Aktivitas antioksidan dari probiotik

6 Liong, 2008, penanggulangan dermatitis atopik pada anak-anak Betsi et al., 2008; Torii et al., 2010, dan sebagai antioksidan Sekhon, 2010; Kim, 2006; Gao, 2011, Basileios et al., 2011, Chin-Chyn et al., 2009. Dengan berbagai aspek menyehatkan efek fungsional dari probiotik, maka memberi potensi baru dalam pengembangan makanan fungsional

2.2 Aktivitas antioksidan dari probiotik

Antioksidan merupakan senyawa yang diperlukan oleh tubuh untuk melindungi sel-sel tubuh dari kerusakan yang diakibatkan oleh radikal bebas. Radikal bebas adalah molekul yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbit terluarnya. Dalam upaya penstabilan diri atau pemulihan keganjilan elektronnya, elektron pada radikal bebas tersebut secara cepat ditransfer atau menarik elektron makromolekul biologis sekitarnya seperti asam lemak jenuh, protein, polisakarida, asam nukleat, dan asam deoksiribonukleat. Radikal bebas sangat diperlukan bagi kelangsungan beberapa proses fisiologis dalam tubuh terutama untuk transportasi elektron. Bila jumlah radikal bebas dalam tubuh lebih tinggi dari jumlah sistem antioksidan maka akan terjadi stress oksidatif. Radikal bebas dapat merusak makromolekul seperti merusak lipid membran sel, DNA, protein dan menyebabkan stres oksidatif sel Valko et al, 2006. Makromolekul yang teroksidasi akan terdegradasi dan jika makromolekul tersebut merupakan bagian dari sel atau organelnya maka akan berakibat pada kerusakan sel Halliwell Gutteridge, 1999 Radikal bebas dapat berasal dari dalam tubuh endogenus maupun luar tubuh eksogenus. Secara endogen radikal bebas merupakan hasil sampingan proses metabolisme. Radikal bebas secara endogen dapat berasal dari makanan sumber lipid yang dapat membentuk peroksidasi lipid di dalam tubuh, maupun pada keadaan kondisi stress, sakit dan olah raga yang berlebihan. Menurut Hwang et al. 2005 yang termasuk kedalam radikal bebas endogenus adalah superoksida O - , hidroksil OH - , hidrogen peroksida H 2 O 2 , dan peroksinitrit. sedangkan radikal bebas eksogenus dapat berasal dari radiasi, asap rokok, kabut asap, emisi kendaraan, NO 2 dan NO. Peningkatan radikal 7 bebas melebihi antioksidan endogen dalam tubuh dapat menimbulkan stres oksidatif, sehingga menyebabkan terjadinya penurunan antioksidan. Di dalam tubuh terdapat mekanisme antioksidan atau anti radikal bebas secara endogenik, tetapi bila jumlah radikal bebas dalam tubuh berlebih maka dibutuhkan antioksidan yang berasal dari sumber alami atau sintetik dari luar tubuh. Berdasarkan sumbernya antioksidan dibagi dua yaitu antioksidan endogen dan antioksidan eksogen. Antioksidan endogen adalah antioksidan yang dihasilkan oleh tubuh yang terdiri atas enzim-enzim superoksida dismutase SOD, glutation peroksidase GPx atau glutation reduktase GR serta enzim katalase CAT dan antioksidan non enzimatik seperti glutation GSH, transferin, asam urat dan lain lain. Antioksidan eksogen adalah antioksidan yang dibutuhkan dari luar seperti senyawa senyawa flavonoid, vitamin C, vitamin E dan karotenoid yang banyak ditemukan dalam sayur-sayuran dan buah-buahan Heinonen and Albanes, 1994. Mekanisme antioksidan dalam menangkal radikal bebas adalah dengan cara: 1 mengkatalisir pemusnahan radikal bebas dalam sel oleh enzim superoksida dismutase SOD, katalase CAT, gluthathion peroksidase GPx, gluthathion reduktase GR, 2 pengikatan ion logam seperti Fe 2+ dan Cu 2+ oleh antioksidan logam transisi terikat protein seperti: transferin, haptoglobin, hemopeksin dan seruloplasmin, dan 3 pembersihan spesies oksigen reaktif ROS oleh antioksidan dengan senyawa-senyawa yang memiliki berat molekul kecil yang dapat menerima dan memberi elektron dari atau ke radikal bebas, sehingga membentuk senyawa baru yang stabil seperti: glutation tereduksi GSH, asam askorbat, bilirubin, α-tokoferol dan asam urat Halliwell Gutteridge, 1999. Konsumsi probiotik atau produk-produk pangan yang mengandung probiotik merupakan salah satu cara ideal untuk menjaga keseimbangan mikroflora usus. Apabila keseimbangan mikroflora usus terganggu, maka keseimbangan antara radikal bebas dan antioksidan juga terganggu dan dampaknya adalah terjadi stress oksidatif. Bakteri probiotik menunjukkan aktivitas antioksidan melalui mekanisme: 1 memperkuat pertahanan seluler dengan mensekresikan enzim antioksidan; 2 melepaskan dan memacu produksi GSH yaitu antioksidan nonenzimatik utama dan penangkap radikal 8 bebas; 3 meningkatkan produksi biomolekul antioksidan tertentu, seperti EPS S , dan 4 pengikatan ion logam Basileios et al., 2011. Superoksida dismutase SOD merupakan enzim antioksidan endogen yang menjadi lini pertahanan pertama antioksidan tubuh dalam melindungi sel dari radikal bebas Fridovich 1995. Superoxide dismutase SOD merupakan enzim antioksidan endogen yang paling efektif dalam mengkatalisis dan mengkonversi radikal bebas anion superoksida menjadi molekul oksigen dan hidrogen peroksida. SOD bekerja melalui sistem pertahanan preventif, menghambat atau merusak proses pembentukan radikal bebas. Spesies probiotik mempunyai kemampuan dalam memproduksi dan melepaskan SOD. Lactobacillus plantarum dan Lactococcus lactis mampu memproduksi dan melepaskan SOD dan menunjukkan efek anti inflamasi dalam TNBS kolitis model Basileios et al., 2011. Lactobacillus casei Zhang mampu meningkatkan aktivitas SOD dan GSH-Px pada hati dan serum tikus hyperlipidemik Zhang et al., 2010. Penelitian lain menunjukkan bahwa Lactobacillus gasseri mampu menghasilkan Mn-SOD yang dapat mengurangi radang usus pada tikus Caroll et al., 2007. Dua strain Lactobacillus fermentum E-3 dan E-18 dan Streptococcus thermophilus menunjukkan aktivitas antioksidan yang signifikan karena mampu memproduksi SOD Kullisaar et al., 2002 dan Chang and Hassan, 1997. Molekul antioksidan non-enzimatik intraseluler yang paling penting adalah glutathione GSH. Glutathione adalah tripeptide yang berisi grup sulfhidril -SH glutamin, sistein, and glisin dan sangat efisien dalam mendetoksifikasi spesies reaktif oksigen dan peroksida. Dalam reaksi berantai oksidatif, GSH dikonversi menjadi bentuk glutathione disulfida teroksidasi GSSG. Salah satu fungsi yang paling penting dari GSH adalah bertindak sebagai penangkap radikal hidroksil OH . apabila radikal hidroksil tidak dapat dihilangkan dengan reaksi enzimatik Pompella et al., 2003. Strain probiotik bifidobacterium dan lactococcus dapat langsung menghasilkan atau memacu pelepasan glutathione ke usus, sehingga bisa memiliki nilai terapi yang potensial Musenga et al., 2007. Strain probiotik Lactobacillus fermentum dapat memproduksi GSH dan pre kursor dipeptida γ-Glu-Sis yang memfasilitasi pemulihan peradangan jaringan pada model TNBS kolitis tikus secara in vitro Peran et al., 2006. Penelitian 9 lain menunjukkan bahwa jumlah GSH meningkat pada pankreas setelah pemberian probiotik Lactobacillus acidophilus W70, L. Casei W56, L. salivarius W24, Lactococcus lactis W58, Bifidobacterium bifidum W23, dan B. lactis W52 Lutgendorff et al., 2008. Probiotik dapat menunjukkan aktivitas antioksidan dengan memproduksi senyawa antioksidan tertentu untuk mengurangi stres oksidatif yaitu eksopolisakarida EPS. Eksopolisakarida merupakan rantai panjang polisakarida terdiri dari gula atau turunan gula, seperti galaktosa, glukosa, dan rhamnosa. Bakteri probiotik melepaskan EPS ke lingkungan sekitarnya untuk melindungi diri mereka dari kondisi yang tidak menguntungkan seperti pada pH dan suhu yang ekstrim. Kodali dan Sen 2008 melaporkan bahwa probiotik bakteri Bacillus coagulans RK-02 mensintesis EPS ekstraselular dan EPS ini menunjukkan aktivitas antioksidan dan menunjukkan penangkapan radikal bebas secara signifikan bila dibandingkan dengan standar antioksidan seperti vitamin C dan vitamin E secara in vitro. Probiotik selain memproduksi zat dengan aktivitas antioksidan dan penangkapan radikal bebas juga menunjukkan aktivitas pengikatan ion logam. Ion logam berhubungan dengan patogenesis berbagai penyakit kronis seperti penyakit jantung koroner, karsinogenesis, dan arthritis, terutama dengan memacu produksi radikal bebas melalui reaksi Fenton. Ion logam transisi dapat memulai peroksidasi lipid dan memulai reaksi berantai dengan memecah hidroperoksida ROOH menjadi peroxyl ROO dan radikal Alkyoxyl RO . Ion besi dan ion tembaga merupakan ion yang sangat reaktif dan memainkan peran pada reaksi berantai radikal bebas. Lin dan Yen 1999 melaporkan bahwa Streptococcus thermophilus 821 dan Bifidobacterium longum memiliki kemampuan tinggi dalam mengikat logam Cu 2+ dan Fe 2+ . Amanatidou et al. 2001 dan Lee et al. 2005 melaporkan bahwa Lactobacillus sake dan L. casei KCTC 3260 mempunyai kemampuan dalam mengikat ion logam Fe. 2.3. Penelitian yang telah dilakukan Penelitian yang telah dilakukan untuk mengisolasi BAL dari feses bayi sehat mendapatkan 23 isolat yang mempunyai potensi sebagai probiotik Koleksi UPT 10 laboratorium terpadu biosain dan bioteknologi, Unud. Isolat BAL yang telah diisolasi mempunyai ketahanan yang baik pada kondisi saluran pencernaan seperti pH rendah pH 2, 3, dan 4 dan empedu deoksi kolat, mampu melewati kondisi usus dengan kandungan 0,4 mM sodium deoksi kolat dan pankreatin sehingga isolat ini mempunyai potensi sebagai probiotik Tabel 1. Peta jalan penelitian sifat fungsional probiotik isolat asli Indonesia • Penelitian yang telah dilakukan: Uji in vitro isolat bakteri asam laktat: - Tahan terhadap pH rendah - Stabil terhadap garam empedu - Menghambat patogen - Mampu menempel pada usus Luaran: 23 Isolat Bakteri asam laktat yang potensial sebagai probiotik • Penelitian yang akan dilakukan 1. Penelitian Tahun I Uji aktivitas antioksidan Isolat probiotik secara in vitro Variabel yang diamati: • Penghambatan peroksidasi lipid • aktivitas penangkapan radikal hidroksil • aktivitas pengikatan ion Fe Luaran: Satu isolat probiotik yang mempunyai aktivitas antioksidan tinggi secara in vitro 2. Penelitian Tahun II Aktivitas antioksidan isolat probiotik terseleksi secara in vivo pada tikus putih dengan pakan lemak tinggi. Variabel Yang diamati: • Total BAL • pH Sekum • Aktivitas antioksidan SOD, GPx, dan MDA pada hati Probiotik yang mempunyai aktivitas antioksidan tinggi secara in vivo 3. Penelitian Tahun III Pengembangan probiotik dalam bentuk mikroenkapsulasi serta ketahanan resuksiasinya Variabel Yang diamati: • Viabilitas isolate probiotik • Ketahanan probiotik pada berbagai suhu Produk mikroenkapsulasi probiotik yang mempunyai aktivitas antioksidan serta cara penyajiannya 11

BAB III. TUJUAN DAN MANFAAT