BAB II TINJAUAN PUSTAKA. mikroorganisme parasit yang menimbulkan penyakit atau merugikan inang yang

Transkripsi

1 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

2 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 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) 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

3 Suhu pertumbuhan Lactobacillus bervariasi sekitar 1-50 o C, tetapi kebanyakan digunakan sebagai biakan pemula dalam fermentasi pangan terkontrol dan tumbuh baik pada suhu o C. Beberapa species digunakan dalam fermentasi alami untuk beberapa jenis pangan pada suhu rendah dan dapat tumbuh baik pada suhu o C. 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) 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 o C, dengan kisaran suhu pertumbuhan o C 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

4 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) 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 37 o C, pada umumnya bersifat anaerob fakulatif dan beberapa membutuhkan CO 2 untuk pertumbuhan (Utami, 2013). 2.3 Produk Probiotik 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

5 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 Whey drink Keju Whey cheese Es krim Bakteri probiotik Lactobacillus acidophilus Lactobacillus casei Bifidobacterium bifidum Lactobacillus casei Lactobacillus casei Bifidobacterium animals Lactobacillus acidophilus Lactobacillus paracasei Lactobacillus johnsonii (Yeo, et al., 2011) 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

6 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

7 2. Suhu Suhu optimum dan pertumbuhan bakteri asam laktat antara o C. Lactobacillus tumbuh pada kisaran suhu lebih besar 44 o C, Bifidobacterium pada suhu o C, Streptococcus thermophilus pada suhu o C (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

8 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

9 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

10 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 Kirby- Bauer 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

11 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 37 o C 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 o C 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