada pedet dapat terdiri dari
Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC), Enteropatogenic Escherichia coli
(EPEC) dan Enterohemorrage Escherichia coli (EHEC) (Scott et al. 2004).
Pedet diare yang disebabkan oleh Enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC)
adalah penyakit akibat infeksi bakteri (Acre 1985). ETEC memiliki atribut
virulensi khusus sehingga dapat berkoloni pada usus halus. ETEC menghasilkan
enterotoxin yang menyebabkan hipersekresi cairan kedalam lumen usus. ETEC
menyebabkan penyakit coliseptisemia dengan menyerang sistem sirkulasi darah
dan organ-organ dalam (Nagy dan Fekete 1999). Selain itu ETEC menyebabkan
colibasillosis yaitu bakteri menempel permukaan mukosa usus halus dan masuk
kedalam sirkulasi darah (Acre 1985). ETEC yang ditemui pada pedet diare
umumnya adalah memiliki antigen ETEC K99 dan ETEC 41 dengan jenis toksin
yang dihasilkan adalah molekul protein berukuran kecil STa (Heat stable) dan
STb (Heat labile) (Dreyfus et al. 1983).
Enteropatogenic Escherichia coli (EPEC) menyebabkan diare yang juga
ditandai dengan adanya demam dan muntah pada ternak (Scott et al. 2004). EPEC
tidak menghasilkan enterotoksin seperti ETEC namun memiliki penempelan
karakteristik yang menyebabkan perlukaan dan pemendekan mikrovili usus
(Dreyfus et al. 1983). EPEC menyebabkan vili kehilangan kemampuan dalam
menyerap air, menggangu permeabilitas paraseluler dan merusak transport ion.
Enterohemorrage Escherichia coli (EHEC) disebut juga dengan Escherichia
coli yang menghasilkan shiga toxin. EHEC menempel pada sel-sel epitel dengan
mengekspresikan gen T3SS dan menyebabkan perlukaan seperti EPEC. EHEC
menyebabkan gejala-gejala parah seperti diare yang bercampur darah dan sindrom
uremik hemolitik (Scott et al. 2004).
2.2 Salmonella
Salmonella adalah bakteri gram negatif, family enterobakteria, berbentuk
batang dan tidak membentuk spora. Salmonella bersifat motil dengan flagella
peritikat, menghasilkan asam dari fermentasi glukosa, maltosa, manitol, sorbitol
dan sitrat. Ciri koloni tumbuh Salmonella pada media Salmonella Shigella agar
adalah tidak berwarna (colorless) disertai bintik hitam pada sentral koloni.
Disamping itu pada uji biokimia Salmonella akan menghasilkan reaksi indol (-),
4
Metil red (+), Voges Proskauer (-) dan Indol (+) serta menggunakan glukosa
sebagai sumber karbonnya dan disertai dengan produksi H2S pada media Triple
Sugar Iron Agar. (Cowan dan Steel 1981; FDA 1998).
Penyakit klinis akibat infeksi Salmonella dikenal dengan salmonellosis
(Jones et al. 2004). Spesies Salmonella yang sering menyebabkan penyakit pada
pedet adalah Salmonella enterica, Salmonella dublin dan Salmonella typhimurium
(Gardner et al. 2004). Salmonella sering menyebabkan peristiwa gangguan
pernafasan dan kematian mendadak. Kasus Salmonelosis sering ditemui dengan
tingkat kontaminasi tinggi dari lingkungan. Salmonella menyebabkan enteritis
dengan masa inkubasi satu sampai empat hari (Gardner et al, 2004).
2.3 Dinding Sel Bakteri Gram Negatif
Bakteri memiliki dinding sel untuk melindungi kerusakan sel dari
lingkungan terhadap terkanan osmotik dan memelihara bentuk sel. Hal ini dapat
diperlihatkan melalui plasmolisis, dengan mengisolasi partikel selubung sel
setelah sel bakteri mengalami kerusakan secara mekanik, atau dengan
penghancuran oleh lisozim (Fardiaz 1992).
Membran sel bakteri yang tersusun oleh asam lipoteikoat (LTAs)
merupakan polimer gliserolfosfat yang menembus membrane sitoplasma
(Matsumoto et al. 2006). Asam teikuronat (TAs) adalah polimer terdiri dari Nasetylgalaktosamine (galNac) dan glucoronic acid (GlcUA) dan terikat sebagai
unit pengulangan disakarida. Sementara itu asam teikuronat tidak mengandung
fosfat tetapi terdapat sebagai polimer polianionik bersifat asam yang disebabkan
oleh karboksil dari asam uronat. Asam teikuronat berikatan melalui Nasetilglukosamin-1- fosfodiester kepada grup hidroksil C-6 asam muramat
(Alakomi 2007).
Dinding sel bakteri Gram-negatif memiliki tiga lapis pembungkus, yaitu :
membran terluar (outer membran) yang menyelimuti periplasma, lapisan tengah
yang merupakan dinding sel atau lapisan murein yang terdapat ruang periplasma,
dan membran plasma (Matsumoto et al. 2006). Membrane terluar dan
peptidoglikan terhubung satu sama lain dengan lipoprotein-lipoprotein dan
membran terluar termasuk porin-porin yang mengijinkan masukknya molekulmolekul kecil hidrofobik (Alakomi 2007).
2.4 Bakteri Asam Laktat
BAL adalah bakteri gram positif, coccus yang tidak membentuk spora,
fakultatif anaerob (Cowan dan Steel 1981). BAL umumnya tumbuh dalam kondisi
anaerob akan tetapi BAL juga merupakan bakteri yang dapat tumbuh dengan
adanya oksigen sehingga BAL juga disebut bakteri aerotolerant (Lin et al. 1992).
Metabolisme karbohidrat pada bakteri asam laktat (BAL) terdiri atas
homofermentatif dan heterofermentatif (Cowan dan Steel 1981). BAL tipe
homofermentatif sangat efisien dalam mentrasformasi semua gula-gula menjadi
asam laktat. Jalur BAL homofermentatif adalah melalui reaksi glikolisis yang
5
menyebabkan heksosa menjadi piruvat. Terminal elektron akseptor dalam jalur
glikolisis adalah piruvat yang dikurangi menjadi laktat (McDonald 1991).
BAL tipe heterofermentatif menggunakan jalur fosfat pentosa (Pentose
Phosphate Pathway) dalam menggunakan glukosa sehingga NADPH dihasilkan
akibat glukosa dioksida menjadi ribose 5-fosfat. Jalur fosfat pentose terjadi dalam
sitosol sel. Setelah diangkut kedalam sel, glukokinase memfosforilase glukosa
menjadi 6-P (glukosa 6-fosfat) (McDonald 1991).
2.4.1 Antibakteri Bakteri Asam Laktat (BAL)
BAL merupakan agen biopreservasi yang banyak digunakan dalam industri
makanan untuk mencegah kerusakan bahan selama penyimpanan. Applikasi BAL
juga dapat mencegah terjadinya penyebaran bakteri patogen dalam bahan (food
borne pathogen) (Bach et al. 2002; Duniere et al. 201). BAL dapat mengahasilkan
senyawa-senyawa bersifat antimikroba seperti: laktat, asetat, format (Short Chain
Fatty Acids), Hidrogen peroksida (H2O2), bakteriosin, asetoin, 2-3-butanadiol dan
asetaledhida (Piard dan Desmazeaud 1991 dan 1992).
Produk asam organik seperti asam-asam lemak rantai pendek (Short Chain
Fatty Acids) yang dihasilkan oleh fermentasi BAL mencegah timbulnya
kontaminasi oleh bakteri Salmonella (Brook et al. 2001; Van Winsen et al. 2002).
Mekanisme kerja antimikroba asam-asam lemak rantai pendek terutama
disebabkan oleh banyaknya senyawa-senyawa asam yang tidak berdissosiasi.
Asam-asam lemak rantai pendek dalam bentuk tidak berdissosiasi bersifat lipofilik
dan mampu menembus membrane sel dan merusak aktivitas metabolit sel bakteri
gram negatif (Mroz et al. 2006; Russel 1992).
Selain menghasilkan produk asam hasil fermentasi, BAL dalam
menghambat bakteri gram negatif juga dapat menghasilkan senyawa antimikroba
hidrogen peroksida (H2O2) (Piard dan Desmazeaud 1991). BAL menghasilkan
hidrogen peroksida (H2O2) akibat adanya oksigen yang menyebabkan terjadinya
reaksi flavoprotein oksidasi atau nicotinamida adenin hidroxy dinucleotida
(NADH) peroksida. Sifat antimikroba hidrogen peroksida berasal dari okidasi
sulfhydril yang menyebabkan denaturasi dari sejumlah enzim. Selain itu hidrogen
peroksida adalah senyawa antimikroba berbobot molekul kecil yang dengan
mudah dapat menembus membrane sel sehingga meningkat permeabilitas
membrane, bereaksi dengan komponen internal sel, pelepasan komponenkomponen intraseluler dan menyebabkan kematian sel (Finnegan et al. 2010).
Reuterin merupakan antimikroba terhadap bakteri gram negatif yang
dihasilkan dari gliserol dehidratase yang mengkonversi gliserol menjadi reuterin.
Reuterin diidentifikasi sebagai β-hydroxypropioanaldehida dan bersifat larut pada
pH netral (Piard dan Desmazeaud 1992). Antimikroba reuterin bekerja dengan
memodifikasi thiol group (RSH) pada molekul kecil dan protein sehingga
menyebabkan stress oksidatif dalam sel (Schaefer et al. 2010).
BAL dapat memproduksi antimikroba turunan protein berupa bakteriosin
(Piard dan Desmazeaud 1992). Bakteriosin merupakan peptida-peptida
bermolekul kecil yang mengadung asam-asam dehydroamino dan asam-asam
amino thioether dan 3-methyllanthionine bersifat hidrofobik dan ampifilik (Piard
dan Desmazeaud 1992). Peptida-peptida ini menempel pada membrane sel-sel
target yang menyebabkan peningkatan permeabilitas dan merusak potensial
membrane. Antimikroba-antimikroba turunan bakteriosin adalah nisin, diplococin,
6
acidophilin, bulgarican, helveticins, lactacins dan plantaricins. Nisin merupakan
senyawa seperti antibiotik yang memiliki aktivitas luas terhadap bakteri gram
positif dan gram negatif seperti: Listeria, Staphylococcus and Clostridium (Abee
et al. 1995).
2.5 Fermentasi Silase
Silase merupakan bahan pakan berkadar air tinggi yang dihasilkan melalui
fermentasi asam laktat secara alamiah. Tujuan bahan pakan dijadikan silase adalah
untuk mengawetkan bahan pakan agar ketersediaanya dapat terjaga. Bahan pakan
yang disilasekan dengan baik adalah dapat menghambat aktivitas organismeorganisme yang tidak berguna seperti organisme aerob dan family enterobacteriae
(McDonald 1991).
Terdapat beberapa jenis mikroorganisme yang terlibat dalam proses
fermentasi silase (ensilase). Organisme efifit yang terdapat dalam bahan pakan
silase dapat berupa Fungi (Yeast dan Mold), Clostridia, Listeria dan bakteri asam
laktat (BAL). Genus BAL yang sering ditemukan dalam silase terdiri atas jenis
Lactobacilli, Lactococci, Enterococci, Pediococci, Streptococci dan Leuconostocs
(Lin et al. 1992).
Prinsip pembuatan silase adalah pencapain kondisi anaerob dengan cara
pencacahan, pemasukan dan pemadatan bahan kedalam silo dan penutupan silo
untuk mencegah masuknya kembali udara. Prinsip selanjutnya adalah
menghambat aktivitas mikroorganisme yang tidak berguna baik dengan
mempercepat perkembanangan BAL maupun penambahan senyawa kimia
(McDonald 1991).
BAL merupakan agen biopreservasi yang bertanggung jawab dalam ensilase.
Selama ensilase BAL akan mengkonversi senyawa karbohidrat menjadi produk
asam-asam organik hasil fermentasi terutama asam laktat dan asetat. Pencapaian
kondisi anaerob yang diikuti dengan peningkatan produk asam hasil fermentasi
terutama asam laktat akan menurunkan pH dan menyebabkan aktivitas bakteribakteri lain terhambat dan bahan dalam keaadaan awet (Gollop et al 2005). BAL
adalah bakteri fakultatif anaerob dimana dapat tumbuh dalam kondisi aerob akan
tetapi bermultiplikasi dengan cepat dalam kondisi anaerob. Pertumbuhan dan
perkembangan BAL dalam ensilase sangat dipengaruhi oleh beberepa faktor,
diantaranya: karbohidrat larut air (KLA), kadar air, kapasitas buffer, suhu, pH
(McDonald 1991).