TESIS
PENGARUH PENYIMPANAN TERHADAP VIABILITAS
DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI BAKTERIOSIN
DARI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL) PADA SEDIAAN PROBIOTIK
OLEH:
YUNI TRISNAWITA NIM 147014004
PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2017
THE EFFECT OF STORAGE ON VIABILITY AND ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF BACTERIOCIN FROM
LACTIC ACID BACTERIA (LAB) IN PROBIOTIC PREPARATIONS
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi
Universitas Sumatera Utara
OLEH:
YUNI TRISNAWITA NIM 147014004
PROGRAM STUDI MAGISTER FARMASI FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2017
LEMBAR PERSETUJUAN TESIS
PENGARUH PENYIMPANAN TERHADAP VIABILITAS DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI BAKTERIOSIN
DARI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL) PADA SEDIAAN PROBIOTIK
OLEH:
YUNI TRISNAWITA NIM 147014004
Medan, Februari 2017 Menyetujui:
Komisi Pembimbing, Komisi Penguji,
Prof. Dr. Jansen Silalahi, M.App.Sc., Apt. Prof. Dr.rer.nat. E. De Lux Putra, S.U., Apt.
NIP 195006071979031001 NIP 195306191983031001
Prof. Dr. Siti Morin Sinaga, M.Sc., Apt. Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt.
NIP 195008281976032002 NIP 195707231986012001
Prof. Dr. Jansen Silalahi, M.App.Sc., Apt.
NIP 195006071979031001
Prof. Dr. Siti Morin Sinaga, M.Sc., Apt.
NIP 195008281976032002
Mengetahui: Disahkan Oleh:
Sekretaris Program Studi, Dekan,
Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt. Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt.
NIP 195103261978022001 NIP 195707231986012001
LEMBAR PENGESAHAN TESIS
Nama Mahasiswa : Yuni Trisnawita Nomor Induk Mahasiswa : 147014004
Program Studi : Magister Farmasi
Judul Tesis : Pengaruh Penyimpanan terhadap Viabilitas dan Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari Bakteri Asam Laktat (BAL) pada Sediaan Probiotik
Telah diuji dan dinyatakan LULUS di depan Tim penguji pada hari Jumat tanggal sepuluh bulan Februari tahun dua ribu tujuh belas.
Mengesahkan:
Tim Penguji Tesis
Ketua Tim Penguji Tesis : Prof. Dr. Jansen Silalahi, M.App.Sc., Apt.
Anggota Tim Penguji Tesis : Prof. Dr. Siti Morin Sinaga, M.Sc., Apt.
Prof. Dr. rer. nat. E. De Lux Putra, S.U., Apt.
Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt.
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama Mahasiswa : Yuni Trisnawita Nomor Induk Mahasiswa : 147014004 Program Studi : Magister Farmasi
Judul Tesis : Pengaruh Penyimpanan terhadap Viabilitas dan Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari Bakteri Asam Laktat (BAL) pada Sediaan Probiotik
Dengan ini menyatakan bahwa tesis yang saya buat adalah asli karya saya sendiri, bukan plagiat dan apabila dikemudian hari diketahui tesis saya tersebut plagiat karena kesalahan saya sendiri maka saya bersedia diberi sanksi apapun oleh Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi USU. Saya tidak akan menuntut pihak manapun atas perbuatan saya tersebut.
Demikian surat pernyataan ini saya perbuat dengan sebenarnya dan dalam keadaan sehat.
Medan, Februari 2017 Yang membuat pernyataan,
Yuni Trisnawita NIM 147014004
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “Pengaruh Penyimpanan terhadap Viabilitas dan Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari
Bakteri Asam Laktat (BAL) pada Sediaan Probiotik” yang merupakan salah satu syarat memperoleh gelar Magister Farmasi di Fakultas Farmasi
Universitas Sumatera Utara. Selama menyelesaikan penelitian dan tesis ini penulis telah banyak mendapatkan bantuan dan dorongan dari berbagai pihak, baik moril maupun materil. Untuk itu penulis menghaturkan penghargaan dan terima kasih yang tiada terhingga kepada:
1. Rektor Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, S.H., M.Hum., atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan Program Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.
2. Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Ibu Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt., yang telah menyediakan fasilitas dan kesempatan bagi penulis menjadi mahasiswa Program Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.
3. Sekretaris Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Ibu Prof. Dr. Rosidah, M.Si., Apt., yang telah memberikan fasilitas bagi penulis selama menjadi mahasiswa Program Studi Magister Farmasi pada Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara.
4. Dosen pembimbing, Bapak Prof. Dr. Jansen Silalahi, M.App.Sc., Apt., dan Ibu Prof. Dr. Siti Morin Sinaga, M.Sc., Apt., yang telah banyak memberikan
bimbingan, arahan, masukan, saran, dan dorongan dengan penuh kesabaran tulus dan ikhlas bagi penulis dalam menjalani pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis ini.
5. Dosen pambanding, Bapak Prof. Dr. rer. nat. Effendy De Lux Putra, S.U., Apt., dan Ibu Prof. Dr. Masfria, M.S., Apt., yang telah banyak memberikan saran dan masukan bagi penulis dalam penyelesaian tesis ini, sehingga tesis ini semakin baik.
6. Ayahanda Sutrisno rahimahullah, Ibunda Nuraini, adikku Febi Firmansyah rahimahullah, Zulfan Ahmad, dan Fauziah Tul Halim, yang telah banyak memberikan bantuan dalam bentuk moril dan materil bagi penulis dalam menjalani pendidikan, penelitian dan penyelesaian tesis ini.
7. Suami tercinta Khairil Azmi, SH., serta anak-anakku Al Ghifari Naymi dan Arashkafi Naymi atas keridhoannya yang tiada henti mendoakan dan memberikan semangat serta kasih sayang yang tak ternilai dengan apapun.
8. Bapak Dr. Panal Sitorus, M. Si., Apt., serta seluruh asisten di Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara yang telah membantu dan memberikan informasi dalam penelitian dan penyelesaian tesis ini.
9. Ibu Dra. Nunuk Priyani, M. Sc., dan Ibu Nurhasni Muluk serta seluruh asisten di Laboratorium Mikrobiologi FMIPA Universitas Sumatera Utara yang telah membantu dan memberikan informasi dalam penelitian dan penyelesaian
tesis ini.
10. Teman-teman seperjuangan Program Studi Magister Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara yang terus memotivasi dan membantu penulis dalam menyelesaikan tesis ini.
Serta untuk semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah banyak membantu dalam penyelesaian tesis ini. Kiranya Allah SWT memberikan balasan yang berlipat ganda atas kebaikan dan bantuan yang telah diberikan kepada penulis. Akhir kata penulis berharap semoga tesis ini dapat menjadi kontribusi yang bermanfaat bagi ilmu pengetahuan khususnya di bidang farmasi.
Medan, Februari 2017 Penulis,
Yuni Trisnawita NIM 147014004
PENGARUH PENYIMPANAN TERHADAP VIABILITAS DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI BAKTERIOSIN
DARI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL) PADA SEDIAAN PROBIOTIK
ABSTRAK
Probiotik merupakan mikroorganisme hidup yang dapat memberikan efek menguntungkan bagi kesehatan inang jika diberikan dalam jumlah yang cukup (107 CFU/hari). Golongan bakteri asam laktat (BAL) seperti Lactobacillus, Streptococcus dan bakteri Bifidobacterium paling umum digunakan sebagai bakteri probiotik guna memelihara ekologi mikroflora saluran pencernaan dengan menghambat laju pertumbuhan mikroflora yang tidak diinginkan seperti bakteri Staphylococcus aureus (S. aureus) dan bakteri Escherichia coli (E. coli). Efek tersebut disebabkan oleh kemampuan bakteri dalam menghasilkan asam laktat serta substansi penghambat spesifik seperti bakteriosin yang memiliki aktivitas antibakteri luas terhadap bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas dan aktivitas antibakteri bakteriosin dari bakteri asam laktat (BAL) pada sediaan probiotik terhadap bakteri S. aureus dan E. coli.
Sediaan probiotik yang digunakan adalah A (Lacto B), B (Rillus), C (Interlac) dan D (Lacbon) masing-masing mengandung BAL tunggal maupun
campuran. Uji viabilitas BAL dilakukan dengan menghitung koloni bakteri yang tumbuh pada media MRSA dan menguji aktivitas antibakterinya pada setiap uji viabilitas. Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL dilakukan terhadap bakteri S. aureus dan E. coli pada media MHA menggunakan cakram kertas berdiameter 6 mm dengan Tetrasiklin HCl 30 µg sebagai kontrol positif dan akuades sebagai kontrol negatif. Pengujian dilakukan setiap 7 hari dimulai hari ke-0 dan sesudah penyimpanan pada suhu 4oC dan 28oC selama 28 hari.
Penelitian menunjukkan bahwa viabilitas BAL A tidak sesuai label (5,04 x 107 CFU/sachet), sedangkan viabilitas BAL B, C dan D sesuai label.
Penyimpanan pada suhu 28oC selama 28 hari menyebabkan penurunan signifikan pada viabilitas BAL C (P < 0,05) meskipun seluruh BAL tetap menunjukkan adanya aktivitas antibakteri terhadap bakteri S. aureus dan E. coli pada tiap uji viabilitas. Penyimpanan pada suhu 28oC selama 28 hari menyebabkan penurunan
aktivitas antibakteri bakteriosin yang signifikan dari BAL A terhadap bakteri S. aureus dan E. coli dan BAL B terhadap bakteri E. coli (P < 0,05).
Kesimpulan dari penelitian ini sebaiknya melakukan penyimpanan pada suhu 4oC guna mempertahankan viabilitas dan aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL pada sediaan probiotik.
Kata kunci: Probiotik, Viabilitas, Antibakteri, Bakteriosin, Penyimpanan.
THE EFFECT OF STORAGE ON VIABILITY AND
ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF BACTERIOCIN
FROM LACTIC ACID BACTERIA (LAB) IN PROBIOTIC PREPARATIONS
ABSTRACT
Probiotic is living microorganism that confer a health benefit on the host when it is administered in adequate (107 CFU/day). Group of lactic acid bacteria (LAB) such as Lactobacillus, Streptococcus and Bifidobacterium bacteria most commonly used as probiotic bacteria to preserve ecology of digestive tract microflora that inhibit the growth of unwanted microflora such as Staphylococcus aureus (S. aureus) and Escherichia coli (E. coli). The effect is caused by ability of bacteria to produce lactic acid like bacteriocin that have broad antibacterial activity against Gram positive and Gram negative bacteria.
The objective was to determine the effect of storage on the viability and the antibacterial activity of bacteriocin from lactic acid bacteria (LAB) in probiotic preparations against S. aureus and E. coli.
Four different of probiotic preparations was used A (Lacto B), B (Rillus), C (Interlac) and D (Lacbon) each contains single or mixed LAB. Viability test of
LAB was done by counting number of colony bacteria that live on MRSA medium and then test of antibacterial activity of LAB was usually after viability test. Test of antibacterial activity bacteriocin of LAB against S. aureus and E. coli on media MHA using paper disc of diameter 6 mm, Tetracycline HCl 30 µg as positive control and distilled water as negative control. Observation was done every 7 days started on day 0 and after storage at temperature 4oC and 28oC for 28 days.
The result show that counts of the colonies from LAB A was less on the label (5,04 x 107 CFU/sachet), whereas viability of B, C and D as a lable. Storage at temperature of 28oC for 28 days counts significant loss of viability from LAB C (P < 0.05) although LAB still inhibit zone against S. aureus and E. coli in each test viability. Storage at temperature of 28oC for 28 days decrease significantly on the antibacterial activity LAB of bacteriocin for sample A against S. aureus bacteria and E. coli and LAB B against E. coli bacteria (P < 0.05).
Conclucions from this study suggest that storage at temperature of 4°C for 28 days maintain viability and antibacterial activity bacteriocin LAB in probiotic preparations.
Key words: Probiotic, Viability, Antibacterial, Bacteriocin, Storage.
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL ... i
HALAMAN JUDUL ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN TESIS ... iii
LEMBAR PENGESAHAN TESIS ... iv
SURAT PERNYATAAN ... v
KATA PENGANTAR ... vi
ABSTRAK ... ix
ABSTRACT ... x
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... ... xvi
DAFTAR GAMBAR ... xvii
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
DAFTAR SINGKATAN ... xx
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Hipotesis ... 3
1.4 Tujuan Penelitian ... 4
1.5 Manfaat Penelitian ... 4
1.6 Kerangka Pikir Penelitian ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7
2.1 Bakteri ... 7
2.2 Bakteri saluran pencernaan ... 8
2.2.1 Bakteri Escherichia coli. ... 9
2.2.2 Bakteri Staphylococcus aureus ... 9
2.2.3 Bakteri asam laktat ... 10
2.2.3.1 Bakteri Lactobacillus. ... 10
2.2.2.2 Bakteri Streptococcus thermophilus. ... 12
2.2.2.3 Bakteri Bifidobacterium. ... 12
2.3 Probiotik... 13
2.3.1 Manfaat probiotik ... 13
2.3.1.1 Antidiare. ... 14
2.3.1.2 Antihipertensi.. ... 14
2.3.1.3 Antialergi. ... 14
2.3.1.4 Imunomodulator ... 15
2.3.1.5 Menurunkan kolesterol ... 15
2.3.1.6 Memperbaiki intoleransi laktosa. ... 15
2.3.1.7 Mengurangi Irritable bowel syndrome ... 16
2.3.1.8 Pemberantasan Helicobacter pylori. ... 16
2.3.1.9 Mencegah kanker usus besar ... 16
2.3.1.10 Mencegah vaginosis. ... 16
2.3.2 Sediaan probiotik ... 17
2.3.2.1 Produk susu fermentasi. ... 17
2.3.2.2 Pangan atau minuman fermentasi. ... 18
2.3.2.3 Sediaan farmasi. ... 18
2.3.3 Hal yang perlu diperhatikan pada sediaan probiotik .. 20
2.4 Pertumbuhan Bakteri ... 21
2.4.1 Pertumbuhan simbiosis... 24
2.4.2 Pertumbuhan sinergis. ... 24
2.4.3 Pertumbuhan antagonis. ... 25
2.5 Metabolisme Bakteri ... 25
2.6 Isolasi Bakteri ... 27
2.7 Identifikasi Bakteri ... 28
2.8 Viabilitas Bakteri ... 28
2.8.1 Faktor-faktor yang mempengaruhi viabilitas bakteri. 29 2.8.1.1 Faktor intrinsik. ... 29
2.8.1.2 Faktor ekstrinsik. ... 30
2.8.1.3 Faktor implisit. ... 31
2.9 Senyawa Antibakteri ... 31
2.9.1 Asam organik. ... 31
2.9.2 Hidrogen peroksida. ... 32
2.9.3 Karbon dioksida ... 32
2.9.4 Diasetil. ... 32
2.9.5 Bakteriosin... 32
2.9.5.1 Karakteristik bakteriosin. ... 33
2.9.5.2 Mekanisme aksi bakteriosin ... 33
2.9.5.3 Sintesis bakteriosin ... 33
2.9.5.4 Faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas antibakteri bakteriosin ... 34
2.10 Uji Viabilitas dan Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari
BAL ... 34
2.10.1 Uji Viabilitas BAL. ... 34
2.10.2 Uji Aktivitas Antibakteri Bakteriosin dari BAL. ... 35
BAB III METODE PENELITIAN ... 40
3.1 Desain Penelitian ... 40
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ... 40
3.3 Alat dan Bahan... 40
3.3.1 Alat. ... 40
3.3.2 Bahan. ... 41
3.3.2.1 Pengumpulan sampel. ... 41
3.3.2.2 Pembuatan media MRSA (deMann Rogosa Sharpe Agar) ... 42
3.3.2.3 Pembuatan media MRSB (deMann Rogosa Sharpe Broth) ... 43
3.3.2.4 Pembuatan media NA (Nutrient Agar) ... 43
3.3.2.5 Pembuatan media MHA (Muller Hinton Agar) ... 44
3.3.2.6 Pembuatan media agar miring ... 44
3.3.2.7 Pembuatan larutan NaCl 0,9%. ... 44
3.3.2.8 Pembuatan larutan McFarland No. 0,5 ... 44
3.3.2.9 Peremajaan bakteri ... 45
3.3.2.10 Pembuatan inokulum bakteri patogen ... 45
3.3.2.11 Pembuatan lempeng bakteri patogen ... 45
3.4 Prosedur ... 45
3.4.1 Uji viabilitas BAL ... 45
3.4.2 Uji aktivitas antibakteri hasil uji viabilitas BAL ... 46
3.4.3 Isolasi BAL... 46
3.4.4 Identifikasi BAL ... 46
3.4.5 Penentuan waktu inkubasi optimum BAL... 47
3.4.6 Penentuan waktu optimum aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 48
3.4.7 Produksi bakteriosin dari BAL ... 49
3.4.8 Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 49
3.5 Analisis Data ... 50
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 51
4.1 Viabilitas BAL ... 51
4.2 Aktivitas antibakteri hasil uji viabilitas BAL ... 54
4.3 Karakteristik BAL... 58
4.4 Jenis BAL ... 59
4.5 Waktu inkubasi optimum BAL ... 60
4.6 Pengaruh inkubasi terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 62
4.7 Aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL. ... 63
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 68
5.1 Kesimpulan ... 68
5.2 Saran ... 68
DAFTAR PUSTAKA ... 69
LAMPIRAN ... 76
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 Karakteristik metabolisme bakteri Lactobacillus sp ... 26
2.2 Ketentuan potensi aktivitas antibakteri ... 37
2.3 Uji viabilitas BAL ... 38
2.4 Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 39
4.1 Pengaruh penyimpanan pada suhu 4oC terhadap viabilitas BAL (log CFU/sediaan) ... 52
4.2 Pengaruh penyimpanan pada suhu 28oC terhadap viabilitas BAL (log CFU/sediaan) ... 52
4.3 Pengaruh suhu 4oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... 54
4.4 Pengaruh suhu 28oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... 55
4.5 Jenis BAL dalam sampel ... 60
4.6 Waktu inkubasi BAL ... 61
4.7 Aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL terhadap S. aureus .... 62
4.8 Pengaruh penyimpanan pada suhu 4oC terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 64
4.9 Pengaruh penyimpanan pada suhu 28oC terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 65
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1.1 Kerangka pikir penelitian ... 6
2.1 Kurva pertumbuhan bakteri ... 22
4.1 Jumlah koloni BAL ... 51
4.2 Pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas BAL ... 52
4.3 Aktivitas antibakteri BAL terhadap bakteri S. aureus ... 55
4.4 Aktivitas antibakteri BAL terhadap bakteri E. coli ... 56
4.5 Pengaruh suhu 4oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... . 56
4.6 Pengaruh suhu 28oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... . 57
4.7 Morfologi koloni BAL ... 58
4.8 Morfologi sel BAL ... 60
4.9 Pengaruh waktu inkubasi terhadap pertumbuhan BAL ... 61
4.10 Aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL terhadap S. aureus .. 62
4.11 Aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 63
4.12 Pengaruh penyimpanan pada suhu 4oC terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... . 64
4.13 Pengaruh penyimpanan pada suhu 28oC terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... . 65
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1 Komposisi sediaan probiotik mengandung BAL ... 76
2 Perhitungan sampel ... 77
3 Diagram uji viabilitas BAL ... 78
4 Diagram uji aktivitas antibakteri BAL hasil uji viabilitas ... 79
5 Diagram penentuan waktu inkubasi optimum BAL ... 80
6 Diagram produksi bakteriosin dari BAL ... 81
7 Diagram kerja ... 82
8 Perhitungan ALT BAL ... 83
9 Data pengenceran sampel ... 84
10 Pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas BAL ... 85
11 SPSS pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas BAL (log CFU/g) ... . 86
12 SPSS pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas (log CFU/sediaan) ... . 87
13 Pengaruh penyimpanan pada suhu 4oC dan 28oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... . 88
14 Data pengaruh penyimpanan pada suhu 4oC dan 28oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... . 90
15 SPSS penyimpanan pada suhu 4oC dan 28oC terhadap aktivitas antibakteri BAL ... . 92
16 Waktu inkubasi optimum BAL ... 95
17 Pengaruh waktu inkubasi terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL terhadap bakteri S. aureus ... . 96
18 Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL terhadap S. aureus 97 19 Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL terhadap E. coli .... 98
20 Data uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL ... 99 21 SPSS pengaruh penyimpanan terhadap aktivitas antibakteri
bakteriosin dari BAL pada sediaan probiotik ... . 100 22 Alat-alat ... 102 23 Bahan-bahan ... 105
DAFTAR SINGKATAN
BAL : Bakteri asam laktat L. : Lactobacillus B. : Bifidobacterium S. : Streptococcus
S. aureus : Staphylococcus aureus E. coli : Escherichia coli
MRSA : deMann Rogosa Sharpe Agar MRSB : deMann Rogosa Sharpe Broth NA : Nutrient Agar
MHA : Mueller Hinton Agar ALT : Angka Lempeng Total
oC : derajat celcius rpm : revolusi per menit
Asa : sampel A terhadap Staphylococcus aureus Bsa : sampel B terhadap Staphylococcus aureus Csa : sampel C terhadap Staphylococcus aureus Dsa : sampel D terhadap Staphylococcus aureus AEc : sampel A terhadap Escherichia coli BEc : sampel B terhadap Escherichia coli CEc : sampel C terhadap Escherichia coli DEc : sampel D terhadap Escherichia coli
KpSa : kontrol positif terhadap Staphylococcus aureus
KpEc : kontrol positif terhadap Escherichia coli
KnSa : kontrol negatif terhadap Staphylococcus aureus KnEc : kontrol negatif terhadap Escherichia coli
i : inokulum
s : supernatan b : bakteriosin Ts : suhu simpan (oC) Ti : suhu inkubasi (oC) Ws : waktu simpan (hari) Wi : waktu inkubasi (jam)
PENGARUH PENYIMPANAN TERHADAP VIABILITAS DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI BAKTERIOSIN
DARI BAKTERI ASAM LAKTAT (BAL) PADA SEDIAAN PROBIOTIK
ABSTRAK
Probiotik merupakan mikroorganisme hidup yang dapat memberikan efek menguntungkan bagi kesehatan inang jika diberikan dalam jumlah yang cukup (107 CFU/hari). Golongan bakteri asam laktat (BAL) seperti Lactobacillus, Streptococcus dan bakteri Bifidobacterium paling umum digunakan sebagai bakteri probiotik guna memelihara ekologi mikroflora saluran pencernaan dengan menghambat laju pertumbuhan mikroflora yang tidak diinginkan seperti bakteri Staphylococcus aureus (S. aureus) dan bakteri Escherichia coli (E. coli). Efek tersebut disebabkan oleh kemampuan bakteri dalam menghasilkan asam laktat serta substansi penghambat spesifik seperti bakteriosin yang memiliki aktivitas antibakteri luas terhadap bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas dan aktivitas antibakteri bakteriosin dari bakteri asam laktat (BAL) pada sediaan probiotik terhadap bakteri S. aureus dan E. coli.
Sediaan probiotik yang digunakan adalah A (Lacto B), B (Rillus), C (Interlac) dan D (Lacbon) masing-masing mengandung BAL tunggal maupun
campuran. Uji viabilitas BAL dilakukan dengan menghitung koloni bakteri yang tumbuh pada media MRSA dan menguji aktivitas antibakterinya pada setiap uji viabilitas. Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL dilakukan terhadap bakteri S. aureus dan E. coli pada media MHA menggunakan cakram kertas berdiameter 6 mm dengan Tetrasiklin HCl 30 µg sebagai kontrol positif dan akuades sebagai kontrol negatif. Pengujian dilakukan setiap 7 hari dimulai hari ke-0 dan sesudah penyimpanan pada suhu 4oC dan 28oC selama 28 hari.
Penelitian menunjukkan bahwa viabilitas BAL A tidak sesuai label (5,04 x 107 CFU/sachet), sedangkan viabilitas BAL B, C dan D sesuai label.
Penyimpanan pada suhu 28oC selama 28 hari menyebabkan penurunan signifikan pada viabilitas BAL C (P < 0,05) meskipun seluruh BAL tetap menunjukkan adanya aktivitas antibakteri terhadap bakteri S. aureus dan E. coli pada tiap uji viabilitas. Penyimpanan pada suhu 28oC selama 28 hari menyebabkan penurunan
aktivitas antibakteri bakteriosin yang signifikan dari BAL A terhadap bakteri S. aureus dan E. coli dan BAL B terhadap bakteri E. coli (P < 0,05).
Kesimpulan dari penelitian ini sebaiknya melakukan penyimpanan pada suhu 4oC guna mempertahankan viabilitas dan aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL pada sediaan probiotik.
Kata kunci: Probiotik, Viabilitas, Antibakteri, Bakteriosin, Penyimpanan.
THE EFFECT OF STORAGE ON VIABILITY AND
ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF BACTERIOCIN
FROM LACTIC ACID BACTERIA (LAB) IN PROBIOTIC PREPARATIONS
ABSTRACT
Probiotic is living microorganism that confer a health benefit on the host when it is administered in adequate (107 CFU/day). Group of lactic acid bacteria (LAB) such as Lactobacillus, Streptococcus and Bifidobacterium bacteria most commonly used as probiotic bacteria to preserve ecology of digestive tract microflora that inhibit the growth of unwanted microflora such as Staphylococcus aureus (S. aureus) and Escherichia coli (E. coli). The effect is caused by ability of bacteria to produce lactic acid like bacteriocin that have broad antibacterial activity against Gram positive and Gram negative bacteria.
The objective was to determine the effect of storage on the viability and the antibacterial activity of bacteriocin from lactic acid bacteria (LAB) in probiotic preparations against S. aureus and E. coli.
Four different of probiotic preparations was used A (Lacto B), B (Rillus), C (Interlac) and D (Lacbon) each contains single or mixed LAB. Viability test of
LAB was done by counting number of colony bacteria that live on MRSA medium and then test of antibacterial activity of LAB was usually after viability test. Test of antibacterial activity bacteriocin of LAB against S. aureus and E. coli on media MHA using paper disc of diameter 6 mm, Tetracycline HCl 30 µg as positive control and distilled water as negative control. Observation was done every 7 days started on day 0 and after storage at temperature 4oC and 28oC for 28 days.
The result show that counts of the colonies from LAB A was less on the label (5,04 x 107 CFU/sachet), whereas viability of B, C and D as a lable. Storage at temperature of 28oC for 28 days counts significant loss of viability from LAB C (P < 0.05) although LAB still inhibit zone against S. aureus and E. coli in each test viability. Storage at temperature of 28oC for 28 days decrease significantly on the antibacterial activity LAB of bacteriocin for sample A against S. aureus bacteria and E. coli and LAB B against E. coli bacteria (P < 0.05).
Conclucions from this study suggest that storage at temperature of 4°C for 28 days maintain viability and antibacterial activity bacteriocin LAB in probiotic preparations.
Key words: Probiotic, Viability, Antibacterial, Bacteriocin, Storage.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saluran pencernaan manusia mengandung berbagai jenis mikroorganisme aktif dengan metabolisme berbeda yang mempengaruhi kesehatan manusia.
Lebih dari 1014 CFU jenis mikroorganisme berbeda terdapat dalam saluran pencernaan dengan jumlah mikroba normal yang terdapat dalam usus halus khususnya jejunum dan ileum sekitar 106-107 CFU dan sekitar 109-1010 CFU terdapat dalam usus besar (kolon) (Sopandi dan Wardah, 2014).
Probiotik merupakan mikroorganisme hidup yang dapat memberikan efek menguntungkan bagi kesehatan inang jika diberikan dalam jumlah yang sesuai.
Dosis minimum konsumsi harian bakteri probiotik adalah 107 CFU. Golongan bakteri asam laktat seperti Lactobacillus, Streptococcus dan Bifidobacterium paling umum digunakan sebagai bakteri probiotik. Bakteri-bakteri ini merupakan mikroba baik saluran pencernaan khususnya usus halus dan usus besar yang memberikan efek menguntungkan bagi kesehatan inang (Malago, et al., 2011).
Bakteri asam laktat (BAL) dapat memelihara ekologi mikroflora saluran pencernaan dengan menghambat laju pertumbuhan mikroflora yang tidak diinginkan. Efek tersebut disebabkan karena kemampuan bakteri dalam menghasilkan asam laktat dalam jumlah besar serta substansi penghambat spesifik seperti bakteriosin (Hardiningsih, 2006).
Bakteriosin merupakan senyawa peptida yang dieksresikan oleh bakteri, bersifat menghambat pertumbuhan bakteri lain terutama yang memiliki
kekerabatan erat secara filogenik dan mudah terdegradasi oleh enzim proteolitik dalam saluran pencernaan (Kusmiati dan Malik, 2002). Bakteriosin memiliki spektrum aktivitas antibakteri yang luas terhadap bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif meskipun bakteriosin dilaporkan lebih efektif melawan bakteri Gram positif. Sasaran bakteriosin adalah menghambat biosintesis dinding sel bakteri sehingga mengakibatkan pembentukan lubang pada pori (lisis) akibat ketidakseimbangan tekanan osmosis antara lingkungan dan dalam sel yang menyebabkan kematian sel (Yulinery, dkk., 2015).
Secara umum sel bakteri probiotik hidup diperoleh dari 3 sumber, yaitu:
(1) produk susu fermentasi, (2) pangan atau minuman fermentasi, serta (3) sediaan farmasi bentuk kapsul, serbuk dan tablet. Beberapa manfaat dari mengkonsumsi bakteri probiotik diantaranya sebagai antidiare, antialergi, antihipertensi, antikolesterol, imunomodulator, memperbaiki intoleransi laktosa, pemberantasan helicobacter pylori, mengurangi Irritable bowel syndrome (IBS), mencegah vaginosis, dan kanker usus besar (Junior, et al., 2015).
Penelitian dilakukan terhadap sediaan probiotik karena memiliki manfaat dan sifat komersial yang terus berkembang dalam beberapa tahun terakhir. Informasi pada label produk probiotik, terutama mengenai komposisi, identitas bakteri probiotik dan jumlah bakteri hidup harus akurat guna menjamin keamanan dan fungsi sediaan probiotik (Carollina, 2015).
Begum, et al. (2015) melaporkan bahwa 3 dari 4 sediaan probiotik mengandung bakteri Lactobacillus sp. yang beredar dipasaran tidak memiliki viabilitas bakteri sesuai label, meskipun aktivitas antibakterinya terhadap beberapa bakteri patogen yang di uji secara in vitro tetap baik. Begitu juga dengan Darmasena (2012) yang menyatakan bahwa hanya terdapat 1 produk yang
memiliki jumlah bakteri sesuai dengan label kemasan dari 6 produk makanan komersil mengandung L. plantarum.
Viabilitas bakteri probiotik dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti kondisi fisiologis, toksisitas bahan, pH, oksigen, aktivitas air, nutrisi, suhu dan waktu simpan. Menurut Lee dan Salminen (1995), kebanyakan sediaan probiotik memiliki umur simpan yang pendek, bahkan saat disimpan pada suhu yang rendah.
Hal ini menimbulkan masalah baik bagi konsumen maupun produsen karena manfaat menguntungkan dari konsumsi bakteri probiotik hanya diperoleh jika bakteri probiotik dikonsumsi dalam jumlah yang sesuai (Utami, 2013).
Maka tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas dan aktivitas antibakteri bakteriosin dari bakteri asam laktat (BAL) pada sediaan probiotik terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, maka disusun rumusan masalah sebagai berikut:
a. Apakah viabilitas BAL pada sediaan probiotik sesuai dengan label?
b. Apakah penyimpanan mempengaruhi viabilitas dan aktivitas antibakteri BAL pada sediaan probiotik terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli selama pengujian viabilitas?
c. Apakah penyimpanan mempengaruhi aktivitas antibakteri bakteriosin dari
BAL pada sediaan probiotik terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli?
1.3 Hipotesis
Hipotesis dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
a. Viabilitas BAL pada sediaan probiotik sesuai dengan label.
b. Penyimpanan pada suhu rendah mempertahankan viabilitas dan aktivitas antibakteri BAL pada sediaan probiotik terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli selama pengujian viabilitas.
c. Penyimpanan pada suhu rendah mempertahankan aktivitas antibakteri
bakteriosin dari BAL pada sediaan probiotik terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dilakukannya penelitian ini antara lain untuk:
a. Mengetahui apakah viabilitas BAL pada sediaan probiotik sesuai label.
b. Mengetahui apakah penyimpanan mempengaruhi viabilitas dan aktivitas antibakteri BAL pada sediaan probiotik terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli selama pengujian viabilitas.
c. Mengetahui apakah penyimpanan mempengaruhi aktivitas antibakteri
bakteriosin dari BAL pada sediaan probiotik terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli?
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
a. Memberikan informasi mengenai viabilitas BAL pada sediaan probiotik.
b. Memberikan informasi mengenai pengaruh penyimpanan terhadap viabilitas dan aktivitas antibakteri BAL pada sediaan probiotik terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli selama pengujian viabilitas.
c. Memberikan informasi mengenai pengaruh penyimpanan terhadap aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL pada sediaan probiotik terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli.
1.6 Kerangka Pikir Penelitian
Uji viabilitas BAL dari sediaan probiotik dilakukan dengan menghitung dan menyesuaikan hasil yang diperoleh berdasarkan jumlah bakteri yang tertera pada
label sediaan, lalu dilakukan uji daya hambat terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli. Selanjutnya mengisolasi dan mengidentifikasi BAL hasil
dari uji viabilitas bakteri dan menentukan waktu inkubasi optimum pertumbuhan BAL pada waktu inkubasi ke-0, 24, 48, 72, 96 dan 120 jam, serta menentukan waktu inkubasi optimum aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL terhadap bakteri patogen S. aureus dilakukan pada waktu inkubasi ke-48, 72 dan 96 jam.
Uji aktivitas antibakteri bakteriosin dari BAL pada sediaan probiotik dilakukan terhadap bakteri patogen S. aureus dan E. coli pada hari ke-0 sebelum di simpan, dan pada hari ke-7, 14, 21 dan 28 setelah disimpan pada suhu 4oC (dalam refrigerator) dan 28oC (dalam inkubator) (Carollina, 2015; Begum, et al., 2015;
Barua, 2015; Adebayo, et al., 2014; Rawal, et al., 2013; Ramalingam dan Anvita, 2011). Kerangka pikir penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.1.
Isolasi bakteri Sediaan
probiotik mengandung BAL hari ke-0
BAL
Identifikasi bakteri
Bentuk, tepian, warna, ukuran, permukaan, dan elevasi
Bakteriosin dari BAL
Aktivitas antibakteri bakteriosin Suhu simpan :
4oC dan 28oC;
uji hari ke-7, 14, 21, 28.
ALT bakteri (CFU/sediaan)
Diameter zona hambat bakteri
(mm) Suhu simpan :
4oC dan 28oC;
uji hari ke-7, 14, 21, 28.
Pertumbuhan bakteri (0, 24, 48, 72, 96 ,120 jam inkubasi)
- Fase lag - Fase log - Fase stasioner - Fase kematian Pengamatan
morfologi koloni
- Pewarnaan Gram - Uji katalase
Penentuan waktu inkubasi optimum bakteri
- Penyerapan warna ungu - Morfologi sel - Pembentukan
gelembung
Penentuan waktu optimum
aktivitas antibakteri bakteriosin
bakteri
Viabilitas BAL
Aktivitas antibakteri bakteriosin (48, 72, 96 jam
inkubasi)
Diameter zona hambat bakteri
(mm) Aktivitas
antibakteri BAL
Diameter zona hambat bakteri
(mm)
Gambar 1.1 Kerangka pikir penelitian Variabel
Bebas
Variabel
Terikat
Parameter
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bakteri
Bakteri (bakterion) berasal dari bahasa Yunani yang berarti tongkat atau batang yang disebut mikroorganisme dengan ukuran 0,5-1,0 sampai 2,0-10 µm, bersel satu, motil atau nonmotil tidak berklorofil, berbiak dengan membelah diri dan tanpa nukleus yang terdiri atas beberapa kelompok (Dwijoseputro, 2010;
Sopandi dan Wardah, 2014).
Kelompok bakteri berdasarkan bentuk morfologinya yaitu: (a) Bentuk batang (basil/bacillus) berbentuk tongkat pendek silindris. Bakteri golongan ini dapat bergandengan panjang (streptobasil), bergandengan dua-dua atau terlepas satu sama lainnya. Sebagian besar bateri berbentuk basil. (b) Bentuk bulat (kokus/coccus) berbentuk seperti bola-bola kecil. Bakteri golongan ini dapat bergandengan panjang serupa tali di leher (streptokokus), bergandengan dua-dua, atau mengelompok menjadi untaian (stafilokokus). (c) Bentuk spiral (spiril/spirillum) berbentuk bengkok seperti spiral. Bakteri golongan ini lebih sedikit jumlahnya dibandingkan bentuk basil dan kokus (Dwijoseputro, 2010;
Sopandi dan Wardah, 2014).
Kelompok bakteri berdasarkan pewarnaan Gram yaitu: (a) Bakteri Gram negatif, memiliki dinding kompleks terdiri dari membran luar, membran tengah dan membran dalam. Membran luar tersusun dari lipopolisakarida, lipoprotein dan fosfolipid yang berfungsi sebagai pembatas transfor dan penyangga, membran tengah tersusun dari lapisan tipis peptidoglikan (mukopeptida), dan membran
dalam tersusun atas fosfolipida. (b) Bakteri Gram positif, memiliki dinding sel tebal dan kaku yang tersusun oleh beberapa lapis mukopeptida (peptidoglikan) serta 2 jenis asam teikoat (Dwijoseputro, 2010; Sopandi dan Wardah, 2014).
Kelompok bakteri berdasarkan sistem respirasinya yaitu: (a) Bakteri aerob memerlukan oksigen untuk tumbuh dan melakukan pembelahan. (b) Bakteri anaerob tidak dapat tumbuh jika terdapat oksigen. (c) Bakteri anaerob fakultatif mampu tumbuh dengan atau tanpa oksigen (Dwijoseputro, 2010; Sopandi dan Wardah, 2014).
2.2 Bakteri Saluran Pencernaan
Saluran pencernaan manusia dihuni oleh berbagai jenis mikroorganisme yang terdapat dalam usus halus maupun dalam usus besar. Saluran pencernaan manusia mengandung lebih dari 1014 CFU bakteri aktif dengan berbagai metabolisme yang berpengaruh terhadap kesehatan manusia. Bakteri normal yang terdapat dalam usus halus khususnya jejunum dan ileum sekitar 106-7 CFU dan sekitar 109-10 CFU berasa dalam usus besar (kolon). Salah satu jenis bakteri dominan dalam usus halus adalah Lactobacillus dan dalam usus besar adalah Bifidobacterium dan Lactobacillus (Ray, 2004; Sopandi dan Wardah, 2014).
Bakteri pada usus terdiri atas 2 jenis yaitu, jenis indigenous dan jenis transit.
Jenis indigenous dapat menempel pada dinding usus, memelihara kondisi lingkungan usus dan memberi manfaat kesehatan bagi saluran pencernaan. Bakteri jenis ini seperti Lactobacillus dalam usus halus serta Bifidobacterium dan Lactobacillus dalam usus besar yang dapat memberikan efek menguntungkan bagi saluran pencernaan manusia. Sedangkan jenis transit hanya lewat atau berkoloni sementara pada tempat hidup indigenous dan dapat keluar disebabkan oleh
berbagai faktor seperti antibiotik dan kondisi lingkungan usus. Keberadaan jumlah dan jenis bakteri di dalam saluran pencernaan manusia dipengaruhi oleh umur, kebiasaan makan, dan kondisi kesehatan inang (Sopandi dan Wardah, 2014).
Bakteri lain yang terdapat pada saluran pencernaan manusia sebagai mikroflora normal diantaranya seperti Escherichia yang terdapat pada saluran pencernaan dan saluran urogenital serta Staphylococcus yang terdapat pada kulit, saluran pernafasan, saluran pencernaan, dan saluran urogenital yang dalam kondisi tertentu dapat menjadi patogen (organisme penyebab penyakit bagi organisme lain) (Pratiwi, 2008).
2.2.1 Bakteri Escherichia coli
Escherichia coli (E. coli) merupakan bakteri Gram negatif bentuk batang, anaerob fakultatif, motil atau nonmotil, berukuran 1-4 µm, bersifat enterik, tumbuh pada suhu 10-50oC dengan suhu tumbuh optimum 30-37oC. E. coli dapat menyebabkan peradangan pada selaput perut dan usus (gastroenteritis), dapat menghemolisis darah dan berkaitan dengan penyakit akibat pangan yang berbahaya bagi kesehatan jika masuk ke dalam saluran pencernaan melebihi jumlah normalnya. International Commision on Microbiological Specification for Foods (ICMSF) menyatakan batas maksimum kandungan E.coli pada makanan yang dikonsumsi mentah kurang dari 103 CFU/g. E. coli digunakan sebagai salah satu indikator sanitasi (Kaitu, 2013; Sopandi dan Wardah, 2014).
2.2.2 Bakteri Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus (S. aureus) merupakan bakteri Gram positif, bentuk bulat, tunggal atau berkelompok, berukuran 0,5-1,0 µm, anaerob fakultatif, nonmotil, dan mesofil dengan suhu tumbuh optimum 37oC. S. aureus. S. aureus menghasilkan toksin enterik pada makanan yang dapat menyebabkan
gastroenteritis dan menghemolisis darah. Gejala keracunan makanan akibat enterotoksin S. aureus berupa mual, muntah dan diare hebat yang terlihat dalam waktu 2-4 jam. Gejala ini berlangsung selama 1-2 hari dan jarang menyebabkan kematian (Adam dan Moss, 2008; Sopandi dan Wardah, 2014).
2.2.3 Bakteri asam laktat
Bakteri asam laktat (BAL) memiliki efek menghambat pertumbuhan mikroflora yang tidak diinginkan (patogen) karena kemampuannya menghasilkan asam laktat dalam jumlah besar serta substansi spesifik lainnya sehingga dapat memelihara keseimbangan ekologi mikroflora saluran pencernaan dalam kondisi normal. BAL sebagai kandidat bakteri probiotik merupakan mikroorganisme yang aman ditambahkan dalam pangan karena sifatnya tidak toksik dan tidak menghasilkan toksin (food grade microorganism) atau Generally Recognized As Safe (GRAS) yaitu mikroorganisme yang tidak beresiko terhadap kesehatan. BAL merupakan bakteri Gram positif bentuk batang atau bulat, tidak berspora, yang umumnya bersifat anaerob fakultatif. Genus BAL yang telah lama digunakan sebagai kandidat proiotik adalah Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, dan Streptococcus serta genus Bifidobacterium (Setianingsih, 2010;
Kusmiati, 2002; Sopandi dan Wardah, 2014).
2.2.3.1 Bakteri Lactobacillus
Lactobacillus merupakan bakteri Gram positif, berbentuk batang bulat, tunggal atau membentuk rantai pendek hingga panjang, tidak membentuk spora, nonmotil, anaerob fakultatif, katalase negatif, dengan ukuran bervariasi antara 0,6-0,9 x 1,5-6,0 µm. Lactobacillus berwarna putih susu atau krem, bentuk bulat, halus, cembung dengan tepian rata. Lactobacillus menghasilkan asam laktat sebagai produk akhir utama dari fermentasi karbohidrat, etanol, asam asetat dan
CO2 melalui fermentasi karbohidrat. Lactobacillus tumbuh pada suhu 1-50oC, dan tumbuh baik pada suhu 25-40oC pada fermentasi terkontrol. Lactobacillus berperan dalam mengontrol pH usus sehingga membatasi pertumbuhan bakteri patogen (Lee dan Salminen, 2009; Otieno, 2011). Jenis bakteri Lactobacillus diantaranya adalah L. acidophilus, L. plantarum, L. reuteri dan L. sporogenes (Khem, 2015; Sopandi dan Wardah, 2014; Vecchi, 2006).
a. Lactobacillus acidophilus
Lactobacillus acidophilus (L. acidophilus) sebagai bakteri Gram positif, bentuk batang, tunggal atau berkoloni, tidak berspora, nonmotil, anaerob fakultatif dengan suhu tumbuh optimum 30oC. L. acidophilus mampu bertahan hidup dan tumbuh pada pH yang sangat rendah, bahkan dibawah pH 4 dengan pH optimum 6,0. Bakteri ini umumnya ditemukan dalam usus halus, mulut, dan vagina yang menghasilkan acidotin, acidophilin, dan lactocidin sebagai substansi antimikroba (Breed, et al., 1957; Bhardwaj, 2012; Hardiningsih, et al., 2006; Khem, 2015).
b. Lactobacillus plantarum
Lactobacillus plantarum (L. plantarum) adalah bakteri Gram positif, bentuk
batang, tunggal atau berkoloni dalam rantai pendek, nonmotil, berukuran 0,9-2,0 x 1,0-8,0 µm, dengan suhu tumbuh optimum 35-38°C pada pH 4-9.
L. plantarum merupakan penghasil hidrogen peroksida tertinggi dibandingkan bakteri asam laktat lainnya. L. plantarum banyak terdapat pada makanan fermentasi, vagina serta pada feces bayi (Bhardwaj, 2012; Khem, 2015).
c. Lactobacillus reuteri
Lactobacillus reuteri (L. reuteri) merupakan bakteri Gram positif bentuk batang yang pertama kali diisolasi dari sampel tinja dan usus manusia oleh Gerhard Reuter (1960). L. reuteri menghasilkan metabolit dengan spektrum luas
yang dinamai “reuterin”. Reuterin diketahui memiliki efek menghambat pertumbuhan beberapa bakteri Gram negatif dan Gram positif yang berbahaya.
Selain itu, L. reuteri juga menghasilkan etanol dan CO2 selain asam laktat pada proses fermentasinya (Azim, et al., 2012; Sopandi dan Wardah, 2014).
d. Lactobacillus sporogenes
Lactobacillus sporogenes (L. sporogenes) merupakan bakteri Gram positif bentuk batang, berproliferasi dalam saluran pencernaan, suhu tumbuh optimum 30-37°C, pH optimum 5,5-6,2, anaerobik fakultatif, dengan ukuran 3,0-5,0 µm, cembung, halus, dan berkilau. L. sporogenes membentuk spora dan stabil pada suhu ruang sehingga tahan terhadap proses pengiriman dan penyimpanan tanpa menyebabkan kehilangan sel hidup (Vecchi, 2006).
2.2.3.2 Bakteri Streptococcus thermophilus
Streptococcus thermophilus (S. thermophilus) merupakan bakteri Gram positif bentuk bulat, berpasangan sampai rantai panjang, anaerob fakultatif, berukuran 0,7-0,9 µm, dengan suhu tumbuh 37-40oC dan belum diketahui letak habitatnya (Ray, 2004; Sopandi dan Wardah, 2014).
2.2.4 Bakteri Bifidobacterium
Bifidobacterium sering dikelompokkan ke dalam golongan BAL karena sifatnya yang dapat menghasilkan asam laktat. Bifidobacterium merupakan bakteri Gram positif, bentuk bulat, sel tunggal atau membentuk rantai dengan ukuran yang bervariasi, tidak berspora, nonmotil, pH optimum pertumbuhan 6-7. Kumpulan koloni dapat membentuk huruf V, X atau Y. Kebanyakan bakteri ini bersifat anaerob yang tidak dapat mentoleransi adanya oksigen. Karenanya, kelompok bakteri ini harus ditumbuhkan dan dipelihara pada lingkungan tanpa oksigen.
Tumbuh pada suhu 25-45oC, dengan suhu optimum pertumbuhan 37-41oC.
Bifidobacterium muncul di tinja sesaat setelah dilahirkan sekitar 6-36% dari mikroflora usus pada orang dewasa. Jumlah ini akan terus berkurang seiring pertambahan usia. Bifidobacterium diperoleh dari hasil isolasi feses pada bayi (Lee dan Salminen, 2009; Otieno, 2011; Utami, 2013).
2.3 Probiotik
Probiotik berasal dari bahasa Yunani, yaitu “pro” dan “bios” yang berarti untuk hidup. Kollath, (1953) mendefinisikan probiotik sebagai kompleks makanan organik dan anorganik yang membedakannya dari antibiotik. FAO/WHO (2001) menyebutkan bahwa probiotik adalah mikroorganisme nonpatogen hidup yang bila diberikan dalam jumlah cukup dapat memberikan manfaat kesehatan bagi inangnya. Prebiotik adalah bahan makanan yang dicerna secara selektif guna merangsang pertumbuhan dan/atau aktivitas bakteri probiotik yang akan meningkatkan kesehatan inang seperti inulin, laktulosa, oligofruktosa dan galakto- oligosakarida. Sinbiotik adalah gabungan dari probiotik dan prebiotik yang memberikan efek menguntungkan bagi inang dengan menjaga kebutuhan suplemen makanan mikroba pada saluran pencernaan yang secara selektif merangsang pertumbuhan dan/atau mengaktifkan metabolisme bakteri guna meningkatkan kelangsungan hidupnya (Malago, et al., 2011; Otieno, 2011).
2.3.1 Manfaat probiotik
Bakteri probiotik memberikan manfaat besar dalam mencegah dan menyembuhkan penyakit. Substansi antimikroba dari bakteri probiotik berkontribusi dalam meningkatkan kekebalan fisiologis dan kesehatan tubuh sebagai bakterisida terhadap bakteri patogen tertentu layaknya antibiotika (Guarner, et al., 2011; Malago, et al., 2011; Ngugi, et al., 2011).
2.3.1.1 Antidiare
Beberapa bakteri probiotik seperti L. reuteri, L. rhamnosus GG, dan L. casei, diketahui berkhasiat mengurangi keparahan dan durasi diare infeksi akut
pada anak-anak. Pemberian probiotik secara oral memperpendek durasi penyakit diare akut pada anak sekitar 1 hari. Pencegahan diare akut pada orang dewasa dan anak, menggunakan L. rhamnosus GG, dan L. casei, menunjukkan bukti efektif dalam beberapa dosis spesifik (Guarner, et al., 2011; Neha, et al., 2012).
2.3.1.2 Antihipertensi
Enzim proteinase ekstraseluler yang diisolasi L. Helveticus CP 790 yang diinokulasikan pada susu diketahui menghasilkan peptida antihipertensi.
Minervini, et al. (2003), menyebutkan bahwa pembentukan ACE inhibitor merupakan gabungan aksi proteinase dan peptidase ekstraseluler yang terikat pada dinding sel bakteri (Wikandari, et al., 2012; Neha et al., 2012).
2.3.1.3 Antialergi
Reaksi alergi terjadi sebagai respon terhadap zat dari lingkungan yang tidak berbahaya dikenal sebagai alergen dan terjadi secara cepat. Reaksi tersebut ditandai dengan aktivasi berlebihan dari sel-sel darah putih yang disebut sel mast dan basofil dari sejenis antibodi yang dikenal sebagai imunoglobulin E (IgE) dalam respon inflamasi. Probiotik mampu meningkatkan fungsi penghalang dari mukosa usus sehingga mengurangi pengeluaran antigen melalui mukosa. Probiotik dapat mengurangi gejala alergi makanan seperti susu dengan mendegradasi protein menjadi peptida dan asam amino. Penelitian membuktikan bahwa strain probiotik tertentu efektif dalam pengobatan pasien dengan eksim atopik, namun hanya sedikit yang diketahui tentang khasiat probiotik dalam mencegah alergi makanan (Guarner, et al., 2011; Carollina, 2015).
2.3.1.4 Immunomodulator
Aktivitas imunomodulator dalam tubuh manusia oleh bakteri probiotik terjadi dengan menstimulasi dan mengubah respon imun terhadap antigen dengan dua cara yaitu imunomodulasi spesifik dan imunomodulasi nonspesifik. Respon imun nonspesifik merupakan pertahanan awal bagi manusia. Bukti sugestif menunjukkan bahwa kombinasi bakteri probiotik dan prebiotik oligofruktosa berguna dalam meningkatkan respon imun (Carolina, 2015; Guarner, et al., 2011).
2.3.1.5 Menurunkan kolesterol
Kolesterol merupakan sterol yang banyak terdapat di jaringan, pada membran plasma dan lipoprotein plasma darah di dalam dinding pembuluh darah bersama lemak, dapat menyebabkan penyumbatan pembuluh darah yang jika terjadi pada hati dan otak akan mengakibatkan serangan jantung dan stroke. Kolesterol dapat mengkristal membentuk batu empedu yang dapat menghalangi saluran empedu.
Kolonisasi bakteri probiotik di dalam usus menunjukkan efek hipokolesterol dengan memproduksi garam empedu hidrolase atau bile salt hidrolase (BSH).
BSH mengkatalisis hidrolisa glisin dan atau taurin sehingga garam empedu menjadi residu asam amino dan asam empedu bebas yang tidak diserap ke dalam usus (Carollina, 2015). Aktivitas dari BAL indigenus strain L. plantarum IS-10506 dapat menurunkan kolesterol serum tikus sebesar 39,7% pada tikus yang diberi pakan kolesterol tinggi (Chalid dan Hartiningsih, 2013).
2.3.1.6 Memperbaiki intoleransi laktosa
Streptococcus thermophilus dan L. delbrueckii subsp. bulgaricus secara aktif merubah laktosa menjadi asam laktat. Karenanya digunakan dalam memperbaiki pencernaan laktosa dengan mengurangi gejala intoleransi dan memperlambat waktu transit makanan (Guarner, et al., 2011; Neha, et al., 2012).
2.3.1.7 Mengurangi irritable bowel syndrome
Gejala klinis irritable bowel syndrome (IBS) yaitu ketidaknyamanan perut atau nyeri, diare, sembelit, dan perut kembung. IBS dapat mengubah motilitas usus, hipersensitivitas visceral, ketidakseimbangan mikroflora usus dan peradangan mukosa yang disebabkan oleh bakteri. Pengobatan dengan L. reuteri dapat menghilangkan gejala kolik dalam waktu satu minggu setelah penggunaan (Guarner, et al., 2011; Neha, et al., 2012).
2.3.1.8 Pemberantasan Helicobacter pylori
Beberapa spesies Lactobacillus berkhasiat mengurangi efek samping dari terapi antibiotik tetapi tidak memiliki efek pemberantasan. Literatur menunjukkan bahwa bakteri probiotik dapat digunakan sebagai terapi adjuvant dengan antibiotik dalam pemberantasan infeksi H. pylori (Guarner, et al., 2011; Neha, et al., 2012).
2.3.1.9 Mencegah kanker usus besar
Kombinasi probiotik dan sinbiotik dapat menurunkan ekspresi biomarker kanker usus besar. Penggunaan L. acidophilus ke dalam makanan dapat menurunkan kejadian tumor usus yang diinduksi secara kimia pada tikus.
Mekanisme efek antikanker bergantung pada bakteri usus dengan menghambat prokarsinogen menjadi karsinogen (Neha, et al., 2012; Lee dan Salminen, 2009).
2.3.1.10 Mencegah vaginosis
Penelitian menunjukkan efek oligofruktosa dari dua strain probiotik pada pasien dengan risiko terkena kanker kolon menunjukkan bahwa kombinasi probiotik dan sinbiotik dapat menurunkan ekspresi biomarker kanker kolorektal.
Pemberian bakteri Lactobacillus secara oral dan vaginal dapat membasmi asimtomatik dan gejala vaginosis dalam pencegahan dan terapi vaginosis kandidiasis (Guarner, et al., 2011; Neha et al., 2012).
2.3.2 Sediaan probiotik
Penambahan bakteri probiotik seperti BAL dalam berbagai sediaan seperti produk susu fermentasi, pangan atau minuman fermentasi, dan sediaan farmasi
dilakukan karena sifatnya yang tidak toksik dan tidak menghasilkan toksin (food grade microorganism). Bakteri ini disebut juga mikroorganisme yang
Generally Recognized As Safe (GRAS) yaitu mikroorganisme yang tidak beresiko terhadap kesehatan (Kusmiati, 2002; Pyar dan Peh, 2014).
2.3.2.1 Produk susu fermentasi
Susu merupakan produk alami yang memberikan manfaat dalam mencegah penyakit. BAL dan metabolitnya berperan dalam meningkatkan kualitas mikrobiologi dan umur simpan produk susu fermentasi seperti yogurt dan keju (Zahid, et al., 2015; Adebayo, et al., 2014; Sopandi dan Wardah, 2014).
a. Yogurt
Yogurt adalah produk susu fermentasi dengan masa semi padat yang diperoleh dari fermentasi BAL guna meningkatkan kualitas produk dan populer di dunia.
Masalah yang sering timbul pada sediaan bentuk ini adalah jika dalam suatu produk campuran terdapat lebih dari 1 jenis bakteri probiotik maka pertumbuhan bakteri dalam sediaan akan lambat dan tingkat kelangsungan hidup (viabilitas) bakteri rendah akibat pasokan nutrisi yang terbatas. Hal ini dapat diatasi dengan menambahkan prebiotik ke dalam sediaan seperti ekstrak tumbuhan, protein susu, inulin dan laktulosa (Sarvari, et al., 2014; Sopandi dan Wardah, 2014).
b. Keju
Keju yang mengandung bakteri probiotik dapat ditambahkan selama proses pembuatan dengan 2 cara, yaitu sebagai starter (pemula yang bergantung pada kemampuan bakteri dalam menghasilkan asam laktat) atau sebagai tambahan pada
starter. Menggabungkan bakteri probiotik berbeda sebagai starter merupakan salah satu cara untuk meningkatkan viabilitas bakteri probiotik pada sediaan.
Kombinasi L. brevis, L. casei dan L. plantarum sebagai starter bakteri probiotik
pada keju dapat mempertahankan viabilitas bakteri yang di simpan pada suhu 4oC ± 1oC selama 30 hari (Bakr, 2015; Mushtag, et al., 2015).
2.3.2.2 Pangan atau minuman fermentasi
Meningkatnya angka alergi terhadap protein susu, kolesterol dan intoleransi laktosa akibat mengkonsumsi susu seiring perkembangan produk susu fermentasi menyebabkan beberapa produk pangan dan minuman fermentasi non susu berkembang sebagai alternatif sediaan probiotik seperti sereal dan jus (Ohenhen, et al., 2015; Adebayo, et al., 2015; Sopandi dan Wardah, 2014).
a. Sereal
Sereal mengandung karbohidrat, protein, vitamin, mineral, dan serat. Serat yang tidak di cerna memberikan efek menguntungkan bagi pertumbuhan Lactobacillus sp. di dalam usus besar (Bakr, 2015; Ohenhen, et al., 2015).
b. Jus
Penyimpanan pada suhu 4oC selama 28 hari pada jus apel mengandung bakteri L. paracasei ssp. menunjukkan viabilitas yang baik selama penyimpanan.
Penambahan oligofruktosa sebagai prebiotik pengganti gula dapat meningkatkan kelangsungan bakteri hidup dalam sediaan jus (Pimentel, et al., 2015).
2.3.2.3 Sediaan farmasi
Produksi bentuk sediaan beku-kering (lyophilized) terus berkembang karena memiliki umur simpan yang lama meskipun tanpa pendinginan. Bentuk sediaan
kapsul, serbuk dan tablet dapat melindungi dan meningkatkan kelangsungan hidup bakteri selama penyimpanan (Huckle dan Zhang, 2011).
a. Kapsul
Kapsul merupakan sediaan probiotik dengan memasukkan sel-sel bakteri kering ke dalam sediaan sehingga stabilitas dapat ditingkatkan selama penyimpanan dibandingkan bentuk serbuk yang masih memerlukan penyalutan (film enteric coating) untuk meningkatkan ketahanan sel bakteri terhadap asam lambung (Huckle dan Zhang, 2011; Carolina, 2015).
b. Serbuk
Stabilitas sediaan probiotik bentuk serbuk selama penyimpanan dipengaruhi oleh suhu dan cara penggunaan seperti pemakaian sendok basah saat pemberian (Huckel dan Zhang, 2011). Lacto B merupakan sediaan bentuk serbuk mengandung campuran BAL (L. acidophilus, B. longum, dan S. thermophillus), dan bahan lain yang dapat mengurangi intoleransi laktosa (diare akibat mengkonsumsi susu formula mengandung laktosa) (Carollina, 2015; IAI, 2010).
c. Tablet
Sediaan probiotik bentuk tablet mampu melindungi bakteri yang sensitif terhadap kelembaban dan cuaca panas serta memiliki stabilitas yang lebih baik dibandingkan sediaan bentuk serbuk (Huckle dan Zhang, 2011). Sediaan probiotik bentuk tablet merupakan sediaan yang paling dominan beredar dipasaran seperti Interlac, Rillus, dan Lacbon (Carollina, 2015).
Interlac mengandung bakteri Lactobacillus reuteri yang baik untuk kesehatan saluran cerna termasuk rongga mulut. L. reuteri membantu mengembalikan keseimbangan alamiah saluran cerna dalam melawan mikroorganisme patogen (Utami, 2013; IAI, 2010).
Rillus mengandung kombinasi 3 jenis spesies probiotik hidup dan FOS (fruktooligosakarida) merupakan prebiotik sebagai media pertumbuhan bakteri probiotik, serta bahan pengisi lain (Carollina, 2015; IAI, 2010).
Lacbon mengandung spora aktif bakteri L. sporogenes berkhasiat mengatasi katar (radang selaput lendir dengan pengeluaran getah radang) pada usus, diare, susah buang air besar, fermentasi pada usus tidak normal, dyspepsia dan gangguan gizi pada bayi, serta regulasi usus (Carollina, 2015; IAI, 2010).
2.3.3 Hal-hal yang perlu diperhatikan pada sediaan probiotik
Beberapa hal perlu diperhatikan pada sediaan probiotik dalam menghasilkan efek kesehatan yang diinginkan diantaranya adalah: variasi bakteri, dosis dan durasi, induksi enzim laktase, viabilitas bakteri, dan substansi antibakteri (Sopandi dan wardah, 2014).
a. Variasi bakteri
Pengenalan terhadap kemampuan dan spesifitas bakteri probiotik sangat diperlukan untuk mengetahui kemampuan tiap genus bakteri probiotik yang dapat hilang selama proses pemeliharaan.
b. Dosis dan durasi
Sel bakteri probiotik akan memberikan manfaat kesehatan jika dikonsumsi dalam jumlah cukup (107 CFU/hari) selama 14 hari. Beberapa produk probiotik yang beredar di pasar sering tidak mengandung jumlah sel hidup yang sesuai guna memberikan efek menguntungkan bagi kesehatan akibat sanitasi produksi yang tidak tepat sehingga manfaat menguntungkan sulit diperoleh.
c. Induksi enzim laktase
Bakteri probiotik menghasilkan enzim laktase yang diperoleh dengan menginduksi bakteri Lactobacillus ke dalam media yang mengandung laktosa
meskipun bakteri ini akan tetap tumbuh pada media yang mengandung glukosa namun tidak menghasilkan enzim laktase.
d. Viabilitas bakteri
Sel bakteri hidup yang dibekukan dan dikeringkan akan mati atau cedera jika terpapar pH rendah dalam lambung, kadar garam empedu yang tinggi dan lisozim dalam usus. Pemeliharaan sebelum digunakan akan menghasilkan viabilitas maksimum dari bakteri probiotik.
e. Substansi antibakteri
Bakteri probiotik umumnya menghasilkan metabolit seperti asam organik, hidrogen peroksida, diasetil dan bakteriosin yang memiliki aktivitas antibakteri melawan bakteri Gram negatif dan Gram positif.
2.4 Pertumbuhan Bakteri
Pertumbuhan adalah peningkatan secara teratur jumlah semua komponen dalam suatu organisme. Pertumbuhan pada sel terjadi melalui pembelahan sel sehingga terjadi peningkatan jumlah sel hidup dan laju pertumbuhan yang
menghasilkan suatu populasi atau kultur. Pertumbuhan bakteri dipengaruhi oleh berbagai faktor, diantaranya suhu. Laju pertumbuhan bakteri dapat diukur
meski faktor suhu bervariasi selama masa pertumbuhan. Hal tersebut mencerminkan bahwa laju pertumbuhan tinggi atau waktu genera bakteri yang pendek pada suhu tertentu. Kondisi suhu mengacu pada suhu pertumbuhan optimum bakteri. Suhu dibawah suhu optimum pertumbuhan dapat menyebabkan bakteri tidak tumbuh, terluka hingga kehilangan viabilitas (Sopandi dan Wardah, 2014; Adam dan Moss, 2008). Fase-fase pertumbuhan bakteri terlihat pada Gambar 2.1.
Jumlah sel seluruhnya X : waktu
Y : log dari jumlah sel
Waktu (jam) pada suhu 37oC
Gambar 2.1 Kurva pertumbuhan bakteri (Dwidjoseputro, 2010).
Keterangan: 1. Fase adaptasi, 2. Fase permulaan pembiakan, 3. Fase pembiakan cepat, 4. Fase pembiakan diperlambat, 5. Fase konstan (stasioner), 6. Fase kematian, 7. Fase kematian dipercepat.
Fase adaptasi yaitu fase dimana sel mengalami perubahan komposisi kimiawi dan pertambahan senyawa intraseluler namun tidak mengalami pertambahan populasi. Pada fase permulaan pembiakan, jumlah bakteri mulai bertambah sedikit demi sedikit diikuti oleh fase pembiakan cepat atau fase logaritma dimana pembiakan bakteri berlangsung sangat cepat. Pembuatan inokulum baik dilakukan pada fase ini. Pada fase selanjutnya terjadi penurunan jumlah sel-sel bakteri dikarenakan faktor nutrisi medium yang buruk, perubahan pH, dan menumpuknya produk buangan yang bersifat toksik sehingga kecepatan pertumbuhan bakteri menjadi berkurang, disebut fase pembiakan diperlambat. Fase konstan atau fase stasioner dimana jumlah bakteri yang membelah sama dengan jumlah bakteri yang mati. Lalu fase kematian dimana jumlah bakteri yang mati makin banyak dan melebihi jumlah bakteri yang membelah diri dan fase akhir yaitu fase dimana jumlah bakteri yang mati bertambah (Carollina, 2015; Jawetz, et al., 2001).
Fase pertumbuhan bakteri merupakan gambaran waktu inkubasi optimum yang diperlukan oleh bakteri untuk tumbuh. Waktu inkubasi mempengaruhi
2 1
X Y
6 4 5
3 7
Jumlah sel hidup
