BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.7 Bakteri Asam Laktat
Bakteri asam laktat (BAL) secara fisiologis dikelompokkan sebagai bakteri gram positif, berbentuk kokus dan batang tidak membentuk spora dan dapat
memfermentasikan karbohidrat untuk menghasilkan asam laktat. Berdasarkan taksonomi terdapat sekitar 20 genus bakteri yang termasuk bakteri asam laktat. Beberapa bakteri asam laktat yang sering digunakan dalam pengolahan pangan adalah Aerococcus, Bifidobacterium, Carnobacterium, Enterococcus,
Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus,
Streptococcus, Tetragenococcus, Vagococcus, dan Weissella (Salminen et al., 2004). Secara tradisional, bakteri asam laktat terdiri dari 4 genus yaitu Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus dan Streptococcus. Saat ini beberapa genus baru telah disarankan untuk dimasukkan ke dalam kelompok bakteri asam laktat untuk revisi taksonomi baru. Hal ini disebabkan adanya beberapa pertimbangan dalam beberapa sifat fisiologi, perbedaan dan persamaan dalam produk metabolit (Yang, 2000).
Tabel 2.4. Diferensial Karakteristik Bakteri Asam Laktat Berdasarkan Morfologi dan Fisiologi (Todar, 2011)
Ciri Lactobacillus Enterococcus Lactococcus Leuconostoc Pediococcus Streptococcus
Morfologi batang coccus coccus coccus Coccusdi
tetrad coccus CO 2 dari * glukosa ± - - + - - Pertumbuhan pada 10 ° C ± + + + ± - pada 45 ° C ± + - - ± ± dalam NaCl 6,5% ± + - ± ± - pada pH 4,4 ± + ± ± + - pada pH 9,6 - + - - - - Asam laktat konfigurasi D, L, DL L L D L, DL L
Keterangan : + = reaksi positif; - = reaksi negatif; ± = variasi antara spesies.
* = tes pada homofermentatif atau heterofermentatif glukosa: - homofermentasi; + heterofermentasi; D = asam laktat type D; L = asam laktat type L
Bakteri asam laktat banyak digunakan terutama dalam produk-produk susu dan industri ternak. Secara luas digunakan untuk fermentasi yang menghasilkan berbagai produk pangan yang bertujuan selain mengawetkan, juga dikenal sebagai bakteri probiotik. Sejauh ini bakteri asam laktat yang sering digunakan sebagai probiotik ialah S. termophilus dan L. bulgaricus yang digunakan untuk pembuatan yoghurt atau soyghurt. Bakteri asam laktat adalah salah satu kelompok paling
penting dari mikroorganisme yang digunakan dalam fermentasi makanan, dan berkontribusi pada rasa dan tekstur produk fermentasi serta menghambat bakteri pembusukan makanan dengan memproduksi zat penghambat pertumbuhan yaitu sejumlah besar asam laktat. Sebagai agen bakteri asam laktat fermentasi terlibat dalam pembuatan dan pengolahan makanan, BAL dapat melindungi dari pencemaran bakteri patogen, meningkatkan nutrisi, dan berpotensi memberikan dampak positif bagi kesehatan manusia.
Menurut Sharpe dan Holt (1984) bahwa kateristik untuk meyakinkan genus bakteri asam laktat, adalah dengan pewarnaan Gram, uji katalase dan uji fermentasi karbohidrat dan uji asam laktat. Umumnya bakteri asam laktat bersifat gram positif, katalase negatif dan mampu memfermentasi karbohidrat yang dibutuhkan untuk pertumbuhannya seperti glukosa yang akan dikonversi menjadi asam laktat (homofermentatif), karbondioksida, etanol dan asam asetat (heterofermentatif). Asam yang diproduksi dari karbohidrat dapat terjadi baik di bawah kondisi aerob maupun anaerob. Pola fermentasi karbohidrat spesies homofermentatif dari genus Lactobacillus dapat dilihat pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5. Pola Fermentasi Karbohidrat Spesies Homofermentatif Obligat dari Genus Lactobacillus ( Mitsuoka, 1989 ).
Spesies Gal Glu Lac Man Suk
L. delbrueckii subsp. delbrueckii - + - + +
L. delbrueckii subsp. lactis ± + + + +
L. delbrueckii subsp. bulgaricus ± + + - -
L. acidophilus + + + + +
L. helveticus + + + ± -
Keterangan: Gal = galaktosa; Glu = glukosa; Lac = laktosa; Man = mannosa, Suk = sukrosa; + = 90 % atau lebih strain positif; ± = 11-89 % strain positif; - = 90 % atau lebih strain negatif.
Sinbiotik adalah kombinasi dari probiotik dan prebiotik, yaitu penambahan mikroorganisme hidup dan senyawa-senyawa prebiotik yang menghambat pertumbuhan bakteri patogen di saluran pencernaan. Keuntungan dari kombinasi ini adalah meningkatkan daya tahan hidup bakteri probiotik oleh karena substrat yang spesifik telah tersedia untuk media pertumbuhan mikroba sehingga manfaatnya lebih sempurna dari kombinasi ini. Suatu sinbiotik bersifat sinergisme
antara probiotik dan prebiotik, sehingga dapat memodulasi pertumbuhan mikroba usus, mampu berkompetisi dengan bakteri-bakteri patogen dalam pengambilan nutrisi, merangsang pengeluaran cairan usus yang berguna untuk pencernaan, merangsang sistem daya tahan tubuh, memproduksi zat anti bakteri, dan mengkolonisasi saluran pencernaan. Ranadhree et al., (2010) melaporkan bahwa substrat merupakan salah satu faktor sumber utama dalam mengatur kolonisasi mikroorganisme di saluran pencernaan. Komponen di dalam makanan yang bersifat mendorong pertumbuhan bakteri yang menguntungkan disebut prebiotik, sebagai contoh adalah oligosakarida seperti laktulosa, galaktooligosakarida, inulin, fruktooligosakarida.
2.7.1. Lactobacillus bulgaricus
Lactobacillus bulgaricus termasuk genus Lactobacillus gram positif, berbentuk batang, tidak berspora, katalase negatif, berukuran 0,5-0,8 x 2-9 μm, mikroaerofilik, memfermentasi glukosa, laktosa dan galaktosa, tidak memfermentasi sukrosa dan mannosa serta bersifat homofermentatif dan beberapa dari genus Lactobacillus memiliki metabolisme heterofermentatif (Brock and Madigan, 1991; Prescott et al., 1999; Tserovska et al., 2002). Lactobacillus merupakan flora normal dalam usus dan vagina manusia tidak patogen dan toksigenik. Lactobacillus dapat mempertahankan viabilitas selama penyimpanan (Macfalane dan Cummings, 1999). Dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme lain dan mempunyai kemampuan meningkatkan kualitas beberapa produk makanan. Lactobacillus bulgaricus merupakan bakteri asam laktat yang sering digunakan sebagai starter pada pembuatan yoghurt. Bakteri ini tergolong homofermentatif karena hanya mampu menghasilkan asam laktat pada produk utama dari fermentasi glukosa. Bila yang difermentasi adalah gula pentose, maka hasilnya adalah asam laktat dan asam asetat.
Sistematika Lactobacillus bulgaricus menurut Weiss et al., (1984) dalam The Freedictionary (2007) dapat digolongkan sebagai berikut :
Kingdom : Bacteria Division : Firmicutes Class : Bacilli Ordo : Lactobacillales Famili : Lactobacillaceae Genus : Lactobacillus
Species : Lactobacillus delbrueckii
Sub-species : Lactobacillus delbrueckii sub species bulgaricus
.
Gambar 2.6. Lactobacillus bulgaricus
(http://bioweb.usu.edu/microscopy/Research.htm)
Lactobacillus bulgaricus termasuk golongan gram positif, berbentuk batang, katalase negatif, berukuran 0,5-0,8 x 2-9 μm, bakteri fakultatif anaerob dan tidak berspora (Holt et al., 1994). Kelompok bakteri Lactobacillus bulgaricus ini memiliki enzim adolase, heksosa isomerase, dan sedikit fosfoketolase, sehingga jalur metabolisme yang dipakai oleh kelompok bakteri ini yaitu jalur Embden Meyerhoff Parnas (EMP) yang menghasilkan dua molekul asam piruvat. Asam piruvat yang terbentuk dari jalur EMP bertindak sebagai penerima hidrogen sehingga reduksi asam piruvat oleh NADH menghasilkan dua asam laktat (Fardiaz, 1992), dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
2 CH3COCOOH + 2 NADH 2 CH3COHCOOH + 2 NAD+ Asam piruvat Asam laktat
Bakteri Lactobacillus bulgaricus tergolong bakteri mesofilik dengan kisaran suhu optimum 35-450 C, pH 4-5,5, tidak tumbuh pada pH di atas 6. Asam laktat yang dihasilkan bersifat sebagai inhibitor bagi mikroba patogen sehingga produk fermentasi yang memiliki kadar asam laktat tinggi akan lebih tahan lama. Asam laktat ini akan meningkatkan keasaman air susu hingga mencapai titik isoelektrik protein. Pada titik inilah terjadi perubahan kelarutan (Solubility) protein menjadi tidak larut (insoluble) melalui tahap proteolitik pada air susu sapi. Keuntungan lain Lactobacillus bulgaricus menghasilkan enzim yang mengubah glukosa atau laktosa selain membentuk asam laktat, disamping itu aktifitas proteolitiknya lebih tinggi dibandingkan dengan bakteri asam laktat lainnya, sehingga produk yang dihasilkan dari fermentasi bakteri ini memiliki cita rasa dan nilai gizi yang tinggi (Soeharsono, 2010).
2.7.2. Streptococcus termophillus
Streptococcus termophillus merupakan bakteri asam laktat berbetuk bulat (kokus) dengan koloni berantai yang bersifat homofermentatif, memiliki aktifitas yang sangat penting untuk manusia. Beberapa patogen pada manusia dan hewan (Brock dan Madigan, 1991). Streptococcus spp dari kultur starter memiliki sistem proteolitik yang kompleks (Rao et al., 1998). Bakteri ini bersifat Gram positif, katalase negatif, anaerob fakultatif. Jenis ini sangat mudah mengetahuinya dengan batas tinggi suhu pertumbuhan, toleransi termal ketidak mampuannya memfermentasi maltose dan ketidak mampuannya untuk tumbuh pada media yang mengandung garam 6,5 % , dan memiliki suhu optimal 37 -450C, (Chaitow dan Trenev, 1990). Bakteri ini tidak berspora, bersifat termodurik dan menyukai suasana mendekat netral dengan pH optimal untuk pertumbuhannya adalah 6.5 ( Helferich dan Westhoff, 1980). Berdasarkan hasil penelitian Mital dan Steinkraus yang diacu oleh Silvia ( 2002 ), Streptococcus thermophillus dapat tumbuh dengan baik pada susu kedelai dan menghasilkan flavor yang paling baik. Streptococcus thermophillus bersifat homofermentatif yaitu memfermentasi laktosa, sukrosa, glukosa, fruktosa, dan produksi utamanya
adalah asam laktat (Tamime dan Deeth, 1980).
Gambar 2.7. Streptococccus termophilus (http://www.activia.co.id/lifestyle) Secara kimiawi kedua bakteri atau mikroba yaitu Lactobacillus
bulgaricus dan Streptococcus termophillus tersebut dapat hidup bersimbiosis semenjak kedua bakteri di inokulasi dalam susu kedelai, terjadilah kompetisi. Pada awalnya Streptococcus termophilus tumbuh lebih cepat sampai tiga kali lipat dibanding Lactobacillus bulgaricus. Pada saat kondisi sudah berubah jadi asam maka pertumbuhan Lactobacillus bulgaricus yang akhirnya mencapai keseimbangan populasi dengan perbandingan 1:1 (Santoso, 1995).
Sistematika Streptococcus thermophillus menurut Weiss et al., (1984) dalam The Freedictionary (2007) dapat digolongkan sebagai berikut :
Kingdom : Bacteria Division : Firmicutes Class : Cocci Ordo : Lactobacillales Famili : Streptococcaceae Genus : Streptococcus
Species : Streptococcussalivarius
Sub-species : Streptococcussalivarius sub species thermophillus Streptococcus thermophillus adalah bakteri asam laktat dan sebagai starter untuk pembuatan yoghurt, berbentuk bulat dan membentuk rantai. Bakteri ini tergolong homofermentatif yaitu bakteri yang dalam proses fermentasinya hanya menghasilkan asam laktat. Jalur fermentasi bakteri asam laktat homofermentatif dan heterofermentatif seperti yang ditampilkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8. Fermentasi Bakteri Asam Laktat Jalur Homofermentatif (A) dan Jalur Heterofermentatif (B) (Fardiaz, 1992).