KANDIDAT PROBIOTIK YANG DIISOLASI DARI DADIAH DAN YOGURT
INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2011
RINGKASAN
Nur Amanah. D14063448. 2011. Identifikasi dan Karakterisasi Substrat Antimikroba dari Bakteri Asam Laktat Kandidat Probiotik yang Diisolasi dari Dadiah dan Yogurt. Skripsi. Departemen Ilmu Produksi dan Teknologi Peternakan. Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor.
Pembimbing Utama : Dr. Ir. Rarah Ratih Adjie Maheswari, D.E.A. Pembimbing Anggota : Dra. Masniari Poeloengan, M.S.
Fermentasi menggunakan kultur starter Bakteri Asam Laktat (BAL) merupakan salah satu bentuk cara pengawetan paling tua yang dilakukan oleh manusia. Dadiah atau dadih adalah salah satu produk olahan susu kerbau yang difermentasi secara alami oleh bakteri asam laktat dan merupakan produk tradisional asal Sumatra Utara dan Sumatra Barat. Produk pangan yang difermentasi dengan BAL, di antaranya yogurt, pada beberapa tahun terakhir ini semakin banyak diperhatikan, sehubungan dengan kegunaannya sebagai pangan fungsional yang tidak hanya bertujuan untuk mengenyangkan, tetapi berpotensi untuk dapat dipromosikan bagi kesehatan manusia karena kehadiran BAL probiotik. Salah satu atribut penting suatu bakteri asam laktat digolongkan sebagai probiotik adalah kemampuan untuk memproduksi komponen antimikroba. Komponen antimikroba BAL memberikan perlindungan pada makanan dari kebusukan dan mikroorganisme patogen selama pengawetan, juga dalam saluran pencernaan manusia. Penelitian terdahulu telah berhasil mengisolasi Lactobacillus plantarum D-01 dan Lactococcus lactis D-01 dari dadiah dan Lactobacillus acidophilus Y-01 dan Bifidobacterium longum Y-01 (Maheswari, 2009) dan telah membuktikan kemampuan keempat isolat BAL tersebut bertahan dalam kondisi asam lambung, toleransi terhadap garam empedu serta antibiotik amoksisilin dan kloramfenikol (Sunaryo, 2011). Salah satu syarat BAL asal dadiah dan yogurt dikelompokkan sebagai probiotik adalah kemampuannya untuk memproduksi substrat antimikroba yang bersifat antagonistik terhadap bakteri patogen, khususnya bakteriosin.
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan identifikasi keberadaan substrat antimikroba yang dihasilkan isolat BAL asal dadiah (Lactobacillus plantarum D-01 dan Lactococcus lactis D-01) dan yogurt (Lactobacillus acidophilus Y-01 dan Bifidobacterium longum Y-01) meliputi asam organik, hidrogen peroksida dan bakteriosin sebagai salah satu syarat pengelompokkannya ke dalam bakteri probiotik. Karakterisasi substrat antimikroba sebagai bakteriosin diuji melalui sifat stabilitasnya terhadap berbagai suhu, pH dan enzim proteolitik, serta sensitivitasnya terhadap ketiga bakteri patogen indikator (Staphylococcus aureus ATCC 25923, Salmonella enteritidis serotipe Typhimurium (S. Typhimurium) ATCC 14028 dan Escherichia coli ATCC 25922) dengan metode difusi sumur agar. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Mikrobiologi Bagian Teknologi Hasil Ternak dan Laboratorium Terpadu Departemen IPTP, Fakultas Peternakan, Institut Pertanian Bogor serta Laboratorium Penelitian Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan IPA, Institut Pertanian Bogor mulai bulan Juni sampai bulan Oktober 2010.
Filtrat Bebas Sel (FBS) dari keempat isolat bakteri asam laktat yaitu L. plantarum D-01, L. lactis D-01, B. longum Y-01 dan L. acidophilus Y-01 menunjukkan aktivitas antagonistik terhadap bakteri patogen indikator dengan
ii menghasilkan zona hambat di sekitar sumur difusi. Senyawa antimikroba yang dihasilkan diidentifikasi terdiri atas asam organik, hidrogen peroksida dan dibuktikan keberadaan bakteriosin melalui penurunan diameter zona hambat oleh aktivitas enzim proteolitik. Senyawa antimikroba dalam Filtrat Bebas Sel (FBS) dari spesies BAL yang berbeda nyata menghambat bakteri patogen S. Typhimurium ATCC 14028 dan Escherichia coli ATCC 25922 (P<0,01), serta Staphylococcus aureus ATCC 25923 (P<0,05). FBS dari L. lactis D-01 menghasilkan diameter penghambatan yang lebih kecil dibandingkan L. plantarum D-01, sedangkan FBS dari BAL asal yogurt B. longum Y-01 dan L. acidophilus Y-01 menghasilkan diameter penghambatan yang lebih besar dari BAL indigenous dadiah L. plantarum
D-01 dan L. lactis D-01.
Substrat antimikroba dari keempat isolat BAL juga dinyatakan stabil selama penyimpanan pada (a) suhu ruang (25-30 oC) selama 5 hari, (b) suhu rendah (-18 dan 4 oC) dan (c) suhu pemanasan (63 oC-30 menit, 72 oC-15 detik dan pemanasan hingga 100 oC). Penghambatan substrat antimikroba terhadap bakteri patogen menjadi tidak stabil saat FBS dikondisikan pada pH yang berbeda, yaitu diameter zona hambat berkurang pada pH 5 dan tidak terdeteksi pada pH 7 dan pH 8. Diameter zona hambat tertinggi diperoleh pada pH 3. Perlakuan pemanasan dan penyimpanan pada suhu dan waktu yang berbeda menyebabkan adanya penurunan diameter zona hambat yang berbeda bila dibandingkan dengan kontrol yaitu FBS tanpa perlakuan. FBS dari isolat BAL yang berbeda menunjukkan kemampuan penghambatan terhadap BAL lainnya, yang mempertegas karakteristik bakteriosin yaitu mampu menghambat bakteri dengan kekerabatan yang dekat, meskipun besarnya penghambatan tidak berbeda secara signifikan (P>0,05).
Kata-kata kunci : identifikasi, karakterisasi, antimikroba, bakteri asam laktat, dadiah, yogurt.
ABSTRACT
Identification and Characterization of Antimicrobial Substrate Produced by Lactic Acid Bacteria Probiotic’s Candidate Isolated from Dadiah and Yogurt
Amanah, N., R. R. A. Maheswari, and M. Poeloengan
Probiotic has been defined as living microorganism that, when administered in adequate of amounts, confered a health benefit on the host. One of criterias that
must be fulfilled by lactic acid bacteria as a probiotic is its ability to produce antimicrobial compounds that were capable inhibit toward pathogenic bacterias. Lactic acid bacteria (LAB) can be isolated from fermented milk. Maheswari (2008) isolated Lactobacillus plantarum D-01 and Lactococcus lactis D-01 from buffalo milk fermented called ‘dadiah’ traditionally produced by people from West and North Sumatra, and also isolated Bifidobacterium longum Y-01 and Lactobacillus acidophilus Y-01 from yogurt. Their potential as probiotic culture was interested to determine especially for their ability to produce antimicrobial substrate that inhibit pathogenic bacterias. Identification of nature and characterization of antimicrobial substrate produce by LABs tested for its stability at different pH and storage’s temperature, and proteolitic’s enzyme by agar well diffusion method. The culture supernatants inhibited toward Salmonella Ser. Typhimurium ATCC 14028, Escherichia coli ATCC 25922, and Staphylococcus aureus ATCC 25923. The supernatants showed an antimicrobial activity against phatogenic bacteria and identified as organic acid and hydrogen peroxide. The existance of proteinaceous antibacterial compound, which referred as bacteriosin, was proved through proteolityc activity on supernatants that resulted in decrease of zone inhibition diameters. Characterization determined that proteinaceous antibacterial compound was stable at room storage temperature within five days and at cold storage temperature within two weeks. Meanwhile, proteinaceous antibacterial compounds were not heat stable and not stable when adjusted in different pH, especially when adjusted in pH above 5. Four LABs tested could be considered as probiotic bacterias because all of LABs produced antimicrobial compounds consist of organic acid, hydrogen peroxide and bacteriosin that inhibited pathogenic indicator bacterias.
Keywords: identification, characterization, lactic acid bacteria, antimicrobial compounds
PENDAHULUAN Latar Belakang
Perkembangan teknologi dalam bidang pangan saat ini mendorong industri pangan untuk tidak hanya memproduksi pangan yang bersifat mengenyangkan, namun juga menghasilkan pangan yang bermanfaat bagi kesehatan konsumen, yang biasa dikenal sebagai pangan fungsional. Produk pangan fungsional bisa didapatkan dari pengolahan pangan dengan metode fermentasi. Fermentasi berbagai jenis makanan menggunakan bakteri asam laktat (BAL) merupakan salah satu bentuk cara pengawetan paling tua yang dilakukan oleh manusia. Salah satu produk olahan susu kerbau yang difermentasi secara alami oleh bakteri asam laktat dan merupakan produk tradisional asal Sumatra Barat atau Sumatra Utara adalah dadih atau dadiah (Maheswari, 2008). Pengolahan dadiah secara tradisional masih belum terkontrol sehingga rentan akan kontaminasi oleh bakteri patogen. Metode pengolahan secara terkontrol diperlukan agar dapat meningkatkan kualitas produk tradisional dadiah tersebut, salah satunya dengan menambahkan kultur starter pada pembuatan dadiah. Kajian karakteristik kultur starter dadiah sebagai kandidat bakteri probiotik akan memberikan informasi yang berharga untuk menegaskan bahwa dadiah dapat digolongkan sebagai pangan fungsional yang dapat dikonsumsi secara luas oleh khalayak, sekaligus memberikan nilai tambah bagi produk susu fermentasi tradisional Indonesia.
Bakteri Asam Laktat (BAL) termasuk salah satu mikroorganisme yang biasa ditambahkan pada produk pangan fermentasi yang memiliki peranan untuk menjaga kesehatan saluran pencernaan, baik pada manusia ataupun hewan. Keragaman spesies dari starter BAL digunakan pada berbagai proses teknologi berbeda untuk menyediakan banyak jenis produk susu fermentasi. Pertumbuhan dan aktivitas BAL juga mempunyai efek penghambatan pada bakteri pembusuk maupun bakteri patogen, sebagai contoh Salmonella enteritidis ser. Typhimurium, Escherichia coli,
dan Staphylococcus aureus (Nes dan Johnsborg, 2004; Rossland et al., 2003). Studi terhadap komponen aktif yang dihasilkan BAL, pada beberapa tahun terakhir ini semakin banyak dilakukan, sehubungan dengan kegunaannya sebagai pengganti bahan-bahan pengawet kimia pada produksi pangan yang bertujuan untuk memperpanjang umur simpan produk.
2 Probiotik menarik untuk diberi perhatian karena potensinya yang dapat dipromosikan bagi kesehatan manusia dan hewan. Beberapa efek positif dari probiotik pada manusia adalah menjaga dari infeksi saluran pencernaan, pengurangan laktosa intoleran, mengurangi sembelit, efek antikarsinogen, efek antikolestrolemik, sintesis nutrien, mencegah infeksi di saluran urin, dan kelamin dan efek stimulasi imun tubuh. Salah satu atribut penting suatu bakteri digolongkan sebagai probiotik adalah kemampuan untuk memproduksi komponen antimikroba. Komponen antimikroba BAL memberikan perlindungan pada makanan dari kebusukan dan mikroorganisme patogen melalui produksi asam organik, hidrogen peroksida, diasetil, komponen anti jamur seperti asam laktat atau asam fenulaktik dan bakteriosin.
Hasil isolasi BAL indigenous dadiah (Lactobacillus plantarum D-01 dan
Lactococcus lactis D-01) dan asal yogurt (Lactobacillus acidophilus Y-01 dan
Bifidobacterium longum Y-01) yang berperan dalam proses fermentasi dadih berhasil diperoleh Maheswari (2008) dan telah terbukti memiliki ketahanan dan toleransi hidup pada kondisi keasaman lambung yang berbeda, adanya garam empedu dan antibiotik kloramfenikol atau amoksisilin ditunjukkan oleh jumlah bakteri yang hidup adalah lebih dari 75% (Sunaryo, 2011). Keempat isolat BAL tersebut menarik untuk diteliti lebih lanjut mengenai kemampuannya dalam menghasilkan substrat antimikroba yang dapat memperpanjang masa simpan atau sebagai salah satu alternatif bahan pengawet alami pangan, khususnya bakteriosin.
Tujuan
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kemampuan isolat BAL
indigenous dadiah (Lactobacillus plantarum D-01 dan Lactococcus lactis D-01) dan asal yogurt (Lactobacillus acidophilus Y-01 dan Bifidobacterium longum Y-01) dalam memproduksi senyawa antimikroba yang meliputi asam organik, hidrogen peroksida dan bakteriosin sebagai salah satu syarat dari kandidat bakteri probiotik. Karakterisasi substrat aktif sebagai bakteriosin diuji melalui stabilitasnya terhadap berbagai suhu dengan lama penyimpanan berbeda, pH yang berbeda dan enzim proteolitik berbeda dan sensitivitasnya terhadap ketiga bakteri patogen (Salmonella enteritidis ser. Typhimurium ATCC 14028, Escherichia coli ATCC 25922 dan
3 TINJAUAN PUSTAKA
Bakteri Asam Laktat
Penggunaan bakteri asam laktat sebagai kultur starter dalam produksi daging fermentasi, produk-produk susu serta sayuran dan buah-buahan adalah salah satu metode pemrosesan pangan tertua yang digunakan untuk menstabilkan produk-produk pangan tersebut hingga diperoleh citarasa yang spesifik. Bakteri asam laktat juga disebut sebagai biopreservatif karena berkontribusi dalam menghambat pertumbuhan bakteri lain khususnya patogen dan mampu membawa dampak positif bagi kesehatan manusia (Smid dan Gorris, 2007).
Bakteri asam laktat digunakan secara alami pada makanan fermentasi sehubungan dengan timbulnya cita rasa asam (asidifikasi) akibat dari produksi asam laktat dan asetat. Efek asam tersebut diakibatkan adanya konversi karbohidrat selama fermentasi. Hal tersebut merupakan karakteristik penting guna memperpanjang masa simpan dan keamanan produk (Vuyst dan Vandamme, 1994). Perlindungan makanan dari kebusukan dan mikroorganisme patogen oleh bakteri asam laktat (BAL) adalah melalui produksi asam organik, hidrogen peroksida, diasetil (Messens dan De Vugst, 2002), komponen anti jamur seperti asam laktat (Corsetti et al., 1998) atau asam fenulaktik (Lavermicocca et al., 2000) dan bakteriosin (Vuyst dan Vandamme, 1994).
Bakteri asam laktat mempunyai karakteristik morfologi, fisiologi dan metabolit tertentu. Deskripsi secara umum dari bakteri ini adalah termasuk dalam bakteri Gram positif, tidak berspora, berbentuk bulat maupun batang, dan menghasilkan asam laktat sebagai mayoritas produk akhir selama memfermentasi karbohidrat (Axelsson, 1998). Bakteri asam laktat terbagi menjadi delapan genus antara lain Lactobacillus, Streptococcus, Lactococcus, Pediococcus, Enterococcus, Leuconostoc, Bifidobacterium dan Corinobacterium. Berdasarkan tipe fermentasinya, bakteri asam laktat terbagi menjadi heterofermentatif dan homofermentatif. Kelompok homofermentatif menghasilkan asam laktat sebagai produk utama dari fermentasi gula, sedangkan kelompok heterofermentatif menghasilkan asam laktat dan senyawa lain yaitu CO2, etanol, asetaldehida, diasetil, serta senyawa lainnya (Fardiaz, 1992).
4 Bakteri asam laktat memproduksi berbagai komponen bermassa molekul rendah termasuk asam, alkohol, karbon dioksida, diasetil, hidrogen peroksida dan metabolit lainnya. Banyak metabolit mempunyai spektrum aktivitas yang luas melawan spesies lain dan produksi tersebut dipengaruhi secara luas oleh matriks makanan itu sendiri (Helander et al., 1997). Satu atribut penting dari bakteri asam laktat adalah kemampuannya memproduksi komponen antimikroba, khususnya bakteriosin yang potensial menjadi biopreservatif menggantikan pengawet kimiawi pada bahan makanan guna memperpanjang umur simpan produk. Kemampuan bakteriosin dalam melakukan aktivitasnya sebagai biopreservatif dicapai oleh efek penghambatannya terhadap mikroorganisme patogen yang berbahaya (Savadogo et a., 2006).
Probiotik
Probiotik adalah mikroorganisme hidup yang dikonsumsi untuk memperbaiki secara keseimbangan mikroflora usus. Keseimbangan yang baik dalam ekosistem mikrobiota usus dapat menguntungkan kesehatan konsumen kita dan dapat dipengaruhi oleh konsumsi probiotik setiap hari. Pada saat ini ilmu pengetahuan dan teknologi dalam ilmu fisiologi human maupun mikroorganisme memungkinkan dengan tepat penentuan kriteria seleksi mikroorganisme dan yang secara ilmiah membuktikan aktivitasnya bagi promosi kesehatan. Kemampuan probiotik ini tidak terikat pada spesies, melainkan pada strain tertentu dalam suatu spesies. Karakterisitik probiotik yang diinginkan dari satu strain spesifik, misalnya:
1. Mempunyai kapasitas untuk bertahan hidup (survive), untuk melakukan kolonisasi (colonize), serta melakukan metabolisme (metabolize) dalam saluran cerna.
2. Mampu mempertahankan suatu keseimbangan mikroflora usus yang sehat melalui kompetisi dan inhibisi kuman-kuman patogen.
3. Dapat menstimulasi bangkitnya pertahanan imunitas, bersifat non-patogenik, dan non-toksik.
4. Harus mempunyai karakteristik teknologik yang baik, yaitu mampu bertahan hidup secara optimal dan stabil selama penyimpanan (storage) dan penggunaan (use) dalam bentuk preparat makanan yang didinginkan dan
5 dikeringkan, agar dapat disediakan secara massal dalam industri (Lisal, 2005).
Penggunaan mikroba hidup (probiotik) dalam proses fermentasi susu awalnya digunakan sebagai upaya untuk mencegah pertumbuhan jamur dan mengawetkan susu dan bukan dengan pertimbangan kesehatan. Campur tangan manusia berupa seleksi kelayakan konsumsi akhirnya menghasilkan beberapa jenis susu fermentasi, sehingga munculah produk-produk susu fermentasi tradisional di antaranya yogurt, koumis, kefir dan dadih.
Susu fermentasi sebagai probiotik efektif sangat dibutuhkan pada berbagai kondisi lingkungan dan kepentingan, sehingga mikroba yang digunakan sebagai probiotik yang efektif harus memiliki sifat-sifat sebagai berikut: 1) dapat bertahan hidup selama persiapan sampai produksi dengan skala industri; 2) stabil dan tetap hidup dalam jangka waktu lama pada periode penyimpanan dan kondisi lapangan; 3) dapat bertahan hidup, mampu bersaing, tidak hanya sekedar tumbuh dalam saluran pencernaan; dan 4) mampu menimbulkan efek yang menguntungkan bagi inang (Wahyudi dan Samsundari, 2008).
Dadiah
Dadiah merupakan produk susu fermentasi tradisional seperti yoghurt yang umumnya terdapat di daerah Sumatera Barat, yang proses pembuatannya sangat sederhana. Susu yang digunakan berasal dari susu kerbau yang diperah kemudian dimasukkan ke dalam tabung bambu dan ditutup dengan daun pisang atau plastik, selanjutnya dibiarkan atau difermentasi secara alami dalam suhu ruang selama satu hingga dua hari sehingga terbentuk gumpalan. Secara umum dadih mempunyai citarasa yang khas yaitu asam dan berwarna putih kekuning-kuningan, serta kental dengan aroma khas (percampuran aroma susu dan bambu) (Suryono, 2003).
Dadih yang diproduksi di Sumatera Barat dibuat dengan bahan dasar susu kerbau dengan mengandalkan jasad renik yang ada di alam sebagai inokulan atau tanpa menggunakan kultur starter tambahan. Mikroba diperkirakan dapat berasal dari daun pisang sebagai penutup bambu dan dari susu itu sendiri (Yudoamijoyo et al., 1983) serta dapat juga dari tabung bambu yang digunakan (Zakaria et al.,1998).
6 Antimikroba
Senyawa antimikroba adalah senyawa kimiawi atau biologis yang dapat menghambat pertumbuhan dan aktivitas mikroba. Komponen antimikroba terdapat dalam bahan pangan melalui salah satu dari berbagai cara, yaitu terdapat secara alamiah di dalam bahan pangan, ditambahkan secara sengaja ke dalam makanan dan terbentuk selama pengolahan atau oleh jasad renik yang tumbuh selama fermentasi pangan (Fardiaz, 1992). Suatu preservatif untuk memperpanjang masa simpan produk pangan harus memenuhi kriteria antara lain: 1) tidak mengubah flavor, bau dan tekstur bahan pangan, aman bagi konsumen dan efektif sebagai preservatif atau aman untuk dikonsumsi selama masa simpan tertentu; 2) preservatif harus mudah dikenali dan kadarnya dapat dipastikan secara pasti serta harus memenuhi kebutuhan yang diizinkan; 3) kualitas bahan pangan tidak merugikan konsumen; 4) ekonomis (Soeparno, 1994); dan 4) tidak menyebabkan timbulnya galur resisten dan diutamakan bersifat membunuh daripada hanya menghambat pertumbuhan mikroba (Frazier dan Westhoff, 1988).
Senyawa antimikroba dapat bersifat bakterisidal (membunuh bakteri), bakteristatik (menghambat pertumbuhan mikroba), fungisidal (membunuh kapang), fungistatik (menghambat pertumbuhan kapang) dan germisidal (menghambat germinasi spora bakteri). Kemampuan suatu zat antimikroba dalam menghambat pertumbuhan mikroba dipengaruhi oleh beberapa faktor, misalnya konsentrasi zat pengawet, waktu penyimpanan, suhu lingkungan, sifat-sifat mikroba (jenis, konsentrasi, umur dan keadaan mikroba), sifat-sifat fisik dan kimia makanan, termasuk kadar air, pH, serta jenis dan jumlah senyawa di dalamnya (Fardiaz, 1992).
Metabolit yang bersifat antimikrobial yang diproduksi oleh BAL dapat dibagi menjadi dua grup: 1) komponen bermassa molekul rendah (<1000 Da), misalnya asam organik yang mempunyai spektrum aksi yang luas dan 2) protein antimikrobial, dikenal sebagai bakteriosin (>1000 Da) yang secara relatif mempunyai aksi spesifik melawan organisme lain yang mempunyai hubungan dekat dan bakteri Gram positif lainnya (Collado et al., 2010).
7 Asam Organik
Asam organik (asetat, laktat, malat, sitrat dan sebagainya) merupakan substansi alami dari berbagai jenis makanan. Aksi antimikroba dari asam organik berdasarkan pada kemampuannya untuk menurunkan pH dalam pangan yang berfase air. Asam organik dalam pangan dapat berfungsi sebagai asidulan atau pengawet, sementara garamnya atau ester dapat menjadi antimikroba yang efektif pada pH yang mendekati netral. Asam laktat adalah produk utama pada pangan hasil fermentasi. Asam asetat, propionat, malat dan asam-asam lain dengan konsentrasi yang beragam juga dihasilkan tergantung jenis produk dan mikroorganisme yang digunakan (Roller, 2003).
Asam organik yang dihasilkan selama proses fermentasi pangan dapat menghambat banyak mikroorganisme melalui penurunan pH dan beraksi langsung sebagai antimikroba dalam bentuk yang tidak terdisosiasi. Produksi asam pada pangan hasil fermentasi bergantung pada bakteri asam laktat, terutama jenis
Lactococcus, Streptococcus, Pediococcus, Lactobacillus dan Leuconostoc. Asam organik dapat berfungsi sebagai asidulan pangan, flavoring dan pengawet sehingga akan meningkatkan pengawasan terhadap bakteri patogen dan meningkatkan umur simpan (Roller, 2003).
Mekanisme penghambatan bakteri oleh asam-asam organik berhubungan dengan keseimbangan asam-basa, penambahan proton dan produksi oleh energi sel. Keseimbangan asam-basa pada sel mikroba ditunjukkan dengan pH yang mendekati normal. Interaksi dengan senyawa kimia akan mengganggu keseimbangan asam-basa dan mengakibatkan kerusakan sel. Protein, asam nukleat dan fosfolipid dapat rusak oleh perubahan pH. Ketersediaan ion-ion logam akan mengganggu permeabilitas membran, karena membran kurang permeabel terhadap ion dibandingkan dengan molekul yang tidak bermuatan. Perubahan permeabilitas membran akan menghasilkan efek ganda, yaitu mengganggu transpor nutrisi ke dalam sel dan menyebabkan metabolit internal keluar dari sel (Davidson dan Branen, 1993).
Bakteriosin
Bakteriosin merupakan protein aktif biologikal atau kompleks protein yang menunjukkan aksi bakteri, biasanya berhubungan dengan spesiesnya. Bakteriosin pada umumnya dihasilkan oleh beberapa bakteri asam lakat telah banyak dilaporkan.
8 Beberapa strain bakteriosin yang diproduksi Lactobacillus plantarum sudah diisolasikan pada dua dekade terakhir dari lingkungan/ekologikal yang berbeda, termasuk ikan, buah, sayuran dan produk susu dan gandum.
Strain bakteri asam laktat menghasilkan komponen antimikroba yang tahan panas yang telah dibuktikan sebagai protein di alam, sehingga diperkenalkan sebagai bakteriosin. Bakteriosin aktif pada rentang pH yang luas dan melakukan penghambatan beberapa jumlah bakteri Gram positif termasuk Listeria ivanovii dan beberapa strain akteri patogen (Oh et al., 2000). Bakteriosin telah dikelompokkan pada tiga kelas utama berdasarkan komponen genetik dan kimianya (Klaenhamer et al., 1992). Kelas pertama adalah lantibiotik, yang terdiri atas peptida-peptida kecil dengan residu yang dikeringkan atau dimodifikasi seperti dehydroalanine dan
lanthionine (Klaenhamer, 1993). Kelas kedua mencakup bakteriosin yang kecil dan stabil terhadap panas seperti pediocin A, leucocin A, lactacin F, lactococcins,
carnobacteriocin A, BM1 dan BM2 (Jack et al., 1995). Kelas ketiga terdiri atas bakteriosin yang kecil dan kurang tahan terhadap panas seperti helveticin J (Klaenhamer et al., 1992).
Mekanisme aktivitas bakterisidal dari bakteriosin secara umum sebagai berikut (1) molekul bakteriosin mengalami kontak langsung dengan membran sel; (2) proses kontak ini mengganggu potensial membran berupa destabilisasi depolasrisasi membran sitoplasma, sehingga sel tidak mampu bertahan. Ketidakstabilan membran memberikan dampak pembentukan lubang atau pori pada membran sel melalui proses gangguan terhadap proton motive force (PMF) (Gonzalez et al., 1996).
Bakteriosin dapat bekerja pada bakteri patogen spesifik tanpa mengganggu mikrobiota yang menguntungkan. Bakteriosin bisa dianggap antibiotik, tetapi berbeda dari antibiotik yaitu : (a) bakteriosin disintetis pada ribosom, b) sel inang kebal terhadap bakteriosin, c) mode aksinya berbeda dari antibiotik, dan d) daya hambatnya sempit sehingga hanya mampu melawan bakteri yang berhubungan dekat dengan strainnya (Ouwehand dan Vesterlund, 2004).
Hidrogen Peroksida
Bakteri asam laktat memproduksi hidrogen peroksida di bawah kondisi pertumbuhan aerob dan berkurangnya katalase selular, pseudokatalase atau
9 peroksidase. Bakteri asam laktat mengekskresikan H2O2 tersebut sebagai alat pelindung diri yang mampu bersifat bakteriostatik maupun bakterisidal. Hidrogen peroksida merupakan salah satu agen pengoksidasi yang kuat dan dapat dijadikan sebagai zat antimikroba melawan bakteri, fungi bahkan virus (Ray dan Bhunia 2008). Kemampuan bakterisidal dari H2O2 beragam tergantung pH, konsentrasi suhu, waktu dan tipe serta jumlah mikroorganisme. Pada kondisi tertentu, spora bakteri ditemukan paling resisten terhadap H2O2, diikuti dengan bakteri Gram positif, bakteri yang paling sensitif terhadap H2O2 adalah bakteri Gram negatif, terutama koliform (Ouwehand dan Vesterlund, 2004).
Hidrogen peroksida (H2O2) merupakan oksidator, bleaching agent dan anti