B. Anti-Diare
1. Oligosakarida sebagai prebiotik
Menurut Bornet et al. (2002) oligosakarida memiliki tingkat polimerisasi di bawah 9. Jenis-jenis oligosakarida bahan alam yang berperan sebagai prebiotik (Gibson 2004), antara lain adalah :
(a) Inulin dan frukto-oligosakarida (FOS).
Inulin adalah polisakarida dari bentuk Glu α1-2[β Fru 1-2]n dimana n>10. Struktur yang mendekati inulin adalah frukto-oligosakarida (berat molekul rendah) memiliki efek terhadap Bifidobakteria usus dan merupakan prebiotik yang penting.
FOS rantai pendek adalah grup linier glukosil α(1→ 2)(fruktosil)n β (2→ 1) fruktosa dengan derajat polimerisasi pada kisaran 1 sampai 5 (Bornet et al. 2002). FOS rantai pendek secara alami terdapat pada bawang, jerusalem artichoke, asparagus, gandum, gandum hitam dan bawang putih. Bawang memiliki kandungan FOS tertinggi (25-40% berat kering) dimana 97 %-nya adalah fruktooligosakarida rantai pendek (n<5). FOS resisten terhadap α–amilase, sukrase dan maltase mamalia (Spiegel et al. 1994). FOS tersebut tidak dapat dicerna oleh manusia tetapi dapat dimanfaatkan secara selektif oleh bakteri gram positif seperti Bifidobakteria.
Studi fermentasi secara in vitro menggunakan inokulum fecal menunjukkan bahwa inulin dan oligofruktosa dimanfaatkan secara cepat dan menyeluruh oleh mikroflora usus dan tingkat polimerisasi substrat mempengaruhi kecepatan fermentasi. Inulin dan oligofruktosa merupakan substrat yang efisien untuk pertumbuhan strain Bifidobakteria dibandingkan dengan glukosa (Rao 1999). Studi dengan manusia juga menunjukkan bahwa konsumsi inulin dan oligofruktosa dapat meningkatkan Bifidobakteria (Hond et al. 2000).
Menurut Rao (2001) konsumsi oligosakarida (5 g/hari) selama 11 hari menghasilkan peningkatan jumlah Bifidobakteria dan tidak ada peningkatan setelah 10 hari berikutnya. Pada dua minggu setelah penghentian konsumsi oligofruktosa, jumlah Bifidobakteria menurun hampir sama dengan periode sebelum pemberian oligofruktosa. Hasil penelitian Campbell et al. (1996) menunjukkan bahwa pemberian 6% oligosakarida pada ransum selama 14 hari dapat meningkatkan Bifidobakteria cecal dan total bakteri anaerob pada tikus percobaan. Demikian pula dengan hasil penelitian Le Blay et al. (1999) dimana pemberian 9 g/100 g FOS pada pakan tikus percobaan, setelah 2 minggu dapat meningkatkan konsentrasi total bakteri penghasil asam laktat dan Lactobacillus
sp.
(b) Oligosakarida kedelai.
Oligosakarida utama yang terdapat pada kedelai adalah rafinosa (Galα1→6Glu α1→2βFru) dan stakiosa (Galα1→6Gal α1→6Glu α1→2βFru). Menurut Minami et al. (1983) di dalam Gibson dan Angus (2000) rafinosa dan stakiosa dapat dimetabolisme dengan baik oleh Bifidobakteria dan laktobacillus, tetapi juga pada kisaran tertentu oleh bakteri enterik lainnya tidak termasuk E.
coli. Rafinosa yang diberikan pada sukarelawan sebesar 15 g per hari menghasilkan peningkatan Bifidobakteria secara nyata dan menurunkan
Bacteroides spp. dan Clostridium spp. (Benno et al. (1987) di dalam Gibson & Angus 2000). Campuran rafinosa dan stakhiosa secara nyata juga dapat meningkatkan Bifidobakteria (Hayakawa et al. (1990) di dalam Gibson & Angus 2000).
Jenis-jenis oligosakarida sintetik yang berperan sebagai prebiotik (Gibson 2004), antara lain : galakto-oligosakarida, laktosukrosa, isomalto-oligosakarida, gluko-oligosakarida, xilo-oligosakarida.
(a) Galakto-oligosakarida.
Galakto-oligosakarida adalah oligosakarida yang mengandung galaktosa dengan bentuk Glu α1-4[βGal 1-6]n , dimana n=2-5, dan diproduksi dari sirup laktosa menggunakan aktivitas trans-galaktosilase dari enzim β-galaktosidase (b) Laktosukrosa.
Laktosukrosa dihasilkan dari campuran laktosa dan sukrosa meng- gunakan enzim β-fruktofuranosidase dan ditemukan mampu menstimulasi
bifidogenik pada kultur murni. (c) Isomalto-oligosakarida (IMO).
Isomalto-oligosakarida tersusun dari monomer glukosa yang diikat oleh
α1-6 glukosidik. IMO berasal dari pati melalui dua tahapan proses enzimatik (Rastall 2000). Pertama, pati dihidrolisis menjadi malto-oligosakarida oleh kombinasi α-amilase dan pullulanase. Selanjutnya, dengan menggunakan α -glukosidase yang mengkatalisis reaksi transfer sehingga merubah ikatan α(1→4) malto-oligosakarida menjadi α(1→6) isomalto-oligosakarida. Glukosa dipisahkan dengan kromatografi sehingga dihasilkan produk dengan kandungan oligosakarida yang tinggi.
(d) Gluko-oligosakarida.
Merupakan oligosakarida sintetis yang dipreparasi secara enzimatik menggunakan glukosil-transferase dari Leuconostoc mesenteroides, untuk memindahkan molekul glukosa dari sukrosa donor ke aseptor yaitu maltosa.
(e) Xilo-oligosakarida (XOS).
Xilo-oligosakarida adalah rantai dari molekul xilosa yang diikat oleh ikatan
β1-4 dan terutama terdiri dari xilobiosa, xilotriosa dan xilo-tertraosa. 2. Manfaat Prebiotik
Manfaat prebioktik menurut Gibson dan Roberfroid (1995), antara lain : (1) Efek terhadap patogen.
Prebiotik meningkatkan ketahanan terhadap patogen melalui peningkatan Bifidobakteria dan lactobacilli (Gibson & Roberfroid 1995). Asam laktat yang diekskresi oleh bakteri tersebut diketahui memiliki sifat penghambatan. Produk akhir metabolik seperti asam yang dieksresi oleh bakteri tersebut dapat menurunkan pH hingga tingkat yang rendah dimana patogen secara efektif berkompetisi. Beberapa spesies lactobacilli dan Bifidobakterial dapat mengeksresi antibiotik alami yang memiliki spektrum aktivitas yang luas. Bifidobakteria dapat mengeksresi senyawa antimikroba dengan spektrum aktivitas yang luas (Gibson & Wang 1994).
Bifidobakteria ini juga memiliki efek antagonis terhadap E. coli 0157 (Ziemer & Gibson 1998). Efek penghambatannya bervariasi pada spesies bifidobakteria, dimana Bifidobacterium infantis dan B. longum yang paling besar efeknya terhadap E. coli.
FOS mempengaruhi homeostatis sel-sel di dalam dinding usus (Tomasik dan Tomasik 2003). Aktivitas imunomodulasi dan bakteriostatik mungkin menghasilkan pemblokan reseptor untuk berinteraksi dengan bakteri patogen. Menurut Zopt dan Roth (1996), oligosakarida dengan rantai sisi manosa menghalangi pelekatan E. coli pada dinding usus. Hasil penelitian dengan memberikan frukto-oligosakarida dan inulin ke tikus percobaan dapat melindungi tikus terhadap patogen sistemik dan enterik dan penyebab tumor (Buddington et al. 2002).
(2) Meningkatkan penyerapan kalsium (Gibson & Roberfroid 1995). Beberapa mekanisme yang dipostulatkan dari efek peningkatan penyerapan kalsium yang disebabkan oleh prebiotik, meliputi (i) fermentasi prebiotik seperti inulin secara nyata menghasilkan produk asam lemak rantai pendek, menyebabkan penurunan pH kolon lumenal, yang meningkatkan kelarutan
kalsium di dalam usus. Akibatnya terjadi peningkatan penyerapan kalsium secara pasif berdasarkan gradien konsentrasi (Ouwehand et al. 2005) (ii) Fitat adalah komponen tanaman yang dapat mencapai kolon, yang juga dapat membentuk komplek dengan kation divalen yang tidak larut dan stabil seperti kalsium yang membuatnya tidak tersedia untuk ditransport. Fermentasi fitat oleh bakteri di kolon dapat membebaskan kalsium. (iii) Kalsium mengubah mekanisme di dalam kolon. Pada sistem ini, asam lemak rantai pendek masuk ke dalam kolon dalam bentuk proton dan kemudian berdisosiasi di dalam lingkungan intraseluler. Proton yang dibebaskan kemudian disekresi ke dalam lumen untuk menukar ion kalsium. Menurut Greger (1992) prebiotik dapat meningkatkan penyerapan kalsium dari kolon dan menurunkan kehilangan kalsium dari tulang.
(3) Melindungi terhadap kanker kolon.
Sedikitnya ada dua mekanisme perlindungan dari prebiotik terhadap perkembangan kanker kolon, yaitu : (i) produksi metabolit yang bersifat protektif. Butirat merupakan produk akhir dari fermentasi yang diketahui dapat menstimulasi apoptosis dalam cell line kanker kolon dan juga berperan sebagai bahan bakar untuk kesehatan sel-sel kolon. Mikroflora yang memproduksi butirat di dalam usus adalah Clostridia dan Eubacteria. Pada perkembangannya diketahui prebiotik dapat menstimulasi Eubacteria yang tidak berbahaya, bukan
Clostridia (toksik). (ii) prebiotik akan menyebabkan metabolisme bakterial di dalam kolon menghasilkan produk akhir yang tidak berbahaya.
(4) Efek imunologi.
Bakteri asam laktat diketahui menstimulasi mekanisme inang non-spesifik dan sejumlah tipe sel yang terlibat dalam respon imun spesifik. Seperti
Bifidobacterium infantis yang diketahui merupakan imunomodulator yang digunakan untuk melawan sel-sel malignant (Wang & Gibson 1993). Ouwehand et al. (2005) membuat mekanisme peranan prebiotik secara skematis pada Gambar 1.
Gambar 1. Mekanisme peranan prebiotik (Ouwehand et al. 2005). (Garis penuh menunjukkan peranan yang sudah pasti, garis putus-putus menunjukkan peranan yang masih spekulasi).
D. Beberapa Bakteri Penyebab Diare