Isolasi, Identifikasi Dan Karakterisasi Bakteri Asam Laktat Dari Air Rendaman Kacang Gude (Cajanus Cajan L. Millps) dan Potensinya sebagai Starter Fermentasi Yoghurt Kacang Gude sebagai Antihiperglikemia

Yuni Sine, Prof. Widodo, S.P., M.Sc., Ph.D.

2025 | Disertasi | S3 Bioteknologi

Pangan fungsional merupakan produk inovasi pangan yang dapat memberikan manfaat kesehatan, terutama melalui  poses fermentasi bahan pangan lokal seperti kacang gude (Cajanus cajan L. Millsp). Salah satu tahapan fermentasi kacang gude adalah perendaman, yang mendukung pertumbuhan bakteri asam laktat (BAL), menghasilkan asam organik dan menurunkan pH yang memungkinkan Rhizopus sp. untuk tumbuh dan berkembang salama proses fermentasi.  Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi, mengidentifikasi, dan mengevaluasi  BAL dari air rendaman kacang gude sebagai kandidat probiotik dan kultur starter dalam fermentasi yoghurt kacang gude sebagai pangan fungsional. Tahapan penelitian meliputi analisis keragaman dan kelimpahan mikrobia pada air rendaman kacang gude dengan pendekatan metagenomik, isolasi dan identifikasi BAL, fermentasi yoghurt kacang gude, analisa kualitas yoghurt, serta uji antihiperglikemia pada mencit Balb/c. Hasil metagenomik menunjukkan peningkatan keragaman mikrobia setelah 24 jam perendaman, dengan jumlah famili meningkat dari 13 menjadi 26, genera dari 89 menjadi 90, dan spesies dari 495 menjadi 533. Isolasi BAL menghasilkan tujuh isolat terpilih, yaitu Lactiplantibacillus plantarum (G2, G6, G31), Weissella confusa (G17, G20, G25), dan Lacticaseibacillus rhamnosus (G32). Uji in vitro menunjukkan bahwa enam isolat mampu bertahan pada pH 2 selama 90 menit serta toleran terhadap garam empedu hingga 1,5%. Aktivitas antimikrobia menunjukkan zona hambat sebesar 8,2–12,4 mm terhadap Escherichia coli FNCC 0091 dan Staphylococcus aureus FNCC 0047. Fermentasi yoghurt kacang gude menunjukkan peningkatan viskositas, dengan viskositas tertinggi pada yoghurt yang difermentasi dengan W. confusa G25  dan suplementasi susu skim (294±0,1 cP), diikuti oleh yoghurt yang diproduksi dengan kultur yoghurt (287,70±0,95 cP) dan L. plantarum G6 dengan suplementasi susu skim (269,1±0,51 cP). Keasaman meningkat secara signifikan setelah fermentasi, dengan nilai keasaman tertinggi pada yoghurt W. confuse G25 dengan suplementasi susu skim (0,80±0,004%), diikuti oleh yoghurt difermentasi dengan kultur yoghurt  dan suplementasi susu skim (0,72±0,016%) dan L. plantarum G6 dengan suplementasi susu skim (0,71±0,012%).  Analisa kandungan SCFA menunjukkan yoghurt yang difermentasi dengan L. plantarum G6 dan suplementasi susu skim memiliki kandungan asam asetat  sebesar 34,17±0,59 mM, asam propionat  sebesar 0,36±0,02 mM, dan asam butirat sebesar 0,17±0,03 mM. Sedangkan yoghurt yang difermentasi dengan kultur yoghurt (ST + LB) memiliki kandungan asam asetat  sebesar 24,31±0,04 mM, asam propionat sebesar 0,43±0,01 mM, dan asam butirat  sebesar 0,16±0,03 mM. Aktivitas ?-glukosidase tertinggi ditemukan setelah proses fermentasi 24 jam  oleh  L. plantarum G6 dan kultur yoghurt. Aktivitas antioksidan meningkat secara signifikan setelah fermentasi dengan nilai IC50 yang lebih rendah. Uji in vivo pada mencit diabetes menunjukkan bahwa konsumsi yoghurt kacang gude secara signifikan menurunkan kadar glukosa darah. Mencit kelompok T3 mengalami penurunan kadar glukosa sebesar 36,60% (dari 270,50±10,24 menjadi 171,50±20,82 mg/dL), sedangkan kelompok T4 menunjukkan penurunan kadar glukosa sebesar 44,08% (dari 270,83±10,87 menjadi 151,44±29,27 mg/dL). Hasil ini sebanding dengan penurunan kadar glukosa darah 48,12% pada kelompok yang diberi metformin sebagai obat antidiabetes (dari 267,50±11,24 menjadi 138,78±33,99 mg/dL). Sebaliknya, mencit diabetes yang tidak diobati (T2) mengalami peningkatan kadar glukosa dari 220,00±17,59 menjadi 338,67±22,71 mg/dL. Temuan ini menunjukkan bahwa yoghurt kacang gude memiliki potensi sebagai makanan fungsional dengan efek penurun glukosa darah.

Functional foods are novel food products that provides health benefits beyond nutrition, particularly through the fermentation of local food ingredients such as pigeon pea (Cajanus cajan L. Millsp). One stages of pigeon pea fermentation is soaking, which facilitated the growth of lactic acid bacteria (LAB), produced organic acids and decreased pH, allowing Rhizopus sp. to grow and develop during fermentation. This study aimed to isolate, identify, and evaluate LAB from pigeon pea soaking water as probiotics and starter cultures for pigeon pea yoghurt fermentation. The experiments included in this study are analyzing microbial diversity and abundance in the soaking water using a metagenomic approach, isolating and identifying LAB, yoghurt fermentation and analysis of its quality, and assessment the antihyperglycemic assay in Balb/c mice. The metagenomic data showed an increase in microbial diversity after 24 hours of soaking, with number of bacterial families increased from 13 to 26, genera from 89 to 90, and species from 495 to 533. LAB isolation and identification resulted in seven identified isolates, namely Lactiplantibacillus plantarum (G2, G6, G31), Weissella confusa (G17, G20, G25), and Lacticaseibacillus rhamnosus (G32). In vitro tests showed that six isolates were able to survive at pH 2 for 90 minutes and tolerate bile salts up to 1.5%. Antimicrobial activity demonstrated an inhibition zone of 8,2–12,4 mm against Escherichia coli FNCC 0091 and Staphylococcus aureus FNCC 0047. Pigeon pea fermentation resulted in the increased viscosity and the acidity of the yoghurt products. Yoghurt fermented using W. confusa G25 showed the highest viscosity at 294±0,1 cP, followed by conventional yoghurt culture at 287,70±0,95 cP, and L. plantarum G6 added with skim milk at 269,1±0,51 cP. The highest acidity was found in yoghurt fermented using W. confusa G25 added with skim milk (0,80±0,004%), followed by conventional yoghurt culture added with skim milk (0,72±0,016%) and yoghurt produced using L. plantarum G6 added with skim milk at 0,71±0,012%. Metabolite analysis showed that yoghurt fermented using L. plantarum G6 added with skim milk contained acetic acid  at 34,17±0,59 mM, propionic acid  at 0,36±0,02 mM, and butyric acid at 0,17±0,03 mM. Whereas conventional yoghurt culture contained acetic acid at 24,31±0,04 mM, propionic acid at 0,43±0,01 mM, and butyric acid at 0,16±0,03 mM. The highest ?-glucosidase activity was found after 24 hours of fermentation in yoghurt fermented with L. plantarum G6 or conventional yoghurt culture. Antioxidant activity significantly increased after fermentation, as indicated by a lower IC50 value in fermented yoghurt compared to that before fermentation. In vivo tests on diabetic mice showed that the consumption of pigeon pea yoghurt significantly reduced blood glucose levels. The T3 group of mice experienced a 36,60% reduction (from 270,50±10,24 mg/dL to 171,50±20,82 mg/dL), whereas the T4 group showed a 44,08% reduction (from 270,83±10,87 mg/dL to 151,44±29,27 mg/dL). These results were comparable to the 48,12% reduction observed in the diabetic mice treated with metformin (from 267,50±11,24 mg/dL to 138,78±33,99 mg/dL). Untreated diabetic mice (T2) exhibited an increase in blood glucose levels from 220,00±17,59 mg/dL to 338,67±22,71 mg/dL. These findings confirm that pigeon pea yoghurt has the potential to serve as a functional food with glucose-lowering effects.

Kata Kunci : Pangan fungsional, yoghurt, bakteri asam laktat, probiotik, kacang gude (Cajanus cajan L. Millps.), Antihiperglikemia. Functional food, lactic acid bacteria, pigeon pea (Cajanus cajan L. Millsp.), yoghurt, antihyperglycemia.