TINJAUAN PUSTAKA Susu Susu merupakan salah satu bahan pangan hewani yang memiliki manfaat besar dalam pemenuhan kebutuhan gizi dari manusia. Susu segar berasal dari ambing sapi sehat yang diperah dengan cara pemerahan yang benar, tidak mengalami penambahan atau pengurangan suatu komponen apapun dan tidak mengalami proses pemanasan (Dewan Standarisasi Nasional, 1998). Kandungan berbagai jenis gizi dalam susu yang dibutuhkan oleh manusia antara lain protein, lemak, karbohidrat, vitamin, mineral, juga kandungan asam amino yang lengkap. Pengolahan produk susu menjadi berbagai macam produk bertujuan untuk meningkatkan daya terima dari konsumen dan meningkatkan umur simpan dari produk susu tersebut. Hal ini disebabkan produk susu merupakan bahan pangan yang mudah mengalami kerusakan dan dapat mengurangi nilai kegunaan dari produk susu tersebut. Komposisi Susu Komposisi dalam susu sangat beragam tergantung dari beberapa faktor, antara lain jenis ternak, waktu pemerahan, musim, umur ternak dan pakan ternak. Selain itu komposisi susu dapat dipengaruhi oleh faktor lainnya seperti penambahan air atau bahan-bahan lainnya, maupun adanya aktivitas bakteri pada susu yang tentunya dapat mempengaruhi komposisi susu (Buckle et al., 2007). Susu mengandung vitamin yang penting bagi tubuh manusia yaitu vitamin A dan D, riboflavin (vitamin B12), triptofan dan asam amino penting lainnya yang berperan dalam pembentukan vitamin B niasin. Sebaliknya kandungan vitamin C dan E relatif sangat sedikit, oleh sebab itu susu tidak dapat digunakan sebagai sumbervitamin C dan E. Jika susu terpapar sinar ultra violet secara terus menerus maka peluang hilangnya vitamin B12 (riboflavin) yang terdapat pada susu akan semakin besar. Susu mengandung sekitar 87,4% air dan 12,6% padatan susu. Komposisi susu secara lengkap terlihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi Susu Komponen Air Padatan susu Lemak susu Padatan susu tanpa lemak Laktosa Mineral Protein Protein kasein Protein whey Sumber : Brown, 2008.
Jumlah 87,4 % 12,6 % 3,7 % 8,9 % 4,8 % 0,7 % 3,4 % 2,8 % 0,6 %
Lemak merupakan komponen yang paling penting dalam susu, yang memiliki bentuk butiran dan tersusun dalam susu sebagai emulsi lemak dalam air. Lemak susu mengandung asam lemak jenuh sebesar 65-75%, asam lemak tidak jenuh sebesar 25-30%, dan asam lemak tidak jenuh ganda sebesar 4% (Buckle et al., 2007). Kandungan lemak pada susu berperan penting pada flavor, citarasa di mulut (mouthfeel) maupun kestabilan produk hasil olahan susu. Lemak susu mengandung sejumlah asam lemak rantai pendek antara lain asam butirat, asam kaprilat, asam kaproat dan asam kaprat (Brown, 2008). Seperti bahan pangan hewani lainnya, susu juga mengandung kolesterol yang akan berdampak negatif pada manusia jika terdapat dalam jumlah banyak pada darah. Lemak dan kolesterol tersebut tentunya juga terdapat pada produk olahan berbahan baku susu misalnya es krim, mentega, keju, yogurt dan produk lainnya. Oleh sebab itu kini makin banyak konsumen yang memilih produk olahan susu yang rendah lemak (sekitar 1-2% lemak) atau bahkan produk olahan susu tanpa lemak (Harte et al., 2003). Protein yang terdapat di dalam susu terdiri dari dua kelompok protein utama, yaitu kasein yang sebagian besar terdapat dalam bentuk koloidal dalam susu dan protein whey yang sebagian besar merupakan bahan larut dalam susu. Kasein merupakan protein utama susu yang jumlahnya mencapai kira-kira 80% dari total protein. Kira-kira 18% dari bahan yang dapat larut tertinggal dalam protein whey yaitu laktalbumin dan laktoglobulin (Brown, 2008).
4
Laktosa adalah karbohidrat utama dalam susu. Laktosa tidak semanis sukrosa dan memiliki daya larut hanya 20% pada suhu kamar Unsur lainnya berupa mineral yang terkandung dalam susu antara lain adalah kalium, kalsium magnesium, klorida, fosfor, dan sulfur. Unsur yang terbanyak pada susu adalah kalsium, sedangkan unsur lainnya berada dalam jumlah kecil (Buckle et al., 2007). Sifat Fisiko-Kimia Susu Warna susu berkisar antara putih kebiruan hingga putih keemasan. Perbedaan warna ini tergantung pada bangsa ternak, jenis makanan dan kandungan lemak serta bahan padat yang terkandung dalam susu. Salah satu sifat fisik susu adalah berat jenis. Besarnya berat jenis pada susu dipengaruhi oleh kadar lemak susu dan komponen-komponen terlarut baik dalam bentuk koloid maupun suspensi, seperti kasein, garam-garam susu dan laktosa (Brown, 2008). Sifat fisik susu lainnya adalah titik beku susu. Titik beku susu dipengaruhi oleh kandungan laktosa, garam-garam dan karbondioksida dalam susu. Semakin besar kandungan zat-zat tersebut dalam susu, maka titik bekunya pun akan semakin rendah. Persentase padatan susu mempengaruhi titik didih susu. Semakin besar persentase padatan pada susu, maka semakin tinggi pula titik didih susu tersebut (Buckle et al., 2007). Sifat Mikrobiologi Susu Zat-zat dalam susu memiliki perbandingan yang sempurna sehingga susu menjadi mudah untuk dicerna dan sangat cocok untuk nutrisi bagi pertumbuhan, baik pertumbuhan manusia maupun pertumbuhan beberapa jenis mikroorganisme. Protein, lemak dan karbohidrat yang terkandung di dalam susu merupakan media yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroorganisme, baik patogen maupun saprofit (Jay, 1992). Suhu merupakan faktor penting yang sangat mempengaruhi jumlah mikroorganisme dalam susu. Hampir semua mikroorganisme yang terdapat dalam susu berkembang biak pada selang suhu antara 21oC hingga 37,78oC. Pada suhu 20 hingga 30oC pertumbuhan mikroorganisme akan sedikit tertekan. Mikroorganisme bergerak lamban dan bahkan tidak aktif pada suhu kurang dari 10oC (Ray, 2001). 5
Bakteri yang selalu ada dalam produk susu adalah bakteri penghasil asam, yang sebagian besar dari bakteri tersebut merupakan merupakan famili Lactobactericeae dan Streptococcus lactis. Beberapa spesies dari Micrococcaceae sering berada di dalam susu yang kurang terjaga kebersihannya. Bakteri ini akan menyebabkan susu menjadi asam. (Hui, 2004). Famili dari Enterobacteriaceae, terutama Escherichia coli dan Aerobacter aerogenes kerap kali ditemukan dalam susu. Kedua spesies bakteri ini menyebabkan terjadinya fermentasi terhadap laktosa (Ray, 2001). Kerusakan Susu Susu adalah bahan pangan yang mudah rusak dan mudah terkontaminasi oleh mikroba karena susu merupakan media yang sangat baik bagi pertumbuhan mikroorganisme. Kerusakan susu oleh kontaminasi mikroba dapat disebabkan oleh berbagai macam faktor, antara lain alat pemerahan dan tempat penyimpanan susu yang kurang bersih, udara, lalat, dan buruknya penanganan oleh manusia (Buckle et al., 2007). Susu memiliki kandungan protein dan karbohidrat yang tinggi dimana mikroorganisme dapat menggunakannya untuk pertumbuhan. Di dalam susu segar maupun susu pasteurisasi masih terdapat beberapa macam bakteria yg hidup, sehingga
untuk
proses
penyimpanannya
dilakukan
pendinginan
dengan
menggunakan refrigerator. Walaupun susu disimpan di dalam refrigerator, namun beberapa mikroba perusak masih mungkin tumbuh pada susu tersebut sehingga umur simpan susu segar maupun susu pasteurisasi relatif terbatas (Ray, 2001). Pada susu segar, adanya mikroorganisme berasal dari beberapa sumber antara lain ambing, permukaan tubuh ternak, pakan, air minum ternak, udara, maupun peralatan dan perlengkapan yang digunakan untuk pemerahan dan penyimpanan. Tipe mikroorganisme utama yang umumnya terdapat di dalam ambing yang sehat antara lain Micrococcus, Streptococcus dan Corynebacterium. Pada umumnya susu segar memiliki kandungan mikroorganisme sebesar <103 sel/ml. Pada sapi yang memiliki gejala mastitis, Streptococus agalactiae, Staphylococcus aureus, coliform dan Pseudomonas dapat ditemui dalam jumlah yang cukup besar. Peralatan di kandang juga dapat menjadi sumber utama bagi pencemaran bakteri Gram negatif, 6
seperti Pseudomonas, Alcaligenes, dan Flavobacterium. Begitu juga dengan jenis bakteri Gram positif seperti Micrococcus dan Enterococcus (Goktepe et al., 2006). Selama masa penyimpanan susu di dalam refrigerator sebelum dilakukan proses pasteurisasi, maka bakteri yang dapat berkembang di dalam susu segar hanyalah bakteri yang bersifat psikotropik. Jenis-jenis bakteri tersebut antara lain Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, beberapa koliform, dan Bacillus spp. Bakteri tersebut dapat mempengaruhi kualitas pada susu segar (misalnya rasa dan tekstur susu). Beberapa bakteri diantaranya juga mampu memproduksi enzim tahan panas, seperti proteinase dan lipase. Enzim ini juga mampu untuk mempengaruhi kualitas dari produk susu segar, bahkan setelah melalui proses pasteurisasi pada susu segar (Lund et al., 2000). Pengawasan mutu mikrobiologi dari susu segar dan susu pasteurisasi dilakukan di banyak negara melalui badan pengawas kesehatan pangan. Di Amerika Serikat jumlah mikroba (Total Plate Count) pada susu segar yang dijual di pasaran adalah sekitar 1x105 hingga 3 x105 koloni/ml, sedangkan syarat mutu susu segar yang digunakan untuk kebutuhan industri adalah 0,5 hingga 1x106 koloni/ml (Ray, 2001). Persyaratan mutu mikrobiologi susu telah ditentukan pemerintah Indonesia berdasarkan keputusan Badan Standardisasi Nasional tentang Batas Maksimum Cemaran Mikroba dalam Pangan yang tertuang dalam Standar Nasional Indonesia yaitu SNI 7388:2009. Persyaratan pada SNI untuk batas maksimum susu segar untuk diproses lebih lanjut meliputi ALT (angka lempeng total) 1x106 koloni/ml, koliform 2x101 koloni/ml, APM (angka paling mungkin) E. coli <3/ml, Salmonella negatif/25 ml dan S. aureus 1x102 koloni/ml. Mikroorganisme yang terdapat di dalam susu pasteurisasi merupakan mikroorganisme yang dapat bertahan dari proses pasteurisasi pada susu segar (seperti mikroorganisme termodurik) dan mereka yang masuk ke dalam produk susu pasca proses pasteurisasi dan sebelum pengemasan (kontaminasi pasca pasteurisasi). Beberapa contoh dari mikroorganisme termodurik yang dapat bertahan dari proses pasteurisasi antara lain Micrococcus, bebebrapa jenis Enterococcus (E. faecalis), Streptococcus, beberapa jenis Lactobacillus (seperti L. viridescens), dan spora dari Bacillus dan Clostridium. Beberapa kontaminan pasca proses pemanasan antara lain koliform, Pseudomonas, Alcaligenes, dan Flavobacterium (Ray, 2001). 7
Sebagian besar kerusakan susu disebabkan oleh mikroorganisme. Beberapa kerusakan tersebut antara lain, (1) pengasaman dan penggumpalan susu karena terbentuknya asam laktat, (2) pengentalan dan pembentukan lendir, dan (3) penggumpalan susu tanpa penurunan pH yang diakibatkan oleh aktivitas bakteri Bacillus cereus (Buckle et al., 2007). Yogurt Yogurt merupakan hasil fermentasi susu yang dibuat dengan penambahan satu kultur atau lebih pada bahan yang mengandung krim susu, sebagian susu skim atau skim. Kultur starter yang ditambahkan berupa bakteri atau kombinasi dari dua bakteri asam laktat spesifik, yaitu Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus dan Streptococcus thermophilus (Hui, 2004). Yogurt sering digunakan sebagai makanan yang bertujuan untuk kebutuhan diet (dietetic purposes) atau kesehatan (therapeutic purposes), terutama bagi konsumen yang menginginkan produk pangan dengan kalori rendah. Penderita lactose intolerance sangat baik mengkonsumsi produk yogurt karena jumlah laktosa yang terkandung sangat rendah. Bakteri Lactobacillus seperti L. acidophilus, L. casei, atau keduanya memiliki potensi untuk mendegradasi laktosa sehingga membantu dalam proses pencernaan laktosa (Ray, 2001). Berdasarkan perbedaan metode pembuatannya, tipe yogurt dibagi menjadi dua yaitu set yogurt dan stirred yogurt. Klafikasi ini berdasarkan pada sistem pembuatannya dan struktur fisik dari koagulum. Set yogurt merupakan produk dengan karakteristik proses bahwa pada waktu inkubasi atau fermentasi susu berada di dalam kemasan individual, sehingga karakteristik koagulumnya tidak berubah. Pada stirred yogurt fermentasi susu dilakukan pada wadah yang relatif sangat besar (fermentor) dan setelah inkubasi barulah produk dikemas dalam kemasan individual sehingga memungkinkan koagulumnya mengalami perubahan tekstur dan konsistensi sebelum pendinginan dan pengemasan selesai (Hui, 2004). Yogurt komersial dibagi menjadi tiga kategori utama, yaitu : plain yogurt atau natural yogurt (tanpa penambahan bahan lainnya selain susu dan kultur BAL), fruit yogurt (yogurt dengan penambahan buah), dan flavoured yogurt yaitu yogurt dengan penambahan bahan perisa (Hui, 2004). 8
Jika pada yogurt ditambahkan probiotik, maka interaksi probiotik dengan kultur yogurt menjadi lebih baik sehingga produk sinbiotik menjadi lebih unggul. Diduga kultur bakteri asam laktat yang digunakan dalam pembuatan yogurt akan lebih intensif ketika digunakan bersamaan dengan probiotik yang sengaja ditambahkan pada yogurt (Knut, 2001). Sifat Mikrobiologi Kultur starter yogurt komersial terdiri atas Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus dan Streptococcus thermophilus. Hasil penelitian Utami (1995) mendapatkan, bahwa inokulasi biakan starter terbaik pada yogurt adalah konsentrasi 3% dengan perbandingan terbaik antara Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus dan Streptococcus thermophilus adalah 1 : 1. Kombinasi L. delbrueckii subsp. bulgaricus dan S. thermophilus pada produk akan mempercepat dan menghasilkan total asam yang lebih banyak dibandingkan dalam bentuk tunggalnya. Hal ini disebabkan aktifitas proteolitik dari L. bulgaricus yang menghasilkan asam amino seperti valin, histidin dan glisin sehingga dapat merangsang pertumbuhan dan produksi asam dari bakteri S. thermophilus Sebaliknya aktifitas dari S. thermophilus akan menurunkan pH dan menghasilkan asam format yang dapat menstimulasi aktifitas L. delbrueckii subsp. bulgaricus (Ray, 2001). Yogurt yang mengandung L. delbrueckii subsp. bulgaricus dan S. thermophilus dapat mempengaruhi jumlah Clostridium dan Bifidobacteria yang terdapat dalam usus manusia. Dengan konsumsi yogurt secara teratur maka terjadi perubahan jumlah mikroflora di dalam usus yaitu jumlah Clostridium menurun dan Bifidobacteria meningkat (Hekmat dan McMahon, 1992). Pada awal inkubasi S. thermophilus tumbuh lebih cepat dan mendominasi proses fermentasi, sedangkan L. delbrueckii subsp. bulgaricus tumbuh lebih lambat. Pada saat pH mencapai 4,2 pertumbuhan S. thermophilus akan semakin melambat hingga pada saat pH di bawah 4,2 maka proses fermentasi yang terjadi didominasi oleh L. delbrueckii subsp.bulgaricus. (Hui, 2004). Bakteri L. delbrueckii subsp.bulgaricus dan S. thermophilus merupakan bakteri asam laktat yang memiliki sifat homofermentatif, asidurik dan termofilik. 9
Bakteri asam laktat yang tergolong ke dalam homofermentatif dapat megubah lebih dari 85% glukosa atau heksosa lainnya menjadi asam laktat (Campbell-Platt, 2009). Proses Fermentasi Bakteri asam laktat memproduksi asam organik seperti asam laktat dan asam asetat yang membantu mengatur aktifitas pencernaan dan memperbaiki pencernaan serta absorpsi pada tubuh manusia. Komponen-komponen yang diproduksi oleh bakteri asam laktat dapat pula menekan proses pembusukan makanan dalam usus dan merangsang ekskresi kotoran ke luar. Selain itu bakteri asam laktat memiliki pengaruh bakteriostatik terhadap mikroba tertentu (Goktepe et al., 2006). Laktosa atau gula susu yang berupa disakarida dihidrolisis menjadi monosakarida glukosa dan galaktosa oleh enzim laktase. Unit-unit monosakarida tersebut (dalam kondisi asam) kemudian difermentasi oleh bakteri asam laktat menjadi asam laktat (Hui, 2004). Yogurt yang memiliki keasaman kurang lebih 1% asam laktat akan menyebabkan bakteri-bakteri patogen seperti Salmonella sp menjadi inaktif. Selain itu koliform akan menjadi tidak mampu bertahan pada kondisi pH rendah dan penghambatan ini diperkuat oleh produksi senyawa-senyawa antibiotik yang dihasilkan oleh mikroorganisme yogurt (Tamime dan Robinson, 1999). Kasein merupakan protein terbesar yang terdapat dalam susu dan sangat dipengaruhi oleh kondisi penurunan nilai pH. Penurunan tingkat keasaman atau nilai pH susu berakibat misela-misela tersebut menjadi endapan dan membentuk jeli sehingga terbentuk gel yogurt (Brown, 2008). Pembuatan Yogurt Pembuatan yogurt dimulai dengan persiapan kultur, yaitu dengan membiakkan kultur murni Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus dan Streptococcus thermophilus. Umumnya pada pembuatan plain yogurt tidak ditambahkan gula maupun flavor sehingga yogurt yang dihasilkan memiliki citarasa asli. Kandungan lemak dalam yogurt dapat diatur sesuai dengan tingkat kesukaan konsumen. Bahan baku lain berbasis susu yang dapat digunakan sebagai bahan baku 10
pembuatan yogurt antara lain susu skim, atau susu rendah lemak. Sedangkan bahan tambahan pangan yang dapat digunakan untuk meningkatkan mutu yogurt antara lain vitamin A, vitamin D, pemanis alami atau pemanis buatan, penstabil, perisa (flavoring ingredients), maupun pewarna pangan. Selain itu, ke dalam yogurt dapat pula ditambahkan bakteri laktat lainnya misalnya Lactobacillus acidophilus yang mampu menghasilkan bakteriosin. Lactobacillus acidophilus termasuk probiotik, sehingga dengan penambahan L. acidophilus pada yogurt akan menghasilkan yogurt sinbiotik (Hui, 2004). Pada pembuatan minuman susu fermentasi, diharapkan akan dihasilkan produk akhir dengan pH 3,8. Nilai pH yang rendah, jauh di bawah titik isoelektrik protein susu (4,6) akan mencegah pertumbuhan bakteri lainnya termasuk juga bakteri patogen selama proses penyimpanan. Namun demikian, kapang masih mungkin tumbuh pada produk dengan tingkat keasaman tinggi sehingga dapat menyebabkan kerusakan yogurt (Goktepe et al, 2006 dan Hui, 2004). Hal ini dapat dicegah dengan penambahan bahan tambahan pangan yang bersifat antimikotik pada yogurt untuk mencegah atau menghambat pertumbuhan kapang, sehingga dapat memperpanjang umur simpan yogurt. Sifat dan Nilai Gizi Yogurt Umumnya sifat yogurt dipengaruhi oleh komposisi bahan mentah yang digunakan. Karakteristik yogurt yang dihasilkan adalah halus, membentuk gel kental dengan rasa asam dan flavor yang menyerupai flavor green apple. Beberapa yogurt menunjukkan karakteristik konsistensi yang menyerupai puding (Hui, 2004). Flavor yang dimiliki oleh yogurt memiliki karakteristik unik dan umumnya tidak ditemui dalam produk susu fermentasi lainnya. Flavor tersebut dipengaruhi oleh suhu inkubasi, jumlah inokulum yang ditambahkan, periode inkubasi, sumber kultur, perlakuan pemanasan bahan dasar susu dan pH produk akhir (Hui, 2004 dan Ray, 2001). Plain yoghurt merupakan yogurt murni tanpa penambahan flavor atau buah serta tanpa bahan penstabil maupun pemanis. Karakteristik yogurt ini adalah umumnya asam, berflavor khas yogurt dengan tingkat keasaman berkisar antara 0,9 – 1,2% (berdasarkan total asam laktat). Plain yoghurt umumnya kurang disukai 11
konsumen karena kurangnya variasi rasa dan aroma, namun bagi konsumen yang membatasi konsumsi gula maka plain yoghurt merupakan salah satu pilihan yang tepat. Bakteri asam laktat pada yogurt non pasteurisasi yang disimpan pada suhu rendah masih dapat berkembang secara lambat, sehingga proses produksi asam laktat pun masih berlangsung. Hal ini menyebabkan yogurt yang terlalu lama disimpan pada suhu rendah akan memiliki rasa asam yang sangat pekat, yang berasal dari asam laktat dalam jumlah besar. Yogurt non pasteurisasi yang disimpan pada suhu 10oC memiliki umur simpan sekitar 2 minggu (Hui, 2004). Pemanasan yogurt pada suhu berkisar antara 60 – 65oC selama 15-20 menit dapat mempertahankan mutu yogurt antara 6 – 8 minggu apabila disimpan pada suhu dingin (12oC). Yogurt yang tidak dipanaskan memiliki waktu simpan 3 minggu apabila disimpan pada suhu dingin. Pemanasan yogurt dapat memperpanjang masa simpan yogurt karena dengan aplikasi panas dapat membunuh bakteri-bakteri lain yang mungkin telah mencemari yogurt. Selain itu bakteri asam laktat pada yogurt pasteurisasi akan mati sehingga produk tidak semakin masam (Lund et al., 2000). Mikroflora Usus Mikroflora usus terdapat semenjak manusia dilahirkan dan terdiri atas bermacam-macam mikroorganisme yang memiliki fungsi penting bagi inangnya, khususnya yaitu manusia.
Janin hidup dan tumbuh dalam kondisi steril dalam
kandungan, selanjutnya akan terekspos oleh mikroba yang berasal dari saluran genital, feses, mikroba kulit ibunya, dan lingkungan setelah dilahirkan (Goktepe, et al., 2006). Komposisi dari mikroflora usus berubah seiring dengan bertambahnya umur seseorang. Manusia dewasa yang sehat memiliki mikroflora usus yang berada pada keseimbangan walaupun terdapat perbedaan pada individu yang satu dengan individu lainnya. Menurut Mitsuoka (1990), perubahan yang terjadi dengan mikroflora disebabkan oleh berbagai macam faktor, antara lain karena bertambahnya usia, stress, konstipasi, dan diare yang dialami oleh individu tersebut. Salminen dan Wright (1998) menyatakan bahwa komposisi mikroflora usus pada lokasi spesifik ditentukan oleh lingkungan fisik (misalnya gerakan usus) dan lingkungan kimia (perubahan nilai pH). Lactobacillus acidophilus, L. reuteri dan Bifidobacteria 12
merupakan mikroba yang dominan terhadap flora bayi yang sedang dalam masa pemberian ASI, sedangkan bayi yang diberikan susu formula memiliki flora yang lebih beragam, antara lain meliputi Bifidobacteria, mikroba aerobik dan anaerobik (Mitsouka, 1990). Bakteri Asam Laktat Bakteri asam laktat (BAL) adalah bakteri yang dapat memfermentasi gulagula sederhana seperti glukosa atau laktosa untuk memproduksi sejumlah besar asam laktat. Klasifikasi bakteri asam laktat dibuat pada tahun 1919 oleh S. Orla-Jensen (Hui, 2004). Kini dengan penggunaan metode untuk teknologi dan tipe molekuler DNA maka berdampak besar pada taksonominya sehingga perlu dilakukan revisi taksonomi (Tabel 2), sedangkan pada Tabel 3 tercantum sepuluh nama genus bakteri asam laktat. Bakteri asam laktat termasuk kelompok bakteri Gram-positif, tidak membentuk spora, dapat berbentuk koki, kokobasili atau batang. Pada umumnya BAL bersifat katalase negatif, namun beberapa galur memiliki sifat katalase semu yang dapat dideteksi dalam kultur yang dipupukkan pada media dengan konsentrasi gula
rendah,
dan
membutuhkan
karbohidrat
yang
difermentasi
untuk
pertumbuhannya (Ray, 2001). Bakteri asam laktat diklasifikasikan menjadi dua golongan berdasarkan hasil metabolisme
glukosa,
yaitu
homofermentatif
dan
heterofermentatif.
BAL
homofermentatif mengubah 95% glukosa menjadi asam laktat serta sejumlah kecil CO2 serta asam-asam volatile (Rahman et al., 1992). BAL heterofermentatif menghasilkan asam asetat, asam laktat, CO2, dan etanol dalam jumlah yang besar (Mitsuoka, 1990). Bakteri asam laktat juga memiliki kemampuan untuk menghasilkan
senyawa-senyawa
yang
dapat
menghambat
pertumbuhan
mikroorganisme lainnya. Senyawa-senyawa antimikroba tersebut antara lain asam laktat, asam asetat, hidrogen peroksida, diasetil, serta bakteriosin (De Vuyst dan Vandamme, 1994).
13
Tabel 2. Perubahan Nama-nama Bakteri Asam Laktat bedasarkan Revisi Taksonomi Nama Baru Nama Lama Carnobacterium divergens
Lactobacillus divergens
Carnobacterium piscicola
Lactobacillus carnis
Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis
Lactobacillus bulgaricus
Lactobacillus rhamnosus
Lactobacillus casei subsp. Rhamnosus
Lactobacillus sakei Lactobacillus sanfranciscensis
Lactobacillus sake dan sebagian besar strain dari Lactobacillus bavaricus Lactobacillus sanfrancisco
Lactococcus lactis subsp. cremoris
Streptococcus cremoris
Lactococcus lactis subsp. lactis
Streptococcus lactis
Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. Diacetylactis Leuconostoc mesenteroides subsp. cremoris Leuconostoc mesenteroides subsp.
Streptococcus diacetylactis
Lactobacillus lactis
Leuconostoc citrovorum Leuconostoc dextranicum
dextranicum Oenococcus oeni
Leuconostoc oeni
Streptococcus thermophilus Tetregenococcus halophilus
Streptococcus salivarus subsp. thermophilus Pediococcus halophilus
Weissella confuse
Lactobacillus confuses
Weissella paramesenteroides
Leuconostoc paramesenteroides
Sumber : Hui, 2004 Keterangan : Tidak semua bacteria dalam daftar tersebut digunakan sebagai starter, beberapa diantaranya merupakan hasil isolasi dari produk fermentasi pangan (http://www.bacterio.cict.fr.)
Kultur Starter Yogurt. Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Bakteri Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus merupakan salah satu bakteri yang berperan sebagai kultur starter bakteri dalam proses pembuatan produk yogurt. Bakteri ini dapat hidup di dalam usus namun hanya dapat bertahan selama sekitar tiga jam setelah masuk ke dalam usus bersamaan dengan yogurt yang dikonsumsi. Oleh karena itu
14
Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus tidak tergolong ke dalam bakteri probiotik (Goktepe et al., 2006). Tabel 3. Genus dari Bakteri Asam Laktat Genus
Genus terdahulu
Lactococcus
Lactic atau Grup N
Jumlah spesies
Fermentasi Gula
5
Homo
14
Homo
39
Homo
Streptococcus Enterococcus
a
Fecal Streptococcus
Streptococcusb Leuconostoc
Betacoccus
9
Hetero
Oenococcus
Leuconostoc
1
Hetero
Pediococcus
6
Homo
Tetragenococcus Pediococcus
1
Homo
>60
Lactobacillus
Carnobacterium
Lactobacillus
6
Grup I : Homo Grup II : Facultative heteroc Grup III : Hetero Homo
Weisella
1 genus sebelumnya Leuconostoc 5 genus sebelumnya Lactobacillus
7
Hetero
Sumber : Hui, 2004. Keterangan : abeberapa bersifat patogenik b Banyak yang bersifat patogenik c Fermentasi glukosa melalui jalur homofermentatif, serta pentoses dan 6-Pglyconate melalui jalur heterofermentatif.
Bakteri L. delbrueckii subsp. bulgaricus termasuk bakteri Gram-positif, memiliki bentuk batang, berukuran medium atau panjang. Bakteri laktat ini tidak dapat tumbuh pada suhu 10OC, namun mampu bertahan hidup dalam suhu 45OC, memiliki sifat reduksi litmus kuat, tidak tahan pada kondisi garam (6,5%), dan bersifat termodurik (Rahman et al., 1992). Banyak penelitian menunjukkan adanya korelasi keberadaan L. delbrueckii subsp. bulgaricus dengan mikroflora usus. Terdapat perubahan mikroflora dalam feses manusia setelah mengkonsumsi yogurt yang mengandung bakteri Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus. Jumlah Bifidobakteria dalam feses meningkat, sedangkan jumlah Clostridium menurun secara nyata (Goktepe et al., 2006).
15
Streptococcus thermophilus. Bakteri S. thermophilus (Streptococcus salivarius subsp. thermophilus) merupakan salah satu bakteri yang berperan dalam proses pembuatan yogurt seperti halnya Lactobacillus delbruekii subsp. bulgaricus. Bakteri laktat S. thermophilus juga hanya dapat bertahan hidup dalam usus manusia dalam rentang waktu yang tidak lama (Goktepe et al., 2006). Bakteri S. thermophilus merupakan bakteri yang berbentuk bulat dengan susunan membentuk rantai panjang atau pendek, termasuk dalam golongan bakteri Gram-positif, dapat mereduksi litmus milk dan katalase negatif. Bakteri ini tidak toleran terhadap konsentrasi garam lebih dari 6,5% dengan pH optimal untuk pertumbuhan adalah 6,5. S. thermophilus dibedakan dari genus Streptococcus lainnya berdasarkan pertumbuhan pada suhu 45oC, dan tidak dapat tumbuh pada suhu 10oC (Jay, 2000). Bakteri S. thermophilus yang ditumbuhkan pada susu kerbau memiliki sifat antibakteri. Beberapa bakteri yang dihambat oleh S. thermophilus adalah Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhosa, Escherichia coli, dan Staphylococcus aureus (Davidson and Branen, 1993). Kultur Starter Probiotik. Lactobacillus acidophilus Bakteri Lactobacillus acidophilus juga merupakan bakteri yang hidup di dalam saluran pencernaan manusia. Bakteri ini memiliki pengaruh yang baik bagi kesehatan manusia yaitu membantu keseimbangan jumlah mikroflora di dalam usus, meningkatkan aktifitas enzim β-galaktosidase, menurunkan kolesterol serta mengontrol perkembangan sel kanker (Hui, 2004). L. acidophilus merupakan bakteri yang berbentuk batang, termasuk ke dalam famili Lactobacillaceae, genus Lactobacillus. Bakteri ini tergolong ke dalam bakteri Gram-positif dan tidak membentuk spora. L. acidophilus bersifat homofermentatif, menghasilkan D, L-asam laktat (dari glukosa). Suhu optimum bagi pertumbuhan bakteri ini adalah 35 – 38oC dan pertumbuhannya akan terhambat pada suhu 15oC (Lund et al., 2000). Ketidakstabilan sel Lactobacillus acidophilus yang ditambahkan ke dalam yogurt disebabkan oleh hidrogen peroksida yang dihasilkan oleh kultur Lactobacilli 16
pada yogurt. Hal ini akan menyebabkan Lactobacillus acidophilus menjadi kehilangan viabilitasnya. Kehilangan ini dapat dicegah dengan cara penambahan katalis yaitu enzim katalase (Ray, 2001). Penambahan Lactobacillus acidophilus atau kultur starter yogurt yang mengandung Lactobacillus lactis dan Streptococcus thermophilus ke dalam susu mampu menurunkan gejala lactose maldigestion pada anak-anak. Selain itu bakteri ini juga mempunyai aktifitas antimutagenik yang mampu menghambat senyawa mutagenik yang dihasilkan oleh Salmonella Typhimurium (Hui, 2004). Prebiotik Prebiotik merupakan bahan yang tidak tercerna di dalam tubuh atau nondigestible food ingredient yang memicu aktivitas dan pertumbuhan yang selektif terhadap satu jenis ataupun lebih bakteri penghuni kolon yang bermanfaat bagi kesehatan manusia (Aryana dan McGrew, 2007). Prebiotik pada umumnya adalah karbohidrat dalam bentuk oligosakarida (oligofruktosa maupun oligoglukosa) dan dietary fiber (inulin). Bahan pangan yang merupakan sumber dari prebiotik antara lain adalah bawang putih, asparagus, pisang, umbi dahlia dan ubi jalar. Suatu prebiotik harus memenuhi kriteria antara lain (a) tidak terhidrolisis dan diserap di bagian usus halus ataupun usus besar, (b) substrat tersebut haruslah selektif untuk satu maupun sejumlah mikroflora yang menguntungkan bagi kolon, dan (c) memiliki kemampuan untuk mengubah mikroflora pada kolon menjadi komposisi yang menguntungkan bagi kesehatan manusia, terutama pada bagian kolon (McFarlan dan Cummings, 1999). Fruktooligosakarida (FOS) Fruktooligosakarida (FOS) merupakan oligosakarida yang tidak dapat dicerna oleh manusia. Umumnya substrat ini terdapat di bawang merah yang umumnya digunakan pada olahan pangan serta memiliki efek yang bagus untuk kesehatan. FOS tidak dapat dihidrolisis oleh enzim usus halus sehingga FOS ini dapat mencapai usus besar. Selanjutnya FOS dimetabolisme oleh mikroflora yang terdapat pada usus besar. Hasil akhir dari proses fermentasinya berupa gas, asam laktat dan asam lemak rantai pendek seperti propionat, butirat dan asetat (Aryana dan 17
McGrew, 2007). Lactobacillus dan Bifidobacterium dapat menfermentasi prebiotik FOS. Bahan prebiotik FOS banyak juga ditambahkan ke dalam susu formula, yogurt dan produk pangan lainnya (Kaplan dan Hudkins, 2000). Bakteriosin Bakteriosin pada awalnya didefinisikan secara spesifik berhubungan dengan colicin yaitu jenis protein antibiotik, yang mensitesis suatu komponen yang dapat mematikan atau menghambat pertumbuhan sel. Kemampuan daya serapnya bergantung terhadap adanya kehadiran reseptor spesifik pada bagian bakteri yang sensitif. Ciri-ciri lain yang membedakan substansi penghambat jenis colicin antara lain berat molekulnya yang relatif tinggi, aktifitas penghambat yang sensitif (umumnya dibatasi pada strain Enterobactericeae) dan gabungan plasmid yang menentukan genetik (Ray, 2001). Sekarang ini telah ditemukan bahwa sebagian besar bakteriosin yang diproduksi berasal dari bakteri Gram positif. Hal ini jelas tidak sesuai dengan ciri-ciri pada colicin. Bakteriosin cenderung menjadi lebih aktif terhadap strain bakteri Gram positif. Beberapa bakteriosin, seperti nisin, mengandung lanthionin yang merupakan asam amino termodifikasi yang terbentuk setelah terjadi hasil translasi pada molekul (De Vuyst dan Leroy, 2007). BAL memiliki kemampuan untuk memproduksi asam laktat yang merupakan produk utama dari proses metabolisme yang berguna untuk menghambat pertumbuhan dari mikroorganisme yang tidak dikehendaki dalam bahan pangan. Selain asam laktat, bakteri asam laktat juga memiliki kemampuan untuk memproduksi berbagai substansi antimikroba. Beberapa contoh dari substansi antimikroba ini antara lain hidogen peroksida, diasetil, asam organik, dan bakteriosin (Jay, 1992). Bakteriosin merupakan substansi protein yang umumnya memiliki berat molekul kecil dan memiliki aktivitas sebagai bakterisidal, melalui sintesis protein yang diatur oleh plasmid. Senyawa antimikroba atau bakteriosin memiliki banyak peran dan manfaat, terutama terhadap kemampuan atau sifat antagonistiknya, dalam bidang biopreservatif
bahan pangan, juga terhadap kemampuannya dalam
menghambat pertumbuhan bakteri Gram positif maupun Gram negatif dan juga 18
sebagai terapeutik. Beberapa spesies bakteri asam laktat yang telah diketahui memiliki kemampuan dalam memproduksi bakteriosin antara lain adalah Streptococcus
lactis,
Lactobacillus
plantarum,
Lactobacillus
acidophilus,
Pediococcus acidilactici, Enterococcus faecum, Enterococcus lactis, Leuconostoc mesenteroides dan Listeria monocytogenes (Lund et al., 2000). Ray (2001) menambahkan definisi bakteriosin dengan beberapa kriteria tambahan, antara lain sebagai berikut : (1) memiliki spektrum aktivitas yang relatif sempit dan terpusat di sekitar spesies penghasil bakteriosin tersebut, (2) komponen senyawa aktif utamanya terdiri atas fraksi protein, (3) memiliki sifat bakterisidal, (4) memiliki reseptor spesifik terhadap sel sasaran dan (5) gen yang determinan terdapat di dalam plasmid yang memiliki peranan pada produksi dan imunitas. Bakteriosin yang diproduksi oleh bakteri asam laktat umumnya digunakan sebagai komponen aktif untuk biopreservatif bahan pangan. Beberapa bakteriosin memiliki tingkat ketahanan dan stabil pada perlakuan panas, sehingga hal ini membuat bakteriosin tersebut aplikatif terhadap proses pemanasan. Bakteriosin juga memiliki sifat irreversible, mudah untuk dicerna, memiliki pengaruh positif terhadap kesehatan dan dapat aktif pada konsentrasi yang rendah (De Vuyst dan Vandamme, 1994). Natamisin Natamisin (natamycin) pertama kali ditemukan pada tahun 1955. Natamisin ini ditemukan dalam sebuah filtrat kultur bakteri Streptomyces natalensis. Bakteri Streptomyces ini diisolasi dari tanah yang berasal dari provinsi Natal di Afrika Selatan. Oleh karena itu nama natamisin ini diambil dari nama daerah tersebut. Pada awalnya natamisin disebut dengan pimaricin, sesuai dengan nama kota terdekat yaitu Pietermaritzburg. Pengaruh komponen antimikotik dari natamisin ini pada awalnya ditunjukkan terdapat pada bahan pangan seperti buah-buahan lunak seperti strawberi dan raspberi, jus buah, minuman berkarbonasi, dressed poultry, sosis, cottage cheese dan hard cheese. Sekarang ini natamisin telah diizinkan penggunaannya sebagai bahan tambahan pada bahan pangan di seluruh dunia (De Vuyst dan Leroy, 2007).
The Joint FAO/WHO Expert Committee on Food
Additives (JECFA), suatu komite ilmiah internasional telah mengevaluasi keamanan 19
dari berbagai senyawa yang digunakan sebagai bahan tambahan pangan. Hingga kini JECFA telah melakukan evaluasi terhadap lebih dari 1.500 jenis bahan tambahan pangan, termasuk natamisin. Pada tahun 1966 JECFA mulai mempelajari keamanan dalam pemanfaatan natamisin sebagai antimikroba, dan kajian terakhir tentang natamisin dilakukan JECFA pada tahun 2002 (DSM, 2010). Natamycin umumnya digunakan dalam produk seperti keju, krim asam, yogurt dan campuran salad dalam kemasan. Penggunaan natamisin terutama untuk perlakuan pada permukaan keju dan daging yang diproses yaitu digunakan pada permukaan sosis kering/sosis fementasi untuk mencegah pertumbuhan kapang pada selongsong sosis. Sebagai bahan tambahan pangan, di Eropa natamisin diberi kode/nomer E 235, namun natamisin yang beredar di Amerika Serikat tetap ditulis sebagai natamycin (Anonymousa), 2010). Rumus molekul natamisis adalah C33H47NO13 sedangkan rumus bangun natamisin tercantum pada Gambar 1.
Gambar 1. Rumus Bangun Natamisin (Anonymous, 2005) Penggunaan natamisin pada pangan, terutama pada keju dan olahan susu lainnya, juga telah diuji secara intensif oleh beberapa institusi. Hasil uji menunjukkan bahwa natamisin tidak bersifat toksik (DSM, 2010). Dari kajian terhadap hewan percobaan, pemberian ransum yang mengandung natamisin dalam jumlah tertentu ternyata tidak menunjukkan tokisitas akut. LD50 terendah adalah 450 mg/kg (atau 450 ppm). Bahkan LD50 pada tikus adalah ≥2300 mg/kg, dan dosis rutin sebanyak 500 mg/kg/hari selama 2 tahun ternyata tidak menunjukkan adanya tumor. Selain itu, penggunaan natamisin sebagai bahan tambahan pangan tidak berpengaruh buruk terhadap pertumbuhan mikroflora usus (Anonymous, 2005).
20
Natamisin bersifat tidak berwarna, tidak berbau dan tidak berasa serta memiliki kelarutan dalam air yang sangat rendah. Namun demikian penggunaan natamisin efektif pada konsentrasi yang sangat rendah. Sebagian besar kapang mempunyai konsentrasi penghambatan minimun (minimum inhitory concentration) sebesar <10ppm. Natamisin akan berikatan dengan ergosterol yang membentuk building block pada dinding sel khamir maupun kapang. Hal ini tentunya menyebabkan kerusakan pada dinding sel khamir atau kapang, sehingga mengakibatkan sel mati. Dinding sel bakteri tidak mengandung ergosterol sehingga adanya natamisin tidak berpengaruh pada pertumbuhan bakteri (DSM, 2010).
Pengemasan Pengemasan merupakan salah satu proses yang sangat berperan penting dalam industri pangan. Tujuan utama proses pengemasan adalah untuk menjaga kualitas produk dari pengaruh luar, seperti adanya kontaminasi mikroorganisme ataupun partikel kotoran, menghindari berkurangnya komponen-komponen yang ada dalam bahan pangan, juga melindungi produk pangan tersebut dari pengaruh panas dan cahaya. Proses pengemasan harus dilakukan sedekat mungkin dengan tempat penyimpanan yang bertujuan untuk mengurangi kemungkinan terjadinya kontaminasi maupun kerusakan pasca produksi (Bureau dan Moulton, 1995). Produk es krim harus dikemas dalam wadah yang tertutup rapat yang tidak dipengaruhi ataupun mempengaruhi kandungan maupun isi dari produk es krim, serta aman selama proses penyimpanan maupun pengiriman (Dewan Standarisasi Nasional, 1995). Kemasan yang terbuat dari kertas karton atau cardboard baik untuk digunakan pada penyimpanan produk olahan susu. Hal ini disebabkan kertas karton tersebut tahan terhadap proses pembekuan serta memiliki nilai permeabilitas air dan gas yang sangat rendah (Bureau dan Moulton, 1995). Kemasan jenis poly propylene (PP)dapat pula digunakan sebagai kemasan untuk produk es krim. Poly prolylene relatif banyak digunakan untuk kemasan pangan maupun non pangan. Kemas plastik PP dikenal sebagai produk plastik yang relatif ramah lingkungan, karena plastik jenis ini masih mungkin untuk didaur ulang serta relatif mudah rusak/terdegradasi dibandingkan jenis plastik lainnya. 21
Keunggulan plastik PP untuk kemasan pangan antara lain permeabilitas uap air yang sangat rendah sehingga produk yang dikemas relatif tidak mengalami perubahan kadar air dalam jangka waktu agak lama. Selain itu titik leleh plastik PP sekitar 160oC sehingga plastik ini dapat digunakan untuk mengemas produk pangan yang mengalami proses pemanasan. Plastik PP terbuat dari bahan yang tidak toksik, mudah dibersihkan dan tidak meninggalkan noda pada kemasannya (Anomymous b), 2010). Penilaian Organoleptik Penilaian organoleptik atau penilaian sensorik merupakan metode penilaian yang sering digunakan karena memiliki keunggulan dapat dilaksanakan secara cepat dan langsung. Penerapan penilaian sensorial yang dilakukan dalam praktek nyata disebut sebagai uji organoleptik dan dilakukan berdasarkan prosedur tertentu. Sistem penilaian dari organoleptik telah dibakukan dan telah dijadikan sebagai alat penilaian dalam laboratorium. Penilaian organoleptik sering digunakan sebagai metoda dalam penelitian dan pengembangan produk pangan. Prosedur penilaian tersebut memerlukan prosedur pembakuan yang baik dalam cara penginderaan maupun dalam melakukan analisis data (Karagul-Yuceer et al., 1999). Pada uji organoleptik, indera yang berperan penting dalam proses pengujian adalah indera penglihatan, penciuman, pencicipan, peraba, dan pendengaran. Indera yang paling umum digunakan untuk proses penilaian penerimaan suatu makanan adalah penglihatan dan pencicipan, lalu disusul oleh indera peraba. Selain itu dalam proses uji organoleptik diperlukan sejumlah panelis (orang yang akan menjadi anggota panel untuk proses pengujian). Panelis tersebut dapat dikelompokkan menjadi beberapa golongan, yaitu panelis terbatas, panelis terlatih, panelis tidak terlatih, dan panelis konsumen. Panelis dalam uji hedonik diminta tanggapan pribadinya mengenai kesukaan, atau sebaliknya mengenai ketidaksukaan. Panelis tersebut juga akan diminta untuk menentukan tingkat dari kesukaan tersebut. Tingkat-tingkat kesukaan ini disebut sebagai skala hedonik. Berbeda dengan uji kesukaan, uji mutu hedonik tidak menyatakan suka atau tidak suka, melainkan menyatakan kesan mengenai baik atau buruknya produk pangan yang diuji. Kesan baik atau buruk ini disebut sebagai kesan mutu hedonik (Meilgaard et al., 1999).
22
