BAKTERI ASAM LAKTAT INDIGENOUS DAN PERANANNYA DALAM FERMENTASI SUSU KERANDANG (Canavalia virosa): PERUBAHAN OLIGOSAKARIDA DAN ISOFLAVON SERTA AKTIVITAS ANTIOKSIDAN

Titiek Farianti Djaafar, Prof. Dr. Ir. Endang Sutriswati Rahayu, MS.

2013 | Disertasi | S3 Ilmu Pangan

Canavalia virosa tergolong tanaman kacang-kacangan yang mampu tumbuh di lahan kering bahkan di lahan pasir pantai, dapat dijumpai di Afrika, Amerika Selatan, Australia, India, dan Asia (Philiphina dan Indonesia). Di Indonesia, khusus Yogyakarta, tanaman ini dapat dijumpai di lahan pasir pantai di Kabupaten Kulonprogo dan Bantul. Masyarakat sekitarnya menyebut dengan nama kerandang. Tanaman ini dapat bijinya sebagai bahan baku pembuatan tempe dan tahu. Bakteri asam laktat telah digunakan dalam fermentasi susu kacang-kacangan. Penggunaan bakteri asam laktat dalam fermentasi bahan makanan memberikan keuntungan antara lain, dapat meningkatkan keamanan produk, meningkatkan nilai gizi, memberikan flavor spesifik pada produk fermentasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui peranan bakteri asam laktat indigenous dalam fermentasi susu kerandang (Canavalia virosa) sehingga dapat meningkatkan nilai fungsional susu kerandang terfermentasi laktat (bebas oligosakarida dan mengandung isoflavon dengan aktivitas antioksidan tinggi). Sedangkan tujuan khusus adalah 1) Mengetahui kekerabatan genotif isolat bakteri asam laktat indigenous berdasarkan sekuen gen 16S rRNA hubungannya dengan kemampuan bakteri tersebut dalam menghasilkan β-glukosidase dan memfermentasi susu kerandang, 2) memilih strain bakteri asam laktat indigenous berdasarkan aktivitas β-glukosidase serta dapat menghidrolisis rafinosa dan isoflavon, 3) melakukan optimalisasi perlakuan pendahuluan (preparasi) biji kerandang sebagai bahan baku susu kerandang untuk membuat susu kerandang terfermentasi laktat, 4) mempelajari perubahan oligosakarida dan isoflavon serta aktivitas antioksidan selama fermentasi susu kerandang oleh strain bakteri asam laktat indigenous dan 5) mengevaluasi aktivitas antikanker ekstrak kasar isoflavon susu kerandang yang difermentasi dengan bakteri asam laktat indigenous. Penelitian dilakukan dalam empat tahap, yaitu pertama identifikasi genotif berdasarkan sekuen gen 16S rRNA bakteri asam laktat indigenous, kedua pemilihan bakteri asam laktat yang menghasilkan β-glukosidase dan memiliki aktivitas β-glukosidase serta mampu menghidrolisis rafinosa dan isoflavon, ketiga optimalisasi preparasi biji kerandang sebagai bahan baku susu kerandang dan keempat fermentasi susu kerandang menggunakan bakteri asam laktat indigenous. Hasil penelitian menunjukkan bahwa bakteri asam laktat indigenous tergolong genus Lactobacillus dan Pediococcus. Enambelas strain tergolong spesies L. plantarum-pentosus dan L. plantarum, satu strain tergolong spesies L. paracasei subsp. paracasei dan satu strain tergolong spesies P. pentosaceus dengan nilai kesamaan di atas 99%. Lima strain Lactobacillus memiliki aktivitas β glukosidase tinggi dibanding strain yang lain, yaitu L. plantarum-pentosus T14; L. plantarum-pentosus T20; L. plantarum T33; L. plantarum-pentosus T35 dan L. plantarum T32. Kelima strain bakteri asam laktat indigenous ini mampu menghidrolisis atau mentransformasi rafinosa dalam media MRS-rafinosa 1% (b/v) sebesar 100% menjadi sukrosa, glukosa, fruktosa dan galaktosa. β glukosidase dari kelima strain ini mampu menghidrolisis ikatan β glikosidik pada isoflavon glukosida dalam media MRSekstrak kasar isoflavon 1% (b/v) sehinga terjadi peningkatan isoflavon aglikon dan peningkatan aktivitas antioksidan. Perendaman biji kerandang kupas selama 3 jam sebelum diolah menjadi susu kerandang merupakan perlakuan pendahuluan yang optimal karena dapat melunakkan biji dan mengeliminir kandungan HCN sebanyak 41,04%. Selama fermentasi susu kerandang oleh L. plantarum-pentosus T14 dan L. plantarum-pentosus T35, terjadi hidrolisis oligosakarida khususnya rafinosa dan isoflavon. Kemampuan L. plantarum-pentosus T14 menghidrolisis rafinosa dan isflavon lebih baik dibanding L. plantarum-pentosus T35. Sejalan dengan terjadinya peningkatan isoflavon aglikon, maka terjadi peningkatan aktivitas antioksidan yang berkorelasi positif dengan koefisien korelasi diatas 0,9 . Ekstrak metanol isoflavon dari susu kerandang yang difermentasi dengan L. plantarum-pentosus T14 dan L. plantarumpentosus T35 menunjukkan adanya aktivitas antikanker terhadap sel kanker Colon 26. Dengan demikian, susu kerandang yang difermentasi dengan bakteri asam laktat indigenous memiliki nilai fungsional.

Canavalia virosa plants are classified as legumes. This plant can be found in Africa, South America, Australia, India, and Asia (Philiphina and Indonesia). Canavalia virosa plants are able to grow on a nutrient-poor soil and dryness resistant. In the dry season, these plants survive to grow in the sand land. This plant grows to spread, produce pods and seed. In Indonesia, especially in Yogyakarta, Canavalia virosa plants are often found on the sand land in Kulonprogo and Bantul Regency. Surrounding communities are call this plant as a kerandang, can be utilized the flowers and young pods of this plant can be utilized as vegetable and old seeds can be utilized as raw material for tempeh and tofu. Lactic acid bacteria have been used in fermented of nuts milk. The use of lactic acid bacteria in fermented foods provide benefits, i.e. can improve product safety, improve the nutritional value and providing specific flavor in fermented products. The main objective of this study was to know the role of indigenous lactic acid bacteria in kerandang milk fermentation, so that increase the functional value of lactic fermented of kerandang milk (free oligosaccharides and contain of isoflavone aglycones with high antioxidant activity and anticancer). More specific the aims of this study were 1) to know bio-diversity of indigenous lactic acid bacteria from Indonesia indigenous fermented food based on 16S rRNA gene sequences, 2) to choose the indigenous lactic acid bacteria isolated from Indonesian indigenous fermented food based on β-glucosidase activity and can hydrolyze raffinose and isoflavones, 3) to conducted the pretreatment optimization of kerandang seed as raw material for kerandang milk, 4) to study the oligosaccharides and isoflavones changes during fermentation of kerandang milk by indigenous lactic acid bacteria and 5) to evaluate the anticancer activity of crude extract isoflavones from kerandang milk fermented by indigenous lactic acid bacteria. This study consist of four steps : The first steps was identification of indigenous lactic acid bacteria based on 16S rRNA gene sequences, the second step was selection of indigenous lactic acid bacteria that produce β-glucosidase and have β-glucosidase activity, the third was optimize of pretreatment of kerandang seed as raw material for kerandang milk and the four step was fermentation of kerandang milk using indigenous lactic acid bacteria. The results showed that indigenous lactic acid bacteria are classified to the genus Lactobacillus and Pediococcus. Sixteen strains are classified to the L. plantarum-pentosus and L. plantarum species, one strain is classified to the L. paracasei subsp. paracasei species and one strain is classified to the P. pentosaceus species with similarity values above 99%. Five strains of Lactobacillus have higher β-glucosidase activity than the other strains, namely L. plantarum-pentosus T14; L. plantarum-pentosus T20; L. plantarum T33; L. plantarum-pentosus T35 and L. plantarum T32. Fifth strains of indigenous lactic acid bacteria are able to hydrolyze or transform the 100% raffinose in media MRS-raffinose 1% to sucrose, glucose, fructose and galactose. In addition, β- glucosidase from the five strains are also able to hydrolyze the β glycosidic bond in isoflavone glucosides to isoflavone aglycones, so that increase isoflavone aglycone and increased antioxidant activity. Soaking beans for 3 hr is the best way to soften the seed and reduce the HCN content as much as 41.04% before kerandang milk processing. During fermentation of kerandang milk by L. plantarum-pentosus T14 and L. plantarum-pentosus T35, consist oligosaccharides changes, particularly raffinose. In line, consist the isoflavones glucosides change into aglycones and increase the antioxidant activity of kerandang milk. The hydrolyze ability of raffinose and isoflavone by L. plantarum-pentosus T14 better than L. plantarum-pentosus T35. In line, the increase of isoflavone aglycone, so increase antioxidant activity and have positively correlated with coefisient correlation above 0.9%. Methanol extract isoflavones of kerandang milk fermented by L. plantarum-pentosus T14 and L. plantarum-pentosus T35 showed anticancer activity against Colon 26 cancer cells. Thus, kerandang milk fermented by indigenous lactic acid bacteria have functional value.

Kata Kunci : Bakteri asam laktat indigenous, fermentasi, susu kerandang, oligosakarida, isoflavon, aktivitas antioksidan dan aktivitas anti kanker