5
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1: Bakteri Probiotik 2.1.1: Definisi probiotik Probiotik berasal dari bahasa redefinisi
secara
Yunani yang berarti "prolife".
berulang selama bertahun-tahun
lamanya
Ini telah di
sejajar
dengan
penambahan pengetahuan ilmiah yang semakin berkembang dan pemahaman yang lebih mendalam tentang hubungan antara kesehatan usus dan kesejahteraan umum. Berikut adalah definisi dari probiotik yang dicadangkan dan berubah seiring dengan peredaran masa: Menurut Lilly (1965) dalam Lee dan Salminen (2009), mendefinisikan probiotik
sebagai
faktor
pencetus
pertumbuhan yang
dihasilkan oleh
mikroorganisme. Parker (1974) dalam Lee dan Salminen (2009), menyarankan adanya interaksi antara mikroorganisms dengan host: Organisme dan zat-zat dengan efek yang menguntungkan bagi manusia dengan mempengaruhi mikroflora usus. Manakala
Fuller
(1989) dalam
Lee
dan
Salminen
(2009),
meredefinisikannya sebagai “A live microbial supplement” yang menguntungkan dan mempengaruhi host dengan memperbaiki keseimbangan mikroba ususnya. Menurut Huis I.V. (1992) dalam Lee dan Salminen (2009), probiotik adalah “A mono- or mixed culture of live microorganism” yang diterapkan pada hewan atau manusia, akan mempengaruhi dan menguntungkan host dengan memperbaiki aspek-aspek dari mikroflora asli. Naidu (1999) dalam Lee dan Salminen (2009), mengatakan probiotik adalah
sebuah diet adjuvant dengan mikroba yang menguntungkan dan
mempengaruhi fisiologi host oleh modulasi imunitas mukosa dan sistemik, serta gizi yang dapat meningkatkan keseimbangan mikroba dalam saluran usus.
Universitas Sumatera Utara
Schrezenmeir dan deVerse pada tahun 2001 mendefinisikan probiotik6 sebagai sebuah preparat produk siap yang mengandungi mikroorganisme yang diketahui jenisnya dan dalam jumlah viable serta memberi manfaat kepada kesehatan konsumen
dengan
kolonisasi)
kompartemen dari
dalam
mengubah
mikroflora (dengan implantasi atau penderita.
Efek kesehatan
yang
menguntungkan dikerah dalam sistem intestinal host. FAO / WHO (Food and Agriculture Organization and World Health Organization) (2001) menumpukan fokus sepenuhnya pada fungsi meningkatkan tahap kesehatan. “Live microorganisme” yang bila diberikan dalam jumlah yang cukup memberikan manfaat kesehatan pada host.
2.1.2: Kandungan probiotik 2.1.2.1:Bakteri asam laktat Konsep bakteri asam laktat adalah nama grup yang diciptakan untuk bakteri yang menyebabkan fermentasi dan koagulasi susu, serta laktat dari
laktosa. Nama
Jensen, (1919) kepada
family
dapat
Lactobacteriaceae
sekelompok
bakteri
menghasilkan asam diterapkan oleh Orla-
yang
menghasilkan asam
laktat sendiri atau asam asetat dan asam laktat, alkohol dan karbon dioksida. Bakteri asam laktat adalah kelompok bakteri Gram-positif yang mengikut karakteristik morfologi, metabolisme,
dan
disatukan
fisiologis. Mereka adalah
non-spore, fermentasi karbohidrat-produksi asam laktat, tahan asam dalam keadaan non-aerobik dan katalase negatif.Biasanya mereka adalah non-motile dan tidak mereduksi nitrit. Mereka dibagi menjadi empat genus Streptococcus, Leuconstoc, Pediococcus, dan
Lactobacillus.
menunjukkan bahwa bakteri asam laktat Aerococcus,
Revisi
kelompok
taksonomi terbaru
bisa
Carnobacterium, Enterococcus, Lactobacillus,
Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus,
Tetragenococcus,
terdiri dari genera Lactococcus, dan Vagococcus.
Awalnya, bifido termasuk dalam genus Lactobacillus dan organisme ini disebut sebagai Lactobacillus bifidus. Klasifikasi bakteri asam berbeda
sebagian
besar
didasarkan
pada
laktat ke dalam genus
morfologi,
cara fermentasi
Universitas Sumatera Utara
7
glukosa, pertumbuhan pada temperatur yang berbeda, dan konfigurasi dari asam laktat yang
dihasilkan,
kemampuan untuk tumbuh pada
konsentrasi garam
tinggi, toleransi pada asam atau basa (Lee dan Salminen, 2009).
2.2: Bakteri probiotik untuk konsumsi manusia secara komersial 2.2.1:L.acidophilus Lactobacillus acidophilus (LA-5) awalnya dipilih oleh Chr.Hansen untuk produksi produk susu probiotik, telah digunakan dalam suplemen makanan dan fermentasi produk susu di seluruh dunia. LA-5 secara klinis didokumentasikan dengan baik. LA-5 tidak memiliki efek negatif pada rasa, penampilan, atau palatabilitas produk dan mampu bertahan dalam produk sampai konsumsi. LA-5 memiliki banyak ciri probiotik, dapat bertahan melintasi lambung dan bagian atas usus halus karena toleransi dan tahan terhadap enzim pencernaan (pH1-5) lambung dan asam empedu . Selain itu, LA-5 dapat menempel pada mukosa usus, dan survivability LA-5 di usus menunjukkan pemulihan yang baik dalam tinja setelah pemberian oral (Saarela,
et
al.,
2007). Lactobacillus
acidophilus
adalah
kelompok bakteri Gram-positif non-bersporulasi batang atau anaerobic fakultatif, dan merupakan spesies alami pada usus. Produk akhir dari fermentasi glukosa oleh Lactobacillus adalah asam laktat, asam
asetat, dan H2O2. Metabolit ini
membuat lingkungan yang kurang menguntungkan mikroorganisme pathogen. Lactobacillus
memainkan
bagi peran
pertumbuhan penting dalam
mengontrol pH usus melalui produksi asam yang menurunkan pH usus sehingga membatasi pertumbuhan bakteri patogen dan yang menyebabkan perbusukan berpotensi banyak.
In
vitro,
LA- 5
menyebabkan
peningkatan
produksi
asetat dan propionat oleh bakteri kolon ketika mikrobiota stabil belum didirikan, dan menunjukkan suplementasi LA-5 mampu memodifikasi fermentasi kolon. LA-5 juga memproduksi CH5 bakteriosin yang ditandai tidak hanya sebagai antibakteri jangkauan luas, tetapi juga mempunyai aksi penghambatan terhadap ragi tertentu (Lee dan Salminen, 2009).
Universitas Sumatera Utara
8
2.2.2:L.casei Lactobacillus
casei
juga
telah digunakan sebagai produk beku-kering dalam
suplemen diet. L. casei telah terbukti menguntungkan dan kesehatan saluran
pencernaan
serta sistem kekebalan
mempengaruhi
tubuh.
L. casei telah
ditunjukkan untuk mempengaruhi sistem kekebalan tubuh dengan fungsi modulasi seperti fagositosis, produksi antibodi, dan sitokin. Stimulasi aktivitas fagositosis pada
mencit sehat telah terbukti
serta dalam susu nonfermented
menggunakan
(Lee
menunjukkan efek fagositosis
dan
L.casei
Salminen,
yang
2009),
difermentasi dan juga telah
pada tikus imunosupresi. Immunoglobulin
merupakan bagian dari respon sistem imun spesifik, dengan IgA terutama yang terkait dengan kekebalan mukosa usus,berfungsi sebagai mekanisme pertahanan local terhadap bakteri, virus, racun, dan alergen makanan lain, dan IgM dan IgG aktif dalam respon imun sistemik. Efek antitumor dari L.casei telah dipelajari pada
tikus
dengan
menunjukkan efek
pada
pertumbuhan tumor, yang
dapat dimediasi melalui sistem imun, sebagai peningkatan kadar TNF-a dan selsel memproduksi IgA diamati dalam studi yang sama. Efek cytolytic melawan sel tumor pada tikus yang diberi L. casei juga telah diperhatikan.(Bonet, et al., 2005).
2.2.3:L.paracasei Lactobacillus paracasei ssp. F19 (F19) pada awalnya terisolasi dari mukosa kolon manusia yang sehat. Hal ini dipilih karena daya tahan dalam lingkungan usus, dalam makanan, dan sebagai kultur
beku-kering
dan juga
karena sifat yang
menguntungkan dalam makanan serta karakter probotic menjanjikan (Ohlson, et al., 2002). Lactobacillus paracasei terjadi secara alami dalam makanan dan manusia. F19 juga telah terisolasi dari keju dan beberapa manusia. Studi pada manusia menunjukkan bahwa F19 memberi pengaruh positif yang mikrobiota usus, fungsi usus orang dewasa yang sehat, anak-anak, dan lanjut usia. F19 diberikan kepada anak-anak selama penyapihan (weaning) terlihat mengurangi jumlah infeksi sekunder
dan
kebutuhan
penggunaan
antibiotic
menurun.
Universitas Sumatera Utara
9
Ketika diberikan kepada wanita dengan vaginosis gejalanya juga berkurangan. Pengaruh F19 sendiri atau dalam kombinasi dengan bakteri probiotik lain pada mikrobiota usus, kesejahteraan usus dan infeksi ditunjukkan oleh stabilisasi dari flora usus yang sehat dan frekuensi tinja (West, et al., 2008).
2.2.4:L.rhamnosus Lactobacillus Rhamnosus GG (LGG) adalah salah satu strain probiotik yang terkenal ,dikenal juga
dengan nama
Lactobacillus GG.
Hidup
baik dalam
jus lambung buatan dan sifat adhesi baik pada sel epitel usus adalah criteria dasar untuk mengisolasi Lactobacillus GG. Jenis ini memperlihatkan sifat adhesi yang baik pada
lendir usus dan
kultur berbagai sel
model, dan
juga pada sampel
jaringan dari berbagai bagian usus manusia (Doron, et al., 2005). Lactobacillus GG
diamati memiliki
efek
keseimbangan
pada ekosistem
usus,
yaitu,
meningkatkan tingkat laktobasilus dan bifido, pembentukan asam lemak rantai pendek
(SCFAs),
menurunkan kegiatan
meningkatkan serta normalisasi barrier
enzim
mukosa.
procarcinogenic,
LGG telah
dan
terbukti untuk
menghasilkan kapsul hidrofilik tipis, dengan aktivitas hemaglutinasi sedikit atau tidak ada. Kapsul ini didapati pada uroepithelial, biomaterial, menggantikan
vagina, sel usus, dan
dan mencegah adhesi oleh
pathogen usus dan
urogenital, menghambat pertumbuhan patogen usus dan urogenital kemungkinan melalui mekanisme bakteriosin seperti produksi asam laktat (Lee dan Salminen, 2009).
2.3: Faktor-faktor yang mempengaruhi viabilitas probiotik dalam makanan / minuman. 2.3.1:Pilihan bakteri probiotik/ Kombinasi makanan Organisme probiotik umumnya dipilih dari konstituen usus yaitu Lactobacillus dan Bifidobacteria, yang telah berevolusi untuk tumbuh dan bertahan hidup dalam kondisi lingkungan di sekitar saluran usus manusia. Di usus halus dan usus besar, pH umumnya dekat dengan netral, suhu konstan (37˚C-39˚C), pasokan gizi
Universitas Sumatera Utara
10
kompleks terus tersedia dan bekalan oksigen yang terbatas. Kondisi ini tentu saja sangat berbeda dengan yang ditemukan dalam produk makanan dan matriks makanan. Meskipun demikian, bakteri telah menunjukkan kemampuan luar biasa untuk bertahan hidup di lingkungan yang ekstrem dan probiotik dapat bertahan hidup dalam lingkungan makanan untuk batas waktu tertentu. Bahan probiotik tidak semuanya sama. Perbedaan semakin melebar dari genus ke spesies dan bahkan hingga ke tingkat strain, dan dampak fisiologis bakteri baik pada kedua konsumen dan teknologi yang
digunakan
untuk
memproduksi
mereka
dalam makanan (Lee dan Salminen, 2009). Semakin dekat organisme probiotik yang terkait, biasanya efeknya juga akan lebih tertampil. Namun,
perbedaan
strain-ke-strain masih terlihat
secara
signifikan
dan dapat berdampak pada kinerja probiotik dalam makanan. Perbedaan dalam karakteristik teknologi spesies probiotik yang berbeda dan strain berarti perawatan yang harus diambil dalam memilih strain yang paling tepat untuk aplikasi makanan tertentu. Memang, langkah pertama dalam menggabungkan suatu probiotik
ke
dalam
makanan
adalah
mengidentifikasi
kompatibilitas
antara atribut strain yang dipilih dan langkah-langkah produksi produk tersebut, kondisi
matriks makanan
dan syarat
penyimpanan. Hal
ini
mungkin
melibatkan kompromi antara atribut kesehatan yang diinginkan dan teknologi kemampuan strain
tertentu
untuk
aplikasi makanan tertentu.
Ketika
mengembangkan produk baru beberapa penelitian mungkin diperlukan untuk memastikan makanan,
bahwa strain yang memberikan sifat
dipilih
mampu bertahan
teknologi yang
sesuai
hidup baik dalam
(misalnya pengasaman
selama fermentasi, jika diperlukan) dan yang lebih penting, bahwa menambahkan probiotik tidak mempengaruhi rasa, bau, dan tekstur makanan atau minuman. Sementara menekankan pentingnya spesifisitas
strain
bakteri
dan
atribut
terhadap teknologi probiotik, beberapa generalisasi masih dapat dilakukan untuk mengukuhkan organisme probiotik. Umumnya, laktobasilus lebih kuat daripada bifidobacteria. Kumpulan
probiotik Lactobacillus
spesies
lebih
luas
dan
lebih cocok untuk aplikasi teknologi makanan daripada bifidobacteria. Contoh umum meliputi L. acidophilus, L. johnsonii, L. rhamnosus, L. casei, L.paracasei,
Universitas Sumatera Utara
L. fermentasi, L. reuterii dan L. plantarum. Seringkali, L.acidophilus , sementara tahan terhadap disbanding
pH rendah,
jenis lactobacillus lain di aplikasi
kelompok terbukti
secara
11
organisme
kurang
kuat
non-tradisional dalam
makanan probiotik (Lee dan Salminen, 2009).
2.3.2:Keadaan fisiologis probiotik Satu faktor penting dalam memastikan kelangsungan hidup bakteri probiotik adalah keadaan fisiologis bakteria
apabila
disiapkan, dan
keadaan fisiologis
bakteri dalam produk itu sendiri. Jika produk makanan kering (misalnya, susu formula bubuk) probiotik dikeringkan dan berada dalam keadaan diam (quiescent state) selama penyimpanan maka tempoh waktu bertahan juga semakin lama. Namun, ketika termasuk dalam produk basah seperti yogurt, bakteri akan berada dalam keadaan vegetatif dan mempunyai potensi untuk menjadi aktif secara metabolik (meskipun perlahan pada suhu pendinginan yang rendah). Keadaan fisiologis bakteri akan banyak berpengaruh pada shelf life bakteri, dengan survival jangka panjang sel vegetatifnya hanya mungkin dilakukan pada suhu yang rendah (Matto, et al., 2006). Sebagai perbandingan, jika dalam bentuk kering, quiescent cells akan mempunyai shelf life yang lebih panjang pada suhu ambient, dan lebih stabil pada suhu rendah. Bakteri mampu merespon pada stres lingkungan melalui induksi berbagai mekanisme toleransi stres . Induksi protein stres oleh paparan sel pada stress sublethal seperti panas, kelaparan dingin, pH rendah, dan osmotic stress dapat
membolehkan bakteri probiotik lebih
mentolerir kondisi stres lingkungan selama produksi makanan, penyimpanan, dan transit gastrointestinal (Ross, et al., 2005). Cross-protection telah sering diamati, di mana paparan satu stress memberikan perlindungan terhadap stressor lain yang menekannya
(Matto, et al., 2006). Yang harus ditekankan adalah bahwa
meskipun berbeda strain probiotik namun ia memiliki toleransi intrinsik yang tersendiri dengan kondisi lingkungan, dan toleransi juga dapat dipengaruhi oleh bagaimana sediaan kultur dipersiapkan. Respon stress dapat dimanfaatkan untuk membuat strain probiotik lebih tahan dan kemungkinan untuk bertahan hidup dalam matriks makanan.
Universitas Sumatera Utara
12
2.3.3:Suhu Suhu di mana organisme probiotik tumbuh adalah sangat penting dalam aplikasi makanan terutama dimana proses fermentasi diperlukan. Suhu optimum untuk pertumbuhan probiotik adalah antara 37˚C hingga 43˚C (Matto, et al., 2006). Probiotik lactobacillus dapat tumbuh pada kisaran (range) suhu yang lebih lebar. Ada yang mampu tumbuh pada suhu sampai 44˚C mahupun pada suhu mesofilik yaitu ke 15˚C (Lee dan Salminen, 2009). Suhu juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi kelangsungan hidup probiotik selama pembuatan dan penyimpanan. Dalam istilah praktis, semakin rendah suhu maka akan lebih stabil viabilitas probiotik dalam produk makanan. Selama pengolahan, suhu di atas 4550˚C
akan merugikan kelangsungan
hidup
probiotik.Semakin tinggi suhu,
semakin pendek jangka waktu pemaparan yang diperlukan untuk mengurangi jumlah
bakteri
ditambahkan secara
yang
viable.
downstream
pasteurisasi atau dalam pembuatan memiliki efek
Hal
ini jelas
dengan
bahwa probiotik
pemanasan /
makanan.
memasak proses
Peningkatan
yang merugikan terhadap stabilitas saat
harus
suhu
juga
produk dikirim dan
disimpan. Sekali lagi, jika kedinginan produk dapat dipertahankan, lebih besar jumlah bakteri probiotik yang viable. Untuk sel probiotik vegetatif dalam produk cair, sumber
pendinginan
sewaktu
penyimpanan
biasanya penting. Dalam
produk kering yang mengandung bakteri quiescent cells, viabilitas probiotik dapat dipertahankan dalam
produk-produk yang disimpan pada suhu ambient
selama 12 bulan atau lebih. (Matto, et al., 2006).
2.3.4:pH Lactobacillus
menghasilkan produk akhir asam
organik
dari metabolisme
karbohidrat. Oleh karena itu, genera ini dapat mentolerir nilai pH lebih kecil dari banyak bakteri. Memang, banyak penelitian in vitro dan in vivo menunjukkan bahwa organisme probiotik dapat menahan keasaman apabila transit di bahagian lambung (bisa serendah nilai pH 2.0), meskipun waktu pemaparan relatif pendek
Universitas Sumatera Utara
13
(1-2jam) (Doleyres, et al., 2005). Sel vegetatif yang telah diadaptasi biasanya mampu bertahan lebih
baik
dalam lingkungan asam
dibandingkan
dengan
quiescent cells (Rodgers, 2007). Pada produk makanan, lactobacillus mampu tumbuh
dan
bertahan
dalam susu fermentasi dan
yogurt
dengan
nilai
pH antara 3,7 dan 4,3 (Savoie, 2007). Survival dalam minuman pH rendah seperti jus buah (pH 3,5-4,5) membawa tantangan yang signifikan bagi kelangsungan hidup probiotik, namun produk komersial telah sukses dihasilkan, seperti Gefilus (Valio Ltd, Finlandia), yang berisi Lactobacillus rhamnosus GG. Carriers seperti serat diet telah terbukti untuk meningkatkan kelangsungan hidup probiotik pada pH rendah (Crittenden, 2004). Kelangsungan hidup laktobasillus dalam lingkungan asam juga
telah ditingkatkan
dengan
kehadiran
gula metabolis
yang
proton untuk beroperasi dan mencegah
memungkinkan pompa membran sel
penurunan pH intraselular (Boylston, et al., 2004). Hal ini dapat meningkatkan kelangsungan hidup selama transit lambung, tetapi mungkin tidak berlaku untuk meningkatkan kelangsungan hidup probiotik selama time frames of shelf-storage.
2.3.5:Aktivitas dalam air Untuk bakteri probiotik yang quiescent dan kering, penting sebagai
penentu kelangsungan
penyimpanan. Tingkat
aktivitas air (aw) adalah
hidup dalam produk makanan
kelembaban dan aktivitas air yang
menyebabkan kelangsungan
hidup
probiotik menurun
tinggi
secara
selama akan
substansial.
Probiotik dapat bertahan dengan baik atas time frames of shelf-storage (12 bulan atau lebih) pada suhu kamar dalam produk kering asalkan tingkat kelembapan dalam
produk
adalah rendah
(setidaknya di
bawah aw 0,2-0,3).Secara
umum, semakin rendah aktivitas air, semakin baik kelangsungan hidup bakteri. Ada interaksi yang substantial antara aktivitas air dan suhu sehubungan dengan dampaknya pada
kelangsungan
hidup
probiotik quiescent. Apabila
penyimpanan ditingkatkan maka dampak
kelembaban
suhu
diperbesar. Meskipun
mekanisme yang tepat tentang kematian sel tidak jelas, namun osmotik dikatakan memainkan
peran,
dengan kehadiran
molekul kecil sehingga kelangsungan
hidup bakteri menurun. Meskipun ada bukti yang jelas bahawa kelembapan dapat
Universitas Sumatera Utara
14
meningkatkan kelangsungan hidup probiotik mungkin ada keterbatasan teknologi untuk mengurangi aktivitas air ke tingkat yang lebih rendah. Ini termasuk biaya energi pengeringan, dampak yang merugikan pada palatabilitas makanan dan kesulitan dalam pembasahan dan penyebaran bubuk. Penghalang kelembapan mungkin ditambah pada kemasan dan diterapkan untuk mencegah egress kelembaban dari lingkungan selama penyimpanan (Corcoran, et al., 2005).
2.3.6:Oksigen Laktobasilus dianggap strict
anaerob dan oksigen dapat merusak pertumbuhan
probiotik dan kelangsungan hidup. Namun, tingkat sensitivitas oksigen bervariasi antara spesies yang berbeda dan strain. Secara umum, laktobasilus, yang sebagian besarnya bersifat mikroaerofil, lebih toleran terhadap oksigen dari bifido, ke titik di mana tingkat
oksigen jarang
menjadi pertimbangan penting dalam
mempertahankan kelangsungan hidup laktobasilus (Kawasaki, et al., 2006). Untuk strain sensitive oksigen, beberapa strategi yang tersedia untuk mencegah toksisitas oksigen dalam produk makanan. Bahan antioksidan seperti asam askorbat atau sistein telah terbukti untuk meningkatkan kelangsungan hidup probiotik, serta penggunaan oxygen barrier atau modified atmosphere packaging (Dave dan Shah, 1997(ii)).
2.3.7:Freeze-Thawing Pembekuan merusak sel-sel membrane bakteri probiotik dan merugikan bagi kelangsungan hidup. Protectants biasanya ditambahkan ke dalam sediaan kultur yang akan dibekukan atau dikeringkan untuk
mencegah, atau paling tidak
mengurangi, cedera pada sel. Yang paling umum protectants digunakan
pada
skala industri adalah laktosa atau sukrosa, monosodium glutamat, susu bubuk, dan askorbat. Setelah
dibeku, probiotik
bisa bertahan lebih lama daripada
produk-produk seperti yogurt beku dan es krim.Penggunaan tarif slow cooling, atau pengkondisian sel
dengan
meningkatkan kelangsungan
stress prefreezing, secara
hidup
signifikan
sel. Siklus freeze-thawing yang
dapat
berulang
Universitas Sumatera Utara
15
sangat merugikan untuk kelangsungan hidup sel dan harus dihindari. Kerusakan membrane sel yang disebabkan oleh pembekuan juga dapat membuat probiotik sel lebih rentan terhadap tekanan lingkungan. Dalam satu sampel kultur yang dibeku selama transportasi rantai pasokan dan sampel kemudian dicairkan. Sebuah sampel yang sama hanya didinginkan selama transportasi. Ini adalah bukti bahwa freeze-thawing meningkatkan sensitivitas sel dengan lingkungan asam (Lee dan Salminen, 2009).
2.4: Mekanisme kerja bakteri probiotik 2.4.1:Adhesi pada mukosa usus dan epitel oleh bakteri probiotik Adhesi pada mukosa usus dapat mencegah sel probiotik dari dicuci keluar, dan karena itu, memungkinkan kolonisasi sementara, modulasi kekebalan tubuh, dan pengecualian pathogen secara kompetitif. Meskipun bukti adhesi
probiotik
untuk lendir in vivo masih terbatas, penelitian baru menunjukkan bahwa adhesi tersebut memang dapat terjadi dan mungkin berfungsi sebagai mekanisme untuk tindakan probiotik. Sejumlah metode yang berbeda telah digunakan dalam tes adhesi probiotik (Vesterlund, et al., 2005). Yang paling umum adalah tes yang menilai adhesi ke sel-sel epitel dan lendir usus.
Beberapa
komponen bakteri,
termasuk dinding sel protein, karbohidrat, dan asam lipoteichoic, telah disarankan terlibat dalam adhesi probiotik untuk isi usus. Sifat adhesi probiotik adalah berbeda mengikut strain tertentu, dan faktor-faktor seperti sifat dinding sel dan komposisi dan mungkin juga kekhususan host adalah penentu paling penting dari sifat adhesi. Namun, beberapa faktor lain juga dilaporkan mempengaruhi sifat adhesi (Tabel 2.4.1). Studi probiotik yang dilemahkan juga menyarankan bahwa bakteri probiotik nonviable juga mampu beradhesi. Hal ini karena sifat adhesi berkaitan dengan sifat permukaan sel tertentu, dan bukan kegiatan metabolic mahupun inaktivasi sebahagian divisi sel. Metode yang berbeda dapat menyebabkan perubahan strain-spesifik pada properti adhesi sel. Sebagai contoh, pemanasan dapat meningkatkan adhesi strain probiotik tertentu, namun
Universitas Sumatera Utara
mungkin merugikan terhadap sifat adhesif dari strain lainnya. (Gusils, et al., 16 2002). 2.4.2:Adhesi dan aggregasi dari gabungan bakteri probiotik dan pathogen Adhesi sel adalah sebuah proses kompleks yang melibatkan kontak antara sel bakteri membran dan berinteraksi dengan permukaan. Kemampuan untuk menempel
pada sel
epitel dan
permukaan mukosa telah
diusulkan
untuk
menjadi properti yang penting dari banyak strain bakteri yang digunakan sebagai probiotik. Beberapa peneliti telah melaporkan investigasi terhadap komposisi, struktur, dan kekuatan interaksi yang berhubungan dengan adhesi bakteri pada epitel usus sel dan lendir (Ouwehand, et al., 2002). Bacterial adhesion to hydrocarbons test (BATH) telah banyak digunakan untuk mengukur permukaan sel hidrofobik pada bakteri
asam
laktat (Vinderola,
et
al.,
2004). Affiniti
untuk hidrokarbon (hidrofobik) dilaporkan sebagai adhesi sebelum dan sesudah ekstraksi dengan organic pelarut, masing-masing. Secara umum, hasil hidrofobik menunjukkan heterogenitas besar antara strain probiotik dalam adhesi untuk hidrokarbon, meskipun secara umum strain lactobacillus menunjukkan persentase adhesi yang tertinggi (Ouwehand, et al., 2002). Banyak studi tentang kimia permukaan
sel mikroba
protein pada
menunjukkan bahwa keberadaan
hasil permukaan
pada hidrofilik
permukaannya
sel di hidrofobik lebih berhubungan
(glikol-) tinggi,
dengan adanya
materi
sedangkan polisakarida.
Agregasi bakteri berhubungan dengan penempelan sel dengan sel antara bakteri strain yang sama (autoaggregation) atau antara strain genetik yang berbeda (coaggregation) dan merupakan hal
penting dalam beberapa
relung
ekologi
terutama di usus manusia dimana probiotik harus aktif (Jankovic, et al., 2003). Agregasi bakteri dianalisis terutama di lingkungan mulut, gigi, dan biofilm tetapi hanya
ada beberapa
penelitian
menggunakan
strain probiotik dengan
patogen. Coaggregation dengan patogen usus yang berpotensi dapat berkontribusi terhadap sifat probiotik yang berasal dari strain probiotik tertentu. umum, strain probiotik yang
spesifik menunjukkan
Secara
kemampuan autoaggregasi
lebih tinggi daripada strain patogen .
Universitas Sumatera Utara
17
Tabel 2.4.1: Faktor-faktor yang mempengaruhi adhesi probiotik (Gusils, et al., 2002).
Universitas Sumatera Utara
18
Hubungan positif kemampuan antara autoaggregasi dan adhesi telah dilaporkan untuk beberapa spesies bifidobacterial dan juga, ada korelasi antara kemampuan adhesi dan sifat
hidrofobik dalam
beberapa
spesies laktobasilus
(Collado,
Meriluoto, dan Salminen, 2007).
2.4.3:Pengaruh imun dari bakteri probiotik Pengaruh probiotik terhadap T helper (Th) dan T regulatory response spesies tertentu adalah spesifik. Beberapa strain Lactobacillus telah ditunjukkan untuk merangsang
produksi sitokin Th1 sementara yang lain telah
meningkatkan
respon Th2 atau disebabkan campuran respon Th1/Th2 . Bakteri probiotik telah ditunjukkan
untuk meningkatkan respon
kekebalan
IgA
terhadap vaksin
parenteral dan oral. Satu campuran bakteri probiotik diberikan kepada bayi untuk 6 bulan pertama kehidupannya,
ia terbukti meningkatkan respon IgG untuk
Haemophilus influenzae type B (HIB) parenteral vaksin (Kukkonen, et al., 2006). Bakteri
probiotik juga telah ditunjukkan untuk
mendorong regulasi produksi
sitokin dan T regulatory cells in vitro pada model binatang dan pada uji klinis manusia. Beberapa strain Lactobacillus telah ditunjukkan untuk menghambat sel T proliferasi, menginduksi IL10 dan produksi Transforming growth factor-ᵝ (TGF-ᵝ), dan memodifikasi produksi in vitro sitokin Th1 dan Th2 pada berbagai model penyakit inflamasi autoimun. Pada beberapa model binatang dan uji klinis pada manusia, efek klinis menguntungkan yang berhubungan dengan pengobatan probiotik telah dikaitkan dengan peningkatan IL-10 dan atau produksi TGF-ᵝ dan meningkatkan T regulatory cell yaitu cluster of differentiation 4 (CD4) (Rautava, et al., 2002).
Universitas Sumatera Utara
19
2.5: Peranan bakteri probiotik dalam kesehatan dan penyakit Kepentingan klinis utama dalam penerapan probiotik adalah untuk pencegahan dan pengobatan infeksi pencernaan dan penyakit (Parvez, et al., 2006)). Beberapa efek kesehatan
yang
diusulkan
dari
konsumsi
probiotik diringkas dalam
Gambar. 2.5. Umumnya, mekanisme yang mungkin berpengaruh dari konsumsi probiotik
dapat
dibagi
menjadi beberapa
kategori: normalisasi mikrobiota,
modulasi respon imun, dan fungsi metabolisme.
2.5.1:Pencegahan dan penatalaksanaan untuk infeksi oral dan karies dental Bakteri asidogenik oral seperti Lactobacillus berkaitan dengan keberadaan dan terjadinya karies gigi. Bakteri asam karies mengkolonisasi lingkungan, seperti pada celah dan ruang interdental, dan menghasilkan asam dari fermentasi gula. Sebaliknya ada saranan yang mengatakan bahawa kolonisasi dari bakteri gula non lactose dan yang lambat fermentasi, mampu menghambat karies patogen, serta mencegah karies pada anak-anak. Di ujung lain spectrum usia, pertumbuhan berlebihan dari ragi oral adalah masalah yang umum kalangan orang tua. Sementara kolonisasi bakteri probiotik di rongga mulut secara kompetitif dapat mengecilkan jumlah ragi oral (Nase, et al., 2001).
2.5.2:Penatalaksanaan untuk irritable bowel syndrome (IBS) Sekitar 5-20% dari penduduk dunia diperkirakan menderita IBS. Gejala
klinis
utamanya termasuk ketidaknyamanan perut atau nyeri, diare, sembelit, kembung, dan perut kembung. Terapi saat ini untuk IBS dianggap efektif secara moderat, dan
pendekatan baru
dalam
pengobatan sedang
terus dicari.
Patogenesis
IBS masih belum jelas, namun tersedia bukti menunjukkan bahwa motilitas usus yang diubah, hipersensitivitas visceral,
dan disregulasi dari otak-usus sumbu
adalah mekanisme penting yang terkait. Ada yang mengumpulkan bukti yang menunjukkan bahwa profil ketidakseimbangan mikroba usus dan peradangan mukosa enterik bakteri mediated mungkin terkait dengan IBS (Chadwick, et al., 2002).
Universitas Sumatera Utara
20
2.5.3: Pencegahan untuk kanker usus Dalam dua dekade terakhir, jumlah orang yang menderita kanker usus besar telah berangsur-angsur meningkat, khususnya di negara-negara industri. Studi telah menunjukkan bahwa diet dan antibiotik dapat menurunkan generasi karsinogen dalam usus besar dan mengurangi tumor secara kimiawi. Efek ini tampaknya dimediasi melalui
mikroflora usus.
pengenalan Lactobacillus kejadian tumor usus yang
Studi tambahan
acidophilus ke diinduksi
secara
dalam
menunjukkan makanan
kimia
pada
bahwa
menurunkan
tikus.
Sebuah
mekanisme yang mungkin untuk efek-efek antikanker bergantung pada bakteri usus yang menghambat enzim yang mengkonversi procarcinogens untuk ke bentuk karsinogen. Teknik ini dapat dikembangkan pada masa depan dengan menguji kemampuan probiotik untuk menghambat pertumbuhan atau organisme yang
biasanya
tinggi seperti enzim
ditemukan
pada tumbuhan
β-glucuronidase,
yang
nitroreductase,
memiliki aktivitas azoreductase dan β –
glikosidase atau kemampuan untuk nitrososation (Lee dan Salminen, 2009).
Gambar 2.5: Efek bermanfaat yang dipostulasi pada tubuh manusia dengan mengkonsumsi probiotik (Parvez et al., 2006 ).
Universitas Sumatera Utara
