1 I. PENDAHULUAN A. Latar belakang Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki kekayaan sumber daya alam hayati yang beranekaragam yang dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan manusia. Setiap daerah yang ada di Indonesia memiliki ciri khas tersendiri dalam mengolah sumber daya alam. Salah satunya mengolah sumber daya alam hayati berupa tumbuh-tumbuhan menjadi produk pangan tradisional. Beberapa di antaranya diolah secara fermentasi, seperti cempedak [Artocarpus integer (Thunb.) Merr.] bunga tigarun [Crataeva nurvala Buch-Ham], sauerkraut (Fardiaz et al., 1997), ketimun (Taminen et al., 2004), growol (Putri et al., 2012) pekasam puka (Khairina et al., 2013). Cempedak merupakan tumbuhan yang mempunyai bentuk buah, rasa dan aroma yang khas seperti nangka (Artocarpus heterophillus), tersebar merata di wilayah Sumatera, Jawa, Kalimantan, Sulawesi, Maluku dan Papua (Jansen, 1997). Khusus di wilayah Kalimantan Selatan, buah cempedak diolah sebagai bahan pangan tradisional melalui proses fermentasi disebut tiwadak, sedangkan fermentasi kulit buah disebut mandai (Rahayu, 2000; Nur, 2009). Di samping cempedak, bunga tigarun juga dimanfaatkan sebagai bahan pangan tradisional termasuk tumbuhan anggota famili Capparidaceae, terdistribusi di daerah tropis terutama di India, Myanmar, Srilanka, Bangladesh (Sharma et al., 2005), Malaysia, China, Indonesia dan beberapa negara membudidayakan tumbuhan ini
2 (Williamson, 2002). Di India bunga tigarun dimanfaatkan sebagai obat tradisional (Inayathulla et al., 2010) sedangkan oleh penduduk asli Kalimantan Selatan khususnya suku Banjar, tumbuhan ini diolah sebagai bahan pangan melalui proses fermentasi disebut jaruk. Data distribusi berdasarkan sensus pertanian tahun 2003 (BPS Pertanian, 2003) menunjukkan bahwa penyebaran cempedak terbesar terdapat di pulau Kalimantan sekitar lebih dari 200.000 pohon dan bunga tigarun tersebar di seluruh wilayah Indonesia dan beberapa negara tetapi tidak diolah sebagai bahan pangan tradisional. Hal ini menunjukkan adanya kearifan lokal masyarakat setempat yang dikembangkan secara turun temurun dalam memanfaatkan sumber daya alam hayati. Proses fermentasi kedua jenis tumbuhan ini dilakukan secara spontan dengan penambahan garam kurang lebih 25% (b/v). Menurut Nur (2009) dan Pujilestari & Rahmi (2008) air garam akan mengubah kemampuan kompetisi mikrobiota dalam subsrat dengan mekanisme penurunan aktivitas air (A w ) dan terionisasi, garam NaCl menjadi ion Cl - yang bersifat toksik. Perlakuan dengan proses penggaraman di satu sisi memberikan efek pengawetan dan pembentukan aroma, disisi lain berpengaruh kurang baik bagi kesehatan konsumen (Nur, 2009). Menurut Rahayu (2000), cempedak kaya akan karbohidrat (25% b/v dari buah), maka bakteri yang mampu berkompetisi dengan baik adalah kelompok bakteri asam laktat (BAL). Secara alamiah BAL ditemukan pada beberapa bahan makanan sayuran (Misgiyarta & Widowati, 2002; Djide & Sartini, 2008; Purwohadisusanto et al., 2009; Trimulyono, 2010), buah-buahan (Sarkono, 2005), susu (Sujaya et al., 2008), serta makanan fermentasi (Djafaar, 1997; Rahayu et al,
3 1999; Karovicova & Kohajdova., 2003; Putri et al., 2012; Khairina et al., 2013) bahkan Chen et al., (2005), telah berhasil mengisolasi BAL dari sampel tanah. Menurut Axelsson (1998), BAL merupakan kelompok bakteri gram positif yang penggelompokkannya didasarkan pada karakter morfologis, fisiologis, dan metabolismenya yang secara umum dideskripsikan sebagai bakteri gram positif, memiliki bentuk bulat atau batang, tidak membetuk spora, memiliki katalase negatif, tidak memiliki sitokrom, memiliki habitat yang mikroaerofilik, acid tolerant serta mampu memproduksi asam laktat sebagai produk utama (homofermentatif) fermentasi karbohidrat atau asam laktat dan produk lain seperti asam asetat, etanol, CO 2, asam format, asam suksinat (heterofermentatif) (Rahayu & Margino, 1997). Bakteri asam laktat mampu tumbuh pada kadar garam, gula dan alkohol yang tinggi, pada suhu antara 5 C-50 C dan ph antara 3,0-8,0 (Wibowo & Ristanto, 1988) sehingga distribusi habitat BAL menjadi sangat bervariasi. Asam laktat khususnya, maupun asam-asam lain yang diproduksi oleh bakteri asam laktat selama proses fermentasi dapat menekan bakteri pembusuk maupun bakteri patogenik, meningkatkan daya simpan (keawetan) produk dan pembentukan aroma (Fardiaz, 1996) sehingga bakteri ini tergolong aman (generally recognized as safe-gras). Proses fermentasi sayur dan buah oleh BAL dipengaruhi oleh berbagai faktor, yaitu (i). konsentrasi garam, (ii). suhu dan (iii). kondisi anaerobik (Buckle et al., 1985) sehingga diharapkan hanya BAL yang dapat tumbuh dengan baik.
4 Hasil penelitian Rahayu (2000) melaporkan 6 isolat anggota genus Lactobacillus dan 3 isolat anggota genus Pediococcus yang berasal dari mandai. Menurut Surono (2004), bakteri asam laktat yang mampu tumbuh pada produk non susu merupakan strain anggota spesies Lactobacillus plantarum. Konfirmasi tumbuhnya isolat Lb. plantarum pada mandai dilaporkan oleh Rahmadi dan Purnaningsih (2007) bahwa pada suhu penyimpanan 37 C selama 7 hari pertumbuhan Lb. plantarum berkisar 105-106 CFU/gr. Karena kemampuan BAL memfermentasi berbagai jenis karbohidrat termasuk rafinosa dan stakiosa sebagai oligosakarida yang banyak terdapat pada tumbuhan, terutama pada biji-bijian, kacang-kacangan dan polong-polongan (Lee et al., 2012) sehingga BAL dapat dimanfaatkan sebagai bakteri probiotik penghasil α-galaktosidase yang dapat menghidrolisis oligosakarida. Konsumsi oligosakarida yang berlebihan akan menyebabkan penumpukan rafinosa dan stakiosa yang menyebabkan terbentuknya gas dalam usus, karena tidak adanya αgalaktosidase yang dapat menghidrolisis oligosakarida (Mozzi et al. 2010). Secara alamiah α-galaktosidase hanya terdapat pada bakteri, fungi, tumbuhan, hewan dan tidak terdapat pada usus manusia (Lee et al., 2012). Menurut beberapa penelitian, kelompok bakteri asam laktat strain Lactobacillus salivarius XA1R, XH4B, Pediococcus acidilactici XS1B (Yong Du et al., 2012), Lb. plantarum SMN 25, Lb. plantarum pentosus SMN 01 dan Lb. plantarum pentosus FNCC 235 merupakan hasil isolasi dari fermentasi makanan tradisional yang memiliki kemampuan menghasilkan α-galaktosidase (Sumarna, 2008).
5 Laktosa merupakan disakarida yang banyak terdapat pada susu. Kelompok bakteri asam laktat merupakan salah satu kelompok bakteri yang mempunyai enzim-enzim β-galaktosidase dan laktat dehidrogenase (Surono, 2004; Natarajan et al., 2012) yang dapat menghidrolisis laktosa menjadi glukosa dan galaktosa sehingga dapat diserap oleh usus. Secara alamiah β-galaktosidase terdapat pada usus halus manusia (Campbell et al., 2005). Beberapa faktor dapat menyebabkan kandungan β-galaktosidase dalam saluran pencernaan seseorang berkurang sehingga tidak dapat menghidrolisis laktosa dengan baik di antaranya faktor primer yaitu terjadinya penurunan aktivitas β-galaktosidase seiring bertambahnya umur dan faktor sekunder disebabkan oleh rusaknya sel-sel permukaan usus halus yang menjadi tempat produksi β-galaktosidase (Rusynyk & Still, 2001). Rusynyk dan Still (2001) melaporkan bahwa jika seseorang kekurangan βgalaktosidase dapat menyebabkan penumpukan laktosa sehingga laktosa yang mempunyai sifat osmotik yang tinggi dapat menarik air dan cairan tubuh masuk ke saluran pencernaan usus halus yang menyebabkan gerakan peristaltik dinding usus menjadi lebih cepat sehingga akan mendorong isi usus halus berpindah dengan cepat ke usus besar menyebabkan bakteri-bakteri dalam usus besar akan memfermentasi laktosa sehingga menghasilkan asam-asam organik dan gas, akibatnya akan timbul gejala sakit perut, mulas, kejang perut, pengeluaran gas dan diare (Winarno, 1999). Efek lainnya yaitu dapat menyebabkan penderita merasakan pening dan sakit kepala serta rasa mual yang berkepanjangan (Natarajan et al., 2012). Ketidakmampuan usus seseorang mencerna laktosa menjadi glukosa dan galaktosa karena rendahnya kandungan β-galaktosidase
6 dalam usus halus disebut lactose intolerance (Sumanthy et al., 2012). Untuk mengurangi masalah tersebut penderita lactose intolerance dapat mengkonsumsi suplemen β-galaktosidase atau dengan mengkonsumsi susu rendah laktosa. βgalaktosidase dapat digunakan dalam pembuatan produk susu rendah laktosa. Beberapa bakteri asam laktat telah dimanfaatkan sebagai probiotik penghasil βgalaktosidase komersil seperti strain anggota Streptococcus thermophilus dan strain anggota Lactobacillus lactis (Prasad et al., 2012). Informasi mengenai BAL yang diisolasi dari fermentasi sayuran telah banyak dipublikasikan, namun yang memiliki kemampuan menghasilkan α dan βgalaktosidase masih sangat terbatas sehingga perlu dilakukan penelitian untuk mengeksplorasi BAL dari produk fermentasi sayuran agar dapat diketahui keanekaragaman serta dapat dimanfaatkan potensinya. Upaya untuk mendapatkan BAL yang mempunyai keunggulan dapat dilakukan dengan cara mengisolasi, memurnikan, mengkarakterisasi dan mengidentifikasi BAL penghasil α dan βgalaktosidase. B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, maka dirumuskan masalah sebagai berikut : 1. Apakah isolat BAL dapat diisolasi dari produk fermentasi kulit buah cempedak dan bunga tigarun?
7 2. Apakah isolat BAL yang diperoleh mampu memproduksi α dan βgalaktosidase? 3. Bagaimanakah keanekaragaman isolat BAL penghasil α dan β-galaktosidase yang terdapat pada produk fermentasi kulit buah cempedak dan bunga tigarun? C. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Memperoleh isolat BAL dari produk fermentasi kulit buah cempedak dan bunga tigarun. 2. Mengetahui isolat BAL yang dapat memproduksi α dan β-galaktosidase. 3. Mengetahui keanekaragaman isolat BAL penghasil α dan β-galaktosidase pada produk fermentasi kulit buah cempedak dan bunga tigarun. D. Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini yaitu memberikan informasi ilmiah mengenai bakteri asam laktat unggul yang dapat menghasilkan α dan βgalaktosidase yang diisolasi dari fermentasi kulit buah cempedak dan bunga tigarun. Dengan demikian dapat diaplikasikan sebagai probiotik untuk mengurangi masalah penyakit perut kembung dan lactose intolerance.