Faktor-faktor yang mempengaruhi viabilitas probiotik dalam makanan minuman.

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