TINJAUAN PUSTAKA Susu Fermentasi Karakteristik dan Aplikasi Bakteri Asam Laktat dalam Susu Fermentasi

Transkripsi

1 4 TINJAUAN PUSTAKA Susu Fermentasi Berbagai produk susu fermentasi telah dikenal diantaranya yogurt, kefir dan susu fermentasi dari Indonesia yaitu dadih/dadiah. Yogurt merupakan koagulasi susu melalui asam laktat yang dihasilkan oleh aktivitas bakteri asam laktat Streptococcus thermophillus dan Lactobacillus delbruecki subsp. bulgaricus. Kefir merupakan koagulasi susu secara heterofermentatif hasil dari aktivitas kefir grains atau bulk starter culture kefir (Orihara et al. 99). Dadih/dadiah merupakan hasil koagulasi susu secara tradisional dengan bahan baku susu kerbau yang banyak dijumpai di wilayah Sumatra Utara dan Sumatera Barat. Nilai nutrisi susu fermentasi dibangun oleh nutrient yang terkandung di dalam susu dan nutrient dari metabolit yang dihasilkan selama fermentasi oleh bakteri asam laktat (Yuguchi et al. 99). Susu fermentasi secara umum dinyatakan sebagai sumber nutrisi yang baik dengan kualitas yang tinggi protein, kalsium, kalium, fosfor, magnesium, seng, riboflavin, niasin, vitamin B 6 dan vitamin B (Hayakawa 99). Terdapat banyak keuntungan susu fermentasi terkait dengan kesehatan. Asam laktat membantu penyerapan kalsium dan pencernaan laktosa bagi mereka yang menderita laktosa intoleran (Laye et al. 993; Burton dan Tannock 997; Tarakci dan Kucukoner 004; Salwa et al. 004). Susu fermentasi bertindak sebagai antibiotika (Laye et al. 993), menurunkan resiko terhadap kanker (Salwa et al. 004), menurunkan kadar kolesterol darah terutama kolesterol LDL (Kieling et al. 00; Salwa et al. 004; Liong dan Shah 005) membantu asimilasi protein, kalsium dan zat besi dalam tubuh (Salwa et al. 004). Kultur starter susu dapat memproduksi vitamin B yang sangat dibutuhkan tubuh dan memecah protein susu menjadi peptida yang berguna dalam mengobati hipertensi (FitzGerald et al. 004). Karakteristik dan Aplikasi Bakteri Asam Laktat dalam Susu Fermentasi Bakteri asam laktat (BAL) telah lama digunakan dalam proses pengolahan pangan baik dalam pengolahan makanan maupun minuman. Peranan BAL adalah

2 5 sebagai kultur starter produk-produk yang melibatkan proses fermentasi untuk memperoleh produk akhir pangan dengan konsistensi yang tinggi. Selain hal tersebut juga dihasilkan produk fermentasi yang aman dan awet. Umumnya bakteri ini tergolong aman (generally recognized as safe, GRAS). Pengklasifikasian bakteri asam laktat berdasarkan beberapa hal yaitu: morfologinya, fermentasi glukosa perbedaan tumbuh pada suhu tertentu, konfigurasi produksi asam laktat, kemampuan tumbuh pada konsentrasi garam tinggi dan toleransinya terhadap asam dan basa. Menurut Fardiaz (989) pengklasifikasian yang tidak kalah pentingnya adalah perbedaan dalam memfermentasi glukosa yang dibagi dalam heterofermentatif dan homofermentatif. Bakteri asam laktat (BAL) sebagai salah satu flora normal manusia mempunyai peran yang menguntungkan bagi kesehatan manusia yaitu: () untuk mencegah infeksi usus yang diakibatkan oleh bakteri enterik patogen dan saluran urogenital, mencegah lactose-intolerance dan pertumbuhan bakteri indigenous pada saluran usus; () untuk mengurangi kanker usus, serum kolesterol dan penyakit jantung; dan (3) untuk menstimulasi sistem imun dan gerakan usus (Yuguchi et al. 99; Johansson et al. 993; Jacobsen et al. 999). Bakteri asam laktat bersifat Gram positif, tidak membentuk spora, dapat berbentuk batang atau bulat, dengan komposisi basa DNA kurang dari 50% mol G+C. Umumnya bersifat katalase negatif tetapi terkadang terdeteksi katalase semu pada kultur yang ditumbuhkan pada konsentrasi gula rendah. pertumbuhannya membutuhkan karbohidrat yang dapat difermentasi (Pot et al. 994). Kini berbagai spesies BAL diaplikasikan dalam produk fermentasi dan spesies BAL bersama bifidobakteria merupakan mikroorganisme yang paling banyak dikembangkan sebagai kultur probiotik terutama yang berupa bahan pangan. Hipertensi Salah satu komplikasi dari diabetes Tipe adalah hipertensi atau tekanan darah tinggi. Hipertensi terjadi karena adanya kegagalan dalam sistem kardiovaskular yang menyebabkan tekanan darah lebih tinggi dari biasanya.

3 6 Menurut FitzGerald et al. (004), hipertensi dapat terjadi secara primer atau sekunder. Hipertensi primer disebabkan oleh sebab yang tidak diketahui dan merupakan 95% dari penyebab kasus hipertensi. Hipertensi sekunder dapat disebabkan oleh kehamilan, malfungsi ginjal dan efek samping obat-obatan. Walaupun penyebab hipertensi primer belum jelas, beberapa faktor yang menyebabkan peningkatan resiko hipertensi telah diidentifikasi: hypercholesterolemik, diabetes, peningkatan produksi renin fisiologi dan ketidakseimbangan hormon seksual. Salah satu faktor yang mengontrol hipertensi adalah aksi dari angiotensin converting enzym-i (ACE-) (FitzGerald et al. 004), suatu enzim yang terlibat dalam menjaga tekanan darah. ACE mengaktifkan dipeptida histidyl-leucine yang disebut angiotensin I menjadi vasokonstriktor yang disebut angiotensin II. Angiotensin II menstimulasi sintesis dan pelepasan aldosteron yang meningkatkan tekanan darah dengan menaikkan penyimpanan sodium di tubulus distal (FitzGerald dan Murray 006). Penghambatan aktivitas ACE dapat dipertimbangkan sebagai pendekatan terapeutik yang berguna dalam mengatasi hipertensi. Berbagai obat antihipertensi dihasilkan dengan memasukkan captopril, ramipril, enalapril, cilazapril, pentopril, trandolapril, perindropril, lisinopril, alacepril dan imidaprilat (Suetsuna et al. 004). Meskipun ada efek menguntungkan dari penghambatan perubahan angiotensin I ke angiotensin II atau penghambatan breakdown dari bradykinin, produk farmasi kemungkinan mempunyai efek samping seperti batuk, gangguan pencernaan, kulit terbakar dan reaksi alergi (Lee et al. 004), sehingga bahan alami yang menghambat aktivitas ACE menjadi perhatian ilmuwan karena lebih aman dan ekonomis. Susu fermentasi mengandung berbagai macam protein yang menguntungkan bagi kesehatan, salah satunya untuk mengontrol tekanan darah. BAL dalam susu fermentasi berperan dalam mengaktifkan peptida susu penghambat ACE selama fermentasi (Korhonen dan Pihlanto 006). Beberapa penelitian telah memperlihatkan efek dari susu fermentasi dalam mengontrol tekanan darah. Penelitian yang dilakukan Donkor et al. (007) terhadap BAL susu memperlihatkan kemampuan BAL dalam menghambat aktivitas ACE. Hal ini

4 7 juga didukung oleh Ong dan Shah (008) yang meneliti pelepasan peptida penghambat ACE pada keju Cheddar yang dibuat dari starter Lactococcus dan probiotik. Lebih lanjut peptida penghambat ACE juga ditemukan dalam yogurt, keju dan susu yang difermentasi oleh Lactobacillus casei ssp. Rhamnosus dan strain bifidobakteria (Rhyanen et al. 008). Selain produk antihipertensi alami yang berasal dari mikroba dan susu, telah ditemukan pula peptida antihipertensi yang berasal dari tumbuhan. Hasil studi mengindikasikan bahwa tanaman yang kaya akan flavonoid mempunyai kemampuan untuk menghambat kemampuan aktivitas ACE, baik secara in vitro dan in vivo (Actis-Goreta et al. 003; Kwon et al. 006; Zeggwagh et al. 007). Penelitian menunjukkan bahwa fenolic phytochemicals mempunyai aktivitas antioksidan yang tinggi dan dapat digunakan dalam pengobatan termasuk antidiabetes dan antihipertensi (Shetty et al. 006; Kwon et al. 006). Diabetes Diabetes merupakan suatu kelompok penyakit yang disebabkan oleh kegagalan metabolisme yang dicirikan oleh hiperglikemia. Hiperglikemia adalah kondisi dimana terjadinya pengeluaran gula secara berlebihan secara tidak normal di dalam darah. Hiperglikemia dihasilkan dari kurangnya sekresi insulin, aksi insulin atau keduanya. Pada penderita hiperglikemia kronis berhubungan dengan komplikasi kronis khusus menghasilkan kerusakan atau kegagalan berbagai organ seperti mata, ginjal, saraf hati dan pembuluh darah (Scobie 007). Dua bentuk utama diabetes adalah Tipe (insulin-terkait diabetes mellitus) dan tipe (noninsulin-terkait diabetes mellitus). Kedua tipe diabetes tersebut membagi satu pusat utama, yaitu meningkatkan level gula darah (glukosa). Pada Tipe, terjadi karena rusaknya sel β pulau-pulau langerhans di pankreas yang menghasilkan hilangnya produksi insulin (Dicarli et al. 003; Watkins 003; Scobie 007). Diabetes Tipe merupakan bentuk paling umum, jumlah kasusnya mencapai 90% dan biasanya dicirikan dengan peningkatan gula darah segera setelah makan secara abnormal, disebut postpandrial (Dicarli et al. 003). Selama terjadinya diabetes Tipe, terjadi kesalahan dalam metabolisme glukosa. Kesalahan regulasi ini memimpin kepada meningkatnya level gula darah

5 8 postpandrial. Sumber utama gula darah adalah karbohidrat pada makanan yang dihidrolisis oleh enzim α-glukosidase dan α-amilase agar dapat diserap usus halus. Strategi untuk mengatur diabetes Tipe adalah penghambatan enzim α- glukosidase dan α-amilase (Krenzt dan Bailey 005). Penghambat enzim α-glukosidase seperti acarbose dan miglitol telah digunakan untuk pasien diabetes Tipe. Aktivitas utamanya adalah membantu menjaga level gula darah dalam kisaran aman dengan menurunkan laju penyerapan glukosa dari makanan oleh usus halus (Izucchi 00; Apostolidis et al. 006). Penghambatan α-amilase yang kronis dapat berguna untuk pengobatan diabetes Tipe dan obesitas (Koike et al. 995). α-amilase beraksi pada polisakarida besar pada ikatan dalam (McCarter dan Withers 994). Penghambat alami α-amilase memberikan pendekatan terapi yang menarik dalam mengobati hiperglikemia postpandrial dengan menunjukkan pelepasan glukosa dari serat pada akhirnya. Namun, penghambatan α-amilase yang berlebihan dari penghambat tertentu α-glukosidase (acarbose) mempunyai efek samping tertentu, misalnya distensi abdominal, timbul gas dalam perut dan memungkinkan terjadinya diare (Horii et al. 987). Inhibitor alami α-glukosidase dan α-amilase dari tumbuhan mempunyai efek penghambat yang rendah melawan aktivitas α-amilase dan penghambat yang lebih kuat terhadap aktivitas α-glukosidase, oleh karena itu dapat digunakan sebagai terapi yang efektif untuk penderita hiperglikemia postpandrial dengan menurunkan efek sampingnya (Kwon et al. 006). Banyak tanaman obat dan ekstrak herbal yang telah ditemukan untuk menghambat aktivitas α-glukosidase dan α-amilase (Kim et al. 008; Grover et al. 00; McCue dan Shetty 004). Makanan yang mengandung inhibitor α-glukosidase dan α-amilase bekerja di usus dengan penghambatan pemecahan serat secara enzimatik, karbohidrat terlarut dan derivasinya telah diidentifikasi sebagai pendekatan alami dan aman untuk mengontrol hiperglikemia. Kemangi (Ocimum americanum L) Kemangi (O. americanum L) yang merupakan Famili dari Lamiaceae telah digunakan sebagai obat tradisional dan bumbu masakan/rempah untuk menambah

6 9 cita rasa makanan (Javanmardi et al. 003). Genus Ocimum termasuk kelompok Famili Lamiaceae yang terdiri dari 50 spesies dari tanaman rempah dan semak belukar (Simon et al. 999). Tanaman ini tumbuh rendah dan bagus berkembang di daerah hangat pada suhu tropis. Kemangi berasal dari India dan daerah tropis di Asia. Sejumlah komponen fenolik dengan aktivitas antioksidan didapatkan dari tumbuhan ini (Vani et al. 009). Tabel. Komponen fenolik Genus Ocimum No. Komponen fenolik Farnesol -Octen-3ol 6-Methyl-5-hepten--one,8-cineole Trans-beta-ocimene Fenchone L-linalool Cittonelal Methyl chavicol (estragole) Z-citral Geraniol Piperitone E-citral Eugenol Neryl acetate β-elemene Geranyl acetate Methyl eugenol Α-zingiberene β-caryophyllene α-humulene Cis-α-bisabolene Caryophyllene oxid Α-bisabolol Â- pinene á-terpinene Limonene,8 Cineole Camphor Linalyl acetate Farnesene Terpineol Iso eugenol Keterangan: ) Wungsintaweekul et al.00. ) Shadia et al Sumber pustaka ; ; ; ; ;

7 0 Kandungan antioksidan dalam O. basilicum bermanfaat sebagai antipenuaan, antikanker, antivirus dan antimikroba (Manosroi 004; Sekar et al. 009). O. basilicum juga dilaporkan menurunkan kejadian platelet aggregation dan thrombus pada tikus percobaan (Tohti et al. 006) dan digunakan secara luas untuk mengobati stress, asma dan diabetes di India (Duke 008). Eugenol yang merupakan salah satu komponen fenolik pada genus Ocimum termasuk O. americum memiliki berbagai kegunaan. Prakash dan Gupta (005) menyatakan bahwa kandungan eugenol pada genus Ocimum (O. sanctum L) dapat menurunkan level gula darah, trigliserida, kolesterol dan aktivitas LDH, GPT, GOT dan alkalin fosfatase dalam serum darah yang menjelaskan potensi O. sanctum L sebagai agen antidiabetes, cardioprotective, hypolipidemic, dan hepatoprotective. Eugenol juga bertindak sebagai vasorelaxant pada jaringan arteri kelinci yang menjelaskan manfaat terapeutik eugenol sebagai vasolidator (Nishijima et al. 999). Peppermint (Mentha spicata L) Peppermint mempunyai kandungan menthol yang tinggi dan sering digunakan sebagai flavor pada teh, es krim, permen dan pasta gigi. Minyaknya juga mengandung menthone dan methylester. M. piperita telah digunakan sejak dulu dan flavor yang paling populer (Gracindo 006). Peppermint biasanya digunakan untuk mengobati masalah pencernaan seperti kram, kembung, mual, kehilangan nafsu makan dan sindrom radang usus besar. Selain itu Peppermint juga dapat digunakan sebagai penawar rasa sakit gigi, sakit kepala, mengurangi rasa sakit kulit yang terbakar, keseleo, obat batuk, flu dan demam (Salem 995). Sejumlah penelitan menunjukkan bahwa Peppermint dapat menurunkan kadar kolesterol darah dan mempunyai aktivitas antioksidan baik secara in vitro maupun in vivo (Yadegarinia et al. 006; Sandra et al. 009). Beberapa komponen kimia juga telah teridentifikasi dalam tanaman tersebut (Tabel ) dan salah satu komponennya mempunyai aktivitas antioksidan (Yadegarinia et al. 006).

8 Tabel. Komponen fenolik Genus Mentha No. Komponen kimia. Tricyclene. Camphene 3. Sabinene 4. β-pinene 5. α-terpinene 6.,8-cineole 7. Limonene 8. γ-terpinene 9. Terpineolene 0. p-cymene. Menthone. Isomenthone 3 Menthol Sumber: Yadegarinia et al. 006 No. Komponen kimia 4. Menthopuran 5. γ- terpineole 6. Isomenthol 7. trans-carveol 8. Carvone 9. Pepiretone oxide 0. p-menthone-3,8-diol. Pipertitinone oxide. p-menth--en-9-ol 3. Geranyl acetate 4. (E)-β-bourbonene 5. α-garjunene 6. β-caryophellene Salah satu komponen fenolik dari peppermint adalah menthol. Menthol merupakan komponen fenolik yang bersifat volatile dan mempunyai sifat antioksidan. Elektron dari atom oksigen menthol bertanggung jawab pada kemampuannya berkoordinasi. Elektron tersebut mempunyai efek steric yang akan mengikat ion metal (Fe) membentuk ikatan kompleks menthol-fe (Wang et al. 00).