Efek Yogurt terhadap Pertumbuhan Bakteri Porphyromonas gingivalis ATCC

Transkripsi

1 Efek Yogurt terhadap Pertumbuhan Bakteri Porphyromonas gingivalis ATCC Pritami Arista, Hedijanti Joenoes, Sri Redjeki Corresponding address : Department of Oral Biology, Faculty of Dentistry, Universitas Indonesia. Jalan Salemba Raya No. 4 Jakarta Pusat Indonesia. Phone: , Fax: pritamiarista@hotmail.com (Pritami Arista) 1

2 Abstract Yogurt is a popular food and gives health benefits when consumed in sufficient amounts. A research stated that probiotic bacteria in yogurt had the ability to reduce the number of periodontal pathogens. The aim of this study is to analyze the effect of yogurt on the growth of Porphyromonas gingivalis, a periodontal pathogen. 20%, 40%, 60%, 80%, and 100% yogurt concentrations was inoculated with P. gingivalis and the number of colonies of P. gingivalis formed on blood agar was counted. The results showed that the number of colonies of formed on blood agar decreased with higher concentrations of yogurt. In Abstrak Yogurt adalah makanan yang banyak digemari masyarakat saat ini dan bermanfaat pada kesehatan secara umum bila dikonsumsi dengan cukup. Penelitian terdahulu menyatakan bahwa bakteri probiotik dapat mengurangi jumlah bakteri patogen periodontal. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek yogurt terhadap pertumbuhan bakteri Porphyromonas gingivalis, yang merupakan salah satu bakteri patogen periodontal. Yogurt dengan konsentrasi 20%, 40%, 60%, 80%, dan 100% diinokulasikan dengan bakteri P. gingivalis dan kemudian dilakukan penghitungan jumlah koloni bakteri P. gingivalis yang tumbuh pada media blood agar. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa jumlah koloni bakteri P. gingivalis pada media blood agar menurun sesuai dengan meningkatnya konsentrasi yogurt. Keywords: Yogurt, Porphyromonas gingivalis 2

3 PENDAHULUAN Yogurt berasal dari kata jugurt dalam bahasa Turki yang mendeskripsikan makanan fermentasi yang memiliki rasa asam. Menurut FAO/WHO (Food and Agriculture Organization/World Health Organization) pada tahun 1977, yogurt adalah produk susu yang difermentasi. (1) Yogurt mengandung bakteri probiotik, yaitu mikroba hidup yang dapat memberi manfaat bagi host dengan memperbaiki keseimbangan bakteri. Yogurt merupakan hasil fermentasi asam laktat dari susu oleh bakteri Streptococcus thermophilus dan Lactobacillus bulgaricus, yang merupakan bakteri probiotik jenis Lactic Acid Bacteria (LAB). S. thermophilus dan L. bulgaricus disebut starter culture karena kedua bakteri ini memulai fermentasi asam pada proses pembuatan yogurt. Saat jumlah asam laktat yang terproduksi sudah cukup, susu akan terkoogulasi dan membentuk yogurt. Selain S. thermophilus dan L. bulgaricus, Lactic Acid Bacteria lainnya juga sering ditambahkan ke dalam yogurt untuk memberikan ciri khas bagi yogurt. (1,2) Istilah probiotik berasal dari kata Yunani yang memiliki arti untuk hidup. Bakteri probiotik juga dapat memiliki arti friendly bacteria atau good bacteria. (3) Food and Agriculture Organization of the United Nations dan World Health Organization mengartikan probiotik sebagai mikroorganisme hidup yang memberikan manfaat kesehatan bagi host jika dikonsumsi dalam jumlah yang cukup. Lactic Acid Bacteria (LAB) adalah jenis bakteri probiotik yang non patogen, non toxigen, positif Gram, dan fermentatif. LAB memiliki peran dalam produksi asam laktat dari karbohidrat, sehingga dapat digunakan untuk fermentasi makanan. (4) Kegunaan utama LAB adalah untuk memproduksi produk-produk susu, selain itu, LAB juga 3

4 digunakan untuk fermentasi berbagai macam produk makanan. LAB juga memiliki efek preservatif dan terapeutik. (5) Bakteri probiotik memiliki beberapa mekanisme dalam menghambat pertumbuhan bakteri patogen. Bakteri probiotik dapat bekerja dengan cara membentuk biofilm yang bekerja sebagai lapisan pelindung bagi jaringan oral. Terbentuknya biofilm akan menyebabkan bakteri periodontal tidak dapat beradhesi terhadap permukaan oral. Selain itu, bakteri probiotik dapat memodifikasi lingkungan sekitar dengan mengubah ph dan/atau potensi reduksi-oksidasi. Bakteri probiotik dapat berkompetisi dengan bakteri kariogenik dan patogen periodontal untuk mendapatkan zona adhesi, nutrisi dan growth factors. (3,6) Bakteri probiotik juga mengekskresi faktor-faktor antimikrobial seperti defensin, bakteriosin, hidrogen peroksida, nitrogen monoksida, asam laktat, dan asam asetat. (6) Sebuah penelitian di Jepang oleh K. Hojo et al., 2005 yang tidak dipublikasikan dalam jurnal mengenai efek yogurt pada mikrobiota oral manusia dan halitosis membuktikan bahwa konsumsi yogurt dapat mengurangi kadar halitosis. Penelitian ini menyimpulkan bahwa konsumsi yogurt dapat mengurangi komponen bau mulut dan bakteri-bakteri patogennya. Penelitian lain di Cina telah membuktikan bahwa yogurt memiliki efek inhibisi terhadap bakteri-bakteri patogen periodontal. Penelitian ini sejalan dengan penelitian sebelumnya di Jepang yang mengatakan bahwa bakteri penyebab halitosis merupakan bakteri patogen periodontal, antara lain Porphyromonas, Prevotella, Fusobacterium, dan Treponema. (7) Porphyromonas gingivalis adalah bakteri anaerob obligat negatif Gram berpigmen hitam yang merupakan flora normal rongga mulut dan merupakan salah satu 4

5 bakteri patogen periodontal. P. gingivalis seringkali diisolasi dari poket periodontal pasien dengan periodontitis lanjut dan diketahui merupakan patogen utama periodontitis. P. gingivalis banyak terdapat di daerah subgingival, terutama pada pasien dengan penyakit periodontal, dan juga pada lidah dan tonsil. (8) Spesies ini termasuk spesies yang assacharolytic, yaitu tidak dapat memetabolisme karbohidrat untuk menghasilkan energi, dan bersifat proteolitik, yaitu dapat memetabolisme protein menjadi polipeptida yang lebih kecil atau asam amino. Porphyromonas gingivalis memerlukan peptida, senyawa besi yang diperoleh dari heme dan vitamin K untuk pertumbuhan. (9) P. gingivalis merupakan bakteri yang proteolitik, sehingga proteolisis merupakan salah satu mekanisme kerja dari P. gingivalis. Proteolisis adalah pemecahan protein menjadi polipeptida atau asam amino. Proteolisis oleh P. gingivalis menyebabkan ph yang alkaline pada poket periodontal, yaitu , dimana ph normal mulut adalah 6.9. Perkembangan dan aktivitas enzim oleh P. gingivalis membaik pada kondisi perkembangan yang alkalin. (8) Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek yogurt terhadap pertumbuhan koloni bakteri Porphyromonas gingivalis, serta mengetahui efek berbagai konsentrasi yogurt terhadap pertumbuhan koloni bakteri Porphyromonas gingivalis. METODE PENELITIAN Penelitian eksperimental laboratorik dengan menggunakan sampel bakteri Porphyromonas gingivalis ATCC yang diambil dari stok lemari pendingin bersuhu -80 C Laboratorium Biologi Oral FKG UI. Terdapat 6 kelompok perlakuan yaitu kontrol 5

6 dan kelompok perlakuan menggunakan yogurt dengan konsentrasi 20%, 40%, 60%, 80%, dan 100%. Yogurt yang digunakan dalam penelitian ini adalah yogurt plain dengan komposisi susu segar, susu skim, dan kandungan bakteri probiotik Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus 9,6 x 10 8, dan Bifidobacterium 2,5 x 10 8 koloni per sajian (125 gr) yogurt. Kelompok kontrol adalah bakteri Porphyromonas gingivalis tanpa pemberian yogurt. Untuk mendapatkan kultur bakteri P. gingivalis, diambil stok bakteri dari lemari pendingin sebanyak 10 µl yang kemudian dicampurkan dengan BHI Broth sebanyak 10 ml pada tabung reaksi. Kemudian tabung reaksi tersebut diinkubasi dalam keadaan anaerob dengan suhu 37 C selama 1x24 jam. Untuk mendapatkan koloni bakteri P. gingivalis, dilakukan penggoresan hasil biakan bakteri pada media BHI Broth pada media blood agar yang kemudian diinkubasi dalam keadaan anaerob dengan suhu 37 C selama 3x24 jam. (10) Untuk mendapatkan yogurt dalam berbagai konsentrasi, digunakan rumus %= Volume yogurt (ml) Volume total (ml)! 100% dengan volume total hingga 5 ml. Yogurt dicampurkan dengan BHI Broth ke dalam tabung reaksi agar bakteri probiotik dalam yogurt memiliki media untuk dapat tumbuh. Setelah dicampurkan, vortex setiap tabung reaksi berisi yogurt dalam konsentrasi 20%, 40%, 60%, 80%, dan 100% agar yogurt dan BHI Broth tercampur secara homogen. Pembuatan larutan induk bakteri Porphyromonas gingivalis dilakukan menggunakan standar McFarland 0.5 dengan pengenceran 100x (10-2 ) agar konsentrasi bakteri yang direaksikan dengan yogurt seragam. Diketahui bahwa konsentrasi McFarland 0.5 adalah 1,5 x 10 8 CFU/mL, maka, dengan pengenceran sebanyak 100x, 6

7 konsentrasi bakteri P. gingivalis yang digunakan pada penelitian ini adalah 1,5 x 10 6 CFU/mL. Tabung reaksi yang berisi PBS ditambahkan dengan koloni bakteri P. gingivalis yang diambil dari hasil pembiakan bakteri pada media blood agar menggunakan ose. Tambahkan koloni bakteri P. gingivalis hingga kekeruhan larutan sama dengan kekeruhan pada larutan kontrol standar McFarland 0.5. Kemudian larutan tersebut disentrifugasi untuk memisahkan larutan PBS dengan pelet bakteri P. gingivalis dan larutan PBS digantikan dengan BHI Broth dalam volume yang sama. (11) Setelah didapatkan larutan induk Porphyromonas gingivalis, dilakukan pengenceran sebanyak 100x. Kemudian larutan bakteri sebanyak 100 µl dicampurkan dengan yogurt dalam berbagai konsentrasi masing-masing sebanyak 900 µl ke dalam epis. Pada kelompok kontrol, larutan bakteri sebanyak 100 µl dicampurkan dengan BHI Broth sebanyak 900 µl. Epis-epis tersebut kemudian diinkubasi dalam keadaan anaerob dengan suhu 37 C selama 1 jam. (12) Setelah inkubasi selama 1 jam, dilakukan uji gores setiap kelompok perlakuan pada media blood agar. Sebanyak 25 µl larutan dari setiap kelompok perlakuan digoreskan pada blood agar dan kemudian diinkubasi dalam keadaan anaerob dengan suhu 37 C selama 3x24 jam. Setelah 3x24 jam, jumlah koloni bakteri P. gingivalis yang tumbuh pada media agar dihitung secara manual di atas viewer dan dicatat. (12) HASIL PENELITIAN Jumlah koloni bakteri Porphyromonas gingivalis yang tumbuh pada media blood agar untuk setiap kelompok perlakuan dapat dilihat pada Tabel 1. Hasil perhitungan koloni bakteri Porphyromonas gingivalis ATCC yang tumbuh pada uji gores 7

8 menunjukkan adanya penurunan seiring dengan meningkatnya konsentrasi yogurt yang diberikan. Untuk menghitung konsentrasi bakteri Porphyromonas gingivalis yang tumbuh dalam satuan CFU/mL, digunakan rumus Σ koloni bakteri volume inokulum x faktor pengenceran. Hasil perhitungan konsentrasi bakteri P. gingivalis dijelaskan pada Tabel 2. Penurunan konsentrasi bakteri Porphyromonas gingivalis ATCC dengan pemberian yogurt dalam berbagai konsentrasi dapat dilihat pada Gambar 1. DISKUSI Berdasarkan hasil penelitian, terlihat bahwa jumlah koloni P. gingivalis sudah mengalami penurunan pada konsentrasi 20%. Penurunan ini sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan di Cina mengenai inhibisi bakteri probiotik terhadap bakteri patogen periodontal. Menurut penelitian tersebut, semua bakteri yang diuji (Bifidobacterium, Lactobacillus acidophilus, Lacobacillus bulgaricus, dan Streptococcus thermophilus) dapat menginhibisi pertumbuhan P. gingivalis. (7) Hasil penelitian ini mendukung penelitian terdahulu mengenai efek konsumsi yogurt terhadap halitosis yang telah dilakukan oleh K Hojo, et al., di Jepang. Pada penelitian tersebut, terbukti bahwa konsumsi yogurt dapat mengurangi kadar halitosis. Jika dikaitkan dengan penelitian ini, yang memperlihatkan adanya efek yogurt terhadap penurunan jumlah koloni P.gingivalis, disimpulkan dengan menurunnya jumlah koloni bakteri akibat efek inhibisi yogurt, maka akan terjadi penurunan metabolisme bakteri terhadap asam amino cysteine dan methionine sehingga produksi gas VSC akan terganggu. 8

9 Salah satu faktor mengapa yogurt dapat menghambat pertumbuhan bakteri Porphyromonas gingivalis adalah adanya bakteri probiotik yang terkandung dalam yogurt. Bakteri probiotik yang terkandung dalam yogurt memproduksi asam laktat dan bakteriosin yang dapat menghambat pertumbuhan Porphyromonas gingivalis. Asam laktat berfungsi sebagai antibakteri dengan cara menembus membran sitoplasma dan menurunkan ph intraselular. Membran luar dari bakteri negatif Gram tidak dapat dilewati makromolekul, seperti bakteriosin dan enzim, dan zat-zat hidrofobik, seperti antibiotika hidrofobik. Namun, karena asam laktat merupakan molekul yang kecil dan larut dalam air, maka asam laktat dapat melewati dan mengganggu kerja membran luar bakteri untuk menginhibisi pertumbuhan bakteri patogen. Setelah itu, bakteriosin dapat menembus membran dalam dari bakteri negatif Gram sehingga membran luar rusak dan terbentuk pori-pori. (6,13) Mekanisme kerja probiotik yang lain adalah probiotik dapat memodifikasi lingkungan sekitarnya dengan memodulasi ph. (3,6) Produk-produk yang dihasilkan probiotik seperti asam laktat dan asam asetat menciptakan lingkungan asam. Terciptanya lingkungan yang asam akan menghambat pertumbuhan P. gingivalis karena perkembangan dan aktivitas P. gingivalis optimal pada kondisi yang basa, sehingga lingkungan asam akan memperburuk perkembangannya. Yogurt yang digunakan dalam penelitian ini mengandung Bifidobacterium. Bifidobacterium dapat berkompetisi dengan P. gingivalis karena keduanya membutuhkan Vitamin K sebagai faktor pertumbuhannya. Di dalam rongga mulut, Bifidobacterium memiliki potensi untuk berkompetisi dengan P. gingivalis untuk mendapatkan Vitamin K. Dalam penelitian ini, blood agar yang digunakan mengandung Vitamin K yang 9

10 dibutuhkan kedua bakteri. Sehingga persediaan Vitamin K untuk P. gingivalis berkurang, yang menyebabkan terhambatnya pertumbuhan P. gingivalis. (9) Dari hasil penelitian ini, dapat dibuktikan bahwa yogurt mampu menghambat pertumbuhan bakteri Porphyromonas gingivalis secara in vitro. Selain itu, terlihat bahwa efek inhibisi yogurt meningkat seiring dengan peningkatan konsentrasi yogurt. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa yogurt memiliki efek inhibisi terhadap pertumbuhan koloni bakteri Porphyromonas gingivalis. Selain itu, semakin tinggi konsentrasi yogurt, maka semakin sedikit jumlah koloni bakteri Porphyromonas gingivalis yang tumbuh. SARAN Dari hasil penelitian, saran yang dapat diberikan untuk masyarakat adalah yogurt baik untuk kesehatan rongga mulut, khususnya untuk mengurangi terjadinya penyakit periodontal dan halitosis. Saran yang dapat diberikan untuk penelitian lanjutan adalah untuk melakukan penelitian yang lebih spesifik mengenai efek inhibisi bakteri probiotik terhadap pertumbuhan bakteri patogen periodontal yang lebih sensitif yaitu secara biomolekuler. Penelitian secara biomolekuler akan menggantikan perhitungan koloni agar hasil lebih pasti dan lebih cepat didapatkan. Selain itu, penelitian secara in vivo dapat dilakukan untuk melihat efek yogurt terhadap patogenesis periodontitis. 10

11 DAFTAR PUSTAKA 1. Aswal P, Shukla A, Priyadarshi S. Yogurt: preparation, characteristics and recent advancements. Cibtech J Bio-Protocols Sep-Dec 2012;1(2): Adolfsson O, Meydani SN, Russell RM. Yogurt and gut function. Am J Clin Nutr 2004;80: Singh T, Kukreja BJ, Dodwad V. Yoghurt may take the bite out of gum disease: the probiotic way. Indian J Stomatol 2011;2(4): World Gastroenterology Organisation. World gastroenterology organisation practice guideline: Probiotics and prebiotics. The Organization; Karna BKL, Emata OC, Barraquio VL. Lactic acid and probiotic bacteria from fermented and probiotic dairy products. Science Diliman Jul-Dec 2007;19(2): Gogineni VK, Morrow LE, Malesker MA. Probiotics: mechanisms of action and clinical applications. J Prob Health 2013;1(1): Zhu Y, Xiao L, Shen D, Hao Y. Competition between yogurt probiotics and periodontal pathogens in vitro. Acta Odontol Scand 2010;68: Marsh PD, Martin MV. Oral microbiology, 5 th ed. China: Churchill Livingstone; Hojo K, Nagaoka S, Murata S, Taketomo N, Ohshima T, Maeda N. Reduction of vitamin K concentration by salivary Bifidobacterium strains and their possible nutritional competition with Porphyromonas gingivalis. Journal of Applied Microbiology 2007;103 (2007):

12 10. Garcia LS. Clinical microbiology procedures handbook, 2nd ed. Washington DC : ASM Press; Sutton S. Measurement of microbial cells by optical density. Journal of Validation Technology 2011;17(1): Harley JP, Prescott LM. Laboratory Exercises in Microbiology. 5th ed. New York : McGraw Hill; Alakomi HL, Skytta E, Saarela M, Mattila-Sandholm T, Latva-Kala K, Helander IM. Lactic acid permeabilizes Gram-negative bacteria by disrupting the outer membrane. Appl Environ Microbiol 2000 May;66(5):

13 Konsentrasi Yogurt (%) Kontrol 20% 40% 60% 80% 100% Nomor Sampel Rata-Rata Jumlah Koloni 504,33 455,67 443,67 364,67 322,67 285,67 Tabel 1. Jumlah Koloni Bakteri Porphyromonas gingivalis ATCC dalam Uji Efek Inhibisi Yogurt 13

14 Konsentrasi Yogurt pada Inokulasi (%) Konsentrasi Bakteri Porphyromonas gingivalis ATCC setelah Inokulasi (CFU/mL) Kontrol 2,02 x ,82 x ,77 x ,46 x ,29 x ,14 x 10 6 Tabel 2. Hasil Perhitungan Konsentrasi Bakteri Porphyromonas gingivalis ATCC pada Hasil Uji Efek Inhibisi Yogurt 14

15 2.5 Konsentrasi Bakteri P. gingivalis (x10 6 CFU/mL) kontrol Konsentrasi Yogurt (%) Gambar 1. Konsentrasi Bakteri Porphyromonas gingivalis pada Uji Inhibisi Yogurt 15