4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.4 Bakteri Asam Laktat (BAL) dan Kadar Air
Kadar air dalam suatu bahan pangan memegang peranan penting karena dapat mempengaruhi aktivitas metabolisme. Selain itu air tidak seperti komponen bahan pangan lainnya yang dapat disintesis oleh suatu bakteri, tetapi lebih merupakan medium pertumbuhan yang dibutuhkan oleh mikroorganisme sehingga mempengaruhi laju atau kecepatan pertumbuhannya. Kadar air perlu diukur untuk menentukan umur simpan suatu bahan pangan.
Kadar air tempoyak pasteurisasi berkisar antara 63.62% sampai 69.67% dengan rata-rata sebesar 65.96%. Kadar air tempoyak non pasteurisasi berkisar antara 63.82% sampai 72.07% dengan rata-rata 67.79%. Hasil analisis ragam taraf
5% untuk tempoyak pasteurisasi menunjukkan bahwa jenis dan teknik pengemasan antar perlakuan tidak berbeda nyata terhadap kadar air. Hal ini dikarenakan pada tempoyak pasteurisasi terjadi proses pemanasan yang dapat menguapkan air yang ada dalam bahan. Oleh karena itu, pada tempoyak pasteurisasi diperoleh kadar air lebih rendah dari pada non pasteurisasi. Hasil analisis ragam taraf 5% untuk tempoyak non pasteurisasi menunjukkan bahwa jenis dan teknik pengemasan antar perlakuan berbeda nyata terhadap kadar air. Hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa tempoyak yang dikemas dalam plastik polyamide dengan teknik pengemasan vakum berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Hal ini dikarenakan pada produk fermentasi yang dsimpan dalam kondisi vakum akan terjadi reaksi pertambahan panas, artinya akan terjadi penguapan. Gambar 15 menunjukkan bahwa tempoyak non pasteurisasi yang dikemas dalam plastik polyamide dan teknik pengemasan vakum lebih rendah dari pada tempoyak yang dikemas dalam plastik PET dengan teknik pengemasan MAP dan non MAP, dan tempoyak non pasteurisasi yang dikemas dalam plastik
polyamide dengan teknik pengemasan non vakum. Tempoyak yang
direpresentasikan dengan kadar air terhadap lama waktu penyimpanan dapat dilihat pada Gambar 15.
Gambar 15 Kadar air tempoyak pasteurisasi dan non pasteurisasi dari berbagai perlakuan selama penyimpanan. PNV, PPNM PPM, PNNV, NPNM, NNV NPM, NNNV
Gambar 15 menunjukkan bahwa semakin lama penyimpanan tempoyak kadar air akan semakin meningkat. Kandungan air pada buah-buahan semakin matang akan semakin meningkat. Selain itu peningkatan kadar air disebabkan oleh adanya degradasi daging durian yang melepaskan molekul air selama proses penyimpanan. Kadar air tempoyak non pasteurisasi yang diperoleh pada penelitian ini 67.79%. Hasil penelitian sebelumnya diperoleh nilai kadar air sebesar 67.00% (Merican 1977 dalam Yuliana 2005), 66.51% (Rahmawati 1997 dalam Yuliana 2007b), 61.55% (Widayatsih 2003) dan 66.49% (Muzaifah et al. 2015). Kadar air sangat mempengaruhi tekstur tempoyak. Karakteristik tempoyak memiliki tekstur lunak, berserat halus, dan penampakkan sedikit berair. Tekstur lunak dan berair pada tempoyak disebabakan oleh adanya degradasi daging durian selama fermentasi dan kandungan air pada tempoyak tinggi yaitu 55.00% hingga 67.00%.
60 62 64 66 68 70 72 0 2 4 6 8 10 12 14 21 28 42 56 70 84 Ka da r air (% )
Tempoyak yang disukai masyarakat umumnya mempunyai rasa yang agak asam, warna cerah, aroma khas durian, dan tidak terlalu berair (Yuliana 2007b).
Kadar air mempengaruhi pertumbuhan bakteri, karena merupakan media untuk pertumbuhan. Jumlah kadar air pada awal penyimpanan 63.82%. Kadar air tersebut masih merupakan nilai yang baik bagi pertumbuhan BAL. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 17 menunjukkan bahwa pada awal penyimpanan jumlah BAL masih cukup tinggi. Namun demikian, semakin lama penyimpanan tempoyak kadar air semakin meningkat dan jumlah bakteri asam laktat semakin mengalami penurunan. Kadar air yang terlalu tinggi dapat menghambat pertumbuhan bakteri asam laktat. Jumlah BAL dalam produk fermentasi merupakan salah satu indikator kualitas mikrobiologis produk yang dihasilkan.
Bakteri asam laktat dikenal sebagai bakteri anaerobik fakultatif yang mempunyai kemampuan menghasilkan senyawa antibakteri seperti bakteriosin dan nisin, sehingga banyak dikembangkan sebagai probiotik. Probiotik merupakan suplemen pada makanan berupa mikroba hidup yang menguntungkan intestinal ecosystem. Suprihatin (2010) melaporkan bahwa bakteri yang bersifat anaerobik fakultatif mempunyai enzim superoksida dismutase, tetapi tidak mempunyai enzim katalase, melainkan mempunyai enzim peroksidase yang mengkatalis reaksi antara H2O2 dengan senyawa organik dan tidak menghasilkan snyawa beracun. Produk-produk fermentasi yang mengandung probiotik telah terbukti mempunyai kelebihan dapat mengendalikan berbagai penyakit seperti diare, kanker, jantung, kolestrol. Selain itu dapat berfungsi sebagai antibody, antioksidan, dan meningkatkan kandungan CLA (Conjugated Linoeic Acid) yang bersifat antikarsinogenik (Wirawati 2002).
Produk fermentasi umumnya melibatkan BAL. BAL kandidat probiotik dapat diisolasi dari tempoyak. Keberadaan BAL sangat penting dalam tempoyak. Kualitas tempoyak dipengaruhi pada reaksi biokimia selama fermentasi. BAL mengekskresikan enzim ekstraseluler pemecah karbohidrat dan menghasilkan gula sederhana seperti disakarida yang dapat dimanfaatkan untuk metabolime dan menghasilkan asam, pada proses fermentasi tempoyak. BAL mempunyai peranan sebagai (1) mengasamkan produk dengan memproduksi asam laktat dan, (2) menghasilkan antimikroba berupa asam organik dan bakteriosin. Asam laktat dan senyawa-senyawa hasil fermentasi yang dihasilkan oleh BAL dapat memberikan aroma dan rasa pada tempoyak. Sementara tekstur tempoyak menjadi lunak yang disebabkan oleh adanya perubahan glukosa menjadi piruvat yang membebaskan molekul air pada proses fermentasinya (Widiastuti 2014). BAL tidak berbahaya dikonsumsi, akan tetapi dapat menurunkan kualitas tempoyak jika jumlahnya berlebih karena dapat mempercepat laju fermentasi. Jumlah BAL yang berlebih dapat mengakibatkan populasi BAL tidak seimbang dengan nutrisi yang tersedia, sehingga terjadi kompetisi nutrisi dan BAL akan cepat mati yang mengakibatkan terjadi penumpukkan metabolit. Hal ini dapat menyebabkan kerusakan dan kebusukan pada tempoyak dan terbentuk alkohol. Oleh karena itu, ketersediaan BAL dalam tempoyak harus dikontrol.
Pasteurisasi merupakan cara yang memungkinkan untuk mengurangi jumlah BAL yang berlebih pada tempoyak, sehingga laju fermentasi dapat diperlambat. Selain itu, salah satu cara mengontrol agar BAL tumbuh lebih lambat adalah dengan mempertahankan lingkungan dalam kemasan berada pada kondisi anaerob fakultatif. Apabila media lingkungan dalam kemasan pada kondisi aerob maka
akan menyebabkan laju respirasi semakin cepat, seperti terlihat pada Gambar 17 perlakuan PPNM, PNNV, NPNM, dan NNNV pada lama penyimpanan berkisar 21 hari jumlah BAL menunjukkan penurunan tajam. Selanjutnya, apabila media lingkungan pada kondisi anaerob dapat menyebabkan pertumbuhan bakteri terhambat. Seperti yang terilhat pada Gambar 17, perlakuan PNV dan NNV telah menghasilkan jumlah BAL yang rendah. Ketersediaan konsentrasi oksigen di dalam kemasan vakum lebih rendah daripada perlakuan lainnya, yang mengakibatkan pertumbuhan mikroba menjadi lebih lambat. Putu (2011) melaporkan bahwa dalam kondisi vakum mikroorganisme akan mati dengan sendirinya akibat habisnya oksigen dan meningkatnya konsentrasi CO2 yang dihasilkan selama metabolisme. Namun, BAL merupakan bakteri anaerob fakultatif yang artinya dapat bertahan hidup dengan baik jika ada sedikit oksigen (Lawalata 2012). Gambar 17 dapat dilihat pada perlakuan PPM dan NPM dengan menggunakan teknik pengemasan MAP, laju penuruan jumlah BAL lebih lambat dari perlakuan lainnya. Kondisi anaerob fakultatif dapat dicapai dengan pengaturan kemasan, yaitu dengan cara menekan jumlah oksigen dengan menginjeksikan CO2 yang disebut dengan pengemasan teknik MAP. Rendahnya konsentrasi O2 dan tingginya CO2 dapat memperpanjang umur simpan produk. Namun demikian keberadaan O2 harus dikontrol dengan baik, karena jika O2 dibawah batas minimal maka akan terjadi respirasi anaerob yang dapat menghasilkan alkohol. Jika hal ini dibiarkan akibatnya dapat menyebabkan kerusakan produk. Muhdarsyah (2007) melaporkan bahwa teknik MAP yang baik untuk penyimpanan produk segar terolah adalah pada konsentrasi oksigen kurang dari 10%, karena dapat menghambat terjadinya browning dan pertumbuhan mikroba.
Laju penurunan jumlah BAL yang lambat pada perlakuan PPM dan NPM (Gambar 17), diikuti dengan laju penurunan total asam laktat yang lambat pada perlakuan yang sama (Gambar 12). Konsentrasi oksigen yang digunakan pada penelitian ini sebesar 5% sampai 6%. Kandungan oksigen sebesar itu memungkinan BAL penghasil asam bertahan hidup lebih lama, sehingga dapat terus memproduksi asam laktat dengan laju yang lebih rendah. Akumulasi asam yang dihasilkan tersebut dapat menyebabkan media lingkungan menjadi asam sehingga terjadi penurunan pH. Pada Gambar 14 dapat dilihat Nilai pH tempoyak cukup rendah yaitu sekitar 4.00 hingga 3.00. Nilai pH sebesar itu dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen dan pembusuk, sehingga umur simpan tempoyak bisa lebih panjang.
Gambar 16 menunjukkan bahwa produk fermentasi akan tetap melakukan proses respirasi metabolisme selama penyimpanan. Selama proses metabolisme, akan mengoksidasi substrat untuk menghasilkan energi, air metabolik, dan karbondioksida. Hal tersebut akan mengakibatkan pengurangan substrat pada produk, pertambahan kalor/panas dan perubahan komposisi gas dalam kemasan yaitu penurunan konsentrasi O2 dan penambahan konsentrasi CO2. Namun hasil akhir dari proses metabolisme sangat tergantung pada jenis substrat dan jenis bakteri yang digunakan. Perbedaan hasil akhir tersebut menimbulkan nilai koefisien respirasi yang berbeda sebagai hasil gambaran perbedaan komposisi udara (CO2 dan O2) yang terjadi, artinya komposisi udara sangat mempengaruhi laju metabolisme yang terjadi (Vanani 2002). Model proses metabolisme pada sistem atmosfir termodifikasi dapat diilustrasikan seperti Gambar 16.
Gambar 16 Model fisik proses respirasi metabolisme sistem atmosfir termodifikasi (Vanani 2002)
Hasil analisis ragam untuk tempoyak pasteurisasi dan non pasteurisasi menunjukkan bahwa jenis kemasan dan teknik pengemasan berpengaruh sangat nyata terhadap BAL. Uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa tempoyak yang dikemas dengan teknik pengemasan vakum berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Hasil pengamatan bakteri asam laktat dari semua perlakuan dapat dilihat pada Gambar 17.
Gambar 17 Jumlah BAL tempoyak pasteurisasi dan non pasteurisasi dari berbagai perlakuan selama penyimpanan. PNV, PPM PPNM, PNNV, NPNM, NNV,
NPM, NNNV
Gambar 17 menunjukkan bahwa jumlah BAL pada tempoyak pasteurisasi selama penyimpanan meningkat sesaat, kemudian terjadi penurunan. BAL tempoyak pasteurisasi pada awal penyimpanan sebesar 174.30×104 cfu/g, selanjutnya meningkat hingga 68.70×109 cfu/g dan mengalami penurunan menjadi
2 7 12 17 22 0 2 4 6 8 10 12 14 21 28 42 56 70 84 B akter i asa m lakta t (L og c fu/g )
Lama penyimpanan (Hari)
8.60×102 cfu/g dengan rata-rata 49.51×108 cfu/g. Peningkatan ini terjadi karena kadar gula (nutrien) yang tersedia (Gambar 11) memungkinkan untuk mencukupi kebutuhan jumlah populasi BAL (Gambar 17). Gambar 11 dapat dilihat bahwa kadar gula tempoyak pasteurisasi masih cukup tinggi yang artinya pada saat proses pemanasan tidak merusak kandungan gizi tempoyak. Kandungan gula tersebut digunakan oleh BAL sebagai nutrisi atau sumber energi. Hampir semua BAL hanya memperoleh energi dari metabolisme gula sehingga habitat pertumbuhannya hanya terbatas pada lingkungan yang menyediakan cukup gula atau bisa disebut dengan lingkungan yang kaya nutrisi (Chotimah 2009). Namun demikian, jika kadar gula mulai habis maka akan menyebabkan penurunan jumlah BAL. Berbeda dengan tempoyak non pasteurisasi, jumlah BAL pada awal penyimpanan cukup tinggi, demikian juga dengan kadar gula (Gambar 11), sehingga dapat menyebabkan terjadinya kompetisi nutrisi. Persaingan nutrisi dapat menyebabkan penurunan BAL karena jumlah sel yang mati lebih banyak dari pada sel hidup. Jumlah BAL tempoyak non pasteurisasi pada awal penyimpanan sebesar 170.00×1018 cfu/g dan turun menjadi 36.30×101 cfu/g dengan rata-rata 180.38×1017 cfu/g.
Pembuatan tempoyak dalam penelitian ini menggunakan kadar garam sebesar 5%. Penambahan garam pada bahan akan menyebabkan pelepasan cairan dari bahan dasar. Cairan tersebut mengandung gula, protein terlarut, mineral dan zat-zat lain yang dapat digunakan sebagai substrat oleh bakteri asam laktat (BAL). Selain itu, adanya penambahan garam yang bersifat netral didalam larutan dapat terurai menjadi ion-ionnya (Na+ dan Cl-) dan akan berpengaruh dalam menentukan jenis dan jumlah mikroorganisme terutama bakteri asam laktat (Leisner et al. 2001). Hasil identifikasi BAL pada penelitian ini ditemukan genus
Lactobacillus spesies dari L. Plantarum, L. Casei. dan L. fermentum. Berikut spesies dari Genus Lactobaciluus (Gambar 18) yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 Spesies bakteri asam laktat dari genus Lactobacillus pada tempoyak pasteurisasi dan non pasteurisasi
Jenis bakteri Morfologi Pewarnaan gram
Produksi gas Katalase Spora
L. Plantarum Batang + heterofermentatif - -
L. fermentum Batang + heterofermentatif - -
L. Casei Batang + heterofermentatif - -
Perbesaran 100x
Untuk mengetahui spesies-spesies Genus dari Lactobacillus, maka direaksikan dengan beberapa jenis gula. Berikut Tabel 5 hasil dari fermentasi karbohidrat.
Tabel 5 Fermentasi karbohidrat spesies L. casei, L. plantarum, dan L. fermentum
No
Spesies Bakteri Asam Laktat Genus
Lactobacillus Lactobacillus casei Lactobacillus plantarum Lactobacillus fermentum 1 Grup filogenetik u u re
2 Peptidoglikan Lys-D-Asp mDpm Orn-D-Asp
3 Kandungan G + C (mol %) 45-47 44-46 52-54
4 Pertumbuhan (0C) 15/45 +/- +/- -/+
5 Isomer asam laktat (s) L DL
6 NH3 dari arginin + 7 Fermentasi karbohidrat - Arabinosa - d d - Selobiosa + + d - Esculin + + - - Galaktosa + - Maltosa + - Mannose w - Melezitosa + + - - Melibiose - + + - Rafinosa - + + - Ribosa + + + - Sukrosa + + + - Trehalosa d - Xylose - d d - Glukonat + + - Amygdalin + + - Manitol + + - Sorbitol + +
Keterangan: (u) unik, (+) 90% atau lebih dari strain adalah positif, (-) 90% atau lebih dari strain adalah negatif, (d) 11-89% dari strain adalah positif, (w) reaksi positif lemah, (re) kelompok reuteri Lactobacillus,
(mDpm) meso asam diaminopimelic, (Lys-D-Asp) lisina asam aspartat, (Orn-D-Asp) ornithine asam aspartat.
Bakteri yang teridentifikasi dalam penelitian ini dapat memfermentasi hampir semua jenis guladan dapat hidup pada pH rendah (Taufik 2004). Isolat L. casei mampu membentuk asam laktat, asam asetat, asam butirat, dan asam propionat, sedangkan isolat L. fermentum hanya membentuk asam laktat dan asam asetat, sedangkan L. fermentum dapat menghasilkan asam laktat dan memproduksi bakteriosin lebih banyak dari pada spesies lainnya. Bakteriosin merupakan senyawa yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen (Nur 2005).