makalah mikrobiologi pangan dan pengolahan bu yayuk.docx
TRANSCRIPT
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