I. PENDAHULUAN. Vitamin B9 atau folat adalah zat gizi penting yang tidak bisa disintesis oleh

Transkripsi

1 I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Vitamin B9 atau folat adalah zat gizi penting yang tidak bisa disintesis oleh mamalia, akan tetapi disintesis oleh tanaman dan mikroorganisme (Lucock, 2000; Shane, 2010). Folat merupakan istilah umum dari semua komponen yang berfungsi sama sebagai asam folat. Asam folat berfungsi dalam metabolisme asam amino dan nukleotida di dalam sel, seperti biosintesis DNA dan RNA; yaitu sintesis purin, guanin, adenin, pirimidin dan timin; biosintesis gugus metil; vitamin; dan beberapa asam amino. Asam folat dalam jumlah besar diperlukan untuk pembentukan sel secara cepat (Scott, 1999; Shane, 2010). Asam folat menjadi perhatian karena perannya yang mampu mencegah resiko cacat lahir pada bayi, misalnya cacat pembuluh syaraf ( neural tube defect/ntd). Menurut World Health Organization (WHO), defisiensi asam folat merupakan masalah kesehatan masyarakat. Rendahnya status gizi asam folat menyebabkan resiko terkena osteoporosis, penyakit jantung, dementia dan Alzheimer s, anemia serta meningkatnya resiko kanker, juga menurunnya kemampuan mendengar, dan menurunnya performa kognitif. Kasus cacat lahir di Indonesia dengan tidak sempurnanya pembentukan tulang belakang atau tulang tengkorak pada bayi ( spina bifida) disebabkan karena ibu hamil kekurangan asupan asam folat. 1

2 Tingkat kejadian spina bifida dapat ditekan sampai 75 persen jika kaum ibu rajin mengonsumsi asam folat sebelum terjadinya pembuahan. Asam folat diketahui sebagai koenzim untuk produksi DNA dan RNA serta meningkatkan replikasi sel, sehingga kecukupan asam folat sangat penting. Green (2002), menyatakan bahwa NTD terjadi sejak awal perkembangan bayi di dalam kandungan dan tulang belakangnya tidak membentuk dengan benar (cacat tabung syaraf). Di Amerika Serikat tercatat sekitar 1 per kelahiran dengan cacat pembuluh saraf (NTD) seperti spina bifida. Menurut Mustofa dkk., (2009) di Indonesia diperkirakan tingkat NTD seperti spina bifida tidak berbeda dengan di Amerika, yaitu 1 per kelahiran. Angka kecukupan gizi asam folat yang dianjurkan per orang per hari bagi manusia dewasa g sedangkan untuk wanita hamil memerlukan 600 g dan ibu yang menyusui memerlukan 500 g per hari (Anonim, 2001). Kebutuhan asam folat bisa diatasi dengan mengkonsumsi asam folat sintetis atau sayuran hijau; buah-buahan seperti jeruk/lemon, pisang, melon; kacang-kacangan, daging dan produk makanan yang difortifikasi. Selain itu, sebagai alternatif pemenuhan asam folat adalah dengan mengkonsumsi produk fermentasi bakteri asam laktat (Lin and Young, 2000b; Forssen et al., 2000). LeBlanc et al., (2011) menyatakan bahwa folat yang biasa digunakan untuk fortifikasi adalah asam folat yang merupakan bentuk sintetis dari folat, sedangkan yang secara alami berada di dalam makanan atau yang diproduksi mikroorganisme adalah semua kelompok derivat folat yang tereduksi termasuk 5-methyltetrahidrofolat (5 -MTHF) dan polylglutamat. Konsumsi folat natural misalnya 5-MTHF lebih efisien dan aman 2

3 dibanding dengan konsumsi folat dalam bentuk asam folat sebagai suplemen. Jumlah asam folat dalam sel darah merah pada kelompok yang terdiri dari 33 orang yang mengkonsumsi 5-MTHF 200 g/hari reratanya adalah 656 nmol/l, sedangkan kelompok terdiri dari 34 orang yang mengkonsumsi asam folat 400 g/hari jumlah asam folat di dalam sel darahnya reratanya adalah 668 nmol/l (Lamers et al., 2006). Pemanfaatan mikroorganisme, misalnya bakteri asam laktat yang memproduksi vitamin dalam fermentasi makanan lebih natural dan ekonomis dibanding vitamin buatan yang diproduksi secara kimia, dan akan dihasilkan makanan dengan jumlah asam folat dengan konsentrasi cukup yang meniadakan efek samping yang tidak diinginkan (LeBlanc et al., 2011). Bakteri asam laktat (BAL) merupakan bakteri Gram positif, berbentuk bulat atau panjang, tidak berspora, tidak melakukan respirasi dan tidak memiliki katalase, menghasilkan asam laktat sebagai produk akhir utama selama fermentasi karbohidrat. Kelompok BAL homofermentatif mendegradasi glukosa terutama menjadi asam laktat, sedangkan kelompok BAL heterofermentatif mendegradasi glukosa menjadi asam laktat dan produk lain seperti asam asetat, etanol, CO 2, asam format dan asam suksinat. Fungsionalitas BAL diartikan sebagai kemampuan bakteri asam laktat dan hasil metabolitnya selama fermentasi di dalam meningkatkan kesehatan tubuh. BAL diketahui dapat menghasilkan vitamin B yang dibutuhkan untuk kesehatan tubuh. Peranan BAL di dalam makanan fermentasi, dimanfaatkan sebagai starter makanan fermentasi; misalnya susu, daging, ikan, sayuran, buah, serealia, biji dan kacang-kacangan. 3

4 Selama fermentasi, BAL memproduksi dan mengeluarkan senyawasenyawa yang berupa asam-asam organik yaitu asam laktat dan asam asetat sehingga mengubah bahan dasar menjadi produk dengan cita rasa yang asam; serta agensia antimikroorganisme yang merupakan metabolit sekunder, misalnya bakteriosin, hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), reuterin, dan diasetil. Diantara mikroorganisme food-grade, terutama BAL diketahui mampu memproduksi asam folat. Produksi asam folat yang dihasilkan BAL tergantung pada spesies, strain dan kondisi inkubasinya. Pada fermentasi yogurt, keju dan produk fermentasi yang lain, BAL meningkatkan asam folat, niacin, riboflavin, serta vitamin B12 dan B6 (LeBlanc et al., 2011). Berdasar penelitian Gangadharan dan Nampoothiri (2011), Lactococcus lactis ssp cremoris yang diisolasi dari susu segar mampu menghasilkan asam folat 17,2 g/l. Streptococcus thermophillus yang diisolasi dari susu fermentasi menghasilkan asam folat g/kg (Holasova et al., 2004). Penelitian Sybesma et al. (2003a), menyatakan bahwa Lactobacillus helveticus ATCC yang merupakan starter pembuatan keju dapat menghasilkan asam folat 89 g/l, serta Streptococcus thermophillus dari yogurt menghasilkan asam folat g/l. Demikian pula penelitian Sanna et al., 2005, bahwa susu kambing segar yang tidak terdeteksi mengandung asam folat, setelah difermentasi menggunakan Streptococcus thermophilus SL1, Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus 4

5 LY1, Lb. delbrueckii subsp. lactis LF14, serta Lb. Helveticus LF22, susu fermentasi yang dihasilkan mengandung asam folat antara g/kg. Penelitian Dana et al. (2010), menyatakan bahwa L. plantarum IL 127 yang diisolasi dari susu fermentasi tradisional di Iran menghasilkan asam folat 12,8 g/l. Susu fermentasi tradisional Indonesia yang dibuat dari susu kerbau, yaitu dadih, mengandung mikroorganisme yang didominasi oleh BAL, terutama L. plantarum. Untuk menentukan BAL yang berpotensi memproduksi asam folat selama fermentasi susu, dilakukan skrining dengan cara menginokulasikan BAL yang diisolasi dari dadih ke dalam proses fermentasi susu dan menganalisa kadar asam folatnya. Kadar asam folat pada susu fermentasi dapat ditingkatkan dengan merekayasa proses fermentasinya, yaitu dengan mengatur penambahan prekursor biosintesis asam folat. Penelitian Gangadharan dan Namphoothiri (2011); menggunakan Lactococcus lactis ssp cremoris pada fermentasi susu skim dengan menambah kadar prekursor biosintesis asam folat yaitu 75 mol/l asam paraaminobenzoat ( para-aminobenzoic acid/paba) meningkatkan kandungan asam folat 33%, dan penambahan asam glutamat 75 mol/l, meningkatkan jumlah asam folat 37%. Penelitian Sybesma et al., 2003a; menggunakan L. lactis dalam media CDM (Chemically Define Medium) dengan menambahan paba 100 M meningkatkan kadar asam folat 94%. Prekursor biosintesis folat paba bereaksi dengan DHPPP (6 -hydroxymethyl-7,8-dihydropterin pyrophosphat) akan membentuk DHF (dihydrofolat). Dengan adanya prekursor a sam glutamat 5

6 mengubah DHF menjadi THF (tetrahydofolat). Prekursor GTP (guanosin triphosphat) dapat terbentuk dari ribosa 5-P yang dengan adanya senyawa enersi tinggi ATP terbentuk PRPP (5 -phosphoribosyl- pyrophosphat) dan dengan biosintesis nukleotida terbentuk GTP yang merupakan building block biosintesis folat. Pada penelitian ini diisolasi BAL dari dadih, yaitu produk susu fermentasi tradisional yang proses fermentasinya berlangsung secara spontan. Kemudian dikaji potensinya sebagai penghasil asam folat dengan cara skrining terhadap isolat yang diperoleh. Pada penelitian ini juga dilakukan pengaturan media fermentasi dengan penambahan prekursor biosintesis asam folat, yaitu ribosa 5-P, paba (asam para-aminobenzoat) dan asam glutamat, untuk meningkatkan kadar asam folat susu fermentasi Rumusan masalah Berdasar uraian dalam latar belakang, maka rumusan permasalahan penelitian ini adalah : 1. Bagaimana karakteristik isolat bakteri asam laktat penghasil asam folat pada dadih susu kerbau? 2. Bagaimana profil pertumbuhan bakteri asam laktat yang diisolasi dari dadih susu kerbau dan produksi asam folatnya selama fermentasi susu skim pada suhu 37 o C selama 18 jam? 6

7 3. Apakah penambahan prekursor biosintesis folat ribosa 5-P dapat mempengaruhi profil pertumbuhan dan produksi asam folat isolat bakteri asam laktat? 4. Bagaimana pengaruh penyimpanan suhu 4 o C susu fermentasi yang diproses dengan menambahkan prekursor biosintesis folat terhadap profil pertumbuhan bakteri asam laktat dan stabilitas asam folat? 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan umum: Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mempelajari potensi BAL yang diisolasi dari dadih sebagai isolat penghasil asam folat dan peranan prekursor biosintesis asam folat dalam meningkatkan kandungan asam folat dalam susu fermentasi. Tujuan khusus: 1. Mengisolasi, mengidentifikasi, dan mengskrining isolat BAL dari dadih yang berpotensi untuk memproduksi asam folat. 2. Mempelajari profil pertumbuhan BAL penghasil asam folat dan produksi asam folat di dalam fermentasi susu skim. 3. Mengevaluasi hasil fermentasi susu menggunakan isolat BAL penghasil asam folat dengan penambahan prekursor asam glutamat, paba dan ribosa 5-P. 4. Mempelajari pengaruh penyimpanan pada suhu 4 o C terhadap susu fermentasi yang dihasilkan dengan metoda terpilih terhadap profil pertumbuhan dan stabilitas asam folat. 7

8 1.4. Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah: 1. Memperoleh strain BAL indigenous Indonesia yang menghasilkan asam folat dalam fermentasi susu. 2. Memberikan informasi mengenai profil pertumbuhan BAL penghasil asam folat dan produksi asam folat di dalam fermentasi susu. 3. Memberi informasi proses fermentasi susu menggunakan prekursor biosintesis folat asam glutamat, paba, dan ribosa 5-P yang menghasilkan produk susu fermentasi yang banyak mengandung asam folat 4. Memperoleh informasi profil pertumbuhan BAL dan stabilitas asam folat selama penyimpanan susu fermentasi yang diproses menggunakan prekursor biosintesis asam folat campuran ribosa 5-P dan asam glutamat Kebaruan Penelitian Publikasi-publikasi sebelumnya melaporkan bahwa BAL yang menghasilkan asam folat, diisolasi dari susu yang difermentasi secara tradisional di Iran (Dana, et al., 2010), dan diisolasi dari susu fermentasi suku Indian (Iyer, et al., 2010). Belum pernah tercatat BAL penghasil asam folat yang diisolasi dari dadih susu kerbau, sehingga isolat BAL penghasil folat yang diisolasi dari produk susu fermentasi tradisional Indonesia yang fermentasinya berlangsung secara spontan ini merupakan isolat indogenous Indonesia baru yang bisa dikembangkan potensinya. 8

9 Wouters et al., (2002) menyatakan bahwa BAL yang digunakan untuk industri misalnya L. lactis dan Streptococcus thermophilus mempunyai kemampuan untuk memproduksi asam folat, sehingga yogurt yang dihasilkan mengandung asam folat yang lebih tinggi (200 g/l) dibanding susu segar (20-50 g/l). Susu segar kambing yang tidak terdeteksi mengandung folat, setelah difermentasi dengan BAL susu kambing terfermentasi tersebut mengandung asam folat (Sanna, et al. 2005). Belum ada publikasi tentang potensi bakteri asam laktat penghasil asam folat dari dadih sebagai starter fermentasi susu yang meningkatkan kadar asam folat susu fermentasi yang dihasilkan. Lactococcus lactis ssp cremoris pada fermentasi susu skim dengan penambahan 75 mol/l paba sebagai prekursor biosintesis asam folat meningkatkan asam folat dari 12 g/l menjadi 16 g/l atau meningkat 33 %, sedangkan penambahan prekursor lain yaitu asam glutamat 75 mol/l, asam folat juga meningkat dari 12 g/l menjadi 16,5 g/l atau meningkat 37 % (Gangadharan dan Namphoothiri, 2011). L. lactis dalam media CDM dengan penambahan paba 100 M meningkatkan kadar asam folat dari 18 g/l menjadi 35 g/l, atau meningkat 94 % (Sybesma et al., 2003). Akan tetapi belum ada informasi suplementasi prekursor biosintesis asam folat dari arah GTP (guanosin tripospat) yaitu ribosa 5-P yang ditambahkan di dalam fermentasi susu. Yogurt yang disimpan pada 5 o C selama 5 hari kadar asam folatnya tetap, akan tetapi apabila disimpan selama 16 hari kadar asam folatnya berkurang 28,6 %. ( Reddy et al., 1975). Yogurt dibuat dari susu skim yang difermentasi 9

10 menggunakan Lactococcus lactis CM 28 setelah disimpan pada suhu 5 o C selama 15 hari kadar asam folatnya tinggal 90,78 % ( Divya dan Namphoothiri, 2015). Belum ada informasi stabilitas asam folat, dan profil pertumbuhan BAL pada susu fermentasi yang disuplementasi prekursor biosintesis asam folat ribosa 5-P selama penyimpanan. 10