Makalah Mikrobiologi Pangan Dan Pengolahan Bu Yayuk [PDF]

Citation preview

MAKALAH MIKROBIOLOGI PANGAN DAN PENGOLAHAN PENGARUH pH TERHADAP AKTIVITAS MIKROORGANISME PENGARUH pH PADA PERTUMBUHAN DAN PROFIL ASAM LEMAK DARI BAKTERI LACTOBACILLUS PLANTARUM



Oleh:



PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI UNIVERSITAS MATARAM 2015 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,



2



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



3



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



4



osmotik, kelembaban, sinar gelombang dan pengeringan) serta faktor kimia (misal: adanya senyawa toksik atau senyawa kimia lainnya (Hadioetomo, 1993). 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 saluran



di



manusia



pencernaan



dan



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



12



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.



13



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 pada pH 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.



14