3 TINJAUAN PUSTAKA
Susu
Menurut SNI 01-3141-1998, susu murni adalah cairan yang berasal dari ambing sapi sehat dan bersih, yang diperoleh dengan cara yang benar, yang kandungan alaminya tidak dikurangi atau ditambah sesuatu apapun dan belum mendapat perlakuan apapun. Susu segar adalah susu murni yang disebutkan di atas dan tidak mendapat perlakuan apapun kecuali proses pendinginan tanpa mempengaruhi kemurniannya. Buckle et al. (1987) mendefinisikan susu sebagai sekresi dari kelenjar susu binatang yang menyusui anaknya. Sebagian besar produk pangan menggunakan susu. Ditinjau dari segi gizi, susu merupakan makanan yang hampir sempurna dan merupakan makanan alamiah bagi mamalia yang baru lahir. Susu merupakan satu-satunya sumber makanan pemberi kehidupan segera sesudah kelahiran.
Susu memiliki nilai biologis tinggi karena daya cerna dan serap yang tinggi. Susu juga merupakan sumber protein yang bermutu tinggi karena menyediakan asam amino essensial yang diperlukan bagi tubuh. Komponen susu yaitu air, bahan kering (total solid) dan bahan kering tanpa lemak (solid non fat). Nilai gizi dalam susu antara lain kalori (61,00 kkal), protein (3,20 g), lemak (3,50 g), karbohidrat (4,3 g), kalsium (143 mg), fosfor (60 g ), besi (1,7 g ), vitamin A (130 SI ), vitamin B1 (0,03 mg), vitamin C (1,00 mg) (Sudono, 1985 ).
Susu Fermentasi
Susu fermentasi adalah produk susu yang diperoleh melalui fermentasi susu. Susu fermentasi tersebut dihasilkan dari fermentasi bahan baku susu dengan atau tanpa dimodifikasi dengan mikroorganisme yang sesuai dan menyebabkan penurunan pH dengan atau tanpa koagulasi. Flavour susu fermentasi mengandung maksimum 50% (b/b) bahan selain susu (seperti pemanis alami dan buatan, buah dan sayur sebagai sari rasa, sereal, madu, coklat, kopi, dan flavour makanan lainnya) (Codex, 2003). Fermentasi susu secara umum menyebabkan terjadinya pemecahan laktosa menjadi asam laktat oleh aktivitas enzim yang disekresikan oleh mikroorganisme tertentu dalam usahanya memanfaatkan kandungan nutrisi susu untuk pertumbuhan dan sumber energi (Tamime dan Robinson, 1999).
4 Kefir
Kefir merupakan salah satu produk susu fermentasi yang mempunyai rasa asam beralkohol dengan kekentalan seperti krim dan sedikit berbuih. Selain itu, kefir mempunyai rasa berbusa (foam) dan beruap (fizzy) seperti bir. Rasa asam yang timbul dalam kefir disebabkan oleh aktivitas bakteri yang menghasilkan asam laktat, sedangkan alkohol, rasa berbusa dan beruap dihasilkan oleh khamir yang memfermentasi laktosa menjadi alkohol dan CO2. Kefir mengandung 0,5 - 1% alkohol dan 0,9 - 1,1% asam laktat (Rahman et al., 1992). Komposisi kefir menurut Codex (2003) terdiri atas: protein susu minimal 2,7% b/b, lemak susu kurang dari 10% b/b, Total Asam Tertitrasi (TAT) 0,7%, etanol minimal 0,5% v/b, jumlah mikroorganisme kultur starter minimal 107, dan khamir minimal 104 cfu/g. Starter kultur kefir disiapkan dari biji kefir yang tersusun dari Lactobacillus kefiri, Leuconostoc sp, Lactococcus sp dan Acetobacter sp yang tumbuh dalam hubungan spesifik dan kuat.
Rahman et al. (1992) menambahkan, kefir dapat dihasilkan dari susu sapi, domba atau kambing yang difermentasi dengan cara menambahkan kefir grain (biji kefir). Biji kefir tersebut berwarna putih kekuningan berbentuk seperti butir-butir nasi, ukurannya tidak seragam, tidak larut dalam air dan bersifat seperti gelatin. Biji kefir mengandung 24 persen polisakarida yang bersifat lengket. Biji kefir ini merupakan simbiosis antara bakteri asam laktat dan khamir dengan permukaan dilapisi kapang dalam perbandingan yang seimbang. Karakteristik sensori yang dimiliki kefir menurut Tamime (2006) adalah: (a) warnanya putih atau kekuningan; (b) aroma seimbang dan aroma yeasty; (c) rasanya asam, tetapi menyenangkan dan menyegarkan; dan (d) teksturnya lebih tebal, tetapi tidak lengket dan mempunyai konsistensi yang elastis.
Metode pembuatan kefir secara tradisional terdiri atas pasteurisasi susu, diikuti dengan pendinginan susu pada suhu 20oC sampai 25oC, inokulasi dengan biji kefir sebanyak 2-10%, inkubasi selama 18 sampai 24 jam, kemudian penyaringan untuk memisahkan biji kefir. Baru-baru ini, proses pembuatan kefir telah dimodifikasi dengan menggunakan kultur cair yang dibuat dari biji kefir untuk meningkatkan hasil dan mengurangi kontaminasi (Hertzler dan Clancy, 2003).
5 Mikroflora Kefir
Berbagai pendapat dan hasil penelitian yang beragam dikemukakan mengenai komposisi mikroflora biji kefir. Hirota (1987) menyatakan bahwa dari biji kefir berhasil diisolasi sebanyak 90 strain bakteri asam laktat, 4 strain khamir yang mampu memfermentasi laktosa, yaitu C. pseudotropicalis dan 96 strain Saccharomyces spp. (termasuk Torulapsis homlii).
Tamime dan Marshall (1994) menjelaskan bahwa jenis mikroorganisme yang terdapat dalam biji kefir tergantung pada sumber dan negara asal, serta teknik pembuatan kultur yang digunakan untuk mengidentifikasi spesies yang beragam tersebut. Koroleva (1991) menambahkan, bahwa setiap perubahan dalam penanganan atau pengolahan granula kefir akan memulai perubahan komposisi mikrobiologi kefir. Penanganan atau pengolahan biji kefir yang dimaksud adalah suhu pengolahan, perbandingan antara biji kefir dan susu, kondisi dan lama waktu penyimpanan starter kefir, banyaknya agitasi susu yang mengandung granula kefir di dalamya selama pemeraman dan pencucian biji kefir.
Bakteri asam laktat yang termasuk penyusun mikroflora kefir adalah Lactobacillus sp. dan Streptococcus sp. yang bersifat homofermentatif (Fardiaz, 1992). Menurut Botazzi (1983), dalam kondisi lingkungan yang sesuai, baik suhu dan pH yang optimum bakteri Lactobacillus sp. tumbuh cepat dalam susu dan curd yang padat dan tebal. Suhu optimum pertumbuhan Lactobacillus sp. antara 42-45oC, memproduksi asam laktat pada kondisi anaerobik fakultatif.
Bakteri Streptococcus sp. merupakan bakteri yang berbentuk bulat yang hidup secara berpasangan atau membentuk rantai pendek yang bersifat homofermentatif, beberapa spesies memproduksi asam laktat secara cepat dalam kondisi anaerobik fakultatif. Bakteri ini dapat tumbuh pada kisaran suhu yang luas 5-50oC, dapat tumbuh pada pH alkali dan bersifat termodurik sehingga tahan terhadap suhu pasteurisasi atau suhu yang lebih tinggi (Fardiaz, 1992).
Probiotik
Probiotik merupakan pangan yang mengandung bakteri hidup, yang bermanfaat bagi kesehatan. Definisi lain mengatakan bahwa probiotik merupakan makanan tambahan berupa sel-sel mikroba hidup, yang memiliki pengaruh menguntungkan bagi hewan inang yang mengkonsumsinya melalui penyeimbangan
6 flora mikroba intestinalnya (Salminen et al., 1998).Baru-baru ini, probiotik diartikan sebagai organisme hidup yang hidup pada saluran pencernaan dalam jumlah tertentu, memberikan keuntungan bagi kesehatan melebihi yang menjadi dasar nutrisinya (Schaafsma, 1996).
Lactobacillus acidophilus
Bakteri Lactobacillus acidophilus pertama kali diisolasi pada tahun 1900 dari feses Moro Australis. Lactobacillus acidophilus termasuk dalam famili Lactobacillaceae dengan genus Lactobacillus. Bakteri ini termasuk kelompok Gram positif, tidak membentuk spora, tidak tumbuh pada suhu 10oC, dapat tumbuh pada suhu 40oC, non termodurik dan bersifat homofermentatif (Rahman et al., 1992). Menurut Kanbe (1992), Lactobacillus acidophilus tumbuh secara optimal pada suhu 35-38oC dan pada kisaran pH 5,5 - 6,0. Menurut Fardiaz (1992), Lactobacillus acidophilus termasuk ke dalam bakteri homofermentatif yang memecah gula dengan hasil utama asam laktat, dan dapat dapat tumbuh pada suhu 37oC atau lebih.
Bakteri Lactobacillus acidophilus merupakan salah satu spesies penyusun mikroflora alami usus yang mampu melewati hambatan-hambatan di dalam saluran pencernaan. Spesies ini resisten terhadap enzim dalam air liur, asam lambung dan asam empedu sehingga mampu mencapai usus dalam keadaan hidup. Lactobacillus acidophilus banyak ditemukan pada bagian akhir usus halus dan bagian awal usus besar. Bakteri ini mampu memproduksi berbagai zat metabolit, seperti: asam organik, hidrogen peroksida dan berbagai bakteriosin yang dapat menghambat perkembangan bakteri pathogen (Kanbe, 1992).
Rahman et al. (1992) menyatakan bahwa produk susu yang difermentasi dengan kultur Lactobacillus acidophilus bersifat therapeutic dan dapat digunakan untuk menyembuhkan gangguan pencernaan. Susu achidophilus dianjurkan untuk dikonsumsi pasien yang sering mengalami gangguan pencernaan atau pasien yang mikroflora ususnya terganggu karena menjalani pengobatan dengan antibiotik.
Bifidobacterium longum
Bifidobacterium hidup pada lapisan lumen kolon dan lebih spesifik lagi membentuk koloni dalam jumlah banyak, mensekresi asam laktat, asam asetat dan senyawa antimikroba. Bifidobacterium dominan pada dinding usus sehingga mencegah dinding usus dari kolonisasi bakteri yang tidak diinginkan (E. coli) atau
7 khamir (candida) (Tamime dan Robinson, 1999). Silalahi (2001) menyebutkan, bakteri Bifidobacterium sangat efektif untuk melawan bakteri yang merugikan atau patogen yang masuk dari luar maupun bakteri yang merugikan dalam saluran pencernaan seperti Shigella dysenteria, Salmonella typhosa, Staphylococcus aureus, E. coli, dan bakteri lainnya. Bakteri ini memproduksi zat-zat yang bersifat asam lemak rantai pendek terutama asam asetat dan laktat, dan bisa juga menghasilkan zat bersifat antibiotik.
Dilihat dari pertumbuhannya yang cukup baik dan stabil untuk produksi yogurt, maka B. longum merupakan pilihan yang terbaik di antara strain-strain yang lain. Persyaratan yang penting dalam pemilihan strain bifidobakteria adalah kemampuannya untuk tumbuh pada susu. Setelah dilakukan pengujian pada beberapa strain bifidobakteria diketahui bahwa strain B. longum membutuhkan waktu yang singkat untuk membentuk koagulan dengan pertumbuhan yang stabil setelah beberapa kali perpindahan (Yeshima, 1986).
Surono (2004) menjelaskan, Bifidobacterium menghasilkan bifidan sebagai eksopolisakharida (EPS) yang terbukti mengawali adhesi dan sebagai pelekat permanen. Beberapa senyawa EPS mengandung glukosakarida dan fruktosakarida dan bisa menghasilkan asam lemak rantai pendek sehingga terhidrolisis dalam saluran usus oleh mikroflora usus besar serta memberi efek positif bagi kesehatan dan manfaat nutrisi sebagai prebiotik bagi flora usus.
Prebiotik
Prebiotik pada umumnya merupakan karbohidrat yang tidak dapat dicerna, tapi mempunyai pengaruh baik terhadap ekosistem mikroflora probiotik dalam usus sehingga dapat memberikan efek kesehatan pada manusia dan binatang. Bahan prebiotik akan difermentasi oleh bakteri probiotik terutama Bifidobacteria dan Lactobacillus dan menghasilkan asam lemak rantai pendek dalam bentuk asam asetat, propionate, butirat, L-latat, juga karbondioksida dan hydrogen di dalam usus besar. Oleh tubuh asam lemak rantai pendek tersebut dapat dipakai sebagai sumber energy (Surono, 2004).
Roberfroid (1998) menambahkan, prebiotik didefinisikan sebagai bahan pangan yang tidak tercerna yang mempunyai fungsi menguntungkan dengan menstimulasi pertumbuhan atau aktivitas bakteri dalam usus yang jumlahnya terbatas
8 secara selektif. Surya (2007) menjelaskan bahwa prebiotik adalah makanan untuk bakteri baik yang ada di dalam tubuh. Jumlah bakteri baik di usus lebih banyak, sehingga bakteri baik dapat mendominasi usus. Keberadaan prebiotik ini dapat menekan pertumbuhan bakteri jahat, sehingga meningkatkan kesehatan saluran pencernaan dan pada akhirnya akan meningkatkan daya tahan tubuh secara menyeluruh.
Inulin
Inulin termasuk golongan karbohidrat yang disebut fruktan, yaitu polimer yang mengandung gugus fruktosa dengan ikatan glikosidik (Ruberfroid, 2000). Inulin merupakan polimer dari unit-unit fruktosa. Inulin bersifat larut dalam air, tidak dapat dicerna oleh enzim-enzim pencernaan, tetapi difermentasi mikroflora kolon (usus besar) (Widowati, 2006). Inulin di usus besar hampir seluruhnya difermentasi menjadi asam-asam lemak rantai pendek dan beberapa mikroflora spesifik menghasilkan asam laktat. Hal ini menyebabkan penurunan pH kolon sehingga pertumbuhan pathogen terhambat. Mekanisme seperti ini berimplikasi pada peningkatan kekebalan tubuh (Grizard dan Bertemeu, 1999).
Mikroenkapsulasi Probiotik
Mikroenkapsulasi adalah proses untuk menahan sel dengan membran enkapsulasi yang bertujuan untuk megurangi kehilangan sel. Mikroenkapsulasi telah diaplikasikan pada beberapa produk, seperti keju, yogurt, dan menstimulasi cairan lambung dan larutan empedu (Tamime, 2005). Enkapsulasi bakteri probiotik merupakan pembentukan kapsul yang menyelubungi bakteri probiotik dalam rangka perlindungan bakteri probiotik dari kondisi lingkungan yang ekstrim (Widodo et al., 2003). Gelatin atau getah sayuran biasanya digunakan untuk mikroenkapsulasi bakteri dan didapatkan perlindungan organisme probiotik terhadap asam. Menurut Adhikari et al. (2000), bakteri Bifidobacterium longum yang dienkapsulasi dengan karagenan-κ pada produk yogurt memiliki viabilitas (daya hidup) yang lebih tinggi dibandingkan dengan Bifidobacterium longum yang tidak dienkapsulasi. Proses enkapsulasi juga akan meningkatkan keasaman dan TAT dari produk yogurt yang dihasilkan selama penyimpanan 30 hari pada suhu 4,4oC.
9 Alginat
Alginat merupakan komponen utama dari getah ganggang coklat (Phaephyceae), dan merupakan senyawa penting dalam dinding sel spesies ganggang yang tergolong dalam kelas Phaeophyceae. Asam dan bubuk alginat berupa bubuk serat yang berwarna putih sampai putih kekuning-kuningan dan tidak berbau serta tidak berasa (Angka dan Suhartono, 2000). Alginat bersifat non toksik bila digunakan untuk imobilisasi sel dan keuntungan ini dapat diterima sebagai makanan tambahan (Chandramouli et al., 2004).
Alginat membentuk garam yang larut dalam air dengan kation monovalen, serta amin dengan berat molekul rendah, dan ion magnesium. Oleh karena itu alginat merupakan molekul linear dengan berat molekul tinggi, maka mudah sekali menyerap air. Di berbagai keadaan, alginat dapat berfungsi sebagai senyawa pengikat dan suspense karena muatan negatifnya serta ukuran kalorinya yang memungkinkan membentuk pembungkus bagi partikel yang tersuspensi (Winarno, 1996). Meskipun alginat telah digunakan secara luas untuk enkapsulasi bakteri probiotik, tapi tidak terlihat beberapa keseragaman kondisi enkapsulasi. Konsentrasi sodium alginate bervariasi dari 0,5 - 4%. Keseragaman yang kurang atau tendensi ini melibatkan beberapa kondisi enkapsulasi untuk kesimpulan yang berbeda mengenai penggunaan kalsium alginat sebagai matriks untuk enkapsulasi sel bakteri (Chandramouli et al., 2004).
Pengeringan Kultur
Pengeringan kultur starter ditujukan untuk melindungi beban kerja yang harus dilakukan pada pemeliharaan kultur cair, memperpanjang masa simpan kultur dan memudahkan distribusi kultur tanpa terjadi kehilangan aktivitas. Metode pengeringan yang biasa dilakukan adalah pengeringan vakum, pengeringan semprot dan pengeringan beku (Tamime dan Robinson, 1989).
Spray Dry (Pengeringan Semprot)
Proses spray dry menurut Jackson dan Lee (1991) melibatkan dispersi bahan inti ke dalam larutan polimer, membentuk emulsi atau dispersi, diikuti dengan homogenisasi cairan, kemudian atomisasi campuran ke dalam drying chamber Penambahan beberapa serat terlarut seperti inulin dan polidextrose didapatkan tidak mengubah viabilitas dan aktivitas kultur selama proses spray dry.
10 Freeze Dry (Pengeringan Beku)
Freeze dry adalah pembekuan yang disusul dengan pengeringan. Proses freeze drying terjadi sublimasi yaitu perubahan dari bentuk es dalam bahan yang beku langsung menjadi uap air tanpa mengalami proses pencairan terlebih dahulu. Cara ini biasanya dilakukan pada bahan-bahan yang sensitive terhadap panas. Freeze drying mempunyai keuntungan karena volume bahan tidak berubah, dan daya rehidrasi tinggi sehingga mendekati bahan asalnya. Rehidrasi merupakan proses pengembalian air ke dalam bahan tersebut (Winarno et al., 1980).
Carvalho et al. (2002) menjelaskan, proses freeze dry pada kultur starter bertahan lebih baik selama penyimpanan pada suhu -20oC. Penyimpanan dapat berlangsung lebih dari 10 bulan ketika sel bakteri tersebut disalut dengan fruktosa, laktosa, atau mannose, atau ketika glukosa, fruktosa, atau monosodiumglutamat ditambahkan untuk media pengeringan.
Laktosa
Laktosa merupakan salah satu gula yang lebih sukar larut. Laktosa tidak lebih manis bila dibandingkan dengan sukrosa, dan juga tidak lebih manis dari masing-masing campuran komponen monosakarida, galaktosa, dan glukosa. Seperti gula pereduksi yang lain, laktosa dapat bereakasi dengan kelompok amino bebas dari protein sehingga memberikan warna kecoklatan pada produk (Robinson, 1981). Laktosa merupakan salah satu jenis senyawa kriogenik yang ditambahkan pada proses spray dry untuk mengurangi kerusakan sel mikroba akibat dari spray dry (Tamime Robinson, 1989).
Maltodekstrin
Maltodekstrin didefinisikan sebagai produk hidrolisis pati (polimer sakarida tidak manis) dengan panjang rantai rata-rata 5-10 unit/molekul glukosa. Maltodekstrin secara teori diproduksi dengan menggunakan hidrolisis terkontrol melalui enzim (alfa-amilase) atau asam. Rumus umum maltodekstrin adalah (C6H10O5)n dan H2) (Kennedy et al., 1995).
Maltodekstrin merupakan bahan tambahan pangan yang aman dikonsumsi karena termasuk dalam GRAS (Generally Recognize As Safe). Larutan maltodekstrin memiliki karaktersistik flavor lembut, rasa di mulut yang halus (smooth mouthfeel), dapat mengurangi lemak sebagian atau keseluruhan dalam berbagai formula dan
11 dapat digunakan sebagai bahan pengisi dalam makanan (Burdrock, 1997 dan Benton, 2004). Tujuan penggunaan maltodekstrin menurut Kennedy et al. (1995) adalah:
1. Untuk menurunkan biaya produksi dari material dengan harga tinggi
2. Untuk mengurangi kehilangan volume selama penyimpanan atau pemindahan 3. Untuk menyerap minyak dan lemak
4. Membantu penyebaran 5. Memberikan rasa lembut 6. Meningkatkan kelarutan
Granul
Granul adalah gumpalan-gumpalan dari partikel-partikel yang lebih kecil, umumnya berbentuk tidak merata dan menjadi seperti partikel tunggal yang lebih besar. Ukuran biasanya berkisar antara 4-12 mesh. Umumnya granul dibuat dengan cara melembabkan serbuk yang diinginkan atau campuran serbuk yang digiling. Granul juga dapat diolah tanpa melembabkan serbuk, yaitu dengan cara menyalurkan adonan dari bahan serbuk yang ditekan melalui mesin pembuat granul. (Ansel, 1989). Menurut Voight (1995), granul sebaiknya memiliki bentuk dan warna teratur dan memiliki distribusi butir yang sempit serta mengandung bagian berbentuk serbuk lebih dari 10%. Granul sebaiknya juga memiliki daya hancur yang baik, tidak terlampau kering (kelembaban 3-5%) dan hancur dengan baik di dalam air. Granul mengandung bahan pengikat dan bahan pengisi.
Bahan pengisi (Filler)
Bahan pengisi adalah bahan yang ditambahkan agar diperoleh suatu bentuk, ukuran, dan volume yang sesuai. Bahan pengisi merupakan komponen penting terutama untuk zat berkhasiat yang jumlahnya sangat kecil. Bahan pengisi harus bahan yang netral terhadap bahan, berkhasiat, harus inert secara farmakologi, juga tidak berbahaya (Lachman et al., 1994).
Laktosa adalah bahan pengisi yang banyak digunakan karena tidak bereaksi dengan hampir semua bahan obat, baik yang digunakan dalam bentuk hidrat atau anhidrat. Contoh bahan pengisi lain adalah selulosa mikrokristal, kalsium fosfat dibasa, kalsium sulfat, manitol, sorbitol, dekstrosa, dan maltodekstrin (Lachman et al., 1994).
12 Bahan pengikat (Binder)
Bahan pengikat adalah bahan yang digunakan untuk mengikat bahan-bahan yang lainnya agar granul yang dihasilkan bisa bertekstur kompak. Contoh bahan pengikat yang dapat digunakan gelatin, pasta amilum, sukrosa, dan lain-lain. (Lachman et al., 1994).
Pengemasan
Pengemasan diartikan sebagai suatu proses pembungkusan, pewadahan, atau pengepakan terhadap bahan pangan yang memiliki peran penting dalam pengawetan bahan pangan hasil pertanian. Adanya wadah atau pembungkus dapat membantu mencegah atau melindungi dari kerusakan, melindungi bahan pangan yang ada didalamnya, melindungi dari bahaya pencemaran serta gangguan fisik. Pengemasan juga dapat berfungsi untuk menempatkan suatu hasil pengolahan atau produk industri agar mempunyai bentuk-bentuk yang memudahkan dalam proses penyimpanan, pengangkutan dan distribusi (Syarief et al., 1989).
Alumunium Foil
Haris dan Karmas (1989) menjelaskan, alumunium foil merupakan bahan pengemas dari logam yang berupa lembaran alumunium yang padat dan tipis dengan derajat kemurnian aluminium kurang dari 99,4%. Alumunium foil digunakan secara luas dalam pelapisan serta dibutuhkan sifat-sifat daya tembus, gas, uap air, bau atau sinar yang rendah (Bukcle et al., 1987). Alumunium foil bersifat hermetis, fleksibel, dan tidak tembus cahaya sehingga cocok utnuk pengemasan margarine dan yogurt (Syarief et al., 1989).
Low Density Polyethilene (LDPE)
LDPE adalah plastik yang memiliki sifat-sifat antara lain lentur, resisten terhadap suhu rendah, koefisien gesek rendah, kekuatan elektrik yang baik, tahan terhadap asam, basa, dan alkohol, kedap air, daya rentang tinggi tanpa sobek, transparan dan umumnya resisten terhadap bahan-bahan kimia. Jenis plastik ini banyak digunakan karena harganya murah, mudah didapat, dan banyak digunakan dalam laminasi yaitu membuat lapisan bagian dalam mudah dirapatkan dengan menggunakan panas (Buckle et al., 1987; Syarief et al., 1989).
