5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kacang Merah

Kacang merah (Phaseolus vulgaris L.) merupakan jenis kacang yang dapat

ditemui di seluruh belahan dunia (Watson dan Preedy, 2013). Karakteristik yang

dimiliki kacang merah adalah bentuk lonjong, memiliki warna terang hingga

gelap, memiliki flavor yang khas, dan tekstur yang lembut. Walaupun memiliki

tekstur yang lembut, pemasakan kacang merah berkulit tebal dengan waktu yang

lama tidak akan mengubah bentuk awal dari kacang merah (Siddiq dan Lebersak,

2013). Hal tersebut disebabkan oleh protein yang sebagian besar dikandung pada

kacang-kacangan berbentuk globular secara alami, sehingga sulit terjadi

denaturasi permukaan kacang merah yang menyebabkan perubahan bentuk

(Sai-Ut et al., 2009).

Gambar 2.1 Kacang Merah

Hasil analisis proksimat menunjukkan kacang merah sebagai sumber

protein, kaya akan serat, dan mengandung mineral seperti zat besi dan kalsium

(Chaudary dan Sharma, 2013). Protein nabati dari kacang-kacangan berfungsi

sebagai komposisi yang bersifat fungsional sebagai gizi yang penting (Tiwari et

al., 2011). Kandungan serat kacang merah tertinggi diantara kacang-kacangan lain

6

seperti kacang kedelai, kacang tanah, dan kacang tunggak yaitu sebesar 3,02%

(Danuwarsa, 2006). Komposisi kimia yang terdapat pada kacang merah dapat

dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Kacang Merah

No Komposisi Jumlah Kandungan (gram/100gram bahan)

1 Air 12,3 2 Abu 3,6 3 Protein 23,63 4 Lemak 1,5 5 Serat 4,0 6 Karbohidrat 56,7

Sumber: Caudhary dan Sharma (2013)

Penggunaan kacang merah sebagai pangan fungsional kini telah menjadi

perhatian masyarakat. Hal tersebut disebabkan kacang merah mengandung banyak

senyawa bioaktif seperti senyawa fenolik yang berperan penting dalam

metabolisme manusia dan hewan apabila dikonsumsi secara rutin (Watson dan

Preedy, 2013). Kandungan senyawa fenolik yang dikandung dalam kacang merah

sebesar 12,47 mg gallic acid equivalence/gram bahan (Tokusoglu dan Hall,

2011). Kacang merah mengandung senyawa bioaktif lain seperti flavonoid,

karotenoid, tokoferol, antosianin, tannin, dan saponin (Puspanegara, 2014;

Tokusoglu dan Hall, 2011; Watson dan Preedy, 2013).

Kacang merah berwarna terang memiliki kandungan senyawa fenolik yang

lebih banyak dibandingkan dengan kacang merah berwarna gelap yang memiliki

lebih banyak kandungan tannin. Kandungan tannin rata-rata pada kacang merah

adalah sebesar 11,0 mg/gram bahan (Tokusoglu dan Hall, 2011). Tingginya

kandungan fitokimia yang dikandung dalam kacang merah dapat menimbulkan

efek penurunan kolesterol di dalam darah. Saponin yang terkandung di dalam

kacang merah juga dapat menurunkan kadar kolesterol dengan cara membentuk

7

kompleks dengan kolesterol dan empedu yang membuatnya tidak dapat diserap

(Njoku et al., 2013).

Kacang-kacangan jenis Phaseolus vulgaris L. memiliki protein pertahanan

seperti fitohemaglutinin. Fitohemaglutinin merupakan jenis lektin yang

merupakan racun alami yang terdapat pada kacang merah (Badan Pengawas Obat

dan Makanan, 2006). Hemaglutinin yang dikenal sebagai lektin pada kacang-

kacangan dapat dihilangkan dengan perlakuan panas. Lektin merupakan

karbohidrat yang berikatan dengan protein (glikoprotein) yang terikat secara

reversibel pada monosakarida atau oligosakarida.

Pemasakan kacang merah pada suhu 99,3°C selama 14-45 menit dapat

menurunkan kadar lektin hingga 93% (Sinha et al., 2011). Pada tikus, apabila

diberikan makanan yang mengandung lektin maka akan memicu respon sistem

kekebalan tubuh dan usus pada protein ini (Sharon dan Lis, 2007). Sebelum

dikonsumsi, kacang merah harus direbus terlebih dahulu hingga matang dengan

waktu kurang lebih 10 menit (Sharon dan Lis, 2007). Apabila pemasakan kacang

merah kurang sempurna, maka ketika dimakan akan menyebabkan toksik bagi

konsumen (Badan Pengawas Obat dan Makanan, 2006).

2.2 Fermentasi

Fermentasi merupakan proses perubahan bahan baku sederhana menjadi

bahan yang lebih memiliki nilai tambah dengan memanfatkan pertumbuhan

mikroorganisme pada media yang bervariasi (Farnworth, 2008). Selain itu

fermentasi juga dapat memproses produk pangan menjadi lebih awet. Bahan baku

yang cepat rusak akan bertambah lama masa simpannya, dan bahan baku yang

8

tidak memiliki sifat fungsional akan menjadi lebih stabil dan lebih bermanfaat

dengan meningkatnya nilai gizi (Hui dan Evranuz, 2012).

Proses fermentasi telah diterapkan pada beberapa bahan seperti sayur,

buah, sereal, susu, dan bahan dasar lainnya yang dengan menumbuhkan

mikroorganisme yang bermanfaat dan menghambat pertumbuhan mikroorganisme

patogen (Hui et al., 2004). Fermentasi produk pangan nabati akan menurunkan

kandungan antinutrisi yang dimilikinya seperti cyanogenic glycosides dan asam

fitat, walaupun zat ini juga akan berkurang pada proses perendaman dan

penghancuran (Adams dan Moss, 2008).

2.3 Bakteri Asam Laktat

Karakteristik utama dari bakteri asam laktat adalah menghasilkan asam

organik untuk menurunkan pH pada produk (Theron dan Lues, 2010). Ciri-ciri

bakteri asam laktat secara umum adalah Gram positif, tidak membentuk spora,

berbentuk batang atau kokus, sebagian besar aerotoleran anaerob yang memiliki

sedikit sitokrom dan porphyrins, dan bersifat katalase dan oksidase negatif

(Adams dan Moss, 2008; Hui dan Evranuz, 2012).

Dalam proses fermentasi, metabolisme bakteri asam laktat atau interaksi

starter bakteri tertentu yang akan menghasilkan karakteristik organoleptik seperti

rasa dan aroma dari produk akhir (Farnworth, 2008). Bakteri asam laktat memiliki

manfaat seperti meningkatkan nilai nutrisi pada bahan pangan, menghambat

bakteri enteric pathogen, menanggulangi diare dan konstipasi, memberikan efek

hipokolesterol memiliki aktivitas antikanker, dan menjaga daya tahan tubuh

(Adams dan Moss, 2008).

9

2.3.1 Streptococcus thermophilus

S.thermophilus merupakan bakteri Gram positif, berbentuk bulat atau oval

berpasangan atau berbentuk rantai ketika tumbuh pada media cair, tidak

membentuk spora, katalase negatif, homofermentatif, dan anaerob fakultatif.

Sesuai dengan namanya, S.thermophilus merupakan bakteri thermotolerant yang

dapat bertahan hidup pada suhu 60°C selama 30 menit. Selain itu, S.thermophilus

tumbuh dengan baik pada suhu 42-45°C (Batt dan Tortorello, 2014).

Menurut Sunarlim dan Setiyanto (2008), kombinasi starter S.themophilus

dan L.acidophilus pada susu fermentasi dapat meningkatkan nilai total asam

tertitrasi, menurunkan nilai pH, dan meningkatkan viskositas. Kriteria warna dan

tekstur dari kombinasi kedua starter ini dapat menghasilkan kualitas yang lebih

baik dibandingkan penggunaannya secara tunggal (Acton, 2013).

2.3.2 Lactobacillus acidophilus

L.acidophilus adalah bakteri Gram positif, dengan bagian ujung yang

bulat, dan berbentuk rantai pendek. L.acidophilus memproduksi senyawa anti

mikroba, termasuk di dalamnya asam laktat, hidrogen peroksida, dan peptida

bakteriosin (Batt dan Tortorello, 2014). L.acidophilus dapat membentuk

dekonjugasi asam empedu (Ray dan Bhunia, 2013). Dekonjugasi asam empedu

berpotensi untuk mencegah hiperkolesterolemia (Choi et al., 2014).

Pada proses fermentasi, L.acidophilus mengubah laktosa menjadi asam

laktat seperti layaknya bakteri asam laktat lainnya. L.acidophilus merupakan

mikroorganisme homofermentatif yang hanya menghasilkan asam laktat (Prakash

dan Sharma, 2014). Penggabungan kedua starter L.acidophilus dengan

10

S.thermophilus dapat meningkatkan jumlah asam laktat dan menyebabkan

penurunan pH (Sunarlim dan Setiyanto, 2008).

Fase pertumbuhan bakteri perlu diketahui dari kurva pertumbuhan untuk

mengetahui fase awal bakteri mengalami pertumbuhan eksponensial (Rahman

et al,. 2012). Menurut Leo (2013), titik akhir dari fase log S.thermophilus terdapat

pada jam ke-6 pada masa inkubasi dengan suhu 37°C. Titik akhir fase log tersebut

menunjukkan jumlah sel yang dihasilkan paling banyak dalam waktu tersingkat.

Hasil ini didukung oleh penelitian Vanessa (2013) yang menyatakan bahwa kultur

S.thermophilus yang diinkubasi pada suhu 37°C mulai memasuki fase log

tertinggi pada jam ke-6 dengan jumlah total kultur 1,8x108 cfu/ml. Kultur

L.acidophilus berada pada fase logaritmik pada jam ke-10, yaitu menghasilkan

populasi kultur starter sebanyak 1,4x109 cfu/ml (Vanessa, 2013).

2.4 Probiotik

Probiotik dapat diartikan sebagai mikroorganisme hidup di usus yang

apabila diberikan dalam jumlah yang memadai akan memberikan banyak manfaat

kesehatan seperti manfaat kepada penderita lactose intolerant, mempertahankan

saluran pencernaan dari infeksi, penekan kanker, antidiabetes, dan penurun serum

kolesterol (Kumar et al., 2012). Probiotik dapat menciptakan penghalang untuk

mencegah kemungkinan serangan bakteri patogen yang dapat menyebabkan

berbagai penyakit. Resistensi bakteri patogen terhadap probiotik disebabkan oleh

penambahan Lactobacillus dengan aktivitas antimikroba yang dimilikinya.

Mekanisme penghambatan pertumbuhan bakteri patogen oleh probiotik adalah

dengan produksi asam organik seperti laktat dan asetat oleh bakteri asam laktat

11

yang menjadikan kondisi asam tinggi, kondisi asam tinggi tersebut akan membuat

bakteri patogen tidak dapat hidup dengan baik (Rastall dan Gibson, 2006).

Percobaan pemberian probiotik pada tikus dapat menurunkan total asam

lemak (Watson dan Preedy, 2013). Probiotik memiliki kemampuan untuk

dekonjugasi empedu dengan memproduksi Bile Salt Hydrolase (BSH) yang

berpotensi untuk mencegah hiperkolesterolemia. Garam empedu dekonjugasi ini

bersifat lebih hidrofobik yang menyebabkan garam empedu kurang diserap oleh

usus sehingga terjadi ekskresi yang lebih tinggi pada feses (Choi et al., 2014).

Beberapa jenis bakteri probiotik yang memiliki aktivitas Bile Salt Hydrolase

adalah Bifidobacterium adolescentis, B. animalis, B. breve, B. infantis, B. longum,

Bifidobacterium sp., Lactobacillus acidophilus, L. casei, L. fermentum, L. gasseri,

L. helveticus, L. paracasei subsp. paracasei, L. rhamnosus, dan L. plantarum

(Kumar et al., 2012).

2.5 Prebiotik

Prebiotik didefinisikan sebagai pangan yang tidak dapat dicerna yang

dapat memberikan manfaat merangsang pertumbuhan dan aktivitas bakteri dengan

jumlah terbatas pada kolon (Hui dan Evranuz, 2012). Sebagai bahan fermentasi

selektif, prebiotik memungkinkan adanya perubahan spesifik dari komposisi

ataupun aktivitas mikroflora saluran pencernaan yang bermanfaat.

Prebiotik yang sering digunakan adalah inulin, frukto-oligosakarida

(FOS), galakto-oligosakarida (GOS), soya-oligosakarida, xylo-ligosakarisa,

pirodekstrin, isomalto-oligosakarida, dan laktulosa (Charalampopoulos dan

Rastall, 2009). Semua prebiotik adalah serat, namun tidak semua serat adalah

prebiotik (Slavin, 2013). Prebiotik dapat meningkatkan pertumbuhan bakteri

12

bermanfaat pada usus, biasanya ditemukan dalam bentuk serat pada makanan

(Cho dan Finocchiaro, 2010).

2.6 Minuman Fermentasi

Minuman fermentasi adalah minuman dengan bahan dasar nabati atau

hewani yang membutuhkan inokulasi bahan baku dengan starter bakteri (Hui dan

Evranuz, 2012). Pembuatan minuman fermentasi dapat meningkatkan nilai gizi

sekaligus mengembangkan inovasi baru yang dilakukan dengan melakukan proses

fementasi dengan bakteri asam laktat (Primurdia dan Kusnadi, 2014). Sesuai

dengan namanya, minuman probiotik merupakan minuman yang dibuat dengan

menginokulasikan kultur probiotik atau ke dalam media fermentasi (Setioningsih,

Setyaningsih dan Susilowati, 2004).

Menurut Badan Standardisasi Nasional (2009), minuman fermentasi

memiliki karakteristik wujud cair dengan aroma dan rasa yang khas dan

tercampur dengan homogen. Standar keasaman tertitrasi minuman fermentasi

adalah sebesar 0,2% hingga 0,9%, sedangkan nilai pH yang dihasilkan minuman

fermentasi berkisar antara 3,2-3,8 (Badan Standardisasi Nasional, 2009;

Charalampopoulos dan Rastall, 2009). Apabila produk minuman fermentasi

tersebut dibuat dengan menginokulasikan probiotik, maka jumlah bakteri total

minuman probiotik harus lebih dari 107 cfu/g (Codex Alimentarius Commission,

2003).

2.7 Kolesterol

Tingginya kadar kolesterol dapat mengakibatkan penyakit jantung

koroner. Konsumsi minuman susu fermentasi akan dapat membantu memberikan

13

efek penurunan kadar kolesterol (Adams dan Moss, 2008). Kolesterol disintesis

secara alami di dalam tubuh untuk membentuk asam empedu yang penting untuk

pencernaan dan penyerapan lemak. Selain itu kolesterol juga penting untuk

sintesis hormon steroid yang berperan dalan reproduksi, energi metabolisme,

homeostatis kalsium, dan keseimbangan elektrolit (McGuire dan Beerman, 2013).

Setiap jaringan di dalam tubuh, khususnya hati, dapat membuat kolesterol

dari glukosa dan asam lemak. Beberapa faktor yang mempengaruhi banyaknya

kolesterol yang diproduksi oleh tubuh seperti konsumsi jenis makanan yang

dikonsumsi dan faktor genetik (McGuire dan Beerman, 2013). Menurut Wijaya,

Ismoyowati dan Saleh (2013), sebanyak 5% kolesterol di dalam darah berasal dari

makanan dan 80% kolesterol berasal dari sintesis di dalam hati.

Selain dapat diproduksi oleh tubuh, kolesterol juga bisa berasal dari

makanan yang berasal dari hewani seperti kerang, daging, mentega, telur, dan hati

(McGuire dan Beerman, 2013). Kolesterol tidak dikandung oleh tanaman atau

sumber makanan nabati. Bahan pangan nabati yang mengandung lemak tinggi

seperti kacang tanah sekalipun tidak mengandung kolesterol. Namun, dalam

pengolahan bahan, kemungkinan ada penambahan kolesterol pada sumber bahan

makanan nabati (Brown, 2011).

Kolesterol merupakan lipoprotein yang berputar pada peredaran darah.

Lipoprotein kolesterol terdiri dari Low Density Lipoprotein (LDL) dan High

Desnsity Lipoprotein (HDL). Meningkatnya LDL dapat meningkatkan resiko

penyakit jantung dan stroke. Kolesterol bersifat larut air, apabila kandungan

kolesterol pada serum darah meningkat, maka akan terjadi deposit seperti plak

pada permukaan dalam arteri (McGuire dan Beerman, 2013).

14

2.8 Serat

Serat pangan pada kacang-kacangan dapat dibagi menjadi dua berdasarkan

kelarutannya pada air dan larutan buffer, yaitu serat larut dan serat tak larut. Serat

larut lebih cepat dan ekstensif untuk terdegradasi dan terfermentasi pada usus

halus jika dibandingkan dengan serat tak larut yang terdegradasi sebagian secara

perlahan (Tiwari et al., 2011). Konsumsi serat pangan yang tinggi dapat

menurunkan resiko penyakit kardiovaskuler. Selain itu juga serat memiliki

peranan penting dalam menjaga kesehatan usus (Slavin, 2013).

Serat tak larut merupakan bagian tanaman yang keras dan berserat. Bagian

ini memiliki daya ikat air pasif yang dapat mengurangi resiko penyakit

divertikulum, wasir, dan konstipasi pada manusia. Serat jenis ini dapat

mempercepat pengangkutan makanan dari lambung menuju usus halus yang telah

siap diubah menjadi butirat pada kolon. Oleh sebab itu serat tak larut dapat

mengurangi resiko kanker kolon. Komponen utama pada serat tak larut adalah

selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Kemampuan mencerna bergantung kepada

banyaknya dan rasio antara selulosa dan hemiseulosa (Tiwari et al., 2011).

Serat larut dapat terlarut di dalam air dan membentuk larutan yang sedikit

mengental. Komponen serat larut terdiri atas pektin, beberapa hemiselulosa gum,

lendir, dan polisakarida cadangan. Serat larut dapat membantu menurunkan gula

darah setelah makan, insulin, dan serum kolesterol (Tiwari et al., 2011). Serat

larut air dapat mengurangi penyerapan kolesterol di dalam usus dan mengurangi

sintesisnya di dalam hati (Devries dan Dalen, 2011). Contoh yang termasuk serat

larut adalah inulin (Slavin, 2013).

15

2.9 Senyawa Bioaktif

Penurunan plasma kolesterol dapat dilakukan dengan mengurangi

penyerapan dan sintesis kolesterol (Santoscoy et al., 2013). Ekstrak dari berbagai

varietas kacang Phaseolus vulgaris L. dapat menurunkan kadar kolesterol,

konsentrasi LDL, dan serum triasilgliserol, serta meningkatkan konsentrasi HDL

(Njoku et al., 2013). Beberapa komponen dari makanan telah diketahui dapat

menurunkan plasma dan LDL kolesterol dengan cara mempengaruhi penyerapan

kolesterol pada usus seperti serat larut, fitosterol, saponin, fosfolipid, protein

kedelai, dan asam stearat (Cohn et al., 2010).

Flavonoid dan saponin dapat mencegah akumulasi lemak hepatic dengan

mengurangi lipogenesis dan merangsang oksidasi asam lemak dan ekstraksi

kolesterol empedu (Santoscoy et al., 2014). Kandungan kacang merah yang lain

adalah lektin. Makanan yang mengandung lektin seperti kacang merah tidak

hanya dapat menahan keasaman dan enzim proteolitik di dalam saluran

pencernaan, namun dalam jumlah tertentu dalam pencernaan, lektin dapat

memberikan sistem kekebalan tubuh (Sharon dan Lis, 2007).

Mekanisme komponen bioaktif diatas dalam menurunkan LDL dengan

cara menghambat penyerapan kolesterol dengan mempengaruhi kelarutan

kolesterol di dalam lumen usus, menganggu difusi luminal kolesterol pada epitel

usus, atau menghambat mekanisme molekuler yang bertanggung jawab untuk

penyerapan kolesterol (Cohn et al., 2010). Serat yang merupakan prebiotik seperti

oligofruktosa dapat menurunkan kadar serum fosfolipid dan kadar trigliserida

dengan cara menurunkan sintetis trigliserida pada hati (Charalampopoulos dan

Rastall, 2009).

16

2.10 Hewan Percobaan

Pengaplikasian minuman fermentasi kepada tikus percobaan bertujuan

untuk mengetahui manfaat fungsionalnya. Tujuan dari manfaat yang didapatkan

tersebut diharapkan berguna untuk manusia, oleh karena itu diperlukan penelitian

menggunakan bahan hidup seperti hewan percobaan (in vivo) (Ridwan, 2013).

Penelitian ini menggunakan tikus karena merupakan salah satu hewan percobaan

yang memiliki kesamaan dengan manusia dalah hal metabolisme asam empedu,

distribusi plasma lipoprotein, dan regulasi enzim kolesterol hepatik (Ooi dan

Liong, 2010).

Tikus (Rattus novergicus) memiliki habitat asli di wilayah Asia (Baker et

al., 2013). Perbedaan mencit (Mus musculus) dan tikus (Rattus novergicus) telah

ditemukan sekitar 10-12 juta tahun yang lalu (Hedrich, 2012). Menurut Whishaw

dan Kolb (2005), tikus berguna sebagai hewan coba dalam menganalisis fungsi

motorik dan fungsi regulasi, sedangkan mencit berguna untuk penelitian yang

berkaitan dengan genetik. Menurut Forsdyke (2011), walaupun mencit dan tikus

memiliki karakter yang sama, secara anatomi mencit memiliki fisiologis yang

berbeda dengan tikus. Selain itu mencit dan tikus memiliki perbedaan pada DNA

sequences.