BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Bakteri Asam Laktat

Bakteri asam laktat (BAL) adalah kelompok bakteri gram positif, tidak

menghasilkan spora, berbentuk bulat atau batang yang memproduksi asam laktat

sebagai produk akhir metabolik utama selama fermentasi karbohidrat. BAL

dikelompokkan ke dalam beberapa genus antara lain Streptococcus (termasuk

Lactococcus), Leuconostoc, Pediococcus, Lactobacillus (Pato, 2003). Menurut

Salminen et al., (2004) BAL diklasifikasikan menjadi 12 genera yaitu Aerococcus,

Carbobacterium, Enterococcus, Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc,

Oenococcus, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus, Vogococcus, dan

Wiessela. Genus dari BAL yang paling sering digunakan sebagai probiotik adalah

Lactobacillus, Bifidobacterium, dan Streptococcus.

Beberapa syarat yang harus dipenuhi oleh BAL untuk dapat bersifat sebagai

probiotik yaitu: (1) tahan terhadap pH rendah asam lambung, (2) stabil terhadap

garam empedu dan mampu bertahan hidup selama berada dalam usus kecil, (3)

memproduksi senyawa antimikroba seperti asam laktat, hidrogen peroksida, dan

bakteriosin, (4) mampu menempel pada usus, membentuk koloni, memiliki

aktivitas antagonis terhadap patogen, mampu mengatur sistem daya tahan tubuh,

dan mempercepat penyembuhan infeksi, (5) tumbuh baik dan berkembang dalam

saluran pencernaan, (6) dapat berkoagregasi (kemampuan untuk berinteraksi antar

kultur untuk saling menempel) membentuk lingkungan mikroflora yang normal dan

seimbang, serta (7) aman dikonsumsi manusia (Prado et al., 2008).

Mikroorganisme yang dapat digunakan sebagai probiotik dapat dilihat pada Tabel

2.1.

Tabel 2.1

Mikroorganisme yang digunakan sebagai probiotik

Mikroorganisme Spesies

Yeast Saccharomyces boulardi

Bakteri Gram negatif Escherichia coli Nissle 1917

Bakteri Gram positif Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis,

Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus rhamnosus GG

Lactobacillus lactis, Lactobacillus acidophilus,

Lactobacillus plantarum 299v, Lactobacillus casei, Bacillus

polyfermenticus

Sumber : Gareau et.al., 2010

2.2 Probiotik

Lilley dan Stiwel pada tahun 1965 pertama kali mengemukakan istilah

probiotik sebagai sejenis senyawa yang dihasilkan oleh satu organisme yang

mampu menstimulasi pertumbuhan organisme lain (Neha et al., 2012). Probiotik

didefinisikan sebagai mikroorganisme hidup yang apabila dikonsumsi dalam

jumlah yang cukup dapat memberikan manfaat kesehatan bagi yang

mengkonsumsinya (FAO, 2002). Menurut Fuller (1989), probiotik adalah bakteri

hidup suplemen bahan makanan yang memberikan efek menguntungkan bagi

manusia dengan menjaga keseimbangan bakteri menguntungkan di dalam saluran

pencernaan. Pengertian-pengertian tentang probiotik menyatakan bahwa baik strain

maupun produk dari bakteri probiotik tersebut telah terbukti secara ilmiah aman

dan dapat memberikan manfaat bagi kesehatan (Salminen et al., 2004). Pengertian

probiotik kemudian dikembangkan oleh FAO/WHO (Food and Agriculture

Organization/World Health Organization) (2001) yang lebih ditujukan untuk

tujuan kesehatan yaitu mikroba hidup yang diberikan dalam jumlah memadai

mampu memberikan efek kesehatan terhadap inang.

Probiotik bermanfaat bagi kesehatan karena mikroba tersebut dapat

meningkatkan keseimbangan mikroba yang menguntungkan dalam saluran

pencernaan (Fuller, 1989). Bahan makanan yang mengandung probiotik juga

tergolong pangan fungsional jika secara nyata memiliki pengaruh terhadap satu atau

lebih fungsi tubuh sehingga memberikan efek kesehatan ataupun pengobatan pada

manusia diluar nilai nutrisi yang dimiliki (Salminen et al., 2004).

Probiotik umumnya dari golongan bakteri asam laktat (lactobacilli dan

bifidobacteria) karena bakteri ini telah diterima sebagai food grade bacteria dan

telah dianggap sebagai bakteri yang aman (GRAS, generally recognized as safe)

karena dipergunakan dalam produksi bahan pangan terfermentasi secara alamiah.

Penelitian tentang bakteri asam laktat menunjukkan bahwa lactobacilli dan

bifidobacteria merupakan spesies BAL dominan, sedangkan Weisella spp.,

Pediococcus spp, dan Leuconostoc spp. merupakan populasi yang sangat terbatas

dalam saluran pencernaan manusia (Vaughan et al., 2002; Sujaya et al., 2003a).

Produk probiotik bakteri yang beredar di pasar secara garis besar tujuan

penggunaannya adalah: (1) probiotik untuk mencegah diarrhea: Lactobacillus

acidophilus dikombinasikan dengan Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus.

rhamnosus GG, Enterococcus faecium SF68i dan Bifidobacterium longum,

Saccharomyces boulardi; (2) probiotik untuk gastroenteritis akut: Lactobacillus

rhamnosus GG, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus casei strain Shirota,

Enterococcus faecium SF68 dan Saccharomyces boulardi (Marteau et al., 2001);

(3) penurun kolesterol Lactobacillus acidofillus, Lactobacillus plantarum,

Bifidobacterium, Lactobacillus reuteri, Bifidobacerium lactis, Bifidobacerium

longum, Bifidobacterium dari susu, Lactobacillus acidofillus, Lactobacillus

bulgaricus, Lactobacillus sporogenes, Lactobacillus reuteri NCIMB30242,

Enterococcus faecium (Kumar et al., 2012)

Pada awal perkembangan era probiotik, Lactobacillus casei strain Shirota

(Yakult) serta Lactobacillus rhamnosus GG, merupakan dua strain lactobacilli

yang mengawali perkembangan probiotik bakteri. Seiring dengan kemajuan

teknologi, beberapa strain baru dikembangkan sebagai probiotik dengan harapan

dapat memberikan berbagai keunggulan spesifik pada aspek kesehatan

(Klaenhammer and Kullen, 1999). Beberapa kriteria yang diharapkan dalam

pengembangan probiotik baru seperti: (1) kecocokan (untuk probiotik konsumsi

manusia sebaiknya diisolasi dari saluran pencernaan manusia sehingga mengurangi

resiko toksisitasnya); (2) kecocokan dalam teknologi pengembangan/produksi

dimana diharapkan mudah diproduksi secara massal/skala besar, viabilitas yang

tinggi, tidak mengganggu nilai sensoris bahan pangan apabila diikutkan dalam

bahan pangan tertentu, stabil secara genetis dan memungkinkan dilakukan rekayasa

genetika; (3) kemampuan bersaing seperti mampu bertahan dan berkembang biak

di dalam saluran pencernaan, tahan terhadap kondisi saluran pencernaan (asam

empedu, pH rendah), mampu bersaing dengan flora normal di dalam saluran

pencernaan, dan mampu melakukan adhesi pada sel epitel saluran pencernaan; (4)

efek fungsional seperti mampu menimbulkan dampak menyehatkan, antagonis

terhadap patogen, produksi zat antimikrobial, imunstimulator, anti karsinogenik

dan anti mutagenik, produksi bioaktif (enzyme, vaccines, peptida) (Klaemhammer

dan Kullen, 1999).

Probiotik telah diketahui dapat memberikan dampak menyehatkan pada

individu yang mengkonsumsinya. Beberapa aspek menyehatkan dari probiotik

antara lain: penanggulangan diare (Salazar et al., 2007; Pant et al., 2007; Collado

et al., 2009), menstimulasi sistem kekebalan (immune) tubuh (Isolauri et al., 2001;

Isolauri dan Salminen, 2008), menurunkan kadar kolesterol (Ooi et al., 2010;

Kumar et al., 2012; Lee et al., 2009), pencegahan kanker kolon dan usus (Pato,

2003; 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, Spyropoulos et al., 2011, Chu-Chyn et al., 2009). Berbagai aspek

menyehatkan (efek fungsional) dari probiotik, memberi potensi baru dalam

pengembangan makanan fungsional. Dosis penggunaan probiotik untuk dapat

memberikan dampak menyehatkan tergantung pada strain yang digunakan dan

status klinik dari subyek. Dosis penggunaan probiotik yang efektif untuk manusia

adalah 107 cfu/hari sampai dengan 1011 cfu/hari, sedangkan untuk hewan adalah 107

cfu/hari sampai dengan 109 cfu/hari (Ooi dan Liong, 2010).

2.3. Antioksidan

Proses metabolisme di dalam tubuh dapat menyebabkan pembentukan

radikal bebas yang sangat diperlukan bagi kelangsungan beberapa proses fisiologis

dalam tubuh terutama untuk transportasi elektron. Radikal bebas adalah molekul

yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbit

terluarnya. Elektron pada radikal bebas secara cepat ditransfer atau menarik

elektron makromolekul biologis sekitarnya seperti asam lemak jenuh, protein,

polisakarida, asam nukleat, dan asam deoksiribonukleat untuk menstabilkan dan

memulihkan keganjilan elektronnya. Radikal bebas dapat berasal dari dalam tubuh

(endogen) dan dari luar tubuh (eksogen). Radikal bebas endogen dihasilkan dari

makanan sumber lipid yang mengalami proses peroksidasi lipid di dalam tubuh,

peradangan, kondisi stres, olahraga berlebihan, infeksi, kanker dan penuaan.

Radikal bebas eksogen berasal dari udara dan pencemaran air, merokok, alkohol,

logam berat, obat-obatan tertentu (cyclosporine, tacrolimus), pelarut industri,

memasak dan radiasi. Setelah masuk ke dalam tubuh, senyawa dari luar tersebut

didekomposisi menjadi radikal bebas (Kabel, 2014). Menurut Kabel (2014) yang

termasuk radikal bebas adalah radikal superoksida (O2•), radikal hidroksil (OH•),

nitrat oksida (NO•), nitrogen dioksida (NO2•), peroksil (ROO•), peroxyl lipid

(LOO•), hidrogen peroksida (H2O2), ozon (O3), singlet oksigen, asam hipoklorit,

asam nitrat (HNO3), peroxynitrite, dinitrogen trioksida dan lipid peroksida.

Oksigen dapat menerima elektron tunggal dan membentuk molekul tak

stabil yang dikenal dengan molekul spesies oksigen reaktif/reactive oxygen species

(ROS). Reactive oxygen species adalah senyawa turunan oksigen yang lebih reaktif

dibandingkan dengan oksigen pada kondisi dasar, yang terdiri dari molekul oksigen

tanpa pasangan elektron seperti radikal hidroksil (OH•), radikal superoksida (O2•),

dan nitrit oksida (NO•), dan molekul reaktif yang memiliki elektron berpasangan

seperti hidrogen peroksida (H2O2), asam hipoklorous (HOCl), dan anion

peroksinitrit (ONOO-).

Radikal hidroksil (OH•) merupakan senyawa yang paling berbahaya

diantara senyawa-senyawa oksigen reaktif yang lain karena mempunyai tingkat

reaktivitas sangat tinggi. Radikal hidroksil dapat merusak senyawa makromolekul

seperti asam lemak tak jenuh ganda/ polyunsaturated fatty acid (PUFA) yang

merupakan komponen penting fosfolipid penyusun membran sel, DNA yang

merupakan piranti genetik dari sel dan protein yang memegang berbagai peran

penting seperti enzim, reseptor, antibodi, pembentuk matriks, dan sitoskeleton

(Halliwell dan Gutteridge, 1999; Valko et al., 2006).

Membran sel kaya akan asam lemak tak jenuh ganda/poly unsaturated fatty

acid (PUFA) yang sangat rentan terhadap oksidasi oleh radikal bebas atau molekul-

molekul reaktif lainnya, proses oksidasi ini disebut peroksidasi lipid/lemak. Lemak

yang diserang dapat berasal dari aliran darah seperti kolesterol, dan lemak netral,

dan juga berasal dari asupan makanan yaitu asam lemak tidak jenuh. Oksidasi

lemak terdiri dari tiga tahap utama yaitu inisiasi, propagasi dan terminasi. Pada

tahap inisiasi terjadi pembentukan radikal asam lemak, yaitu suatu turunan asam

lemak yang tidak stabil dan sangat reaktif karena hilangnya satu atom hidrogen atau

adisi pada karbon rangkap. Tahap selanjutnya adalah tahap propagasi dimana

radikal lipid (R•) hasil tahap inisiasi bereaksi dengan oksigen membentuk radikal

lipid peroksida (ROO•). Radikal lipid peroksida yang terbentuk lebih lanjut akan

menyerang asam lemak yang lain membentuk lipid hidroperoksida (ROOH) dan

radikal asam lemak baru (R1•) melalui reaksi berantai sehingga menghasilkan

hidroperoksida lebih banyak. Pada tahap terminasi, sesama radikal dapat bergabung

menjadi molekul yang tidak reaktif atau bereaksi dengan senyawa antioksidan

setelah senyawa tersebut terbentuk (Ayala et al., 2014). Tahapan proses peroksidasi

lipid adalah sebagai berikut:

Tahapa inisiasi : Lipid + R• Lipid• + RH

Tahap propagasi : Lipid• + O2 Lipid OO•

Lipid OO• + lipid Lipid OOH + lipid•

Tahap Terminasi: Lipid OOH Lipid O•, Lipid OO•, aldehid

Produk utama peroksidasi lipid adalah lipid hidroperoksida yang sangat

tidak stabil. Lipid hidroperoksida dengan dikatalis oleh logam transisi dapat terurai

menghasilkan senyawa karbonil rantai pendek seperti aldehid dan keton yang

bersifat sitotoksik. Malondialdehida (MDA) merupakan senyawa aldehida yang

dibentuk sebagai produk sekunder selama peroksidasi lipid, dan merupakan produk

peroksidasi lipid yang paling mutagenik (Ayala et al., 2014).

Malondialdehida (MDA) adalah senyawa dialdehida dengan rumus molekul

C3H4O2 yang merupakan produk akhir peroksidasi lipid didalam tubuh, dan juga

merupakan metabolit komponen sel yang dihasilkan oleh radikal bebas.

Konsentrasi MDA yang tinggi menunjukkan adanya proses oksidasi dalam

membran sel, sehingga

MDA dikenal sebagai penanda (marker) peroksidasi lipid. Pengukuran MDA dapat

digunakan untuk mengukur kerusakan oksidatif yang disebabkan oleh peroksidasi

lipid. Tokur et al. (2006) menyatakan bahwa prinsip pengukuran MDA adalah

reaksi satu molekul MDA dengan dua molekul asam tiobarbiturat (TBA)

membentuk kompleks senyawa MDA-TBA yang berwarna pink dan kuantitasnya

dapat dibaca dengan spektrofotometer.

Pembentukan ROS pada organisme hidup secara normal dijaga seminimal

mungkin oleh mekanisme pertahanan antioksidan. Antioksidan merupakan

senyawa yang diperlukan oleh tubuh untuk melindungi sel-sel tubuh dari kerusakan

yang diakibatkan oleh radikal bebas. Antioksidan adalah senyawa kimia yang dapat

menyumbangkan satu atau lebih elektron kepada radikal bebas, sehingga dapat

menunda, memperlambat, dan mencegah proses oksidasi lipid. Kondisi tertentu

dimana mekanisme antioksidan menjadi tak seimbang, akan menyebabkan

beberapa kerusakan dalam jaringan, yang dikenal sebagai stres oksidatif (Mc Kee

dan Mc Kee, 2003).

Di dalam tubuh terdapat mekanisme antioksidan atau anti radikal bebas

secara endogen, 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/superoxide dismutase

(SOD), glutation peroksidase/glutathione peroxidase (GPx) atau glutation

reduktase/ glutathione reductase (GR) serta enzim katalase dan antioksidan non

enzimatik seperti glutation/glutathione (GSH), transferin, asam urat dan lain lain.

Antioksidan eksogen adalah antioksidan yang berasal dari luar seperti senyawa

senyawa flavonoid, vitamin C, vitamin E dan karotenoid yang banyak ditemukan

dalam sayur-sayuran dan buah-buahan (Heinonen dan Albanes, 1994).

Mekanisme antioksidan dalam menangkal radikal bebas adalah dengan

cara: (1) mengkatalisir pemusnahan radikal bebas dalam sel oleh enzim SOD,

katalase, (GPx), dan (GR), (2) pengikatan ion logam seperti Fe2+ dan Cu2+ 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: GSH, asam askorbat, bilirubin, α-

tokoferol dan asam urat (Halliwell dan Gutteridge, 1999). Mekanisme enzim

antioksidan dalam menangkal radikal bebas dapat dilihat pada Gambar 2.1.

SOD

2O2 - + 2H+ H2O2 + O2

GSH-Peroksidase

ROOH/H2O2 ROH/H2O + GSSG + GSH

Katalase

H2O2 2 H2O + O2

Gambar 2.1

Mekanisme enzim antioksidan dalam menangkal radikal bebas (Krishnamurthy

dan Wadhwani, 2012).

2.4. Lipoprotein

Lipid (lemak) merupakan salah satu zat makromolekul yang digunakan oleh

tubuh untuk proses metabolisme. Lipid berfungsi untuk melindungi organ tubuh,

membentuk sel, penghasil panas dalam tubuh, sebagai sumber asam lemak esensial,

dan pelarut vitamin yang larut dalam lemak. Lipid juga merupakan struktur penting

dari membran sel, saraf dan merupakan komponen asam empedu. Sumber lipid ada

dua yaitu dari makanan berlemak yang kita makan dan lipid yang diproduksi oleh

hati yang disekresikan bersama empedu ke usus halus. Lemak yang bersumber dari

makanan sebagian besar dalam bentuk triasilgliserol. Pada proses pencernaan

dalam usus lemak yang terdapat dalam makanan akan diuraikan menjadi kolesterol,

trigliserida, fosfolipid dan asam lemak bebas. Keempat unsur lemak ini akan

diserap dari usus dan masuk ke dalam darah dalam bentuk kilomikron.

Lemak yang sifatnya tidak larut air memerlukan modifikasi dengan bantuan

protein untuk dapat diangkut dalam sirkulasi darah. Ikatan antara lemak (kolesterol

bebas, kolesterol ester, trigliserida, dan fosfolipid) dengan protein ini disebut

lipoprotein (Gambar 2.2). Protein yang terdapat pada lipoprotein disebut apoprotein

atau apolipoprotein (Jhon-Sy, 2008). Lipoprotein dibagi menjadi beberapa jenis

berdasarkan berat jenisnya yang masing-masing terdiri dari kolesterol, trigliserida,

dan fosfolipid dalam jumlah yang berbeda antara lain : kilomikron, Very low density

lipoproteins (VLDL), Intermediate density lipoprotein (IDL), Low density

lipoprotein (LDL), dan High density lipoprotein (HDL) (Jhon-Sy, 2008).

Gambar 2.2

Struktur lipoprotein (Jhon-Sy, 2008)

Kilomikron adalah lipoprotein yang diproduksi oleh usus halus dan

berfungsi untuk mengangkut lipid yang terbentuk dari proses pencernaan dan

penyerapan menuju ke hati. Kilomikron mengandung 88% trigliserol yang berasal

dari makanan, 1% kolesterol bebas, 3% kolesterol ester, 8% posfolipid, dan

mengandung sekitar 1-2% protein (Arifah, 2006).

Very low density lipoproteins (VLDL) merupakan lipoprotein yang terdiri

atas 56% trigliserida, 20% posfolipid, 15% kolesterol, 8% kolesterol bebas, dan 7-

10% protein (Arifah, 2006) dan bertugas membawa kolesterol dari hati ke jaringan

perifer. Low density lipoprotein (LDL) merupakan lipoprotein yang kaya kolesterol

serta terbentuk dari metabolisme VLDL. Fungsi utama LDL adalah mengalihkan

kolesterol ke jaringan ekstrahepatik. LDL mengandung 13% trigliserida, 28%

Kolesterol

fosfolipid

Inti yang mengandung triasilgliserol dan kolesterol ester

posfolipid, 48% kolestrol ester, 10% kolesterol bebas dan 21% protein (Arifah,

2006). High density lipoprotein (HDL) bertugas membawa kolesterol dari jaringan

disekelilingnya menuju ke hati sehingga menurunkan kadar kolesterol darah. Kadar

HDL dalam darah yang tinggi akan mencegah terjadinya penimbunan LDL pada

dinding pembuluh darah. HDL dikenal sebagai kolesterol baik karena semakin

tinggi kadarnya semakin rendah resiko terkena serangan jantung (Fikri, 2009).

Komponen HDL adalah 16% trigliserida, 43% posfolipid, 31% kolesterol ester,

10% kolesterol bebas dan 33% protein (Arifah, 2006).

Trigliserida adalah satu jenis lemak yang terdapat dalam darah dan berbagai

organ dalam tubuh. Peningkatan kadar triasilgliserol yang berasal dari lipid eksogen

menyebabkan peningkatan pembentukan VLDL serta IDL, sehingga LDL yang

berasal dari IDL juga meningkat. Meningkatnya kadar trigliserida dalam darah juga

dapat meningkatkan kadar kolesterol. Sejumlah faktor dapat mempengaruhi kadar

trigliserida dalam darah seperti kegemukan, konsumsi alkohol, gula, dan makanan

berlemak (Fikri, 2009).

Kolesterol merupakan prekursor hormon steroid dan asam empedu serta

merupakan unsur penting dari membran sel. Kolesterol yang dibutuhkan manusia

secara normal diproduksi sendiri oleh tubuh dalam jumlah yang tepat, namun

jumlahnya dapat meningkat disebabkan karena makanan yang dikonsumsi.

Makanan berlemak yang dikonsumsi memberikan peluang meningkatkan kadar

kolesterol (Fikri, 2009). Kolesterol dihasilkan dari dalam tubuh (organ hati) yaitu

sekitar 80% dari total kolesterol dan sisanya sekitar 20% dari luar tubuh (zat

makanan). Kolesterol diangkut dalam plasma terutama sebagai kolesterol ester pada

lipoprotein dan kolesterol dari makanan diangkut dari usus halus ke hati dalam

bentuk kilomikron.

Metabolisme lipoprotein dapat dibagi atas tiga jalur yaitu jalur metabolisme

eksogen, jalur metabolisme endogen, dan jalur reverse cholesterol transport

(Gambar 2.3). Jalur metabolisme eksogen dan endogen berhubungan dengan

metabolisme kolesterol-LDL dan trigliserida, sedang jalur reverse cholesterol

transport merupakan metabolisme kolesterol-HDL (Dashty, 2014).

Jalur metabolism eksogen adalah jalur sintesis komponen lipid lipoprotein

yang bersumber dari makanan berlemak yang mengandung trigliserida dan

kolesterol. Selain dari makanan, dalam usus juga terdapat kolesterol yang berasal

dari hati yang disekresikan bersama empedu ke usus halus. Baik lemak di usus halus

yang berasal dari makanan maupun yang berasal dari hati disebut lemak eksogen.

Di dalam enterosit mukosa usus halus, trigliserida diserap sebagai asam lemak

bebas sedangkan kolesterol sebagai kolesterol. Kemudian di dalam usus halus asam

lemak bebas diubah menjadi trigliserida sedangkan kolesterol akan mengalami

esterifikasi menjadi kolesterol ester. Trigliserida, kolesterol, posfolipid dan

apolipoprotein akan membentuk lipoprotein yang dikenal dengan kilomikron.

Kilomikron ialah lipoprotein yang diproduksi oleh usus halus dan berfungsi untuk

mengangkut lipid yang terbentuk dari proses pencernaan dan penyerapan menuju

ke hati. Kilomikron masuk ke saluran limfe dan selanjutnya masuk ke dalam aliran

darah melalui duktus torasikus. Trigliserida dalam kilomikron akan mengalami

hidrolisis oleh enzim lipoprotein lipase menjadi asam lemak bebas yang dapat

disimpan sebagai trigliserida kembali di jaringan lemak (adiposa), tetapi bila

trigliserida berlebih sebagian akan diambil oleh hati sebagai bahan untuk

membentuk trigliserida hati. Kilomikron yang sudah kehilangan sebagian besar

asam lemak akan menjadi kilomikron remnant mengandung kolesterol ester yang

dibawa ke hati. Di dalam hati kolesterol dari sisa kilomikron digabungkan dengan

kolesterol yang disintesis oleh hati menjadi partikel VLDL (Dashty, 2014).

Jalur metabolisme endogen adalah sintesis komponen lipid oleh hati dan

disekresikan ke dalam sirkulasi jaringan ektrahepatik. Trigliserida dan kolesterol

pada hati akan disekresikan sebagai VLDL. Very low density lipoproteins (VLDL)

masuk ke dalam aliran darah dan membawa lemak-lemak ke jaringan sel tepi

sepanjang dinding pembuluh darah. Trigliserida dalam VLDL selama sirkulasi

mengalami hidrolisis oleh enzim lipoprotein lipase dan berubah menjadi IDL yang

selanjutnya mengalami hidrolisis menjadi LDL. Low density lipoproteins (LDL)

adalah lipoprotein yang paling banyak mengandung kolesterol. Fungsi utama LDL

adalah mengalihkan kolesterol ke jaringan ekstrahepatik. Low density lipoprotein

sebagian akan dibawa ke hati, kelenjar adrenal, testis, dan ovarium yang

mempunyai reseptor untuk kolesterol LDL. Jika sel-sel sudah cukup kolesterol,

maka LDL diblok masuk ke dalam sel jaringan dan kolesterol diakumulasi dalam

darah membentuk plak arteri (atherosclerosis). Low density lipoprotein sering juga

disebut kolesterol jahat, karena LDL membawa kelebihan kolesterol untuk

ditimbun pada dinding arteri dan perlahan mengendap sehingga menimbulkan

penyumbatan pada pembuluh darah arteri (arterosklerosis), meningkatkan resiko

terjadinya serangan jantung dan stroke (WHO, 2004). Sebagian lagi dari kolesterol-

LDL akan mengalami oksidasi dan ditangkap oleh reseptor scavenger-A (SRA) di

makrofag dan akan menjadi sel busa (foam cell). Makin banyak kadar kolesterol-

LDL dalam plasma makin banyak yang akan mengalami oksidasi dan ditangkap

oleh sel makrofag. Jumlah kolesterol yang akan teroksidasi tergantung dari kadar

kolesterol yang terkandung pada LDL (Dashty, 2014).

Jalur reverse cholesterol transport merupakan suatu proses yang membawa

kolesterol dari jaringan kembali ke hati. High density lipoprotein (HDL) berfungsi

membawa kolesterol dari jaringan disekelilingnya menuju ke hati sehingga

menurunkan kadar kolesterol darah. Kolesterol yang berlebih akan dikeluarkan dari

membran sel baik sebagai kolesterol bebas maupun sebagai senyawa esternya dan

diangkut oleh HDL yang terdapat dalam plasma darah kembali ke sel hati.

Selanjutnya kolesterol tersebut mengalami proses perombakan menghasilkan

cadangan kolesterol hati yang diperlukan untuk sintesis VLDL dan garam empedu

(Dashty, 2014).

Gambar 2.3

Metabolisme lipoprotein (Kwiterovich, 2000).

Kolesterol hati disekresikan dalam empedu sebagai kolesterol bebas atau

sebagai garam empedu (Gambar 2.4 ; Li, 2012).

Gambar 2.4

Sintesis garam empedu dari kolesterol (Li, 2012)

Kk Kole

stero

l

H

a

ti

Asa

m

kolat Asam

cenodi

oksiko

lat

Ika

tan

pe

pti

da

gl

isi

n

ta

uri

n

Misel

garam

empedu

Kolesterol digunakan oleh hati sebagai prekursor untuk mensintesis asam

empedu primer (terutama asam chenodeoxycholic (CDCA) dan asam kolat).

Empedu ini terdiri dari kolesterol, fosfolipid, asam empedu, dan pigmen biliverdin

(Begley et al., 2006). Asam empedu berkonjugasi dengan asam amino glisin dan

taurin kemudian disekresikan dari hati dan disimpan dalam kantung empedu

sebelum dikeluarkan ke dalam usus halus. Kelarutan asam empedu akan meningkat

apabila berkonjugasi dengan asam amino glisin dan taurin. Fungsi empedu sangat

penting dalam pencernaan lemak sebagai pembersih biologis dan membantu

mengemulsi dan melarutkan lemak untuk membentuk misel dan selanjutnya diserap

dari usus halus. Asam empedu diserap kembali dari usus halus sebanyak 97% dan

sisanya 3% tidak diserap dan dikeluarkan melalui feses.

2.5 Efek Fungsional Probiotik

2.5.1 Menurunkan Kolesterol

Probiotik, telah diketahui memberikan dampak menyehatkan pada individu

yang mengkonsumsinya. Salah satu dampak menyehatkan dari probiotik adalah

dapat menurunkan kolesterol darah (Ooi dan Liong, 2010; Kumar et al., 2012; Lee

et al., 2009). Beberapa strain probotik yang dapat menurunkan kolesterol darah

dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2

Strain probiotik yang dapat menurunkan kadar kolesterol

No. Sistem

penelitian

Probiotik

1 Kultur media Lactobacillus acidofillus, Lactobacillus plantarum,

Bifidobacterium

2 Tikus putih Lactobacillus reuteri, Bifidobacerium lactis,

Bifidobacerium longum

3 Manusia Bifidobacterium dari susu, Lactobacillus

acidofillus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus

sporogenes, Lactobacillus reuteri NCIMB30242,

Enterococcus faecium Sumber : Kumar et al., 2012

Penurunan kadar kolesterol oleh bakteri probiotik dapat terjadi melalui

beberapa mekanisme antara lain : (1) dekonjugasi asam empedu secara enzimatik

oleh enzim bile salt hidrolase (BSH) yang dihasilkan oleh bakteri probiotik, (2)

asimilasi kolesterol oleh probiotik, (3) penggabungan kolesterol ke dalam membran

sel probiotik selama pertumbuhan, (4) konversi kolesterol menjadi koprostanol, dan

(5) produksi asam lemak rantai pendek pada fermentasi prebiotik oleh probiotik

(Ooi dan Liong, 2010).

Beberapa strain probiotik dapat menghasilkan enzim bile salt hydrolase

(BSH) yang dapat mendekonjugasi garam empedu secara enzimatis. Bakteri yang

dapat menghasilkan BSH antara lain: Lactobacillus acidofillus, Latobacillus

plantarum, Bifidobacterium, Latobacillus gasseri, dan Latobacillus johnsonni (Li,

2011). Enzim BSH bertanggung jawab terhadap dekonjugasi garam empedu,

dimana glisin atau taurin dipisahkan dari steroid sehingga menghasilkan asam

empedu bebas atau terdekonjugasi. Asam empedu terdekonjugasi kelarutannya

berkurang, mengendap, dan sedikit diabsorbsi oleh usus sehingga meningkatkan

pengeluarannya di feses. Dekonjugasi garam empedu dapat dilihat pada Gambar

2.5.

Garam empedu sebagian besar mengalami resirkulasi dalam proses sirkulasi

enterohepatik. Untuk mempertahankan jumlah garam empedu yang dibutuhkan

pada sirkulasi enterohepatik, garam empedu yang sudah dikeluarkan

(terdekonjugasi) harus digantikan dengan cara mensintesis garam empedu

menggunakan kolesterol yang terkandung dalam tubuh, proses ini dapat

menurunkan kadar kolesterol dalam tubuh (Brashears et al., 1998; Yazid et al.,

1999).

Gambar 2.5

Dekonjugasi garam empedu (Lye et al., 2009)

Kemampuan bakteri probiotik untuk berasimilasi dengan molekul

kolesterol merupakan salah satu mekanisme bakteri probiotik untuk menurunkan

Taurine-

conjugated bile

glysine-

conjugated bile Enzim

Bile salt

hydrolase (BSH)

Free cholic acids

Taur

in

Glisi

n

+

Dikeluarkan

bersama

dengan feses

Diserap

kembali dalam

saluran

pencernaan

kadar kolesterol. Pada proses ini, kolesterol akan bergabung atau melekat pada

dinding sel bakteri sehingga mengurangi absorpsi kolesterol dari usus ke darah

(Brashears et al., 1998; Anderson and Gilliand (1999). Asimilasi kolesterol dalam

usus mungkin sangat berperan dalam mengurangi penyerapan kolesterol dari

saluran pencernaan ke dalam darah (Yazid et al.,1999).

Probiotik dapat mengikat kolesterol dalam membran sel selama

pertumbuhan. Penggabungan kolesterol ke dalam membran sel meningkatkan

konsentrasi asam lemak jenuh dan tak jenuh dan mengubah komposisi asam lemak

dalam membran sel, yang menyebabkan peningkatan kekuatan sel dan resistensi

yang lebih tinggi dari membran sel terhadap lisis (Lye et al., 2010a). Penggabungan

kolesterol ke dalam membran sel mengurangi penyerapan kolesterol dari saluran

pencernaan.

Kolesterol dapat dikonversi menjadi koprostanol di dalam usus.

Koprostanol merupakan zat yang tidak dapat diserap oleh usus, dan dikeluarkan

bersama-sama feses (Lye et al., 2010b). Enzim kolesterol dehidrogenase atau

kolesterol isomerase yang dihasilkan oleh Sterolibacterium denitrificans

mengkatalisis perubahan kolesterol menjadi choles-4-en-3-one yang merupakan

kofaktor yang mengubah kolesterol menjadi koprostanol (Chiang et al., 2008).

Penelitian lain menunjukkan bahwa strain lactobacilli (L.acidophilus, L. bulgaricus

dan L. casei ATCC 393) dapat menghasilkan enzim kolesterol reduktase yang dapat

mengkonversi kolesterol menjadi koprostanol (Lye et al., 2010b)

Prebiotik difermentasi dalam usus oleh bakteri usus besar, menghasilkan

asam lemak rantai pendek (SCFAs) seperti butirat, asetat dan propionat. Rossi et al.

(2005) menemukan bahwa butirat adalah produk fermentasi utama dari inulin,

sedangkan asetat dihasilkan dari fruktooligosakarida. Efek hipokolesterolemik dari

prebiotik dihubungkan dengan terbentuknya SCFAs selama fermentasi. Butirat

diketahui dapat menghambat sintesis kolesterol hati dan menyediakan sumber

energi bagi sel-sel epitel usus manusia, sementara propionat dapat menghambat

sintesis asam lemak di hati, sehingga menurunkan tingkat sekresi triasilgliserol.

Propionat juga terlibat dalam kontrol sintesis kolesterol hati dan mengurangi laju

sintesis kolesterol yang dapat menyebabkan penurunan kadar kolesterol plasma

(Trautwein et al., 1998).

2.5.2. Aktivitas antioksidan dari probiotik

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 bebas; (3) meningkatkan produksi biomolekul antioksidan

tertentu, seperti EPSS, dan (4) pengikatan ion logam (Spyropoulos 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). Superoksida 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. Beberapa 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 trinitrobenzene asam sulfonat (TNBS)

kolitis model (Spyropoulos 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; Chang

dan Hassan, 1997).

Molekul antioksidan non-enzimatik intraseluler yang paling penting adalah

glutation (GSH). Glutation adalah tripeptida yang berisi grup sulfhidril (-SH) yaitu

glutamin, sistein, and glisin yang sangat efisien dalam mendetoksifikasi spesies

reaktif oksigen dan peroksida. Dalam reaksi berantai oksidatif, GSH dikonversi

menjadi bentuk glutation 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). Musenga et al., (2007) melaporkan bahwa strain probiotik

bifidobacterium dan lactococcus dapat langsung menghasilkan atau memacu

pelepasan glutathione ke usus, sehingga bisa memiliki nilai terapi yang potensial.

Strain probiotik Lactobacillus fermentum dapat memproduksi GSH dan prekursor

dipeptida γ-Glu-Sis yang memfasilitasi pemulihan peradangan jaringan pada model

TNBS kolitis tikus secara in vitro (Peran et al., 2006). Penelitian 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

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. Pembentukan radikal bebas melalui reaksi

Fenton adalah sebagai berikut:

Fe2+ + H2O2 Fe2+ + OH•

Ion besi dan ion tembaga merupakan ion yang sangat reaktif dan memainkan peran

pada reaksi berantai radikal bebas. Ion logam transisi dapat memulai peroksidasi

lipid dan memulai reaksi berantai dengan memecah hidroperoksida (ROOH)

menjadi peroxyl (ROO*) dan radikal Alkyoxyl (RO*). Lin dan Yen (1999)

melaporkan bahwa Streptococcus thermophilus 821 dan Bifidobacterium longum

memiliki kemampuan tinggi dalam mengikat logam Cu2+ dan Fe2+. 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.