Studi Aktivitas Antibakteri Minuman Fermentasi Whey Keju dari

Studi Aktivitas Antibakteri Minuman Fermentasi Whey Keju dari Lactobacillus plantarum
B2 dan Lactobacillus bulgaricus (Kajian Konsentrasi (NH4)2HPO4 dan Sukrosa)
The Studi of Cheese Whey Fermented Drink Antibacteria Activity from Lactobacillus
plantarum B2 and Lactobacillus bulgaricus (Focused on (NH4)2HPO4 and Sucrose
Concentration)
David Yudianto1), Joni Kusnadi 2)
Whey is a waste from cheese factory, like transparent liquid and rust colored, produced
from press and filtration curd during cheese process production. Every production 1 kilogram
cheese from 10 liters of milk will be produced 8-9 liters of whey, and can cause damage of
environment. Lactose is the higest non water nutrient in the whey and protein is the second, so
whey waste is used be cheese whey fermented drink use Lactobacillus plantarum B2 and
Lactobacillus bulgaricus bacteria. That bacteria can produce organic acid and H2O2 compounds
that can inhibit the growth or kill patogenic bacteria by damage their metabolism activity. The
growth of patogenic bacteria in food can cause food bornedisease which will cause ill. Addition
of (NH4)2HPO4 and sucrose as nitrogen and carbon sources be provided can increase the growth
of lactid acid bacteria in order to can maximaze their antibacteria activity.
Research method which will be used is Randomized Block Design with 2 factors, they
are: concentration of (NH4)2HPO4 (0,1%, 0,3%, 0,5%) and concentration of sucrose (6%, 8%,
10%) with 3 times repetitions. The observation result will be analyzed by Analysis of Varians
(ANOVA). Selection of the best treatment will be done by Zeleny method.
The observation result show that addition of (NH4)2HPO4 concentration (0,1%, 0,3%, and
0,5%) and sucrose concentration (6%, 8%, and 10%) real influential (α=5%) concerning increase
and dicrease of sugar total, but no real influential concerning pH, LAB total, and antibacteria
activity (Escherichia coli and Staphylococcus aureus). The best combination treatment from
cheese whey fermented drink is 0,3% (NH4)2HPO4 and 8% sucrose proportion which have many
charateristics, they are; LAB total 6,926 log cfu/ml, pH 3,8, sugar total 7,65%, antibacteria
activity with Escherichia coli as indicator bacteria 4,255 cm2, and antibacteria activity with
Staphylococcus aureus 5,335 cm2.
Key words: cheese whey, lactic acid bacteria antibacteria, (NH 4)2HPO4, sucrose
1) Alumni Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Universitas Brawijaya
2) Staf Pengajar Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Universitas Brawijaya
PENDAHULUAN
Whey adalah hasil samping dari
industri pembuatan keju, merupakan cairan
bening berwarna kuning kehijauan yang
diperoleh dari penyaringan dan pengepresan
curd selama proses pembuatan keju. Setiap
produksi 1 kilogram keju dari 10 liter susu
akan dihasilkan 8-9 liter whey (Jenie dan
Rahayu, 1993). Komposisi utama whey
adalah protein 0,8%-1,0% dan laktosa 3,8%-
4,3%. Negara India mencatat dalam buku
tahunan untuk produksi limbah whey
mencapai 2 juta ton per tahun dan industri
pengolahan keju di USA menunjukkan 67
juta pounds limbah whey tiap tahunnya
(Bohnert, 1998). Whey adalah produk
samping dari industri keju yang sering
dibuang sebagai limbah dan berpotensi
tinggi
mengkontaminasi
lingkungan.
Sehingga limbah whey ini dimanfaatkan
sebagai minuman fermentasi whey keju
menggunakan
bakteri
asam
laktat
Lactobacillus
plantarum
B2
yang
merupakan
bakteri
probiotik
dan
Lactobacillus bulgaricus (Widodo, 2003).
Bakteri asam laktat memproduksi
senyawa asam organik dan hidrogen
peroksida (jika terjadi kelebihan oksigen
pada lingkungan sekitar) yang bersifat
antibakteri. Antibakteri adalah zat yang
dapat menghambat pertumbuhan atau
bahkan mematikan bakteri dengan cara
mengganggu metabolisme bakteri patogen
seperti Staphyllococcus aureus (Gram
positif) dan Escherichia coli (Gram negatif).
Bakteri patogen dapat menyebabkan bahaya
karena memiliki kemampuan menginfeksi
dan menimbulkan penyakit serta merusak
kualitas bahan pangan.
Salah satu faktor yang dapat
mempengaruhi aktivitas antibakteri adalah
adanya nutrisi untuk pertumbuhan bakteri
asam laktat. Girindra (1986), menyatakan
bahwa senyawa amonium fosfat mempunyai
kandungan nutrien yang tinggi yaitu fosfor
(P) dan nitrogen (N), mempunyai kelarutan
yang tinggi dan mempunyai sifat yang stabil
dalam penanganan penyimpanan. Prescott
dan Dunn (1959) juga menyatakan bahwa
senyawa amonium fosfat sesuai digunakan
sebagai sumber nitrogen dalam proses
fermentasi karena dapat dimanfaatkan oleh
mikroorganisme. Menurut Rahman (1989)
sukrosa merupakan substrat yang digunakan
dalam proses fermentasi sebagai sumber
karbon. Penambahan (NH4)2HPO4 sebagai
sumber nitrogen dan sukrosa sebagai sumber
karbon diharapkan dapat meningkatkan
pertumbuhan bakteri asam laktat sehingga
dapat
mempengaruhi
aktivitas
antibakterinya.
Namun belum diketahui proporsi
penambahan (NH4)2HPO4 dan sukrosa yang
tepat
untuk
mendapatkan
aktivitas
antibakteri Lactobacillus plantarum B2 dan
Lactobacillus bulgaricus yang maksimal
pada media whey keju. Oleh karena itu perlu
dilakukan penelitian mengenai pengaruh
penambahan (NH4)2HPO4 dan sukrosa
selama proses fermentasi terhadap aktivitas
antibakteri Lactobacillus plantarum B2 dan
Lactobacillus bulgaricus yang ditumbuhkan
pada media whey keju.
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian dilaksanakan pada bulan
Juli 2011 sampai November 2011, di
Laboratorium
Mikrobiologi
Jurusan
Teknologi Hasil Pertanian dan Laboratorium
Biokimia dan Nutrisi Hasil Pertanian
Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas
Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya,
Malang.
Bahan
Limbah cair keju mozarella (whey
asam) dari CV. An Nur, Koperasi Mitra
Bhakti Makmur, Junrejo, Batu, kultur
Lactobacillus plantarum B2, Lactobacillus
bulgaricus, bakteri patogen Escherichia coli,
Staphylococcus aureus dari Laboratorium
Mikrobiologi Jurusan Teknologi Hasil
Pertanian Universitas Brawijaya, MRSA,
MRSB, (NH4)2HPO4, glukosa, aquades,
buffer pH 4 dan pH 7, larutan H2SO4 pekat,
CaCO3, Na-oksalat, Pb-asetat, anthron.
Alat
Gelas ukur, kompor listrik (Maspion
S-300 220V), autoklaf (HL-36 AE
Hiramaya, Jepang), kulkas, inkubator
(Binder DB53 Jerman), Laminar Air Flow,
tabung reaksi, beaker glass, erlenmeyer,
timbangan digital ( Denver Instrumen M310), pipet ukur, bunsen, jarum ose, spatula
besi, vortex, pH meter (model pHS-3C),
spektrofotometer
(Unico,
uv-2100
Spectrophotometer).
Rancangan Percobaan
Penelitian
ini
menggunakan
Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan
menggunakan 2 faktor, yaitu: konsentrasi
(NH4)2HPO4 (0,1%, 0,3% dan 0,5% (b/v))
dan konsentrasi sukrosa (6%, 8% dan 10%
(b/v)) dengan tiga kali ulangan.
Grafik Total BAL (Log)
7
6,9
6,8
6,7
6,6
6,5
(NH4)2HPO4 0,1%
(b/v)
(NH4)2HPO4 0,3%
(b/v)
(NH4)2HPO4 0,5%
(b/v)
R
C
Tahap Prosedur Penelitian
Setiap unit percobaan digunakan 100
ml whey. Whey dipasteurisasi suhu 85 0C,
selama 15 menit, untuk membunuh sel
vegetatif bakteri patogen. Kemudian
disaring dengan cepat dalam keadaan whey
masih panas, agar terbebas dari gumpalangumpalan curd. Whey yang telah disaring
kemudian ditambahkan (NH4)2HPO4 (0,1%,
0,3%, dan 0,5% (b/v)) dan sukrosa (6%, 8%
dan 10% (b/v)) secara hot filling agar
mikroba yang terdapat di dalam bahan padat
(NH4)2HPO4 dan sukrosa mati. Pendinginan
dilakukan pada suhu ruang sampai suhu
mencapai 37 0C, yaitu suhu pertumbuhan
optimum Lactobacillus plantarum B2 dan
Lactobacillus
bulgaricus.
Inokulasi
dilakukan dengan penambahan starter
Lactobacillus plantarum B2 1% (v/v) dan
starter Lactobacillus bulgaricus 1% (v/v)
secara
aseptis.
Sebelum
diinkubasi
dilakukan analisa awal yang meliputi; total
BAL, pH, total gula, dan aktivitas
antibakteri. Kemudian diinkubasi suhu 37 0C,
selama 42 jam. Setelah inkubasi dilakukan
analisa akhir yang meliputi; total BAL, pH,
total gula, dan aktivitas antibakteri.
dan menghasilkan metabolit berupa asam
laktat selama proses fermentasi.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Total BAL
Jika semakin tinggi konsentrasi
(NH2)HPO4 dan sukrosa maka rerata total
BAL akan semakin meningkat. Hal ini
sesuai dengan pernyataan Ratnayanti (2008)
bahwa pemberian (NH4)2HPO4 sebesar 0,2%
dan 0,3% dapat meningkatkan total BAL
pada minuman probiotik. Selain itu
Salminen dan Wright (1998) menyatakan
bahwa bakteri asam laktat memanfaatkan
gula sebagai sumber energi, pertumbuhan
6%
8% 10%
Penambahan Sukrosa (b/v)
Gambar 1. Grafik Pengaruh Konsentrasi
(NH4)2HPO4 dan Sukrosa
terhadap Rerata Total BAL
Total BAL pada produk minuman
fermentasi whey keju dengan penambahan
konsentrasi (NH4)2HPO4 0,5% setelah
fermentasi lebih rendah dari pada produk
minuman fermentasi whey keju dengan
penambahan konsentrasi (NH4)2HPO4 0,1%
dan 0,3%. Hal ini diduga karena menurut
Pelczar et. al. (1977), senyawa amonium
bersifat bakterisidal pada konsentrasi 1%
dan bersifat bakteristatik pada konsentrasi
0,5%. Mekanisme senyawa amonium dalam
menghambat pertumbuhan bakteri adalah
merusak membran sel setelah berekasi
dengan fosfat pada fosfolipid membran sel
mikroba. Selain itu, grafik total BAL
(Gambar 1) produk minuman fermentasi
whey keju pada semua penambahan
(NH4)2HPO4 di konsentrasi sukrosa 10%
mengalami penurunan. Hal tersebut diduga
karena kombinasi penambahan (NH4)2HPO4
dan sukrosa yang diberikan mempengaruhi
pertumbuhan
bakteri
asam
laktat.
Penambahan (NH4)2HPO4 0,5% akan
menghambat pertumbuhan bakteri asam
laktat sesuai dengan pernyataan Pelczar et.
al. (1977), senyawa amonium bersifat
bakteristatik pada konsentrasi 0,5%.
Total BAL meningkat setelah proses
fermentasi. Salminen dan Wright (1998)
menyatakan bahwa, peningkatan total BAL
dikarenakan jika semakin lama fermentasi,
maka bakteri asam laktat akan mempunyai
kesempatan lebih lama untuk memanfaatkan
nutrisi dalam proses metabolismenya,
sehingga terjadi kenaikan jumlah sel (Tabel
1). Menurut Ratnayanti (2008), pemberian
(NH4)2HPO4 sebesar 0,2% dan 0,3% mampu
memberikan peningkatan terhadap jumlah
BAL pada minuman probiotik. Selain itu,
peningkatan ini juga diakibatkan oleh
adanya penambahan sukrosa maka bakteri
asam laktat akan mendapatkan nutrisi yang
cukup
sehingga
BAL
mengalami
petumbuhan yang cepat. Hal ini didukung
oleh Haynes (2002), yang menyatakan
bahwa pertumbuhan bakteri dipengaruhi
oleh beberapa hal antara lain nutrisi,
temperatur, kelembapan, oksigen, pH dan
substansi penghambat.
Tabel 1. Rerata Peningkatan Total BAL
Akibat Penambahan (NH4)2HPO4
dan Sukrosa
Perlakuan
Konse
Konse
ntrasi
ntrasi
(NH4)2
Sukro
HPO4
sa (%)
(%)
(b/v)
(b/v)
0,1%
6%
8%
10%
0,3%
6%
8%
10%
0,5%
6%
8%
10%
Total BAL
Sebelum
Fermen
tasi (log
cfu/ml)
Setelah
Ferme
ntasi
(log
cfu/ml)
5,452
5,442
5,686
5,480
5,406
5,586
5,473
5,527
5,380
6,739
6,913
6,884
6,765
6,926
6,884
6,678
6,842
6,778
Peni
ngka
tan
(log
cfu/
ml)
1,287
1,471
1,198
1,284
1,519
1,298
1,205
1,314
1,397
Hasil analisa ragam menunjukkan
bahwa perlakuan konsentrasi (NH4)2HPO4
dan sukrosa memberikan pengaruh tidak
nyata (α = 0,05) terhadap nilai total BAL
minuman fermentasi whey keju. Interaksi
antar perlakuan juga tidak berpengaruh
nyata (α = 0,05) terhadap nilai total BAL.
pH
Terjadi penurunan nilai pH dari nilai
pH awal dan nilai pH hasil fermentasi.
Penurunan
derajat
keasaman
(pH)
disebabkan oleh ion H+ yang berasal dari
perombakan
senyawa
asam
hasil
metabolisme bakteri asam laktat. Singleton
(1988) menyatakan bahwa, penurunan pH
merupakan salah satu akibat dari proses
fermentasi yang terjadi karena adanya
akumulasi asam yang berasal dari BAL.
Tabel 2. Rerata Penurunan pH Akibat
Penambahan (NH4)2HPO4 dan
Sukrosa
Perlakuan
Nilai pH
Konsen
Sebe
Sete
trasi
Konsen
lum
lah
(NH4)2
trasi
Penu
Fer
Fer
HPO4 Sukrosa
runan
men
men
(%)
(%)(b/v)
tasi
tasi
(b/v)
5,233 3,843
1,39
0,1%
6%
5,243 3,816 1,426
8%
5,216
3,81
1,406
10%
5,176 3,843 1,333
0,3%
6%
5,18
3,81
1,37
8%
5,16
3,803 1,356
10%
5,12
3,88
1,24
0,5%
6%
5,116 3,853 1,263
8%
5,11
3,843 1,266
10%
Asam laktat yang dihasilkan sebagai
produk
utama
akan
terdisosiasi
menghasilkan H+ dan CH3CHOHCOO-,
sehingga semakin tingginya asam laktat
memungkinkan tingginya ion H+ yang
terbebaskan dalam medium. Jika semakin
tinggi konsentrasi (NH4)2HPO4, maka pH
semakin menurun. Hal ini diduga karena
peningkatan jumlah asam organik yang
merupakan hasil metabolisme dari bakteri
asam laktat yang ada pada produk minuman
fermentasi whey keju. Jika rerata total BAL
meningkat, maka produksi asam laktat pun
juga makin meningkat sehingga pH akan
semakin turun. Yang (2000) menyatakan
bahwa, fermentasi yang melibatkan bakteri
asam laktat ditandai dengan peningkatan
jumlah asam-asam organik yang diiringi
dengan penurunan pH. Namun pada semua
penambahan (NH4)2HPO4 0,5% memiliki
nilai pH yang lebih tinggi dari pada
penambahan (NH4)2HPO4 0,1% dan 0,3%.
Hal ini diduga karena menurut Pelczar et. al.
(1977), senyawa ammonium bersifat
bakteristatik pada konsentrasi 0,5%.
Sehingga dimungkinkan pada penambahan
konsentrasi (NH4)2HPO4 0,5%, senyawa ini
mulai menghambat pertumbuhan bakteri
asam laktat itu sendiri.
Grafik Nilai pH
yang dihasilkan menyebabkan penurunan
pH media fermentasi atau meningkatkan
keasaman dan menimbulkan aroma khas.
Charalampopoulus
et
al.
(2002),
menyatakan bahwa akumulasi asam yang
dihasilkan melalui metabolisme bakteri
asam laktat dapat menurunkan pH medium.
Hasil analisa ragam menunjukkan
bahwa perlakuan konsentrasi (NH4)2HPO4
dan sukrosa memberikan pengaruh tidak
nyata (α = 0,05) terhadap pH minuman
fermentasi whey keju. Interaksi antar
perlakuan juga tidak berpengaruh nyata (α =
0,05) terhadap pH
.
Total Gula
Total
gula
menurun
akibat
penambahan (NH4)2HPO4 dan meningkat
akibat penambahan sukrosa.
Grafik Total Gula
3,9
3,88
3,86
3,84
3,82
3,8
3,78
3,76
(NH4)2HPO4 0,1%
(b/v)
(NH4)2HPO4 0,3%
(b/v)
12
10
8
6
4
2
0
(NH4)2HPO4 0,1%
(b/v)
(NH4)2HPO4 0,3%
(b/v)
R
(NH4)2HPO4 0,5%
(b/v)
6%
8%
10%
Penambahan Sukrosa (b/v)
(NH4)2HPO4 0,5%
(b/v)
6%
8%
10%
Penambahan Sukrosa (b/v)
Gambar 2. Grafik Pengaruh Penambahan
Konsentrasi (NH4)2HPO4 dan
Sukrosa terhadap Rerata pH
Jika semakin tinggi konsentrasi
sukrosa yang diberikan, maka nilai pH dari
minuman fermentasi whey keju yang
dihasilkan semakin rendah. Hal tersebut
dikarenakan perlakuan penambahan sukrosa
diduga dapat memberikan nutrisi tambahan
bagi bakteri asam laktat untuk metabolisme
dan pertumbuhan sel. Dengan tersedianya
nutrisi yang optimal, maka aktivitas bakteri
asam laktat akan meningkat sehingga
menyebabkan
jumlah
asam
hasil
metabolisme juga meningkat. Menurut
Spreer (1998), asam laktat dan asetaldehid
Gambar 3. Grafik Pengaruh Penambahan
Konsentrasi (NH4)2HPO4 dan
Sukrosa terhadap Total Gula
Lama
fermentasi
akan
mempengaruhi seberapa banyak gula diubah
menjadi asam laktat. Bakteri asam laktat
memanfaatkan gula sebagai sumber energi,
pertumbuhan dan menghasilkan metabolit
berupa asam laktat selama proses
fermentasi.
Hasil
analisa
ragam
menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi
(NH4)2HPO4 dan sukrosa memberikan
pengaruh yang nyata (α = 0,05) terhadap
nilai total gula minuman fermentasi whey
keju. Pada interaksi antar perlakuan tidak
berpengaruh nyata (α = 0,05) terhadap nilai
total gula minuman fermentasi whey keju.
Tabel 3. Rerata Penurunan Total Gula
Akibat Konsentrasi (NH4)2HPO4
Konsentrasi
Total Gula
(NH4)2HPO4
BNT 0,05
(%)
(%)(b/v)
8,791 c
0,1
8,144 a
0,87406
0,3
0,5
8,462 b
Keterangan: angka yang didampingi huruf
yang tidak sama pada satu
kolom menunjukkan berbeda
nyata (α = 0,05)
Total gula akan semakin menurun
seiring dengan makin tingginya konsentasi
(NH4)2HPO4 yang ditambahkan. Penurunan
total gula dikarenakan proses metabolisme
dari sel mikroba. Mikroba akan merombak
senyawa karbon (sukrosa/gula) menjadi
energi untuk pertumbuhan dan asam laktat
sebagai metabolitnya. Menurut Ratnayanti
(2008), pemberian (NH4)2HPO4 sebesar
0,2% dan 0,3% mampu memberikan
peningkatan terhadap jumlah BAL pada
minuman probiotik. Peningkatan jumlah
BAL juga akan berpengaruh terhadap
penggunaan sumber N (nitrogen) untuk
kebutuhan metabolisme, salah satunya
merombak gula (sukrosa/laktosa) menjadi
asam laktat. Namun, pada konsentrasi
(NH4)2HPO4 0,5% total gula mengalami
kenaikan.
Hal
ini
terjadi
karena
pertumbuhan bakteri asam laktat mulai
terhambat dengan semakin tingginya
konsentrasi (NH4)2HPO4. Karena menurut
Pelczar et. al. (1977), konsentrasi senyawa
amonium fosfat 5% dapat menghambat
pertumbuhan bakteri (bakteristatik).
Tabel 4. Rerata Peningkatan Total Gula
Akibat Konsentrasi Sukrosa
Konsentrasi
Total
Sukrosa
Gula
BNT 0,05
(%)(b/v)
(%)
6,705 a
6
8,192 b
0,87406
8
10,500 c
10
Keterangan: angka yang didampingi huruf
yang tidak sama pada satu
kolom menunjukkan berbeda
nyata (α = 0,05)
Total gula meningkat seiring dengan
meningkatnya
konsentrasi
sukrosa.
Peningkatan
konsentrasi
sukrosa
memberikan pengaruh terhadap peningkatan
total gula, sehingga sukrosa yang
ditambahkan terhitung sebagai total gula.
Jika semakin tinggi sukrosa yang
ditambahkan maka total gula akan semakin
tinggi. Total gula juga meliputi gula hasil
pemecahan laktosa oleh Lactobacillus
selama fermentasi (Wood, 1998).
Tabel 5. Rerata Penurunan Total Gula
Akibat Penambahan Konsentrasi
(NH4)2HPO4 dan Sukrosa
Perlakuan
Nilai Total Gula (%)
Kon
Konse
sen
ntrasi
Sebe
trasi
Setelah
(NH4)2
lum
Penuru
Su
Fermen
HPO4
Fermen
nan
krosa
tasi
(%)
tasi
(%)
(b/v)
(b/v)
7,89
7,02
0,87
0,1%
6%
9,81
8,62
1,19
8%
11,58
10,73
0,85
10%
8,30
6,52
1,78
0,3%
6%
9,54
7,65
1,89
8%
11,56
10,26
1,29
10%
7,97
6,58
1,39
0,5%
6%
9,04
8,30
0,74
8%
10%
11,23
10,50
0,73
ammonium bersifat bakteristatik pada
konsentrasi
0,5%.
Sehingga
diduga
penambahan konsentrasi (NH4)2HPO4 0,5%,
mampu menghambat pertumbuhan bakteri
indikator Escherichia coli.
Grafik Aktivitas Antibakteri
L2)
Total gula mengalami penurunan
setelah proses fermentasi, karena sukrosa
dimanfaatkan oleh bakteri asam laktat
sebagai sumber karbon dan energi untuk
pertumbuhan yang selanjutnya akan
dirombak menjadi asam laktat. Mikroba
membutuhkan
gula
untuk
aktivitas
metabolisme dan perkembangbiakan sel. Hal
tersebut berkaitan dengan peningkatan
jumlah sel bakteri, dimana semakin banyak
sel bakteri yang ada, maka sukrosa akan
semakin
banyak
digunakan
untuk
metabolisme sel. Oberman and Libudzisz
(1998)
dalam
Rahmawati
(2006),
menyatakan bahwa peningkatan jumlah
bakteri
menyebabkan
peningkatan
perombakan senyawa gula yang ada pada
medium menjadi asam–asam organik.
Aktivitas Antibakteri (Bakteri Indikator
Escherichia coli)
Semakin
tinggi
konsentrasi
(NH4)2HPO4 dan sukrosa maka akan
semakin besar luas zona bening. Zona
bening yang terbentuk dipengaruhi oleh
bakteri asam laktat yang memproduksi asam
laktat, asam-asam organik lain, hidrogen
peroksida, dan diasetil serta senyawasenyawa lain yang bersifat antimikroba
(Yang, 2000).
Semakin banyak jumlah mikroba
yang berkembangbiak maka kemampuan
menghasilkan asam laktat juga meningkat.
Asam laktat yang dihasilkan oleh BAL akan
diekresikan keluar sel sehingga terakumulasi
dalam cairan fermentasi (Astawan, 2007).
Rahman (1992), menambahkan asam laktat
yang
terbentuk
akan
menyebabkan
penurunan nilai pH. Zona bening yang
terbentuk berhubungan dengan jumlah total
BAL dan pH pada masing-masing perlakuan
produk. Jika semakin tinggi total BAL dan
semakin rendah pH, maka akan semakin
besar luas zona bening, karena metabolit
yang dihasilkan akan semakin banyak.
Berdasarkan Pelczar et. al. (1977), senyawa
5
4
3
2
1
0
(NH4)2HPO4 0,1%
(b/v)
(NH4)2HPO4 0,3%
(b/v)
(NH4)2HPO4 0,5%
(b/v)
6%
8%
10%
Penambahan Sukrosa (b/v)
Gambar 4. Grafik Aktivitas Antibakteri
terhadap Escherichia coli
Rerata luas zona bening mengalami
peningkatan setelah fermentasi. Hasil
analisa
ragam
menunjukkan
bahwa
perlakuan konsentrasi (NH4)2HPO4 dan
sukrosa memberikan pengaruh tidak nyata
(α = 0,05) terhadap peningkatan luas zona
bening dari minuman fermentasi whey keju
terhadap bakteri indikator Escherichia coli,
begitu juga interaksi antar perlakuan, juga
tidak berpengaruh nyata (α = 0,05).
Escherichia coli termasuk dalam
golongan bakteri Gram negatif. Menurut
Tortora et al. (2001) dalam Sitepu (2011),
selain lapisan peptidoglikan, dinding sel
bakteri Gram negatif juga memiliki lapisan
lagi diluar lapisan peptidoglikan yang tidak
dimiliki oleh bakteri Gram positif yang
disebut membran luar. Membran luar adalah
suatu lapisan bilipid yang mengandung
fosfolipid, protein, dan lipopolisakarida.
Asam laktat juga bersifat lipofilik sehingga
akan lebih mudah masuk ke dalam sel
bakteri Gram negatif, karena dinding sel
bakteri Gram negatif memiliki kandungan
lemak yang lebih tinggi dibanding dinding
sel bakteri Gram positif.
Aktivitas Antibakteri (Bakteri Indikator
Staphylococcus aureus)
Semakin
tinggi
konsentrasi
(NH4)2HPO4 dan sukrosa maka akan
semakin besar luas zona bening. Zona
bening yang terbentuk dipengaruhi oleh
bakteri asam laktat yang memproduksi asam
laktat, asam-asam organik lain, hidrogen
peroksida, dan diasetil serta senyawasenyawa lain yang bersifat antimikroba
(Yang, 2000).
Grafik Aktivitas Antibakteri
L2)
Asam laktat yang tidak terdisosiasi
dapat melalui lipid bilayer bakteri serta
melepaskan proton dalam sitoplasma dan
menyebabkan asam (Naidu, 2000). Sel akan
berusaha mempertahankan pH internalnya
dengan mengeluarkan proton yang masuk,
sehingga energi sel akan habis untuk usaha
ini dan energi untuk pertumbuhan
berkurang.
Jika
konsentrasi
asam
ekstraseluler tinggi, energi sel tidak cukup
untuk mengeluarkan semua proton dari
dalam sel, sehingga pH sitoplasma akan
terus menurun. Akibatnya, sel tidak lagi
dapat terus bertahan hidup (Adam dan Moss,
2000).
Peningkatan
jumlah
proton
menyebabkan enzim terdenaturasi dan
permeabilitas membran sel berubah,
sehingga metabolit sel terganggu dan bakteri
perlahan-lahan mati (Naidu, 2000).
7
6
5
4
3
2
1
0
(NH4)2HPO4 0,1%
(b/v)
(NH4)2HPO4 0,3%
(b/v)
(NH4)2HPO4 0,5%
(b/v)
6%
8%
10%
Penambahan Sukrosa (b/v)
Tabel 6. Rerata Peningkatan Luas Zona
Bening
Akibat
Penambahan
Konsentrasi (NH4)2HPO4 dan
Sukrosa terhadap Escherichia coli
Luas Zona Bening
Perlakuan
(cm2)
Kon
Konsen
sen
trasi
trasi
Sebelum
Setelah
(NH4)2
Su
Fermen
Fermen
HPO4
krosa
tasi
tasi
(%)
(%)
(b/v)
(b/v)
0
3,383
0,1%
6%
8%
0
3,993
0
4,221
10%
0
3,823
0,3%
6%
0
4,255
8%
0
4,380
10%
0
4,545
0,5%
6%
0
4,728
8%
0
4,694
10%
Gambar 5. Grafik Aktivitas Antibakteri
terhadap S. aureus
Semakin banyak jumlah mikroba
yang berkembangbiak maka kemampuan
menghasilkan asam laktat juga meningkat.
Asam laktat yang dihasilkan oleh BAL akan
diekresikan keluar sel sehingga terakumulasi
dalam cairan fermentasi (Astawan, 2007).
Rahman (1992), menambahkan asam laktat
yang
terbentuk
akan
menyebabkan
penurunan nilai pH. Zona bening yang
terbentuk berhubungan dengan jumlah total
BAL dan pH pada masing-masing perlakuan
produk. Jika semakin tinggi total BAL dan
semakin rendah pH, maka akan semakin
besar luas zona bening, karena metabolit
yang dihasilkan akan semakin banyak.
Berdasarkan Pelczar et. al. (1977), senyawa
ammonium bersifat bakteristatik pada
konsentrasi
0,5%.
Sehingga
diduga
penambahan konsentrasi (NH4)2HPO4 0,5%,
mampu menghambat pertumbuhan bakteri
indikator Staphylococcus aureus.
Rerata luas zona bening mengalami
peningkatan setelah fermentasi. Hasil
analisa
ragam
menunjukkan
bahwa
perlakuan konsentrasi (NH4)2HPO4 dan
sukrosa memberikan pengaruh tidak nyata
(α = 0,05) terhadap peningkatan luas zona
bening dari minuman fermentasi whey keju
terhadap bakteri indikator Staphylococcus
aureus, begitu juga interaksi antar perlakuan
juga tidak berpengaruh nyata (α = 0,05).
Tabel 7. Rerata Peningkatan Luas Zona
Bening
Akibat
Penambahan
(NH4)2HPO4
dan
Sukrosa
terhadap Staphylococcus aureus
Luas Zona Bening
Perlakuan
(cm2)
Kon
Konsen
sen
trasi
trasi
Sebelum
Setelah
(NH4)2
Su
Fermen
Fermen
HPO4
krosa
tasi
tasi
(%)
(%)
(b/v)
(b/v)
0
4,726
0,1%
6%
0
5,312
8%
0
5,563
10%
0
4,974
0,3%
6%
0
5,335
8%
0
5,691
10%
0
5,139
0,5%
6%
0
5,382
8%
0
6,097
10%
Naidu (2000) menyatakan bahwa
efektivitas antibakteri dari asam laktat
meningkat bersamaan dengan penurunan
pH. Asam laktat yang tak terdisosiasi bebas
menembus membran sel dan kemudian
masuk ke dalam sitoplasma bersuasana pH
tinggi. Pada kondisi pH tinggi (dalam
sitoplasma), asam laktat terdisosiasi
sehingga menghasilkan proton yang
cenderung menurunkan pH sitoplasma. Sel
akan
berusaha mempertahankan pH
internalnya dengan cara menetralkan atau
memaksa keluar proton. Usaha ini akan
memperlambat pertumbuhan bakteri karena
energi pertumbuhan digunakan untuk
mengeluarkan proton. Jika pH eksternal
rendah dan konsentrasi asam ekstraseluler
tinggi maka beban dari sel akan menjadi
besar dan pH sitoplasma akan menjadi
turun. Hal ini tidak mungkin bisa dilalui
pada kondisi pertumbuhan dan jika terjadi
maka sel akan mati.Penghambatan senyawa
antibakteri lebih tinggi pada Staphylococcus
aureus dibandingkan dengan Escherichia
coli.
Tabel 8. Rerata Ketahanan Escherichia coli
dan
Staphylococcus
aureus
terhadap Minuman Fermentasi
Whey Keju
Zona Bening Aktivitas
Perlakuan
Antibakteri (cm2)
Kon
Konsen
sen
trasi
trasi
Su
Escheri Staphyloco
(NH4)2
krosa chia coli ccus aureus
HPO4
(%)
(%)
(b/v)
(b/v)
3,383
4,726
0,1%
6%
3,993
5,312
8%
4,221
5,563
10%
3,823
4,974
0,3%
6%
4,255
5,335
8%
4,380
5,691
10%
4,545
5,139
0,5%
6%
4,728
5,382
8%
4,694
6,097
10%
Lactobacillus plantarum B2 dan
Lactobacillus bulgaricus bersifat fakultatif
anaerob. Selama proses fermentasi diduga
ada oksigen di sekitar lingkungan. Bakteri
asam laktat akan menghasilkan H2O2 dalam
keadaan kelebihan oksigen. H2O2 akan
menyebabkan denaturasi enzim dan
peroksidasi membran lipid sehingga
meningkatkan permeabilitas membran. H2O2
juga merupakan prekursor radikal bebas
yang bersifat antibakteri seperti superoksida
(O2.) dan hidroksil (OH.) yang merusak
DNA. Menurut Yang (2000), produksi H2O2
oleh Lactobacillus dapat menghambat
pertumbuhan Staphylococcus aureus. Taufik
(2004) menyatakan bahwa Lactobacillus
plantarum dapat memproduksi H2O2
tertinggi di antara bakteri asam laktat
lainnya. Hal ini diduga sebagai penyebab
aktivitas antibakteri pada Staphylococcus
aureus lebih tinggi dari pada Escherichia
coli.
Pemilihan Perlakuan Terbaik
Perlakuan terbaik ditentukan dengan
metode Zeleny, dimana parameternya
meliputi parameter kimia dan mikrobiologi.
Perlakuan pemberian senyawa (NH4)2HPO4
0,3% dan sukrosa 8% merupakan proporsi
terbaik dalam menghasilkan komposisi
minuman fermentasi whey keju yang terbaik.
Komposisi kimia dan mikrobiologi pada
minuman fermentasi whey keju dengan
penambahan senyawa (NH4)2HPO4 0,3%
dan sukrosa 8% yaitu: total BAL sebesar
6,926 log cfu/ml; pH 3,81; total gula 7,65%;
luas zona aktivitas antibakteri terhadap
bakteri indikator Escherichia coli sebesar
4,255 cm2; dan luas zona aktivitas
antibakteri terhadap bakteri indikator
Staphylococcus aureus sebesar 5,335 cm2.
KESIMPULAN
Penambahan
tiga
konsentrasi
(NH4)2HPO4 yang berbeda (0,1%, 0,3%, dan
0,5) secara kimiawi berpengaruh nyata
(α=5%) terhadap penurunan total gula.
Pemberian tiga konsentrasi sukrosa yang
berbeda (6%, 8%, dan 10%) secara kimiawi
berpengaruh nyata (α=5%) terhadap
peningkatan total gula. Pemberian tiga
konsentrasi (NH4)2HPO4 dan sukrosa yang
berbeda tidak berpengaruh nyata terhadap
pH, total BAL dan aktivitas antibakteri.
Kombinasi perlakuan terbaik dari
minuman fermentasi whey keju adalah
proporsi 0,3% (NH4)2HPO4 dan 8% sukrosa
(T2A2) dengan komposisi; total BAL
sebesar 6,926 log cfu/ml; pH 3,81; total gula
7,65%; luas zona aktivitas antibakteri
terhadap bakteri indikator Escherichia coli
sebesar 4,255 cm2; dan luas zona aktivitas
antibakteri terhadap bakteri indikator
Staphylococcus aureus sebesar 5,335 cm2.
SARAN
Perlu penelitian lanjut mengenai
jenis BAL yang cocok tumbuh pada media
whey keju, karena waktu yang diperlukan
fermentasi cukup lama untuk mencapai pH
3,8 yaitu 42 jam. Perlu penelitian mengenai
jenis sumber nitrogen serta sumber karbon
yang dapat memaksimalkan aktivitas
antibakteri dari BAL yang ditumbuhkan
pada media whey keju, sehingga bisa
berpengaruh nyata terhadap luas zona
bening aktivitas antibakteri. Selain itu,
selisih
penambahan
konsentrasi
(NH4)2HPO4 dan sukrosa perlu diperbesar,
agar bisa berpengaruh nyata terhadap analisa
total BAL, pH, total gula, dan aktivitas
antibakteri.
DAFTAR PUSTAKA
Adams, M. R. and M. O. Moss. 2000. Food
Microbiology 2nd ed. Royal Society
of Chemistry. Cornwall, UK.
Astawan,
M.
2007.
Brem.
http://cybermed.cbn.net.
Tanggal
akses 10 April 2010.
Bohnert, G. 1998. Bioconvertion Of
Cheese Waste (Whey). Journal
United States Departement Of
Energy.
Charalampopoulus, D.R., Wang S., S.
Pandiella and C. Webb. 2002.
Application of Cereals and Cereal
Components in Functional Food:
A Review. International Journal of
Food Microbiology 79:131-141.
Girindra, A. 1986. Biokimia I. Gramedia
Pustaka Utama. Jakarta.
Haynes, I. N. and M. J. Playne. 2002.
Survival of Probiotic Culture in
Low-Fat Ice Cream. Aust. J. Diary
Tech. 57:3-7.
Jenie, B. S. L. dan W. P. Rahayu. 1993.
Penanganan Limbah Industri
Pangan. Kanisius. Yogyakarta.
Naidu, A. S. dan R. A. Clemens. 2000.
Natural
Food
Antimicrobial
Systems. CRC Press, LCC.
Pelczar, M. J., Reid, R.D., and Chan,E. C. S.
1977. Microbiology. McGraw-Hill
Publ. Co. Ltd. New Delhi.
Prescott, S.C dan J. Dunn. 1959. Industrial
Microbiology. Mc Graw Hill Book
Company. New York.
Rahman, A., 1989. Pengantar Teknologi
Fermentasi. Pusat Antar Universitas
Pangan dan Gizi. IPB. Bogor.
Rahman, A., S. Fardiaz, W. P. Rahayu,
Suliantari dan C. C. Nurwitri. 1992.
Bahan Pengajaran: Teknologi
Fermentasi Susu. Pusat Antar
Universitas Pangan dan Gizi Institut
Pertanian Bogor. Bogor.
Rahmawati, R.D. 2006. Studi Viabilitas
dan
Aktivitas
Antimikrobial
Bakteri Probiotik (Lactobacillus
acidophillus)
dalam
Medium
Fermentasi Berbasis Susu dan
Bekatul
Selama
Proses
Fermentasi. Skripsi. Jurusan THP.
Universitas Brawijaya. Malang.
Ratnayanti, R. 2008. Studi Aktivitas
Antioksidan Minuman Probiotik
Jambu Biji Merah (Psidium
guajava) Kajian Jenis Isolat (L.
Acidophilus dan L. Plantarum)
dan Penambahan Diamonium
Hidrogen
Phosphat
(DAHP).
Skripsi.
Fakultas
Teknologi
Pertanian Universitas Brawijaya.
Malang.
Salminen, S. and A. von Wright. 1993.
Lactic Acid Bacteria. Marcell
Dekker Inc. New York.
Singleton, P. and D. Sainsburry. 1988.
Dictionary of Microbiology and
Molecular Biology, 2nd. John Willey
and Sons, Ltd. Singapore.
Sitepu, M. D. 2011. Studi Aktivitas
Antibakteri Cuka Strawberry
(Fragaria vesca L.) (Kajian
Proporsi
Buah:Air
dan
konsentrasi Sukrosa). Skripsi.
Teknologi Pertanian Universitas
Brawijaya. Malang.
Spreer, E. 1998. Milk and Dairy Product
Technology. Marcel Dekker Inc.
USA.
Taufik, E. 2004. Dadih Susu Sapi Hasil
Fermentasi
Berbagai
Starter
Bakteri Probiotik yang Disimpan
pada Suhu Rendah : Karateristik
Kimiawi.
Departemen
Ilmu
Produksi
Ternak,
Fakultas
Peternakan, Institut Pertanian Bogor.
Widodo. 2003. Bioteknologi Industri Susu.
Lacticia Press. Yogyakarta.
Wood, B.J.B. 1998. Microbiology of
Fermented
Food.
Blackie
Academic and Profesional. London.
Yang, Z. 2000. Antimicrobial Compounds
And Extracellular Polysaccharides
Produced By Lactic Acid Bacteria:
Structure
and
Properties.
Department of Food Technology
University of Helsinki .