Selama fermentasi, C.butyricum BCC B2571 atau E.rectale DSM 17629 menghasilkan gas yang jumlahnya bervariasi ditentukan oleh bakteri dan substrat
Lampiran 6b. Nilai pH medium berubah menjadi asam Tabel 9 dan nilai tersebut tidak dipengaruhi oleh bakteri maupun substratnya Lampiran 6c.
Komposisi gas tidak dianalisis namun dengan cara uji penyemprotan api diketahui bahwa gas tersebut bukanlah gas hidrogen karena diketahui tidak mudah
terbakar.Gas yang dihasilkan kemungkinan adalah gas CO
2
.
Tabel 9Zona bening, gas dan pH medium yang dihasilkan oleh C.butyricum BCC B2571 atau E.rectaleDSM 17629yang diinkubasi pada medium berisi
RS3 1
Perlakuan Zona bening
cm
2
Gas mL
pH
C. butyricum BCC B2571 RSSA
2,83b 12,20b
4,35 RSSP
4,87c 9,30b
4,57 RSSAP
0,61a 6,75a
4,28 RSRA
0,64a 8,17ab
4,31 RSRP
5,28c 11,93b
4,36 RSRAP
2,75b 8,70ab
4,43 E.rectaleDSM 17629
RSSA 0,90a
5,90a 4,64
RSSP 1,00a
8,20ab 4,74
RSSAP 1,32a
5,60a 4,68
RSRA 0,80a
10,25b 4,67
RSRP 1,35a
9,65b 4,77
RSRAP 0,72a
10,60b 4,65
a
Angka di dalam satu kolom yang diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan beda nyata p0.05.
4.3. Produksi SCFA selama Fermentasi in vitro
Jumlah dan komposisi SCFA selama fermentasi dipengaruhi oleh jenis bakteri dan RS3 yang disuplementasikan ke dalam medium Lampiran 6d, 6e, 6f.
SCFA yang dihasilkan oleh C.butyricum BCC B2571 maupun E.rectaleDSM 17629 selama fermentasi RS3 dicantumkan dalam Tabel 10. Secara umum total
SCFA yang dihasilkan oleh kedua jenis bakteri tersebut sebanding dan SCFA yang dominan adalah asetat. Pada penelitian ini, C. butyricum BCC B2571
mampu menghasilkan butirat pada konsentrasi hingga 46 mM di dalam medium yang disuplementasi dengan RSSA. Nilai tersebut lebih tinggi p0.05 dari pada
butirat yang dihasilkannya di dalam medium yang disuplementasi dengan RS3 lainnya, yaitu RSSP, RSSAP, RSRA, RSRP danRSRAP.
Tabel 10SCFA yang dihasilkan oleh C.butyricum BCC B2571 dan E.rectaleDSM 17629di dalam medium berisi RS3 1
Perlakuan Asetat mM
Propionat mM Butirat mM
C. butyricum BCC B2571 RSSA
83,70 47,57
b
46,70
b
RSSP
b
46,71 8,90
ab
17,65
a
RSSAP
a
18,04 11,90
a
11,14
a
RSRA
a
57,76 17,80
ab
18,14
a
RSRP
a
52,19 24,37
ab
21,76
a
RSRAP
a
48,88 7,95
a
27,05
a
E.rectaleDSM 17629
a
RSSA 66,74
38,70
ab
46,05
ab
RSSP
b
93,76 52,30
b
59,39
b
RSSAP
b
74,53 31,97
ab
44,93
ab
RSRA
b
108,08 27,63
b
33,99
a
RSRP
a
21,12 5,64
a
6,03
a
RSRAP
a
40,12 14,95
a
22,46
a a
a
Angka pada kolom yang sama diikuti oleh huruf berbeda menunjukkan perbedaan nyata p0.05.
Butirat dengan konsentrasi 40 mM dihasilkan olehE. rectaleDSM 17621 tidak hanya di dalam medium yang disuplementasi dengan RSSA tetapi juga di
dalam medium yang disuplementasi dengan RSSP maupun RSSAP. Nilai tersebut lebih tinggi p0.05 dari pada butirat yang dihasilkan di dalam medium yang
disuplementasi dengan RSRP. Proporsi butirat mencapai 19 hingga 33 dari SCFA total. Perbedaan tersebut diduga berkaitan dengan perbedaan sifat
fisikpolimorfisme. Lesmes et al. 2008 melaporkan bahwa perbedaan polimorfisme RS3 menginduksi strain bakteri kolon yang berbeda pula.
Fermentasi RS3 diarahkan untuk menghasilkan butirat berkonsentrasi tinggi. Seperti yang diharapkan, fermentasi RSSA oleh C. butyricum BCC B2571
menghasilkan asetat, propionat dan butirat pada konsentrasi berturut-turut 84mM, 48 mM dan 46 mM atau pada rasio molar sekitar 1,8 : 1 : 1. Fermentasi RSSA
oleh E.rectaleDSM 17629 menghasilkan asetat 66 mM, 38 mM propionat dan 46 mM butirat atau rasio molar sekitar 1,7 : 1 : 1.2. Asetat, propionat dan butirat
pada konsentrasi tinggi yaitu masing-masing 93 mM, 52 mM dan59mMatau ra-sio molar 1.8 : 1 : 1 juga dihasilkan olehE.rectaleDSM 17629 di dalam medium yang
disuplementasi dengan RSSP.Produksi SCFA oleh C. butyricum BCC B2571 atau E. rectale DSM 17629lebih tinggi pada medium fermentasi dengan glukosa
sebagai sumber karbon tunggal. C. butyricum BCC B2571 menghasilkan asetat, propionat dan butirat 115 mM, 47 mM dan 53 mM atau rasio molar 2,4:1:1,1,
sedangkan E.rectale DSM 17629 menghasilkan asetat 594 mM, propionat 291 mM dan butirat 287 mM atau rasio molar 2:1:1 Lampiran 7.
RS3 merupakan substrat ideal untuk produksi butirat dan hal ini sesuai dengan hasil penelitian yang dilaporkan oleh peneliti lain. Konsentrasi butirat
yang dihasilkan pada penelitian ini lebih tinggi dari fermentasi RS3 oleh kultur campuran bakteri asal feses manusia Lesmes et al. 2008; Zhao Lin 2009 dan
sebanding dengan konsentrasi butirat pada studi yang dilaporkan oleh Reid et al.1996dan1998. Sejalan dengan keaadaan di atas, tingginya SCFA yang
dihasilkan oleh kultur murni tunggal diduga berkaitan dengan tidak adanya kompetisi antar strain bakteri. Tabel 11 menampilkan perbandingan hasil
fermentasi in vitro RS3. Produksi SCFA oleh C.butyricum BCC B2573 maupun E.rectale DSM
16729 di dalam medium yang disuplementasi dengan RS3 lebih kecil dibanding dengan SCFA yang dihasilkannya di dalam medium tanpa suplementasi RS3
glukosa sebagai satu-satunya sumber karbon. Glukosa merupakan gula
sederhana yang siap dimetabolisme oleh bakteri. Hal ini berbeda dengan RS3 yang sifatnya lebih kompleks dibanding glukosa.
Tabel 11 Hasil fermentasi in vitro pada subtrat RS3
RS3 Inokulan
Asetat mM Propionat mM
Butirat mM Pustaka
Kentang C. butyricum
42 -
78 Reid et al. 1996
Kentang C. butyricum
21 -
54 Reid et al. 1998
Jagung Ekstrak feses
ttd-14,14 ttd- 5,29
Ttd – 0,75 Lesmes et al. 2008
Jagung Ekstrak feses
4 - 18 2 - 18
1-16 Zhao Lin 2009
Sagu; beras C. butyricum;
E.rectale 18 - 108
5 - 52 6 - 59
Penelitian ini
ttd: tidak terdeteksi Keadaanin vivo sangat berbeda dengan kondisi in vitro. In vivo, glukosa
berasal dari fermentasi selulosa oleh bakteri dan tersedia dalam jumlah sangat terbatas terutama di saluran pencernaan bagian bawah. Olehkarena itu, penam-
bahan RS3 sangat diperlukan. Hal ini sangat penting untuk memicu agar bakteri penghasil butirat mampu berkompetisi dengan spesies lainnya. Hasil penelitian ini
mengindikasikan bahwa RS3 masih efektif karena bakteri mampu memanfaatkan RS3 untuk menghasilkan butirat.
Jalur pembentukan asetat, propionat dan butirat sudah dilaporkan. Menurut Miller dan Wolin 1996, asetat berasal dari CO
2
melalui jalur Wood Ljungdahl; propionat melalui jalur fiksasi CO
2
Butirat yang dihasilkan oleh C. butyricum BCC B2571 pada penelitian ini diduga dibentuk melalui jalur butiril CoA transferase. Hal ini didasarkan pada
data yang menunjukkan adanya akumulasi asetat. Penelitian lain secara terpisah dan butirat berasal dari kondensasi dua
molekul asetil-Coenzim A. Ada dua jalur alternatif pada tahap akhir sintesis butirat. Pertama jalur butirat kinase. Enzim fosfotransbutirilase dan butirat kinase
mengonversi butiril-CoAmenjadi butiratdengan membentuk produk perantara butirilfosfat. Kedua, jalur butiril-CoA transferase. Enzim butiril-CoA:asetat CoA-
transferasementransfer gugus CoA ke asetat eksternal sehingga menghasilkan asetil-CoA dan butirat. Jalur fosfotransbutirilasedan butirat kinase banyak
ditemukan pada bakteri solventogenik C. acetobutylicumCary et al. 1988. Jalur butiril-CoA transferase merupakan jalur dominan bagi bakteri penghasil butirat
yang ditemukan pada usus besar atau kolon Louis et al. 2004.
juga menunjukkan adanya pergeseran metabolit yang dihasilkan olehC.butyricumBCC B2571bila bakteri tersebut ditumbuhkan di dalam kondisi
yang berbeda Purwani et al. 2009. Jalur serupa kelihatannya juga digunakan oleh E. rectale DSM17629.Hasil penelitian ini konsisten dengan studi yang
dilaporkan oleh Duncan dan Flint 2008. yang menyatakan bahwa E.rectale pada kondisi invitro mengkonsumsi asetat untuk membentuk butirat.
Metabolisme fermentasi in vivo ditentukan oleh perubahan populasi mikroba. Pada kasus fermentasi RS3, peran penting C. butyricum BCC B2571
atau E.rectaleDSM 1769 sebagai pendegradasi pati dan penghasil butirat sudah sangat jelas. RS3 dari sagu yang diperoleh dengan hidrolisis amilase RSSA atau
pululanase RSSP dianggap potensial ditinjau dari kemampuannya sebagai substrat, masing-masing oleh C. butyricum BCC B2571 dan E.rectale DSM
17629. Hal tersebut dapat menjadi bagian dari strategi dalam upaya meningkatkan populasi bakteri penghasil butirat. Butirat merupakan salah satu ciri bagi pangan
fungsional yang ditujukan bagi kesehatan organ kolon. Bahan pangan yang tidak tercerna dan mampu memodifikasi komposisi mikroflora usus besar sedemikian
rupa sehingga menguntungkan kesehatan inang dikenal sebagai prebiotik Gibson Roberfroid 1995. Prebiotik telah menjadi fokus perhatian berbagai pihak.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa RS3 yang dibuat melalui hidrolisis enzim memiliki peluang untuk berperan sebagai prebiotik. Secara umum pati resisten
dianggap sebagai bagian dari komponen serat pangan. Purwani et al 2009 melaporkan bahwa RS3 mampu menstimulasi pertumbuhan C.butyricum BCC
B2571. Studi lain yang tidak dipublikasi juga menunjukkan bahwa RS3 menstimulasi pertumbuhan E.rectale DSM 17629 dan membentuk SCFA
termasuk butirat. Kemampuan butiratmenghambat proliferasi dan menginduksi apoptosis sel kanker kolon diuraikan pada sub bab berikutnya.
4.4. Aplikasi Supernatan Hasil Fermentasi RS3 untuk Menghambat Prolife-
