BAB II LANDASAN TEORI A.Tinjauan Pustaka 1.Tanaman Tebu Tanaman tebu merupakan sumber pemanis yang paling populer di dunia. Selain itu tanaman tebu juga diketahui mempunyai tingkat produksi gula yang tinggi dibanding tanaman lain dalam hal pemenuhan kebutuhan pemanis (Lutony, 1993). Batang tanaman tebu mengandung sukrosa 11-19%, monosakarida 0,5%, serat kasar 11-19%, senyawa organik lain 0,5-1,5%, air 65-75%, sedikit zat warna, senyawa nitrogen, getah, dan lilin. Komposisi tersebut dapat berbeda-beda karena dipengaruhi oleh umur panen dan varietas (Martoharsono, 1979). Komposisi nira tebu yang lengkap dapat dilihat pada tabel 1. 2. Probiotik a. Definisi probiotik Probiotik berasal dari bahasa Yunani yang berarti untuk hidup. Definisi probiotik telah berkembang sejak awal 1960-an. Kata tersebut digunakan untuk menggambarkan substansi yang diproduksi oleh suatu protozoa. Substansi tersebut digunakan untuk menstimulasi pertumbuhan protozoa lain (Shortt and Salminen, 2001).
6 Tabel 1. Komposisi nira tebu Komposisi Kadar (%) Air 74,50 Abu 0,50 - silika (SiO 2 ) 0,25 - kalium (K 2 O) 0,12 - natrium (Na 2 O) 0,01 - kalsium (CaO) 0,02 - magnesium (MgO) 0,01 - besi (Fe 2 O 3 ) trace element - fosfat (P 2 O 5 ) 0,07 - sulfat (SO 3 ) 0,02 - klorin trace element Serat 10,0 - selulosa 5,50 - pentosan 2,00 - gum tebu 0,50 - lignin 2,00 Gula 14,0 - sukrosa 12,5 - glukosa 0,90 - fruktosa 0,60 Nitrogen 0,40 - albumin 0,12 - asparagin 0,07 - aspartat 0,20 - asam nitrat 0,01 - amonia trace element Lemak dan lilin 0,20 Pektin 0,20 Asam bebas 0,08 Asam lain 0,12 Sumber : Meade and Spencer (1963) dalam Praptiningsih (1990)
7 Havenaar dan Jos (1992) mendefinisikan probiotik sebagai kultur tunggal atau campuran dari mikrobia hidup yang dikonsumsi oleh manusia atau hewan, bermanfaat bagi inang (hewan atau manusia) dengan cara menjaga keseimbangan mikroflora usus. b. Syarat bakteri probiotik Ada beberapa persyaratan yang diperlukan untuk menjadikan bakteri asam laktat sebagai probiotik yaitu merupakan penghuni tetap saluran pencernaan manusia, tumbuh dan tetap hidup dalam makanan sebelum dikonsumsi, tetap hidup walaupun melewati saluran pencernaan, resisten terhadap asam lambung, resisten terhadap lisozim, dapat tumbuh dalam usus dan mempunyai kemampuan menempel di sel epitel usus, memberikan efek yang menguntungkan pada usus, memproduksi asam dalam jumlah besar dan cepat, mampu menghasilkan komponen antimikrobia lain di samping asam (bakteriosin, hidrogen peroksida, diasetil, dan reuterin) yang efektif menghambat bakteri lain yang tidak dikehendaki, khususnya bakteri patogen (Salminen and Wright, 1998; Havenaar and Jos, 1992). Umumnya, konsentrasi minimal bakteri probiotik yang dibutuhkan untuk dapat menghasilkan efek yang menguntungkan masih belum jelas. Namun standar yang dikeluarkan oleh Fermented Milk and Lactic Acid Bacteria Beverages Association di Jepang adalah setiap produk probiotik harus mengandung 10 8 bakteri/ml suspensi bakteri probiotik (Ishibashi and Shimamura, 1993; Oliveira et al., 2002).
8 c. Manfaat probiotik Manfaat probiotik bagi kesehatan yang paling penting adalah menurunkan lactose intolerance, mencegah atau mengatasi diare, meningkatkan sistem kekebalan tubuh, mengontrol kadar kolestrol, mengontrol infeksi intestinal (Gilliand et al., 2002), menghambat pertumbuhan bakteri patogen, menurunkan kadar ammonia dalam darah, dan menghambat pembentukan kanker colon(bruno et al., 2002). d. Kriteria minuman probiotik Minuman probiotik yang baik harus mempunyai ph yang rendah, maksimal 4,5. Dengan ph yang rendah diharapkan mikrobia patogen tidak dapat tumbuh. Selain itu minuman probiotik juga harus mengandung total asam minimal 0,85 % dan jumlah bakteri asam laktat minimal 10 8 /ml (Kuswardani dan Nugerahani, 1998). 3. Bakteri Asam Laktat Bakteri asam laktat adalah kelompok bakteri yang memfermentasi gula seperti laktosa atau glukosa untuk menghasilkan asam laktat. Contoh yang umum adalah Lactobacillus, Bifidobacterium dan Streptococcus (Kandler, 1983). a. Karakteristik bakteri asam laktat Secara morfologis, bakteri asam laktat dibagi menjadi kelompok coccus dan bacillus. Menurut kondisi pertumbuhannya bakteri asam laktat dibagi menjadi bakteri anaerob fakultatif yang tumbuh dengan atau tanpa adanya oksigen (Lactobacillus, Streptococcus) dan bakteri anaerob obligat (Bifidobacterium). Bakteri asam laktat juga dikelompokkan menurut tipe
9 fermentasi asam laktat, yaitu bakteri tipe homofermentatif dan heterofermentatif (Moulder, 1968). b.metabolisme bakteri asam laktat Bakteri asam laktat dapat memanfaatkan sumber karbon dari protein, karbohidrat, dan lemak setelah senyawa makromolekul tersebut mengalami degradasi menjadi lebih sederhana (Kandler, 1983). Berdasarkan jalur fermentasi glukosa, bakteri asam laktat dapat dibedakan menjadi 2 kelompok, yaitu : 1) Homofermentatif Bakteri asam laktat homofermentatif dalam proses fermentasinya menghasilkan asam laktat lebih dari 85% melalui jalur Embden-Meyerhof Parnas (EMP) (Moulder, 1968). Contoh bakteri jenis homofermentatif adalah Lactobacillus acidophilus, L. plantarum, L. casei, Pediococcus cereviceae (Gilliand, 1985). 2) Heterofermentatif Bakteri asam laktat heterofermentatif dalam proses fermentasinya melalui jalur Heksosa Monofosfat (HMP) menghasilkan asam laktat sekitar 50% dan sisanya adalah asam asetat, etanol, dan CO 2 (Moulder, 1968). Contoh bakteri jenis heterofermentatif adalah Lactobacillus brevis, L. buchneri, Leuconostoc lactis, dan L. mesenteroides (Gilliand, 1985). Jalur fermentasi glukosa bakteri asam laktat dapat dilihat pada gambar 1.
10
11 4. Lactobacillus casei Lactobacillus casei merupakan bakteri gram positif, non motil, dan sel berbentuk batang pendek. Bakteri ini bersifat mikroaerofilik dengan temperatur optimum 37 o C dan kisaran 10-40 o C. Lactobacillus casei merupakan bakteri homofermentatif (Foster et al., 1961). Lactobacillus casei bertahan hidup dalam kondisi asam dalam lambung maupun rendahnya tegangan permukaan cairan empedu, bersifat asidofilik sehingga mampu tumbuh hingga ph di bawah 4 sebagai akumulasi asam laktat yang dihasilkan dalam metabolismenya (Sneath et al., 1974). Jenis gula yang dapat difermentasi oleh L. casei adalah sorbitol, laktosa, sukrosa, dan manosa. Bakteri ini banyak terdapat dalam produk-produk hasil olahan susu (Sneath et al., 1974; Madigan, 2000). 5. Lactobacillus acidophilus Lactobacillus acidophilus merupakan bakteri non motil, berbentuk batang dan bersifat homofermentatif. Suhu pertumbuhan L. acidophilus adalah antara 15 o C-48 o C, namun optimum pada 35-38 o C. Tumbuh pada kisaran ph 5-7, optimum pada 5,5-6 (Sneath et al., 1974). Lactobacillus acidophilus pertama kali diisolasi dari feses bayi yang masih menyusu. Bakteri ini ada juga dalam saluran pencernaan orang dewasa. Jika makanan yang dikonsumsi mengandung susu atau karbohidrat, jumlah bakteri akan meningkat pesat (Salle, 1974). Jenis gula yang dapat difermentasi oleh L.
12 acidophilus antara lain glukosa, laktosa, maltosa, dan sukrosa (Sneath et al., 1974). 6. Lactobacillus plantarum Lactobacillus plantarum merupakan bakteri non motil berbentuk batang. Suhu pertumbuhannya 15-45 o C, optimum pada 30-35 o C (Sneath et al., 1974). Lactobacillus plantarum mempunyai jalur metabolisme homofermentatif (Schlegel dan Schimdt, 1994). Lactobacillus plantarum dapat diisolasi dari produk dan hasil olahan susu, silage, sauerkraut, asinan sayur, serta mulut dan saluran pencernaan manusia (Sneath et al., 1974). Bakteri ini dapat bertahan hidup selama melewati saluran pencernaan manusia (Ray, 1996). Jenis gula yang dapat difermentasi oleh L. plantarum meliputi glukosa, fruktosa, galaktosa, sukrosa, maltosa dekstrin, manitol, dan sorbitol (Gilliand, 1985). 7. Inokulum Inokulum adalah kultur mikroba yang diinokulasikan ke dalam medium fermentasi pada saat kultur mikroba tersebut berada pada fase pertumbuhan eksponensial (Rachman,1989), sedangkan starter adalah sebagian dari produk fermentasi untuk memulai pembuatan produk berikutnya (Muchtadi, 1997). Kriteria inokulum adalah sebagai berikut : a. Sehat dan dalam keadaan aktif sehingga dapat mempersingkat fase adaptasi
13 b. Tersedia dalam jumlah yang cukup sehingga dapat menghasilkan inokulum dalam takaran yang optimum c. Bebas dari kontaminasi d. Dapat mempertahankan kemampuannya membentuk produk (Stanburry and Whittaker, 1984). B. Kerangka Pemikiran Kerangka pemikiran dari penelitian ini secara skematis dapat dilihat pada gambar 2. Selama ini tebu terutama hanya diolah menjadi gula. Dalam rangka penganekaragaman produk olahan tebu adalah dengan membuat tebu menjadi minuman probiotik. Dalam penelitian ini, bakteri asam laktat yang digunakan adalah Lactobacillus casei, L. acidophilus, L. plantarum dengan penambahan susu skim sebagai sumber nitrogen dan gelatin sebagai stabilizer. Pembuatan minuman probiotik menggunakan variasi konsentrasi 1%, 2%, dan 3% untuk masingmasing bakteri. Hasil yang diharapkan adalah minuman probiotik yang mempunyai kualitas yang sesuai dengan standar.
14 Tebu Nira Tebu Gula L.casei, L.acidophilus, L. plantarum Susu skim, gelatin Uji jumlah sel bakteri viabel, kadar gula reduksi, total asam, ph, dan organoleptik Fermentasi Minuman probiotik dengan kualitas yang baik Gambar 2. Kerangka pemikiran fermentasi nira tebu untuk pembuatan minuman probiotik C. Hipotesis Hipotesis dari penelitian ini adalah : 1. Lactobacilus casei merupakan bakteri probiotik yang dapat menghasilkan minuman probiotik dari nira tebu yang memenuhi standar. 2. Konsentrasi inokulum sebesar 2% dapat menghasilkan minuman probiotik dari nira tebu yang memenuhi standar. 3. Kombinasi jenis dan konsentrasi inokulum yang dapat menghasilkan minuman probiotik yang memenuhi standar adalah L. casei konsentrasi 2%
15