MAKALAH MIKROBIOLOGI PANGAN DAN PENGOLAHANPENGARUH pH TERHADAP AKTIVITAS MIKROORGANISME

PENGARUH pH PADA PERTUMBUHAN DAN PROFIL ASAM LEMAK DARI BAKTERI LACTOBACILLUS PLANTARUM

Oleh:

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGANFAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI

UNIVERSITAS MATARAM2015

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kita panjatkan kepada Allah SWT. salawat dan salam kita

kirimkan kepada junjungan kita, Nabi Muhammad SAW, karena atas karunia-Nyalah

makalah ini dapat diselesaikan yang insyaallah tepat pada waktunya. Dalam makalah

ini akan dibahas tentang pengaruh pH terhaap aktivitas mikroba khususnya bakteri

Lactobacillus plantarum. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih terdapat

banyak kekurangan. Akhirnya, kritik, saran, dan masukan yang membangun sangat

penulis butuhkan untuk dijadikan pedoman dalam penulisan ke arah yang lebih baik

lagi. Serta rasa Terimakasih penulis ucapkan kepada berbagai pihak yang telah

membantu melengkapi isi dari makalah ini. Semoga makalah ini dapat berguna dan

bermanfaat bagi kita semua. Amiin.

Mataram, 25 Mei 2015

Penulis,

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.............................................................................................. i

KATA PENGANTAR.......................................................................................... ii

DAFTAR ISI.........................................................................................................iii

PENDAHULUAN

Latar belakang...........................................................................................1

Rumusan masalah......................................................................................1

Tujuan.........................................................................................................1

Bahan dan Metode.....................................................................................2

TINJAUAN PUSTAKA.........................................................................................4

PEMBAHASAN

Lactobacillus plantarum.............................................................................5

Pengaruh pH terhadap aktivitas bakteri Lactobacillus plantarum.......5

Metabolisme Lactobacillus plantarum....................................................10

Peran Lactobacillus plantarum Pada Bahan Pangan............................11

PENUTUP.............................................................................................................12

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

iii

PENDAHULUAN

A. Latar belakang

Bakteri seperti Lactobacillus digunakan dalam industri makanan untuk

menghasilkan sayuran fermentasi; juga, bakteri ini diakui sebagai probiotik, yang

menurut FAO/WHO adalah "mikroorganisme hidup yang bila diberikan dalam

jumlah yang cukup memberikan manfaat kesehatan pada bahan yang

difermentasikan”. Selain itu beberapa mikroorganisme ini mampu menghasilkan

asam linoleat konjugasi. Asam linoleat konjugasi adalah isomer asam linoleat,

yang memiliki dua ikatan ganda, yang berada di cis atau konfigurasi trans.

Meskipun demikian, asam linoleat konjugasi dianggap sebagai lemak yang baik

dan digunakan dalam pencegahan dan pengendalian penyakit kardiovaskular,

kolesterol tinggi dan pengobatan kanker. Variabel penting dalam pertumbuhan

mikroba adalah pH, yang mempengaruhi antara lain, laju pertumbuhan spesifik

dan pembentukan produk sekunder.

B. Rumusan masalah

1. Apa itu bakteri Lactobacillus plantarum?

2. Bagaimana pH mempengaruhi aktivitas bakteri Lactobacillus plantarum?

3. Bagaimana metabolisme Lactobacillus plantarum?

4. Bagaimana peran Lactobacillus plantarum pada bahan pangan?

C. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pH pada

pertumbuhan dan profil asam lemak dari Lactobacillus plantarum, ketika kultur

ditanam di media yang ditambah dengan minyak kaya asam linoleat, dengan

tujuan membangun kelayakan memperoleh biomassa prebiotik dengan asam

lemak nutraceutical.

1

D. Bahan dan Metode

1. Bahan-bahan

Kultur mikroorganisme Lactobacillus plantarum NRRL - B4496

disumbangkan oleh ARS-USDA. Medium kultur yang digunakan adalah

Man-Rogosa-Sharpe (MRS) media, disusun oleh kasein pepton (10 g/L),

ekstrak daging (10 g / L), ekstrak ragi (5 g/L), glukosa (20 g/L ), Tween 80

(1g/L), natrium asetat tri-hydrate (5 g/L), amonium sitrat (2 g/L), di-natrium

fosfat (2 g/L), sulfat hepta-hidrat magnesium (0,2 g/L), mangan sulfat mono-

hidrat (0,5 g/L) ditambah beberapa-unsur mikro. Medium kultur yang

dilengkapi dengan 2,67 ml/L minyak jagung (asam linoleat 52,1%) atau

minyak biji anggur (asam linoleat 59,3%).

2. Metode

Pertumbuhan mikroba dan konsumsi sumber karbon.

Budaya Lactobacillus dilakukan dalam lingkungan aerobik dengan

batch, menggunakan 150 rpm agitasi. Tiga pH diuji: 5.5, 6.5 dan 7.5.

Penyangga fosfat (200 mM) digunakan untuk menjaga pH media kultur.

Pertumbuhan mikroba ditentukan dengan spektrofotometri, menggunakan

kurva kalibrasi dikembangkan dengan strain yang sama, dan diverifikasi

oleh gravimetri. Selain itu, konsumsi glukosa menggunakan kit enzimatik

spesifik ditentukan.

Lemak profil asam

Lemak profil asam, intraseluler dan ekstraseluler, ditentukan

setelah mencapai steady state untuk setiap percobaan. Biomassa dipanen,

disentrifugasi dan dipisahkan dari media cair. Dari media kultur rendah,

lipid diekstraksi menggunakan isopropil alkohol dan n-heksana. Lipid

termetilasi dalam proses derivatisasi. Dalam hal lipid biomassa, lipid di

trans-termetilasi dari sel, menggabungkan tahap pabrik sel menggunakan

2

bola mikro-kaca sebelum langkah saponifikasi dengan larutan natrium

hidroksida metanol, dan langkah metilasi asam lemak menggunakan

trifluoride boron solusi metanol. Asam lemak alkohol yang pulih dengan

n-heksana dan disuntikkan ke dalam kromatografi gas.

Asam lemak penentuan profil dilakukan dengan menggunakan gas

Perkin Elmer Asam linoleat konjugasirus kromatografi dengan 600 FID

detektor dan kolom Restek RTX-2330; injektor dan detektor

dipertahankan pada 220 ° C dan 250 ° C masing-masing menggunakan

gradien suhu dalam tungku. Nitrogen adalah gas pembawa. FAME MIX

37 (Supelco), asam linoleat konjugasi 10Z 11z dan asam linoleat

konjugasi 9e 12e (Sigma Aldrich), dan metil ester asam linoleat (Supelco)

digunakan sebagai standar eksternal.

3

TINJAUAN PUSTAKA

Pertumbuhan mikroba pada umumnya sangat tergantung dan dipengaruhi oleh

faktor lingkungan, perubahan faktor lingkungan dapat mengakibatkan perubahan sifat

morfologi dan fisiologi. Hal ini dikarenakan, mikroba selain menyediakan nutrient

yang sesuai untuk kultivasinya, juga diperlukan faktor lingkungan yang

memungkinkan pertumbuhan mikroba secara optimum. Mikroba tidak hanya

bervariasi dalam persyaratan nutrisinya, tetapi menunjukkan respon yang

menunjukkan respon yang berbeda-beda. Untuk berhasilnya kultivasi berbagai tipe

mikroba diperlukan suatu kombinasi nutrient serta faktor lingkungan yang sesuai

(Pelczar, 1986).

Kemampuan mikroorganisme untuk tumbuh dan tetap hidup merupakan hal

yang penting dalam ekosistem pangan. Suatu pengetahuan dan pengertian tentang

faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan tersebut sangat penting untuk

mengendalikan hubungan antara mikroorganisme-makanan-manusia. Beberapa faktor

utama yang mempengaruhi pertumbuhan mikroorganisme meliputi suplai zat gizi,

waktu, suhu, air, pH dan tersedianya oksigen (Fardiaz, 1992).

Kehidupan bakteri tidak hanya dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan,

akan tetapi juga mempengaruhi keadaan lingkungan. Bakteri dapat mengubah pH dari

medium tempat ia hidup, perubahan ini disebut perubahan secara kimia. Adapun

faktor-faktor lingkungan dapat dibagi atas faktor-faktor biotik dan faktor-faktor

abiotik. Di mana, faktor-faktor biotik terdiri atas makhluk-makhluk hidup, yaitu

mencakup adanya asosiasi atau kehidupan bersama antara mikroorganisme, dapat

dalam bentuk simbiose, sinergisme, antibiose dan sintropisme. Sedangkan faktor-

faktor abiotik terdiri atas faktor fisika (misal: suhu, atmosfer gas, pH, tekanan

osmotik, kelembaban, sinar gelombang dan pengeringan) serta faktor kimia (misal:

adanya senyawa toksik atau senyawa kimia lainnya (Hadioetomo, 1993).

4

Lactobacillus termasuk golongan bakteri asam laktat yang sering dijumpai

pada makanan fermentasi, produk olahan ikan, daging, susu, dan buah-buahan

(Napitupulu, 1997). Sejauh ini telah diketahui bahwa keberadaan bakteri ini tidak

bersifat patogen dan aman bagi kesehatan sehingga sering digunakan dalam industri

pengawetan makanan, minuman dan berpotensi sebagai produk probiotik. Sifat yang

menguntungkan dari bakteri. Lactobacillus dalam bentuk probiotik adalah dapat

digunakan untuk mendukung peningkatan kesehatan. Bakteri tersebut berperan

sebagai flora normal dalam sistem pencernaan. Fungsinya adalah untuk menjaga

keseimbangan asam dan basa sehingga pH dalam kolon konstan. Lactobacillus

adalah genus bakteri gram-positif, anaerobik fakultatif atau mikroaerofilik. Genus

bakteri ini membentuk sebagian besar dari kelompok bakteri asam laktat, dinamakan

demikian karena kebanyakan anggotanya dapat mengubah laktosa dan gula lainnya

menjadi asam laktat. Kebanyakan dari bakteri ini umum dan tidak berbahaya bagi

kesehatan. Dalam manusia, bakteri ini dapat ditemukan di dalam vagina dan sistem

pencernaan, dimana mereka bersimbiosis dan merupakan sebagian kecil dari flora

usus. Banyak spesies dari Lactobacillus memiliki kemampuan membusukkan materi

tanaman yang sangat baik. Produksi asam laktatnya membuat lingkungannya bersifat

asam dan mengganggu pertumbuhan beberapa bakteri merugikan. Beberapa anggota

genus ini telah memiliki genom sendiri (Hardining, 2005).

5

PEMBAHASAN

A. Lactobacillus plantarum

Lactobacillus plantarum (L.

plantarum) adalah, bakteri asam

laktat gram positif berbentuk

batang. Bakteri ini umumnya

ditemukan di manusia dan

saluran pencernaan mamalia

lainnya, air liur, dan berbagai

produk makanan. Bakteri ini dapat tumbuh pada suhu antara 15-45˚C dan pada

tingkat pH serendah 3,2. Lactobacillus plantarum adalah heterofermentative

fakultatif yang memfermentasi gula untuk menghasilkan asam laktat, etanol atau

asam asetat, dan karbon dioksida dalam kondisi tertentu dan substrat selektif.

Tergantung pada sumber karbon, bakteri ini dapat beralih dari menggunakan cara

heterofermentative dan bersifat homofermentatif metabolisme. Bakteri ini adalah

asam dan empedu garam toleran, yang memungkinkan untuk bertahan hidup

bagian melalui saluran pencernaan manusia. Lactobacillus plantarum adalah

kepentingan saat ini para peneliti dan industri makanan karena dianggap sebagai

probiotik yang aman. Bakteri ini dapat membantu membatasi jumlah bakteri

patogen atau penyakit yang dapat berdampak negatif pada manusia. Selain itu,

penelitian terbaru menunjukkan bahwa Lactobacillus plantarum dapat digunakan

sebagai pengangkut vaksin (Adlam, 2013).

B. Pengaruh pH terhadap aktivitas bakteri Lactobacillus plantarum

Gambar 1 menunjukkan pengaruh pH terhadap pertumbuhan Lactobacillus

plantarum dan penyerapan glukosa ketika kultur ditambah dengan minyak biji

anggur. Karena mungkin untuk mengamati konsentrasi sel maksimum (3,2 g/L)

adalah sama baik menggunakan pH penyangga 5.5 atau 6.5. Setelah 20 jam

6

fermentasi, L. plantarum mencapai fase stasioner pertumbuhan pada pH 6,5,

sedangkan pada pH 5,5 fase ini dicapai setelah 25 jam. Di kasus penurunan

glukosa, perilaku serupa diamati di kedua kasus, dengan total konsumsi setelah

20-23 jam. Berkenaan dengan laju pertumbuhan spesifik meningkat dari 0,089 h -

1 untuk 0,141 h -1 diamati ketika pH meningkat 5,5-6,5. Ketika pH 7,5

pertumbuhan tidak diamati.

Gambar 1: Pengaruh pH pada pertumbuhan sel kultur L.plantarum. Kondisi kultur: media MRS ditambah dengan minyak biji anggur. 2,67 mL/L; 37ºC; budaya aerobik, agitasi 150 rpm; pH: 6,5 (O), 5,5 (◊).

Dalam kultur yang diperkaya dengan minyak jagung, juga memungkinkan

untuk mengamati efek dari pH pada tingkat pertumbuhan sel (Lihat Gambar 2).

Nilai yang sama pada konsentrasi maksimum sel (2,7 g/L) yang diamati dengan

pH 5,5 dan 6,5; nilai ini dicapai pada 20 jam ketika kultur yang digunakan

memiliki pH 6,5, sementara setelah 27 jam dengan konsentrasi yang sama kultur

memiliki pH mencapai 5,5.

7

Selama memungkin untuk diamati, pada kedua perlakuan (suplementasi

minyak jagung dan biji anggur) Lactobacillus plantarum mampu beradaptasi

dengan pH yang berbeda.

Gambar 2: Pengaruh pH pada pertumbuhan sel kultur L. plantarum. Kondisi kultur: media MRS ditambah dengan minyak jagung. 2,67 mL/L; 37ºC; kultur aerobik; agitasi 150 rpm; pH: 6,5 (O), 5,5 (◊).

Mengenai pengaruh pH pada profil asam lemak, Tabel 1 menunjukkan

efeknya pada asam lemak ekstra dan intraseluler utama, ketika pertumbuhan

Lactobacillus dilakukan dengan menggunakan minyak biji anggur. Selama

mungkin untuk dipahami, vaccenic dan asam linoleat konjugasi asam lemak

hanya dapat diamati di dalam mikroorganisme. Kadar asam linoleat konjugasi

yang sejenis ditemukan ketika digunakan pH 5,5 atau 6,5, diperoleh sekitar 20%

asam lemak. Dalam asam linoleat kandungan lebih tinggi dilaporkan dalam media

dengan kultur rendah, sedangkan asam vaccenic diperoleh dalam Lactobacillus.

Penting untuk disebutkan bahwa LA hidrogenasi oleh sistem enzimatik

mikroorganisme memiliki sebagai produk akhir asam stearat melewati generasi

8

asam vaccenic; juga, beberapa mikroorganisme rumen mampu menghasilkan

asam linoleat konjugasi dari asam oleat dan vaccenic oleh enzim 9-desaturase.

Berdasarkan hasil ini, menunjukkan sebuah mekanisme yang memuaskan dengan

minyak yang di perkaya dan didukung pH pertumbuhan.

Tabel 2: Pengaruh pH dan penambahan minyak biji anggur pada asam lemak dan kultur media L. plantarum.

Pada Tabel 2 mungkin untuk mengamati profil asam lemak dari

L.plantarum ketika minyak jagung dicampurkan pada media kultur. Seperti yang

terjadi pada biji anggur, asam linoleat konjugasi dan asam vaccenic hanya dapat

diamati didalam mikroorganisme.

9

Tabel 2: Pengaruh pH dan penambahan minyak jagung pada asam lemak dan kultur media L. plantarum.

Ketika membandingkan antara minyak jagung dan minyak biji anggur,

konsentrasi terakhir asam linoleat konjugasi merupakan yang terbaik dan sesuai

dengan pertumbuhan intraseluler L. plantarum, mungkin sesui dengan konsentrasi

asam linoleat yang tinggi, yang menaikkan asam linoleat biohydrogenation. Juga,

diakui bahwa asam lemak seperti linoleat meningkatkan pertumbuhan (sebagai

absorbansi) dari bakteri lactobacillus hingga 70%; kenaikan dari asam linoleat

menghasilkan pertumbuhan yang lebih baik, tapi konsentrasi yang berlebihan

dapat menghambat pertumbuhan bakteri.

C. Metabolisme Lactobacillus plantarum

Banyak laktobasili bersifat tak umum, bakteri ini bekerja secara

metabolisme homofermentatif hanya membentuk asam laktat dari gula,

bandingkan dengan laktobasili heterofermentatif yang dapat membentuk alkohol

atau asam laktat dari gula dan juga aerotoleran, walaupun tak memiliki sama

sekali rantai pernapasan. Aerotoleransi ini bergantung pada mangan dan telah

diteliti (dan dijelaskan) sebagai Lactobacillus plantarum. Banyak Lactobacillus

10

tidak memerlukan besi untuk pertumbuhan dan memiliki toleransi hidrogen

peroksida yang sangat tinggi.

Dilihat dari metabolismenya, spesies Lactobacillus dapat dibagi menjadi

tiga kelompok:

Homofermentatif obligat (Kelompok I)

o L. acidophilus, L. delbrueckii, L. helveticus, L. salivarius

Heterofermentatif fakultatif (Kelompok II)

o L. casei, L. curvatus, L. plantarum, L. sakei

Heterofermentatif obligat (Kelompok III)

o L. brevis, L. buchneri, L. fermentum, L. reuteri

Lactobacillus plantarum , seperti banyak spesies lactobacillus , dapat

dibiakkan menggunakan media MRS (Man-Rogosa-Sharpe).

D. Peran Lactobacillus plantarum Pada Bahan Pangan

Beberapa spesies Lactobacillus sering digunakan untuk industri pembuatan

yogurt, keju, sauerkraut, acar, bir, anggur (minuman), cuka, kimchi, cokelat,

terasi dan makanan hasil fermentasi lainnya, termasuk juga pakan hewan, seperti

silase. Ada pula roti adonan asam, dibuat dengan "kultur awal", yang merupakan

kultur simbiotik antara ragi dengan bakteri asam laktat yang berkembang di

media pertumbuhan air dan tepung. Laktobasili, terutama L. casei dan L. brevis,

adalah dua dari sekian banyak organisme yang membusukkan bir. Cara kerja

spesies ini adalah dengan menurunkan pH bahan fermentasinya dengan

membentuk asam laktat.

11

PENUTUP

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, maka dapat di

tari beberapa kesimpulan sebagai berikut:

1. Lactobacillus plantarum adalah heterofermentative fakultatif yang

memfermentasi gula untuk menghasilkan asam laktat, etanol atau asam asetat, dan

karbon dioksida dalam kondisi tertentu dan substrat selektif.

2. Laju pertumbuhan bakteri lactobacillus plantarum dapat dipengaruhi oleh pH dan

asam lemak, pengaruh ini tergantung pada medium kultur (dan suplemen) yang

digunakan.

3. Laktobasili melakukan metabolisme dengan homofermentatif dengan membentuk

asam laktat dari gula.

4. Laktobasili melakukan metabolisme dengan heterofermentatif yang dapat

membentuk alkohol atau asam laktat dari gula.

5. Lactobacillus sering digunakan untuk industri pembuatan yogurt, keju,

sauerkraut, acar, bir, anggur (minuman), cuka, kimchi, cokelat, terasi dan

makanan hasil fermentasi lainnya, termasuk juga pakan hewan, seperti silase

dengan cara menurunkan pH bahan fermentasinya dengan membentuk asam

laktat.

12

DAFTAR PUSTAKA

Dwidjoseputro, 1994, Dasar-Dasar Mikrobiologi, Djambaran, Jakarta.

Fardiaz, S., 1992, Analisa mikrobiologi Pangan, Gramedia, Jakarta.

Hadioetomo, R.S., 1993, Teknik dan Prosedur Dasar Laboratorium Mikrobiologi,Gramedia, Jakarta.

Hardiningsih, R. 2005. Isolasi dan Uji Resistensi Beberapa Isolat Lactobacillus padapH Rendah. Jurnal B I O D I V E R S I T A S Volume 7, Nomor 1

Napitupulu, N., T. Yulinery, dan R. Hardiningsih. 1997. Pengaruh Lama

Penyimpanan, Suhu dan Media terhadap Kemampuan Antibakteri yang

Dihasilkan Lactobacillus dalam Menghambat pertumbuhan Beberapa

Bakteri Patogen. [Laporan Teknik]. Bogor: Proyek penelitian Pengembangan

dan Pendayagunaan Biota Darat, Pusat Penelitian Biologi LIPI.

Pelczar, M.J. dan Chan, E.C.S. 1986, Dasar-Dasar Mikrobiologi, UI-Press, Jakarta.

13