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
enzim procarcinogenic,
dan meningkatkan serta normalisasi barrier mukosa. LGG telah terbukti untuk
menghasilkan kapsul hidrofilik tipis, dengan aktivitas hemaglutinasi sedikit atau tidak ada. Kapsul ini didapati pada uroepithelial, vagina, sel usus, dan
biomaterial, menggantikan 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
9
Universitas Sumatera Utara
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 bahwa strain yang dipilih mampu bertahan hidup baik dalam makanan, memberikan sifat teknologi yang sesuai 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,
10
Universitas Sumatera Utara
L. fermentasi, L. reuterii dan L. plantarum. Seringkali, kelompok organisme L.acidophilus , sementara tahan terhadap pH rendah, terbukti kurang kuat
disbanding jenis lactobacillus lain di aplikasi
secara 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.
11
Universitas Sumatera Utara
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 45- 50
˚C akan merugikan kelangsungan hidup probiotik.Semakin tinggi suhu, semakin pendek jangka waktu pemaparan yang diperlukan untuk mengurangi
jumlah bakteri
yang viable.
Hal ini jelas
bahwa probiotik harus
ditambahkan secara downstream
dengan pemanasan
memasak proses pasteurisasi atau dalam pembuatan
makanan. Peningkatan
suhu juga
memiliki efek yang merugikan terhadap stabilitas saat 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
12
Universitas Sumatera Utara
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 memungkinkan pompa membran sel proton untuk beroperasi dan mencega
h
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, aktivitas air a
w
adalah penting sebagai penentu kelangsungan hidup dalam produk makanan selama
penyimpanan. Tingkat kelembaban dan aktivitas air yang
tinggi akan
menyebabkan kelangsungan hidup
probiotik menurun secara
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 a
w
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 suhu
penyimpanan ditingkatkan maka dampak kelembaban 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
13
Universitas Sumatera Utara
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, 1997ii.
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 stress prefreezing, secara signifikan dapat meningkatkan kelangsungan hidup sel. Siklus freeze-thawing yang berulang
14
Universitas Sumatera Utara
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