Kajian terhadap aktivitas antagonisme kultur starter yang digunakan untuk membuat yogurt (YT+SA), yogurt probiotik (YP+SA), dan kefir (KF+SA) terhadap ketahanan hidup bakteri patogen pencemar, yaitu Staphylococcus aureus
selama proses penyimpanan dingin dipelajari melalui perubahan nilai pH, TAT, populasi BAL, dan populasi SA. Pembahasan masing-masing peubah diuraikan dalam sub-sub bab berikut.
Nilai pH
Perubahan nilai pH yang terjadi selama 11 hari penyimpanan dingin pada masing-masing susu fermentasi (YT+SA, YP+SA, KF+SA) dan kontrol SA (KSA) dapat dilihat pada Gambar 7.
3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 YT+SA 3,79 3,92 3,92 4,00 3,83 4,08 YP+SA 3,73 3,92 3,81 3,90 3,77 3,83 KF+SA 5,70 5,74 5,18 4,75 4,24 4,86 KSA 4,29 4,32 4,30 4,14 4,19 4,11 0 3 5 7 9 11
Waktu Penyimpanan (Hari) Keterangan:
Nilai pH
Gambar 7. Rataan Nilai pH pada Perlakuan (Yogurt (YT+SA); Yogurt Probiotik (YP+SA); Kefir (KF+SA) dan Kontrol Selama Penyimpanan Dingin
Nilai pH pada semua perlakuan dan kontrol mengalami kenaikan dari awal penyimpanan dingin hingga hari ke-3, kemudian mulai menurun pada hari ke-5. Pola perubahan nilai pH yang terjadi pada hari ke-7 dan 9 berbeda pada semua perlakuan dan kontrol, namun berdasarkan uji statistik nilai pH di semua
perlakuan dan kontrol pada penyimpanan hari ke-7 dan 9 tidak berbeda nyata (P>0,05). Nilai pH di akhir proses penyimpanan dingin (hari ke-11) pada semua perlakuan mengalami kenaikan, sedangkan pada kontrol mengalami penurunan.
Walaupun dalam nilainya pH YP+SA selalu lebih rendah dari YT+SA selama 11 hari penyimpanan dingin, namun secara statistik nilai pH tidak berbeda nyata (P>0,05). Hal ini menunjukan bahwa keberadaan BL pada YP+SA tidak nyata dalam mempengaruhi produksi asam laktat. Hal ini diduga terkait dengan kondisi lingkungan yang tidak optimum bagi pertumbuhan BL yang bersifat anaerob. Nilai pH KF+SA pada setiap waktu analisis selama 11 hari penyimpanan dingin selalu lebih dari nilai pH yogurt (YT+SA dan YP+SA), walaupun perbedaan nilainya tidak selalu berbeda nyata secara statistik. pH pada KF+SA berkisar antara 4,2-5,8 nilai pH tersebut dibawah nilai pH yang terdapat pada Otes dan Cagindi (2003) yaitu berkisar antara 4,2-4,6. Perbedaan nilai tersebut diduga terkait dengan perbedaan kultur starter yang digunakan pada yogurt (YT+SA dan YP+SA) dan KF+SA. KF+SA menggunakan kultur starter yang biasa disebut dengan biji kefir yang tidak hanya mengandung BAL, akan tetapi juga mengandung satu atau lebih spesies bakteri dari genus Acetobacter,
Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, dan satu atau lebih khamir dari genus candida (Farnworth, 2005).
Proses pembuatan kefir menghasilkan asam laktat, etanol sekitar 0,01- 0,1%, dan CO2. Jumlah CO2 dan etanol yang dihasilkan selama fermentasi kefir tergantung kepada kondisi produksi yang digunakan. Produksi asam laktat dihasilkan oleh BAL, sedangkan etanol dan CO2 diproduksi oleh khamir yang terdapat pada biji kefir (Farnworth, 2005). Selain itu peningkatan nilai pH pada KF+SA dikarenakan adanya reaksi dari asam laktat yang dihasilkan oleh BAL dengan alkohol sehingga ion H+ dari asam laktat bergabung dengan ion-ion hidroksil dari alkohol dan menghasilkan air, hal ini menyebabkan selain memiliki nilai pH yang lebih tinggi kefir juga memiliki tekstur yang tidak sekental yogurt (Gaman dan Sherington., 1992).
Nilai pH antara YT+SA dan KF+SA tidak berbeda sedangkan nilai pH YP+SA berbeda nyata lebih rendah (P<0,05) dari KF+SA pada akhir penyimpanan dingin (hari ke-11). Perbedaan nilai pH ini diduga karena kefir tidak
hanya memproduksi asam tetapi juga alkohol dan CO2 seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Selain itu adanya penambahan BL pada YP+SA menyebabkan produksi asam tidak hanya berasal dari ST dan LB tetapi juga berasal dari BL sehingga produksi asam lebih dari produsi asam pada KF+SA.
Nilai pH pada KSA kurang dari KF+SA selama penyimpanan dingin 11 hari. Hal ini karena SA dapat menghasilkan asam laktat, asam asetat, asam format, dan acetoin seperti yang telah dijelaskan oleh Zhu et al., (2007) sehingga asam yang dihasilkan juga besar dan menyebabkan nilai pH KSA kurang dari KF+SA. Selain itu pada KSA tidak ada bakteri kompetitor lain seperti adanya BAL pada KF+SA sehingga pertumbuhan SA untuk memproduksi asam tidak terhambat.
Nilai Total Asam Tertitrasi (TAT)
Data nilai TAT semua perlakuan dan kontrol selama penyimpanan 11 hari penyimpanan dingin disajikan pada Gambar 8.
0,00 1,00 2,00 3,00 YT+SA 1,37 1,35 1,32 1,43 1,71 1,22 YP+SA 1,63 1,53 1,48 1,78 2,05 1,39 KF+SA 0,42 0,45 0,61 0,89 1,40 0,96 KSA 1,45 1,29 1,34 1,67 1,65 1,57 0 3 5 7 9 11
Waktu Penyimpanan (Hari) Keterangan :
% Asam Laktat
Gambar 8. Rataan Nilai Total Asam Tertitrasi pada Perlakuan dan Kontrol (% asam laktat) Selama Penyimpanan Dingin
Perubahan nilai TAT pada YT+SA, YP+SA dan KF+SA mengalami penurunan dari awal penyimpanan dingin hingga hari ke-5, kemudian meningkat pada hari ke-7 dan 9, dan kembali naik pada akhir penyimpanan dingin (hari ke-11). Secara
umum nilai TAT pada yogurt (YT+SA dan YP+SA) lebih dari KF selama 11 hari penyimpanan dingin. Perbedaan tersebut diduga karena adanya perbedaan jumlah BAL dan nilai pH antara yogurt (YT+SA dan YP+SA) dan KF+SA. Populasi BAL pada yogurt lebih dari KF+SA sehingga produksi asam pada yogurt lebih banyak dibandingkan pada KF+SA, serta menyebabkan pH pada yogurt juga menurun.
Diakhir masa penyimpanan dingin (hari ke-11), nilai TAT tertinggi dimiliki oleh kontrol (KSA). Diantara ketiga perlakuan, YP+SA memiliki nilai TAT tertinggi sedangkan KF+SA memiliki nilai TAT terendah. Walaupun nilai TAT di KF+SA paling rendah diantara perlakuan dan kontrol, akan tetapi nilainya tidak berbeda nyata (P>0,05) secara statistik. Perbedaan nilai TAT diantara perlakuan dan kontrol tidak berbeda nyata secara statistik. KSA memiliki nilai TAT tertinggi karena bakteri SA juga dapat memfermentasi gula dan menghasilkan asam laktat dan acetoin sebagai produk utamanya (Baird-Parker (2000)), dan asam format (Zhu et al., (2007)) dan tidak adanya bakteri kompetitor pada KSA.
Nilai TAT yogurt hingga akhir penyimpanan dingin 11 hari masih sesuai dengan standar yogurt menurut SNI 01-2981-1992 yaitu berkisar antara 0,5-2,0% (Pusat Standarisasi Industri, 1992). Nilai TAT kefir sesuai dengan hasil nilai TAT kefir yang telah dijelaskan pada Farnworth (2005) yaitu sebesar 0,6% akhir fermentasi.
Populasi Bakteri Asam Laktat (BAL)
Bakteri asam laktat (BAL) merupakan kelompok bakteri yang menguntungkan karena dapat memfermentasi gula sebagai sumber energi untuk memproduksi asam laktat dalam jumlah yang besar. Meskipun BAL dapat menguraikan protein, namun BAL tidak menyebabkan pembusukan produk (Nakazawa dan Hosono, 1992). Populasi BAL pada setiap perlakuan (YT+SA, YP+SA, dan KF+SA) selama 11 hari penyimpanan dingin dapat dilihat pada Gambar 9.
5,00 7,00 9,00 11,00 13,00 15,00 YT+SA 10,88 13,28 13,66 13,09 11,19 12,67 YP+SA 10,65 13,05 13,84 13,65 11,59 13,28 KF+SA 9,71 11,37 11,82 13,78 10,74 12,91 0 3 5 7 9 11
Waktu Penyimpanan (Hari) Keterangan :
log cfu
10
/ml
Gambar 9. Rataan Populasi Bakteri Asam Laktat pada Perlakuan (log cfu10/ml) Selama Penyimpanan Dingin
Secara umum populasi BAL pada semua perlakuan meningkat dari hari ke-0 sampai 7, kemudian menurun di hari ke-9 dan meningkat kembali di akhir penyimpanan dingin (hari ke-11). Populasi BAL pada KF+SA lebih rendah dibandingkan yogurt (YT+SA dan YP+SA). Populasi BAL pada YP+SA berbeda nyata (P<0,05) jika dibandingkan dengan YT+SA di akhir penyimpanan dingin (hari ke-11). YP+SA mempunyai populasi yang lebih dari YT+SA karena pada YP+SA terdapat BL yang juga merupakan bakteri asam laktat. Bakteri probiotik BL mempunyai ketahanan hidup yang lebih baik dibandingkan kultur starter (ST dan LB), seperti hasil Jay et al., (2005) bahwa pada saat bifidobacteria
diinokulasikan pada fermentasi yogurt maka akan lebih tahan selama penyimpanan. BL yang tetap bertahan hidup selama penyimpanan dingin menyebabkan BL tetap dapat berkembangbiak sehingga menghasilkan jumlah BAL yang lebih dari YT+SA.
KF+SA mempunyai populasi BAL yang paling sedikit dibandingkan susu fermentasi lainnya. Jumlah BAL yang lebih sedikit pada KF+SA jika dibandingkan kultur starter yogurt yang diinokulasikan pada awal fermentasi menyebabkan jumlah BAL KF+SA pasca fermentasi atau selama masa penyimpanan dingin kurang dari jumlah BAL pada YT+SA dan YP+SA. Suhu
inkubasi pada proses fermentasi juga dapat menyebabkan populasi BAL pada KF+SA kurang dari yogurt (YT+SA dan YP+SA). Suhu pertumbuhan BAL yang optimum selama fermentasi adalah adalah 42-450C (Surono 2004), namun pada penelitian ini yogurt (YT+SA dan YP+SA) difermentasi pada suhu 370C dan pada kefir 28±20C. Yogurt mempunyai suhu fermentasi yang lebih mendekati suhu optimum pertumbuhan BAL dibandingkan dengan kefir.
Populasi BAL pada Perlakuan dan Kontrol Kultur Starter
Populasi BAL YT+SA selama 11 hari penyimpanan dingin lebih rendah dari KYT, namun demikian perbedaan populasi pada setiap waktu analisis tidak berbeda nyata. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 10.
5,00 7,00 9,00 11,00 13,00 15,00 17,00 BAL YT+SA 10,88 13,28 13,66 13,09 11,19 12,67 BAL KYT 11,36 14,57 15,15 15,45 12,26 14,96 0 3 5 7 9 11
Waktu Penyimpanan (Hari) Keterangan :
log cfu
10
/ml
Gambar 10. Rataan Populasi BAL Perlakuan dan KYT (log cfu10/ml) Selama Penyimpanan Dingin
Adanya cemaran bakteri patogen SA menyebabkan terjadinya persaingan antara kultur starter dan SA pada ketiga perlakuan dalam memperoleh nutrisi yang berfungsi untuk pertumbuhan mikroba tersebut. Populasi BAL pada YP+SA dan KF+SA yang jumlahnya kurang dari masing-masing kontrol starter susu fermentasi dapat dilihat pada Gambar 11 dan Gambar 12.
5,00 7,00 9,00 11,00 13,00 15,00 17,00 BAL YP+SA 10,65 13,05 13,84 13,65 11,59 13,28 BAL KYP 11,81 14,62 15,33 14,81 14,26 14,54 0 3 5 7 9 11
Waktu Penyimpanan (Hari) Keterangan :
log cfu
10
/ml
Gambar 11. Rataan Populasi BAL YP+SA dan KYP(log cfu10/ml) Selama Penyimpanan Dingin
5,00 7,00 9,00 11,00 13,00 15,00 17,00 BAL KF 9,71 11,37 11,82 13,78 10,74 12,91 BAL KKF 11,07 14,05 14,71 15,06 13,75 14,89 0 3 5 7 9 11
Waktu Penyimpanan (Hari) Keterangan :
log cfu
10
/ml
Gambar 12. Rataan Populasi BAL KF+SA dan KF(log cfu10/ml) Selama Penyimpanan Dingin
Berdasarkan Gambar 10, Gambar 11 dan Gambar 12, pertumbuhan BAL pada masing-masing perlakuan dan kontrol memiliki pola yang sama yaitu jumlah BAL meningkat hingga penyimpanan hari ke-7 kemudian mulai menurun pada hari ke-9 dan kembali meningkat pada akhir penyimpanan (hari ke-11). Walaupun populasi BAL pada perlakuan kurang dari populasi BAL pada kontrol tetapi jumlahnya masih di atas standar jumlah BAL susu fermentasi saat dikonsumsi
yaitu sebesar 7 log cfu/ml (Khurman et al., 1992). Populasi BAL yang terbilang tinggi pada perlakuan disebabkan kondisi untuk pertumbuhan BAL selama penyimpanan cukup mendukung. Penggunaan suhu 5±2°C merupakan suhu yang baik bagi pertumbuhan BAL, seperti yang telah dijelaskan oleh Tamime dan Robinson (1989) bahwa proses penyimpanan yang paling baik untuk yogurt adalah pada suhu sekitar 5°C. Hal ini menyebabkan populasi BAL pada perlakuan tetap tinggi selama proses penyimpanan dingin tetap tinggi.
Kultur starter pada penelitian ini kurang optimal untuk menghambat SA dan menimbulkan persaingan antara BAL dan SA karena bakteri patogen SA yang dikontaminasikan ke dalam susu fermentasi sebesar 8 log cfu/ml. Hal ini didukung oleh hasil yang dilakukan Webb et al., (1983) bahwa ketika SA dalam jumlah 3 log cfu/ml dimasukkan ke dalam yogurt maka dibutuhkan waktu selama 4-5 hari bagi kultur starter untuk menghambat SA tersebut. Adanya persaingan antara BAL dan SA menyebabkan jumlah BAL pada susu fermentasi kurang dari masing-masing kontrol susu fermentasi.
Populasi Staphylococcus aureus (SA)
Populasi SA pada semua perlakuan mengalami kenaikan hingga penyimpanan hari ke-7, kemudian mulai menurun pada hari ke-9 dan naik kembali pada akhir penyimpanan dingin (hari ke-11). Populasi SA pada kontrol (KSA) terus meningkat hingga hari ke-5 dan mulai menurun pada hari ke-7 hingga akhir penyimpanan (hari ke-11). Pola pertumbuhan SA ini berbeda dengan pola pertumbuhan SA yang telah dijelaskan oleh Zuniga et al., (1999) yaitu S. aureus bertahan selama 8 jam fermentasi dan populasinya mulai menurun pada umur sehari penyimpanan, dan baru benar-benar dihambat secara sempurna pada hari ke-9-10. Populasi SA di akhir penyimpanan (hari ke-11) pada YT+SA meningkat sebesar 7,72%; YP+SA menurun sebesar 4,05%; KF+SA meningkat sebesar 11,47%; KSA meningkat sebesar 4,98%. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 12.
5,00 7,00 9,00 11,00 13,00 15,00 17,00 YT+SA 8,25 8,94 9,27 10,57 8,98 8,94 YP+SA 7,96 8,82 8,25 10,57 8,25 7,65 KF+SA 10,27 11,90 11,79 11,63 9,48 11,60 KSA 10,50 12,00 12,66 12,21 11,08 11,05 0 3 5 7 9 11
Waktu Penyimpanan (Hari) Keterangan :
log cfu
10
/ml
Gambar 12. Populasi SA pada Perlakuan dan Kontrol (log cfu10/ml) Selama Penyimpanan Dingin
Populasi SA pada KF+SA di awal penyimpanan dingin nyata lebih tinggi (P>0,05) dari yogurt (YT+SA dan YP+SA). Populasi BAL pada yogurt (YT+SA dan YP+SA) lebih dari populasi BAL pada KF+SA (Gambar 8). Populasi BAL yang lebih banyak menyebabkan kemampuan untuk menghambat pertumbuhan SA semakin lebih besar. Selain sebagai kompetitor dalam memperoleh nutrisi, BAL juga berfungsi sebagai antibakteri bagi SA seperti yang telah dijelaskan dalam Nakazawa dan Hosono (1992) bahwa adanya BAL mampu menghambat aktivitas SA. Pertumbuhan SA sebenarnya dapat dihambat secara keseluruhan oleh BAL, akan tetapi karena jumlah SA terhitung tinggi yaitu 108 cfu/ml maka BAL tidak dapat menghambat SA secara optimum.
KF+SA mempunyai populasi SA tertinggi dibandingkan yogurt (YT+SA dan YP+SA) sedangkan YP+SA mempunyai populasi SA yang terendah pada akhir penyimpanan dingin (hari ke-11), walaupun perbedaan populasi SA yang nyata (P<0,05) hanya terdapat pada KF+SA dan YP+SA. YP+SA lebih mampu menghambat populasi SA dibanding perlakuan lainnya karena pada YP+SA jumlah BAL lebih banyak dengan adanya penambahan BL yang lebih tahan hidup pada proses penyimpanan seperti yang telah dijelaskan oleh Jay et al., (2005). Produk yang dihasilkan oleh BL dapat melawan bakteri patogen (SA) sehingga
semakin banyak antimikroba yang terdapat pada YP+SA untuk menghambat populasi SA. Selain itu nilai TAT YP+SA tinggi dan nilai pH rendah sehingga efek antagonistik dalam menahan pertumbuhan SA lebih baik dibandingkan perlakuan lain (YT+SA dan KF+SA).
Secara umum populasi SA pada KSA lebih besar karena tidak adanya bakteri kompetitor (kultur starter) sehingga tidak ada yang menghambat pertumbuhan SA, namun pada akhir penyimpanan (hari ke-11) populasi SA tertinggi terdapat pada KF+SA walaupun perbedaan populasi tersebut tidak berbeda nyata (P>0,05).