PERANCANGAN PROSES PRODUKSI
PROBIOTIK ISOLAT LOKAL Lactobacillus sp.
PENGHASIL OMEGA-6 (ω-6) DAN PENURUN KOLESTEROL
Lanjar Sumarno
F326010141
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi saya yang berjudul Perancangan Proses
Produksi Probiotik Isolat Lokal Lactobacillus sp. Penghasil Omega-6 (Ω-6) dan Penurun Kolesterol adalah karya saya sendiri dengan arahan komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Januari 2012
Lanjar Sumarno F326010141
ABSTRACT
LANJAR SUMARNO. F326010141. Production Process Design of Local Isolate
Lactobacillus sp. as an Omega-6 (ω-6) Probiotic Producing and Cholesterol Lowering.
Supervised by DJUMALI MANGUNWIDJAJA, ANAS MIFTAH FAUZI, NASTITI SISWI INDRASTI, KHASWAR SYAMSU, BAMBANG PRASETYA.
Health food products in Indonesia is growing rapidly nowadays. This condition is supported by increasing public knowledge about the benefits of it. This condition encourage the study of searching the potential strains for probiotic production from local sources, badeg pace. Isolation of Lactobacillus sp. from badeg pace was based on its low of pH value that is commonly used as a reason of Lactobacillus isolation. Aims of this study were to design production process of local isolates of probiotic Lactobacillus sp. as omega 6 (ω-6) producing and cholesterol lowering and to perform opportunity analysis that was continued by process creation and integration of fermentor 75 L as the basis for financial analysis. The result of process design showed that market of probiotic is very potential. The selected process was batch fermentation system that used L. plantarum JR64. The results of creation process on laboratory scale showed that the best bioconvertion condition was resulted on glucose concentration of 20 g/l, meanwhile the integration process on 75 L scale used a complex media resulted Y x/s 62.1 percent and Y p/s 22.2 percent. The best design and formulation of product was produced by using 15 g of probiotic component, 50 g of butter, and 15 g of icing sugar. Characteristic of L. plantarum JR64 that produces omega-6 (ω-6) had the ability of cholesterol lowering by 19.5 percent. The designed process was feasible at 2,500 kg/batch of production capacity using corn extract as raw material. Investment capital that as required for the designed process were IDR.7,640,244,620. Probiotic product contained omega-6 price was stated at IDR.14,000/kg and the IRR was 20.74 percent.
Keywords : local isolates, Lactobacillus plantarum JR64, production process design,
LANJAR SUMARNO. F326010141. Perancangan Proses Produksi Probiotik Isolat Lokal Lactobacillus sp. Penghasil Omega-6 (Ω-6) dan Penurun Kolesterol.
Di bawah bimbingan DJUMALI MANGUNWIDJAJA, ANAS MIFTAH FAUZI, NASTITI SISWI INDRASTI, KHASWAR SYAMSU, BAMBANG PRASETYA.
Produk-produk makanan kesehatan di Indonesia saat ini mengalami perkembangan cukup cepat. Hal ini antara lain didukung dengan semakin meningkatnya pengetahuan masyarakat tentang manfaat makanan kesehatan. Selanjutnya, masyarakat Indonesia mulai mengalami perubahan gaya hidup dengan memasukkan makanan kesehatan dalam menu makanannya. Salah satu jenis produk makanan kesehatan yang dikenal luas di Indonesia adalah berbagai macam produk probiotik. Probiotik telah didefinisikan dalam beberapa pengertian sesuai dengan keunggulan yang dimilikinya, diantaranya probiotik diartikan sebagai sediaan sel mikroba atau komponen dari sel mikroba yang memiliki pengaruh menguntungkan pada kesehatan dan kehidupan inangnya. Penelitian Sirilun et al., (2010) mengungkapkan adanya kemampuan Lactobacillus plantarum PH02 untuk menurunkan kolesterol hingga 25,41 %. Sugiyama et al., (1997) menyatakan bahwa adanya pengaruh omega-6 terhadap penurunan kolesterol serum darah tikus.
Spektrum penggunaan bakteri asam laktat yang begitu luas tersebut mendorong untuk dilakukan perancangan proses produksi probiotik dengan menggunakan isolat lokal. Perancangan disusun dengan mengadopsi pada perancangan proses Seider et al., (1999) yang mencakup pendefinisian dan penyelesaian masalah dengan menggunakan prinsip metode ilmiah dan seni, informasi teknis dan imajinasi untuk menentukan proses atau sistem baru yang memenuhi fungsi yang diinginkan dengan nilai ekonomis dan efisiensi yang tinggi.
Salah satu potensi sumber daya lokal yang dikaji bersumber dari keyakinan masyarakat Ponorogo akan manfaat minuman tuak mengkudu bagi kesehatan. Kajian diawali dengan melakukan survey terhadap 10 orang penjaja tuak mengkudu atau dikenal dengan nama badeg pace untuk selanjutnya dilakukan pengujian laboratorium. Dugaan sementara dengan mengetahui tingkat keasamannya yang tinggi sangat memungkinkan Lactobacillus sp. dapat tumbuh dengan baik.
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan perancangan proses produksi probiotik menggunakan isolat lokal Lactobacillus sp. sebagai penghasil Omega-6 (ω-6) dan penurun kolesterol. Ruang lingkup perancangan proses meliputi analisis peluang dan permasalahan dilanjutkan kreasi proses dengan melakukan percobaan fermentasi dengan media standar pada skala laboratorium. Hasil terbaik pada fermentasi skala laboratorium dilakukan pengembangan proses pada skala pilot plant 75 L sebagai dasar perhitungan analisis finansial.
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Balai Pengkajian Bioteknologi, BPPT, Kawasan Puspiptek, Tangerang. Kultur bakteri digunakan Lactobacillus sp. isolat dari tuak mengkudu asal Ponorogo, Jawa Timur, Lactobacillus bulgaricus (FNCC41, UGM), bakteri patogen Escherichia coli ATCC 25922 dan Staphylococcus aureus ATCC 25923.
Bahan kimia yang digunakan adalah MRS (De Mann, Rogosa Oxoid CM 0361), TSB (Tryptone Soya Broth) Oxoid CM 0129, CMC (Himedia), Cat gram (Merck), Mueller Hinton Agar (Oxoid CM 0337), unsalted Butter (Orchid), bile salt (Oxoid), Icing Sugar, NaOH 0,2 N, Selenium tablet, H2SO4 pekat, HCl 0,05 N
Proses fermentasi dilakukan pada skala laboratorium 250 ml dengan menggunakan glukosa sebagai sumber karbon terdiri atas tiga taraf konsentrasi (20 g/l, 30 g/l, 40 g/l). Komposisi media dengan kandungan unsur mikro diantaranya : 5 g/l Sodium asetat, 2 g/l
Hasil isolasi menunjukkan bahwa isolat dari buah mengkudu matang didapatkan dua isolat Lactobacillus sp. JR17 dan Lactobacillus sp. JR10, dari tuak mengkudu diperoleh tiga buah isolat Lactobacillus sp. JR19, Lactobacillus sp. JR64 dan Lactobacillus sp. JR92 dan satu isolat JR03 bukan Lactobacillus sp. Kelima isolat tersebut kemudian diuji secara in-vitro yang meliputi kemampuan tumbuh pada pH rendah dan berbagai konsentrasi garam empedu serta uji aktivitas anti bakteri patogen. Hasil pengujian terbaik yang mampu tumbuh pada pH 2,5 dan konsentrasi garam empedu 10 % adalah Lactobacillus sp. JR64 dengan daya hambat terhadap bakteri patogen sebesar 3,9 mm terhadap Escherichia coli ATCC 25922 dan 4,0 mm Staphylococcus aureus ATCC 25923. Galur Lactobacillus sp. JR64 yang diperoleh selanjutnya dilakukan identifikasi dengan menggunakan PCR yang diperkirakan akan berada pada daerah 16S rRNA. Penentuan urutan basa (sekuensing) hasil PCR dilakukan dengan menggunakan primer 765R dan 1141R. Hasil pembacaan urutan basa fragmen DNA sampel Lactobacillus sp. JR64 menggunakan ABI 3130 Genetic Analyzer diperoleh 945 bp. Berdasarkan hasil pembacaan pohon filogenetik diperoleh informasi bahwa Lactobacillus sp. JR64 merupakan jenis bakteri Lactobacillus plantarum JR64 yang memiliki kesamaan dengan Lactobacillus plantarum UK-3.
Hasil perancangan diperoleh data bahwa potensi pasar probiotik cukup luas dan sangat mendukung program pemerinatah untuk peningkatan gizi masyarakat. Adapun jalur proses dipilih fermentasi sistem batch menggunakan galur Lactobacillus plantarum JR64 yang dari uji in-vitro menunjukkan potensi sebagai probiotik. Hasil perancangan kreasi proses pada skala laboratorium 250 ml diperoleh biokonversi substrat terbaik pada konsentrasi glukosa 20 g/l dibandingkan pada konsentrasi glukosa 30 g/l dan 40 g/l yaitu dengan nilai Y x/s : 17,03 % dan Y p/s : 74,72 % . Sedangkan pada pengembangan proses teknologi produksi pada skala pilot plant 75 liter dengan menggunakan media standar glukosa 20 g/l diperoleh biokonversi substrat (yield) sebesar Y x/s : 51,6 % dan Y p/s : 40,1 % dengan laju pertumbuhan maksimum sebesar 0,149 Jam-1. Penggunaan media komplek dapat menghasilkan Y x/s : 62,1 % dan Y p/s : 22,2 % dengan laju pertumbuhan maksimum sebesar 0,148 Jam-1. Pada integrasi proses dipilih menggunakan medium komplek yaitu campuran ektrak jagung dan ekstrak mengkudu. Tambahan komponen mikro sama seperti pada percobaan skala laboratorium. Desain dan formulasi terbaik untuk viabilitas sel Lactobacillus plantarum JR64 direkomendasikan terbuat dari komponen probiotik 15 g dan butter 50 g serta icing sugar 15 g karena selama penyimpanan 28 hari pada suhu refrigeran jumlah sel masih memenuhi persyaratan sebagai probiotik 8,92 x 108 Cfu/ml. Karakteristik galur bakteri asam laktat Lactobacillus plantarum JR64 yang menghasilkan omega-6 memiliki kemampuan menurunkan LDL kolesterol sebesar 19,5% setelah dilakukan pengujian secara in-vivo selama 35 hari dengan menggunakan media tikus putih galur Wistar jantan. Diperoleh kelayakan finansial dari integrasi seluruh tahapan proses skala pilot plant dengan bahan baku fermentasi ekstrak jagung pada kapasitas produksi 2.500 kg/batch dengan waktu operasi 48 jam selama 300 hari kerja. Modal investasi yang diperlukan sebesar Rp. 7.640.244.620,-. Untuk harga jual probiotik yang mengandung omega-6 sebesar Rp. 14.000,-/kg ternyata memberikan IRR 20,74%, NPV Rp. 1.666.053.869,-, dan rasio B/C 1,22 serta PBP selama 4,44 tahun.
Kata Kunci : isolat lokal, Lactobacillus plantarum JR64, perancangan proses produksi,
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, Tahun 2012
Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1. Dilarang mengutip atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber.
a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyususnan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
Lanjar Sumarno
F326010141
Penulisan disertasi ini sebagai salah satu syarat untuk memperolah gelar Doktor pada Program Studi Teknologi Industri Pertanian
SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERANCANGAN PROSES PRODUKSI
PROBIOTIK ISOLAT LOKAL Lactobacillus sp.
PENGHASIL OMEGA-6 (ω-6) DAN PENURUN KOLESTEROL
Ujian Tertutup :
Penguji Luar Komisi Pada Ujian Tertutup :
1. Dr.Ir. Mulyorini Rahayuningsih, MSi
(Dosen Pengajar Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor)
2. Dr.Ir. Sukardi, MM
(Dosen Pengajar Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor)
Ujian Terbuka Pada :
Penguji Luar Komisi Pada Ujian Terbuka :
1. Dr.Ir. Liesbetini Hartoto, MS
(Dosen Pengajar Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor )
2. Dr.Hadiat, MA
(Direktur Kesehatan dan Gizi Masyarakat, BAPPENAS) ii
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Allah SWT karena atas izinNya disertasi yang berjudul : Perancangan Proses Produksi Probiotik Isolat Lokal Lactobacillus sp.
Penghasil Omega-6 (Ω-6) dan Penurun Kolesterol dapat diselesaikan. Penulisan disertasi
ini dilakukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan program Doktor di Sekolah Pascasarjana, pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, IPB. Penelitian ini juga diharapkan untuk mencari terobosan ilmiah yang dapat memberikan kontribusi terhadap perkembangan IPTEK di Indonesia.
Sebagai rasa terima kasih atas bantuan dalam penulisan disertasi ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :
1. Prof.Dr.Ir. Djumali Mangunwidjaja, DEA, selaku ketua komisi pembimbing.
2. Prof.Dr.Ir. Anas Miftah Fauzi, M.Eng, Prof. Dr.Ir. Nastiti Siswi Indrasti, Prof.Dr.Ir. Khaswar Syamsu, M.Sc, dan Prof.(R).Dr.Ir. Bambang Prasetya, M.Sc, selaku anggota pembimbing.
3. Dr.Ir.Machfud,MS selaku Ketua Departemen Teknologi Industri Pertanian, Sekolah Pascasarjana IPB.
4. Semua pihak, yang secara langsung maupun tidak langsung telah membantu dalam penulisan disertasi ini.
Besar harapan, mudah-mudahan disertasi ini dapat memberikan hasil yang berguna bagi masyarakat pada umumnya.
Terima kasih, Wassalam.
Bogor, Januari 2012
Penulis Lanjar Sumarno
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Boyolali, Jawa Tengah pada tanggal 17 Oktober 1964, sebagai anak pertama dari pasangan Sumarno dan Suyamti. Menikah dengan Siti Khotijah dan penulis dikaruniai dua orang anak yakni Ichsan Avianto (23) dan Irmadina Zhahrina (16).
Penulis menempuh pendidikan dasar hingga menengah di Simo Boyolali. Setelah lulus dari SMA Al-Islam, Surakarta pada tahun 1984, penulis melanjutkan pendidikan di Teknik Kimia Undip, Semarang. Penulis lulus dari Teknik Kimia tahun 1990 dan bekerja di industri polimer untuk serat poliester sampai tahun 1991.
Pada tahun 1992 penulis mulai bekerja sebagai peneliti di Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. Beberapa karya tulis ilmiah telah dipublikasikan di berbagai jurnal dan berbagai media cetak untuk tulisan semi populer. Pada tahun 1997 penulis melanjutkan sekolah S-2 pada program Teknologi Industri Pertanian IPB dan lulus pada tahun 2001, setelah lulus penulis langsung melanjutkan kembali pada Program Doktor Teknologi Industri Pertanian (TIP), Sekolah Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Januari 2012 Lanjar Sumarno
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ... ………... ix
DAFTAR GAMBAR ..………....…... x
DAFTAR LAMPIRAN ……... ………... xiii
BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang...……...………..………...………….... 1
1.2. Tujuan Penelitian...………... 3
1.3. Manfaat Hasil Penelitian...……….. 4
1.4. Ruang Lingkup Penelitian...………... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses...……...……….... 5
2.2. Probiotik...……….. 9
2.3. Bakteri Asam Laktat...……….………... 12
2.4. Manipulasi Substrat Karbon... 13
2.4.1. Jagung (Zea mays L)...………... 14
2.4.2. Sari Buah Mengkudu.... ………... 16
2.5. Asam Lemak Esensial... ...………... 16
2.6. Struktur dan Metabolisme Kolesterol dalam Tubuh...………... 18
2.6.1. Hiperkolesterolemia...…………..………... 19
2.6.2. Lipoprotein...………... 20
2.6.3. Metabolisme Trigliserida...………..……….... 21
2.7. Pertumbuhan Mikrobial... ………... 22
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Kerangka Pemikiran ………...…………. 26
3.2. Bahan dan Alat ………... 28
3.3. Tahapan Penelitian ………... 29
3.3.1. Penelitian Tahap 1 : Analisa peluang dan permasalahan ... 31
3.3.2. Penelitian Tahap 2 : Kreasi proses ... 33
3.3.3. Penelitian Tahap 3 : Pengembangan proses ... 34
3.3.4. Penelitian Tahap 4 : Kelayakan Finansial Perancangan Teknologi Proses Produksi Probiotik Basis Data hasil Percobaan Skala Pilot Plant... 37
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisis Peluang... 40
4.2. Analisa Permasalahan... 42
4.2.1. Pemanfaatan Isolat Lokal... 43
4.2.2. Karakterisasi Potensi Isolat Lokal... 43
4.2.3. Identifikasi Lactobacillus sp. dengan Molekuler... 48
4.2.4. Pemilihan Bahan Baku... 51
4.2.5. Pemilihan Jalur Proses... ... 52
4.3. Kreasi Teknologi Proses Produksi... 53
4.3.1. Profil Fermentasi Batch Skala Laboratorium... 53
4.3.2. Laju Pertumbuhan Spesifik Maksimum (µ) Skala Laboratorium... 57
4.3.3. Efisiensi Fermentasi (Yp/s dan Yx/s) Skala Laboratorium... 59
4.4. Pengembangan Proses Produksi Probiotik Skala Pilot Plant... 62
4.4.2. Laju Pertumbuhan Spesifik Maksimum (µ max) Percobaan Skala Pilot Plant...
67
4.4.3. Efisiensi Fermentasi (Yp/s dan Yx/s) Skala Pilot Plant... 68
4.5. Desain dan Formulasi Produk Krem Probiotik... 70
4.6. Karakterisasi Produk Dengan Uji In-Vivo... 73
4.6.1. Aktivitas Asimilasi Kolesterol... 73
4.6.2. Uji In-Vivo Media Tikus... 73
4.7. Analisis Kelayakan Perancangan Proses... 84
4.7.1. Simulasi Model Perancangan Proses... 84
4.7.2. Analisis Kelayakan Finansial... 88
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 91
5.2. Saran... 92
DAFTAR PUSTAKA... 93
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Kandungan Vitamin Jagung... 15
Tabel 2. Komposisi Kimia Jagung... 15
Tabel 3. Pengelompokkan Asam Lemak Tak Jenuh... 17
Tabel 4. Kadar Kolesterol Total Normal Tikus... 18
Tabel 5. Pengelompokkan Hiperkolesterolemia... 19
Tabel 6. Kadar LDL Normal Pada Manusia dan Hewan... 20
Tabel 7. Data Hasil Isolasi dan Uji Bakteri Asam Laktat... 43
Tabel 8. Data Efisiensi Fermentasi Media Glukosa dan Media Komplek Skala Pilot Plant... ... 69
Tabel 9. Hasil Analisa Asam Laktat, Asam Linoleat, Gula Reduksi dan Protein... 72
Tabel 10. Hasil Perhitungan Neraca Bahan dan Energi Produksi Probiotik... 87
Tabel 11. Hasil Analisis Kelayakan Finansial Produk Probiotik... 89
Tabel 12. Perbandingan Harga Produk Probiotik yang Dirancang dengan Harga Produk Makanan Kesehatan Probiotik yang ada Dipasaran... 89
Tabel 13. Analisis Sensitivitas Kelayakan Finansial Produksi Probiotik yang Mengandung Omega-6... 90
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Aliran Informasi dalam Rancang Bangun Proses. ... 6
Gambar 2. Tahapan Perancangan Proses Kimia... 8
Gambar 3. Level pengembangan probiotik ... 11
Gambar 4. Tanaman jagung dan buah jagung ... 14
Gambar 5. Tahapan Perancangan Proses Produksi Probiotik Penghasil Omega-6 dan Penurun Kolesterol... 30
Gambar 6. Perancangan Proses Produksi Probiotik Penghasil Omega-6 dan Penurun Kolesterol... 39
Gambar 7. Hasil Pengujian Anti Mikroba Lactobacillus sp. ... 44
Gambar 8. Hasil Pengujian Anti Mikroba Lactobacillus sp. ... 45
Gambar 9. Kemampuan Tumbuh Isolat Lactobacillus sp. Pada Media Garam Empedu 10 %... 46
Gambar 10. Kemampuan Tumbuh Isolat Lactobacillus sp. Pada Media pH Rendah... 47
Gambar 11. Hasil Amplifikasi Gen 16S rRNA... 49
Gambar 12. Pohon Filogenetik Isolat Lactobacillus sp. JR64... 50
Gambar 13. Kurva Hubungan Antara Waktu Fermentasi dengan Konsumsi Glukosa, Pembentukan Sel, Asam Laktat dan Asam Linoleat pada Media Glukosa GL-20... 54
Gambar 14. Kurva Hubungan Antara Waktu Fermentasi dengan Konsumsi Glukosa, Pembentukan Sel, Asam Laktat dan Asam Linoleat pada Media Glukosa GL-30,... 55
Gambar 15. Kurva Hubungan Antara Waktu Fermentasi dengan Konsumsi
Glukosa, Pembentukan Sel, Asam Laktat dan Asam Linoleat pada Media Glukosa GL-40... 56
Gambar 16. Kurva Hubungan antara Waktu Fermentasi dengan Ln Xavg /
(1-Xavg) pada Media Glukosa 20 (GL-20)... 57
Gambar17. Kurva Hubungan Antara Waktu Fermentasi dengan Ln Xavg / (1 -Xavg) Pada Media Glukosa 30 (GL-30)... 58
Gambar 18. Kurva Hubungan Antara Waktu Fermentasi dngan Ln Xavg / (1
–Xavg) Pada Media Glukosa 40 (GL-40)... 58
Gambar 19. Kurva Hubungan Antara Jumlah Penggunaan Substrat (So-S) dan Jumlah Asam Linoleat yang Terbentuk (Pt-Po) pada Media GL-20 Tiap Satuan Waktu... 60
Gambar 20. Kurva Hubungan Antara Jumlah Penggunaan Substrat (So-S) dan Junlah Sel yang Terbentuk (Xt-Xo) pada Media GL-20 Tiap Satuan Waktu... 61
Gambar 21. Alternatif Perancangan Teknologi Proses Produksi dengan Bahan Baku Glukosa... 62
Gambar 22. Alternatif Perancangan Teknologi Proses Produksi dengan Bahan Baku Ekstrak Jagung dan Ekstrak Mengkudu... 63
Gambar 23. Kurva Hubungan Antara Waktu Fermentasi dengan Konsumsi Glukosa, Jumlah Sel, Asam Laktat dan Asam Linoleat pada Media Glukosa 20 g/l pada Skala 75 L... 65
Gambar 24. Kurva Hubungan Antara Waktu fermentasi dengan Konsumsi Ekstrak Jagung, Jumlah Sel, Asam Laktat dan Asam Linoleat
Gambar 25. Kurva Hubungan antara Waktu Fermentasi dengan Ln Xavg /
(1-Xavg) pada Media Glukosa-20 Skala Pilot Plant... 67
Gambar 26. Kurva Hubungan antara Waktu Fermentasi dengan Ln Xavg / (1 –Xavg) Pada Media Komplek Skala Pilot Plant... 68
Gambar 27. Hasil Formulasi Krem Probiotik... 70
Gambar 28. Jumlah L. Plantarum JR64 Formula Krem Selama Penyimpanan. 71
Gambar 29. Perubahan pH Formula Krem hari ke 0 dan 28 hari... 72
Gambar 30. Berat Pakan dan Tempat Pakan Tikus Serta Cara Minum Ad
libitum... 74
Gambar 31. Perubahan Berat Badan Tikus Selama Perlakuan... 75
Gambar 32. Rata-rata Jumlah Konsumsi Pakan Selama Perlakuan... 76
Gambar 33. Perubahan Kadar Kolesterol Total Darah Hari ke 0 dan 35 Hari... 77
Gambar 34. Perubahan Kadar Trigliserida Darah Hari ke 0 dan 35 Hari... 78
Gambar 35. Perubahan Kadar HDL Kolesterol Darah Hari ke 0 dan 35 Hari... 79
Gambar 36. Perubahan Kadar LDL Kolesterol Darah Hari ke 0 dan 35 Hari... 80
Gambar 37. Kadar Lemak pada Pakan Kontrol Negatif (feed -) dan Kontrol Positif (feed +) Serta Kadar Lemak Feses Hari ke 35... 81
Gambar 38. Perubahan Jumlah Mikroba Total hari ke 0 dan 35 hari... 83
Gambar 39. Perubahan Jumlah Bakteri Asam Laktat hari ke 0 dan 35 hari... 84
Gambar 40. Diagram Alir Produksi Probiotik dari Isolat Lokal Lactobacillus plantarum JR64 Penghasil Omega-6 dan Penurun Kolesterol... 86
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Prosedur Identifikasi Molekuler Lactobacillus sp. ... 100
Lampiran 2. Penentuan Kadar Asam Linoleat Metode HPLC ... 104
Lampiran 3. Analisa Kadar Glukosa dan Asam Laktat Metode HPLC ... 106
Lampiran 4. Peremajaan dan Pembuatan Starter ... 109
Lampiran 5. Prosedur Analisis dan Pengujian Sample Fermentasi ... 109
Lampiran 6. Pembuatan Krem Probiotik ... 111
Lampiran 7. Pengujian Asimilasi Kolesterol ... 112
Lampiran 8. Berbagai Perlakuan Terhadap Hewan Coba Tikus Putih ... 113
Lampiran 9. Metoda Pengukuran Kadar Kolesterol Total, Trigliserida, HDL dan LDL ... 114
Lampiran 10. Hasil Pengujian Kemampuan Tumbuh Lactobacillus sp. Pada Berbagai Konsentrasi Garam Empedu... 116
Lampiran 11. Hasil Pengujian Kemampuan Tumbuh Lactobacillus sp. Pada pH Rendah. ... 116
Lampiran 12. Hasil Penentuan Urutan Basa (Sekuensing) Fragmen 16S rDNA dan Kedekatan (Homology) Isolat Genus Lactobacillus sp. JR64 yang Dibandingkan dengan Gen Spesies Lainnya. .... 116
Lampiran 13. Hasil BLAST Urutan Fragmen 16S rDNA Isolat Lactobacillus sp. JR64 Terhadap Data Base 16S rDNA. ... 117 Lampiran 14. Lactobacillus plantarum strain UK-3 16S Ribosomol RNA Gene, Partial Sequence. ... 118 Lampiran 15. Kurva Hubungan Berat Sel Kering dengan Jumlah Sel (Log cfu/ml) Pada Fermentasi Skala Laboratorium. ... 119 Lampiran 16. Kurva Hubungan Berat sel Kering dengan Jumlah Sel (Log cfu/ml) pada Fermentasi Skala Pilot Plant 75 Liter. ... 119
Lampiran 17. Data Hasil Pengukuran Berat Badan Tikus ... 120
Lampiran 18. Data Hasil Pengukuran Konsumsi Pakan ... 121
Lampiran 19. Data Hasil Pengukuran Kolesterol Total Serum Darah Tikus ... 122
Lampiran 21. Data Hasil Pengukuran HDL Serum Darah Tikus ... 124
Lampiran 22. Data Hasil Pengukuran LDL Serum Darah Tikus ... 125
Lampiran 23. Rancangan Peralatan Produksi Probiotik Lactobacillus plantarum JR64 Penghasil Omega-6 dan Penurun Kolesterol .. 126
Lampiran 24. Keluaran Sistem Simulasi Analisis Kelayakan Investasi Probiotik dan Omega-6 pada Kondisi Awal ... 127
Lampiran 25. Keluaran Sistem Simulasi Analisis Kelayakan Investasi Probiotik dan Omega-6 pada Kondisi Terjadi Kenaikan Harga Jagung dan Mengkudu 100 Persen ... 128
Lampiran 26. Keluaran Sistem Simulasi Analisis Kelayakan Investasi Probiotik dam Omega-6 Pada Kondisi Penurunan Produksi 30 Persen ... 129
Lampiran 27. Keluaran Sistem Simulasi Analisis Kelayakan Investasi Probiotik dan Omega-6 pada Kondisi Penurunan Harga Probiotik ... 130
Lampiran 28. Analisis Kelayakan Investasi ... 131
Lampiran 29. Asumsi Data Perhitungan Neraca Masa dan harga peralatan ... 132
Lampiran 30. Daftar Harga Bahan Baku dan Asumsi Perhitungan Kelayakan... 133
Lampiran 31. Data Hasil Perhitungan Modal Kerja... 134
Lampiran 32. Data Rincian Perhitungan Modal Kerja ... 135
Lampiran 33. Data Hasil Perhitungan Biaya Peralatan. ... 136
Lampiran 34. Data Hasil Perhitungan Penyusutan Pealatan ... 137
Lampiran 35. Rencana Pembayaran Cicilan Modal Investasi dan Modal Kerja ... 138 Lampiran 36. Struktur Pembiayaan Investasi Peralatan Produksi ... 138
PENDAHULUAN
1.1. Latar BelakangProduk makanan kesehatan di Indonesia berkembang dengan cepat pada saat ini. Hal ini antara lain didukung dengan semakin meningkatnya pengetahuan masyarakat tentang manfaat makanan kesehatan. Selanjutnya masyarakat Indonesia mulai mengalami perubahan gaya hidup dengan memasukkan makanan kesehatan dalam menu makanannya. Salah satu jenis produk makanan kesehatan yang dikenal luas di Indonesia adalah berbagai macam produk makanan probiotik.
Makanan kesehatan probiotik merupakan produk yang dihasilkan dengan memanfaatkan aktivitas bakteri. Kelompok bakteri asam laktat (BAL) merupakan salah satu kultur probiotik yang banyak digunakan. Sebagian besar galur BAL tidak patogen, bahkan beberapa galur telah mendapatkan status Generally Recognized As Safe (GRAS) dari Food and Drug Agency (FDA).
Bakteri asam laktat mampu tumbuh di jalur intestin dan dapat menekan pertumbuhan bakteri patogen enterik. Sifat inilah yang dimanfaatkan untuk menjaga kesehatan tubuh dan potensi ini yang menjadi pertimbangan bakteri asam laktat digunakan sebagai probiotik. Probiotik merupakan mikroba hidup yang mempunyai pengaruh menguntungkan bagi kesehatan tubuh inang dengan memperbaiki keseimbangan mikroflora usus.
Akan tetapi, tidak semua bakteri asam laktat bersifat probiotik. Untuk menjadikan bakteri asam laktat sebagai probiotik diperlukan beberapa persyaratan diantaranya :
merupakan penghuni tetap jalur pencernaan manusia, tetap hidup walaupun melewati jalur pencernaan, resisten terhadap asam lambung,
resisten terhadap beberapa antibiotik, resisten terhadap lisosim,
dapat tumbuh pada intestin dan memiliki kemampuan menempel pada sel epitel intestin manusia,
mampu menghasilkan komponen anti mikrobia lain disamping asam (bakteriosin, diasetil) yang efektif menghambat bakteri lain yang tidak dikehendaki khususnya bakteri patogen (Daniel et al., 2006).
Pemanfaatan aktivitas probiotik dalam kaitan dengan pengendalian penyakit pada manusia dan ternak oleh aktivitas probiotik telah dilakukan sejak lama. Menurut Fuller (1986), secara garis besar terdapat tiga model kerja probiotik yaitu:
1. Menekan populasi mikroba melalui kompetisi dengan memproduksi senyawa-senyawa antimikroba atau melalui kompetisi nutrisi dan tempat pelekatan di dinding intestinum.
2. Mengubah metabolisme mikrobial dengan meningkatkan atau menurunkan aktivitas enzim.
3. Menstimulasi imunitas melalui peningkatan kadar antibodi atau aktivitas
makrofag, Sedangkan efektivitas probiotik ditentukan oleh kemampuannya dalam memberikan efek menyehatkan, sifatnya yang tidak patogen, tidak toksik dan juga karena kemampuannya dapat bertahan dan melakukan kegiatan metabolisme dalam usus.
Penelitian yang berkaitan dengan usaha penggalian isolat lokal yang berpotensi sebagai kandidat probiotik perlu dilakukan. Hal ini dilakukan untuk mengantisipasi meningkatnya permintaan terhadap makanan kesehatan probiotik dan mengurangi ketergantungan terhadap produk-produk makanan kesehatan probiotik yang dihasilkan produsen luar negeri dan impor.
Salah satu sumber isolat lokal potensial adalah berasal dari badeg pace atau tuak mengkudu. Badeg pace adalah minuman tradisional daerah Ponorogo yang berupa sari buah mengkudu yang difermentasi secara spontan dan memiliki khasiat terhadap kesehatan. Badeg pace diduga memiliki potensi sebagai sumber isolat potensial BAL probiotik, yaitu Lactobacillus sp. Dugaan ini didasari atas tingkat keasaman badeg pace yang tinggi, sehingga memungkinkan ditemukannya isolat Lactobacillus sp. tersebut.
Isolat Lactobacillus sp. yang diperoleh perlu dilakukan pengujian secara in-vitro dan in-vivo. Pengujian secara in-vivo dilakukan dengan menggunakan hewan uji berupa tikus putih.Tikus merupakan hewan menyusui yang mempunyai peranan penting dalam kehidupan manusia, baik menguntungkan maupun merugikan. Sifat menguntungkan terutama dalam hal penggunaannya sebagai hewan percobaan di laboratorium, misalnya tikus putih (Rattus norvegicus galur albino) atau mencit putih (Mus musculus galur albino). Tikus sebagai hewan omnivora dapat mengkonsumsi semua jenis makanan yang dikonsumsi oleh manusia sehingga diasumsikan memiliki kesamaan saluran pencernaan dan proses metabolismenya.
Apabila isolat Lactobacillus sp. hasil isolasi telah memenuhi syarat sebagai probiotik, maka selanjutnya dilakukan desain produk yang dapat diterima oleh konsumen. Produk probiotik dalam bentuk krem biskuit merupakan salah satu alternatif produk karena biskuit banyak diminati masyarakat baik anak-anak maupun orang dewasa sebagai makanan selingan. Disamping itu, produk probiotik dari isolat Lactobacillus sp. dalam bentuk minuman perlu dikembangkan karena pada minuman probiotik yang telah dikenal masyarakat selama ini, menggunakan galur probiotik yang bukan berasal dari isolat lokal.
Pada penelitian ini keterbatasan pertumbuhan isolat Lactobacilus sp. sebagai agensia probiotik pada media asal, yaitu sari buah mengkudu, dicoba diatasi melalui kajian perancangan proses produksi dengan cara mengkultivasikan pada media pertumbuhan yang mengandung nutrien yang cukup yang dilanjutkan dengan formulasi produk.
I.2. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk melakukan perancangan proses produksi probiotik isolat lokal Lactobacillus sp. penghasil omega-6 (ω-6) dan penurun kolesterol.
Adapun tujuan penelitian secara spesifik untuk mendapatkan data percobaan sebagai dasar perancangan dijabarkan sebagai berikut :
1. Mendapatkan data hasil pengujian secara in-vitro dan in-vivo pengaruh konsumsi Lactobacillus sp. penghasil omega-6 (ω-6) dan penurun kolesterol.
2. Mendapatkan teknologi proses produksi menggunakan isolat lokal Lactobacillus sp. yang memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai agensia probiotik penghasil omega-6 (ω-6) dan penurun kolesterol dengan menggunakan media standar dan media komplek.
3. Mendapatkan data hasil perancangan dan analisis kelayakan finansial proses produksi probiotik menggunakan isolat lokal Lactobacillus sp. penghasil omega-6 (ω-6) dan penurun kolesterol.
1.3. Manfaat Hasil Penelitian
Secara umum hasil penelitian ini diharapkan adanya penemuan baru yang dapat memberikan kontribusi terhadap pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Adapun manfaat khusus dari perancangan proses produksi probiotik ini diharapkan :
Menjadi referensi bagi para akademisi dan peneliti dalam mengembangkan teknologi proses produksi probiotik penghasil omega-6 (ω-6) dan penurun kolesterol.
Digunakan sebagai model bagi pelaku bisnis untuk mengembangkan agroindustri yang berbasis pada teknologi fermentasi.
1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Untuk mendapatkan hasil yang jelas dan terarah, maka ruang lingkup perancangan proses ini meliputi :
1. Melakukan analisis peluang dan permasalahan.
Analisis potensi pasar dan kebijakan yang mendukung.
Pemilihan alternatif proses dan penggunaan bahan baku produksi.
Penggunaan isolat dari hasil isolasi dan identifikasi galur mikroba Lactobacillus sp. dari tuak mengkudu dan buah mengkudu matang sebagai kondidat potensial probiotik. 2. Kreasi proses dilakukan dengan cara percobaan skala laboratorium untuk menentukan
jalur proses yang akan digunakan sebagai dasar perancangan. Percobaan laboratorium meliputi fermentasi sistem curah menggunakan isolat lokal pada berbagai konsentrasi substrat fermentasi.
3. Pengembangan proses.
Integrasi teknologi proses produksi dengan melakukan percobaan pada skala pilot plant 75 L menggunakan media standar dan media komplek.
Desain dan formulasi produk dalam bentuk krem.
Karakterisasi produk melalui pengujian secara in-vivo pengaruh kemampuan Lactobacillus sp. terhadap penurunan kadar kolesterol.
4. Analisis kelayakan proses.
Melakukan analisis kelayakan finansial yang berbasis pada teknologi proses produksi probiotik penghasil omega-6 (ω-6) dan penurun kolesterol.
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Perancangan Proses
Perancangan yang disusun oleh Seider et al., (1999) merupakan proses kreatif dan interdisiplin untuk memecahkan masalah yang mencakup pendefinisian dan penyelesaian masalah dengan menggunakan prinsip metode ilmiah dan informasi teknis untuk menentukan struktur, mesin, proses atau sistem baru yang memenuhi fungsi yang diinginkan dengan nilai ekonomis dan efisiensi tinggi. Proses perancangan pada intinya merupakan kegiatan yang berurutan secara sistematis dan terpadu dalam bentuk sintesis yaitu bagaimana suatu masalah yang sulit dan komplek diurai menjadi beberapa masalah yang lebih mudah kemudian dilanjutkan dengan menggabungkan dari masing-masing pemecahannya menjadi pemecahan masalah aslinya.
Menurut Edgar dan Himmelblau (2001) aliran informasi dalam rancang bangun proses disajikan pada Gambar 1. Analisis dari rancang bangun pabrik meliputi desain proses, pemilihan dari bahan dan peralatan proses, preliminary plant layout dan penentuan lokasi untuk mengestimasi tenaga kerja, bangunan dan harga tanah dan manufacturing cost analysis. Sedangkan menurut Douglas (1988) membagi rancang bangun keteknikan menjadi 5 tingkat dalam engineering design yang meliputi (1) ratio estimate berdasarkan pada data harga awal dengan prosentase kesalahan + 40%, (2) study estimates berdasarkan pengetahuan tentang alat-alat utama dengan prosentase kesalahan + 25%, (3) preliminary estimate berdasar data yang cukup untuk estimasi pada anggaran dengan prosentase kesalahan + 12%, (4) definitive estimate berdasarkan pada keseluruhan data yang lengkap tetapi belum dilengkapi dengan gambar dan spesifikasi alat dengan prosentase kesalahan + 6%, (5) detailed estimate (contractor’s estimate) berdasarkan gambar teknik yang lengkap, spesifikasi alat, survei lokasi dengan prosentase kesalahan + 3%.
Perancangan proses dilakukan karena adanya peluang untuk menghasilkan produk yang menguntungkan dan adanya permasalahan langsung dari masyarakat (Seider et al., 1999). Permasalahan dirumuskan secara spesifik berdasarkan informasi dari kajian pustaka. Informasi yang dimaksud berkaitan dengan bahan baku, skala proses, permintaaan pasar, harga jual produk dan lain-lain. Invensi dalam perancangan proses dimulai dengan membuat pernyataan masalah sederhana, kemudian dilanjutkan pembentukan tim perancang, pengumpulan informasi, kreasi proses untuk menyelesaikan masalah spesifik.
Kreasi proses dilakukan setelah permasalahan dirumuskan dan kajian pustaka dilaksanakan seperti pada Gambar 2. Pada Gambar 2 ditunjukkan kreasi proses dilakukan melalui pengumpulan data sekunder hasil penelitian dan melakukan percobaan laboratorium serta sintesis proses. Kreasi proses diakhiri dengan analisis keuntungan pasar. Proses dihentikan ketika harga produk melebihi harga bahan baku.
Pengembangan proses dilakukan terhadap proses yang memberikan keuntungan. Tim perancang membuat diagram alir proses yang rinci disertai dengan neraca massa, neraca energi dan daftar peralatan. Inti dari perancangan proses adalah menemukan pilihan-pilihan proses yang layak dikembangkan sehingga pemilihan proses merupakan titik awal yang cukup menentukan Mangunwidjaja dan Suryani (1994). Perancangan proses berhubungan erat dengan kegiatan sintesis yang merupakan kegiatan yang berurutan dan terpadu. Dalam sintesis dilakukan pemilihan proses dengan mengikuti kaidah umum seperti
Gambar 1. Aliran informasi dalam rancang bangun proses. Edgar & Himmelblau (2001) Tujuan dan spesifikasi
dari pengguna
Sintesis Diagram alir
Flowsheeting: • Penyelesaian
neraca massa dan energi • Sizing dan Costing Optimasi Diagram alir optimal Penelitian, literatur • Estimasi parameter • Data smoothing dan rekonsiliasi Data base Perhitungan estimasi sifat fisik dan kimia Harga alat dan perhitungan modal Kondisi operasi dan rancang bangun optimal Rate of return, NPV, Net B/C
mempertimbangkan biaya yang rendah, aman, memenuhi persyaratan lingkungan dan mudah mengoperasikannya.
Dua teknik dalam sintesis proses adalah teknik heuristic dan algoritma. Teknik algoritma adalah analisis sederhana untuk menganalisis masalah komplek dengan cara pengamatan susunan terstruktur, sedangkan teknik heuristic adalah teknik pemilihan proses berdasarkan logika dan informasi dasar (Rudd dan Watson, 1968). Sintesis proses secara heuristic merupakan pengambilan keputusan bedasarkan teori dan penyelesaian yang dapat dipercaya: rule of thumb, spekulasi, dan subyektif (Seider et al., 1999). Teknik heuristic dalam sintesis proses adalah proses penjabaran sejumlah langkah praktis untuk mencapai tujuan kegiatan.
Beberapa teknik heuristic dalam sintesis proses dikembangkan oleh Rudd dan Watson (1968), Douglas (1988) dan Seider et al., 1999). Sintesis proses menurut Rudd dan Watson (1968) meliputi: (1) pemilihan jalur reaksi proses, (2) alokasi bahan atau pereaksi, (3) pertimbangan teknik pemisahan atau proses hilir, (4) pemilihan operasi pemisahan dan, (5) integrasi atau pemaduan rancangan satu sampai empat. Sedangkan menurut Douglas (1988) sintesis proses meliputi: (1) teknik reaksi/proses, (2) analisis input-output, (3) pengalokasian output dan, (4) operasi pemisahan dan jaringan penukar panas. Sintesis proses menurut Seider et al., (1999) meliputi: (1) penghilangan/memperkecil perbedaan, (2) distribusi bahan, (3) teknik pemisahan, (4) eliminasi dan (5) integrasi.
Untuk mendapatkan hasil perancangan yang terbaik maka langkah awal perlu dilakukan perhitungan neraca massa dan neraca energi. Neraca massa adalah dasar dari sebuah process design (rancang bangun proses). Neraca massa yang dibuat untuk seluruh proses akan menentukan jumlah dari bahan baku yang diperlukan dan hasil (produk) yang diperoleh. Kapasitas pabrik biasanya ditentukan berdasarkan permintaan pasar atau kapasitas minimum yang menguntungkan. Dari neraca massa yang sudah dibuat dapat dibuat neraca energi untuk menentukan energi yang harus disediakan dari sebuah sistem utilitas. Selanjutnya dapat dibuat flow sheeting dari peralatan yang dipilih dan dilakukan proses perhitungan dan pemilihan alat. Langkah selanjutnya adalah rancang bangun pipa dan instrumentasi sehingga dapat dibuat Process Engineering Flow Diagram (PEFD). Analisa ekonomi dan penentuan harga dilakukan supaya mendapatkan gambaran kelayakan desain.
R ANC AN GAN PR OSES KREASI PROSES
Pengumpulan data base untuk kreasi proses (Data sekunder hasil penelitian)
Melakukan Percobaan
Sintesis Proses
Apakah ada keuntungan kasar?
Tidak Tolak
Ya
ANALISIS PELUANG DAN PERMASALAHAN
Gambar 2. Tahapan Perancangan Proses Kimia (Seider et al.,1999) Sintesis Detail Proses (Metoda Algoritma) PENGE M BA NG AN PR OS ES Kajian Pengendalian Proses Sintesis struktur pengendalian, Analisis pengendalian, Simulasi dinamik.
Pembuatan Diagram Alir Integrasi Proses
(Process Engineering Flow Diagram)
Simulasi Menyusun Detail
Data Base
Percobaan Pilot Plant
Ya Apakah Proses Menjanjikan
Tidak Tolak
Detail desain, ukuran peralatan, estimasi biaya modal, analisis keuntungan.
Ya
Apakah Proses Menguntungkan
Tidak Tolak
2.2. Probiotik
Probiotik telah didefinisikan dalam beberapa pengertian sesuai dengan keunggulan yang dimilikinya, diantaranya probiotik diartikan sebagai sediaan sel mikroba atau komponen dari sel mikroba yang memiliki pengaruh menguntungkan pada kesehatan dan kehidupan inangnya (Salminen et al., 1999). Sejumlah penelitian mengungkapkan beberapa pengaruh positif bagi kesehatan dari probiotik dan asam linoleat. Kelompok peneliti telah menemukan adanya sel probiotik Bifidobacteria memiliki sifat antimutagenik, sedangkan Nagao et al., (2000) menyatakan adanya pengaruh Lactobacillus casei terhadap sistem imunitas tubuh. Penelitian pengaruh terhadap perubahan penurunan kolesterol serum darah telah dilakukan oleh Sugiyama et al., 1997 yang menyatakan bahwa adanya pengaruh omega-6 terhadap penurunan kolesterol serum darah tikus. Penurunan kolesterol terjadi melalui penghambatan aktivitas enzim 3-hidroksi-3-metilglutaril koenzim A reduktase, degradasi kolesterol menjadi senyawa koprostanol dan dekonjugasi garam empedu. Bakteri asam laktat juga dapat memperbaiki keseimbangan flora usus jika dikonsumsi dalam keadaan hidup dan jumlah memadai (Fuller, 1986).
Penelitian Sirilun et al., (2010) mengungkapkan adanya kemampuan Lactobacillus plantarum untuk menurunkan kolesterol hingga 25,41 %, sedangkan Guo et al., (2011) menemukan potensi Lactobacillus plantarum dalam menghilangkan kolesterol dalam darah. Upaya mereduksi kolesterol dalam darah juga dilakukan oleh El-shafie et al., (2009) dengan menggunakan galur tunggal Lactobacillus plantarum yang terbukti dapat menurunkan kolesterol dalam darah.
Tanpa keberadaan bakteri probiotik manusia tidak akan memiliki keseimbangan mikroflora di dalam saluaran cerna. Dengan menambahkan probiotik yang merupakan kumpulan mikroorganisme yang mampu menguraikan bahan-bahan organik kompleks pada pakan menjadi bahan organik sederhana, sehingga mudah diserap oleh saluran pencernaan ke dalam tubuh sebagai bahan sari-sari makanan untuk membangun tubuh dengan sempurna. Probiotik merupakan produk campuran antara berbagai mikroorganisme lain yang dapat mendegradasi serat maupun protein dan lipid (Haryanto, 2002).
Penelitian tentang produk probiotik kebanyakan memanfaatkan isolat klinis bakteri dengan asumsi isolat klinis dapat bertahan pada kondisi di dalam saluran pencernaan manusia. Menurut Chou dan Weimer (1999), stres terhadap probiotik dimulai dari lambung yaitu bakteri ini harus mampu bertahan terhadap pH yang sangat rendah (sekitar 3,0). Waktu yang dibutuhkan mulai masuk sampai keluar lambung adalah 90 menit. Setelah
probiotik berhasil melalui lambung, bakteri ini akan memasuki saluran usus bagian atas dimana garam empedu disekresikan. Setelah perjalanan melalui lingkungan yang sulit, probiotik harus mampu mengkolonisasi saluran usus bagian bawah.
Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa Lactobacillus sp. sebagai bibit probiotik mempunyai kemampuan menurunkan kolesterol darah dan dapat menyerang kolesterol di dalam saluran pencernaan hewan percobaan. Salah satu mekanisme penurunan kolesterol tersebut adalah bakteri asam laktat dapat mendegradasi kolesterol menjadi koprostanol yaitu sebuah sterol yang tidak dapat diserap oleh usus. Kemudian koprostanol dan sisa kolesterol dikeluarkan bersama-sama tinja hewan atau manusia. Dengan demikian jumlah kolesterol yang diserap tubuh menjadi rendah.
Galur bakteri asam laktat diduga mampu menempel di dinding usus tikus, berkembang biak dan melakukan peran yang menguntungkan kesehatan lewat dekonjugasi garam empedu. Galur bakteri asam laktat juga memproduksi enzim yang disebut bile salt hydrolase (BSH). Dekonjugasi garam empedu akan meningkatkan asam empedu terkonjugasi yang tidak mudah diserap dari usus halus dibanding asam empedu konjugasi. Asam empedu dekonjugasi akan terbuang lewat tinja, sehingga jumlah asam empedu yang kembali ke hati akan berkurang. Untuk menyeimbangkan jumlah asam empedu tubuh akan mengambil kolesterol tubuh sebagai prekursor. Proses itu pada gilirannya akan menurunkan kadar kolesterol darah secara keseluruhan.
Makanan dan minuman kesehatan yang memanfaatkan aktivitas probiotik adalah produk kesehatan yang mengandung BAL yang dapat bertahan hidup dalam keasaman lambung dan menghambat mikroba patogen. Minuman probiotik harus mempunyai pH yang rendah maksimal 4,5 dengan kandungan total asam minimal 0,85 % dan jumlah bakteri asam laktat minimal 108 sel/ml (Speck, 1978).
Beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dengan mengkonsumsi makanan kesehatan probiotik adalah sebagai berikut :
Melawan pertumbuhan mikroflora usus yang tidak menguntungkan. Mengontrol infeksi usus yang disebabkan oleh bakteri patogen.
Mengurangi kadar kolesterol darah dan gangguan jantung (Ray, 1996; Sanders, 2000) Mempengaruhi respon imun (Ray, 1996; Sanders, 2000)
Bersifat antimutagenik dan antikarsinogenik (Salminen et al., 1999; Sanders, 2000) Menurunkan tekanan darah penderita hipertensi (Sanders, 2000)
Kriteria-kriteria yang perlu dipertimbangkan untuk mendapatkan produk probiotik dengan pengaruh positif yang optimal bagi inangnya, antara lain :
Spesies bakteri probiotik sebaiknya merupakan flora normal usus dengan demikian bakteri mudah menyesuaikan diri dengan lingkungan usus.
Memiliki kemampuan untuk menempel dan mengklonisasi sel usus. Memiliki aktivitas antagonistic terhadap mikroba patogen.
Toleran terhadap asam dan garam empedu.
Memiliki kemampuan untuk bertahan selama proses pengolahan dan selama waktu penyimpanan.
Terbukti memiliki pengaruh yang menguntungkan terhadap kesehatan.
Produk probiotik diharapkan memiliki jumlah sel hidup yang besar (107-109 Cfu/ml).
Para kelompok peneliti membagi level pengembangan probiotik menjadi enam tingkatan. Menurut Saarela et al, (2000) seperti pada Gambar 3 ditunjukkan bahwa semakin tinggi level pengembangan probiotik maka produk pangan yang dihasilkan memiliki manfaat yang lebih besar terhadap kesehatan sebagai pangan kesehatan, sedangkan pada level pengembangan yang bersifat dasar-dasar probiotik maka produk yang dihasilkan masih sebatas sebagai produk pangan yang berfungsi sebagai pemenuhan nutrisi.
Memberikan efek terhadap kesehatan Meningkatkan daya tahan tubuh
Aktivitas antagonistik mikroba patogen
Resistensi pH rendah dan viabilitas sel pada garam empedu Viabilitas sel dan aktivitas sel selama produksi dan penyimpanan Karakteristik sifat strain, spesies dan genus
1 2 3 4 5 6
2.3. Bakteri Asam Laktat
Istilah bakteri asam laktat (BAL) merujuk pada kelompok mikroorganisme yang memiliki kemampuan tinggi dalam memproduksi asam laktat hasil fermentasi sumber karbohidrat seperti susu, daging, buah dan sayuran (Ray, 1996). BAL termasuk aciduric dan achidophilic, beberapa spesies dapat tumbuh pada kondisi yang sangat jauh berbeda dan produksi asam laktat akan menurunkan pH sehingga menekan pertumbuhan bakteri lain, sehingga mereka mampu bertahan hidup pada berbagai habitat.
Bakteri asam laktat (BAL) terutama genus Lactobacillus mempunyai peranan yang penting dalam fermentasi bahan makanan. Bakteri ini mampu memfermentasi karbohidrat dengan menghasilkan asam laktat dan kehadirannya dapat memberikan efek anti mikroba khususnya terhadap bakteri patogen dalam saluran pencernaan sehingga mampu menyeimbangkan mikroflora usus. Sifat tahan asam dan viabilitas yang tinggi dalam produk fermentasi menjadi faktor menguntungkan sehingga BAL dijadikan sebagai agensia probiotik dalam minuman kesehatan. Pemanfaatan bakteri sebagai probiotik harus memenuhi syarat antara lain jumlahnya mencapai 108 sel/ml, kadar asam laktat minimal 0,85 % dan pH produk maksimum 4,0.
Lactobacillus merupakan bakteri bentuk batang, gram positif, tidak berspora, dan katalase negatif. Lactobacillus plantarum yang digunakan sebagai starter pada produk susu kedelai dan susu sapi termasuk bakteri asam laktat homofermentatif yang memecah glukosa, sebagian besar menjadi asam laktat (90%). Selain itu juga menghasilkan sebagian kecil asam sitrat, diasetil dan asetoin yang semuanya akan berpengaruh terhadap pembentukan flavor Yakult (Speck, 1978).
Pertumbuhan maksimal dan rata-rata fermentasi optimum dari BAL tergantung pada faktor lingkungan yang meliputi nutrisi, suhu inkubasi, potensial oksidasi dan reduksi serta pH (Ray, 1996). Lactobacillus plantarum termasuk kelompok bakteri homofermentatif yang mempunyai suhu optimum 30-370 C untuk pertumbuhannya.
Peranan BAL sebagai bakteri probiotik sangat ditentukan oleh sifatnya yang tetap dalam keadaan hidup sejak dikonsumsi hingga mencapai usus manusia. Bakteri ini harus dapat melekat pada usus, namun tidak semua bakteri asam laktat mempunyai sifat seperti itu. Beberapa strain BAL yang berpotensi sebagai agensia probiotik karena kemampuannya untuk menghambat pertumbuhan mikroba enterik adalah Lactobacillus reuteri, Lactobacillus casei dan Lactobacillus acidhophilus. Bakteri-bakteri ini juga mempunyai kelebihan karena bakteri-bakteri ini juga mampu tumbuh dalam jalur pencernaan. Untuk
peningkatan produktivitas bakteri hasil isolasi dapat dicapai dengan mengoptimalkan kondisi pertumbuhan sel dan medium pertumbuhannya. Salah satunya dengan melakukan kultivasi Lactobacillus sp. pada media campuran susu dan sari buah mengkudu. Penggunaan media campuran sebagai media optimasi didasarkan selain karena susu merupakan habitat alami bagi Lactobacillus sp. juga mempunyai kandungan nutrisi yang tinggi bagi pertumbuhan BAL. Fermentasi susu terbukti mampu menghasilkan produk yang optimal dan mengandung mikroba yang memenuhi syarat sebagai probiotik.
2.4. Manipulasi Substrat Karbon
Fermentasi mikrobial merupakan proses pembentukan energi, dimana energi diperoleh dari senyawa-senyawa organik yang berfungsi sebagai donor dan aseptor elektron. Kultivasi yang memanfaatkan mikroorganisme biasanya memiliki enzim-enzim yang akan mengubah hasil oksidase substrat tersebut. Beberapa enzim selalu akan terbentuk tanpa tergantung pada komposisi medium dimana mikroorganisme dapat tumbuh. Tetapi ada beberapa enzim lainnya sebagai enzim induksi yang akan terbentuk apabila tersedia substrat atau senyawa yang strukturnya sama dengan substrat dalam medium (substrat induser) pertumbuhannya.
Manipulasi metabolik dengan cara memberikan keragaman media kultivasi seperti kombinasi antara amonium sulfat dan urea juga berimplikasi pada biosintesa produk. Melalui manipulasi metabolik diharapkan pula adanya perubahan mekanisme pembentukan energi, perubahan permeabilitas sel terhadap substrat dan produk serta dapat menyebabkan hanya enzim-enzim tertentu yang berfungsi selama kultivasi. Hal ini tidak seperti pada cara mutasi genetik karena perubahan yang terjadi melalui teknik manipulasi metabolik merupakan perubahan fenotipik. Manipulasi metabolik merupakan salah satu cara dalam teknik kultivasi untuk memperoleh hasil yang optimum. Manipulasi metabolik seringkali dilakukan dengan pemberian substrat media yang bervariasi. Pada lintasan primer metabolik dapat ditemui beberapa senyawa antara yang membentuk lintasan samping. Dalam hal ini modifikasi metabolisme mikroorganisme dengan menggunakan peubah variasi substrat medium diharapkan terjadi pembelokan lintasan metabolisme tersebut kearah pembentukan senyawa atau produk melalui lintasan samping. Melalui teknik manipulasi lingkungan dapat pula dihasilkan produk-produk kultivasi yang karakteristik kimianya berbeda, tetapi proses pembentukannya tetap melalui lintasan metabolisme normal.
Rachman (1992) menyatakan bahwa medium kultur yang digunakan merupakan faktor yang penting untuk memperoleh inokulum dan hasil kultivasi yang baik. Untuk itu desain medium tidak hanya ditunjukkan untuk memenuhi kebutuhan nutrisi bagi mikroorganisme tetapi juga untuk memenuhi kebutuhan bagi pembentukan produk kultivasi yang maksimum. Pembentukan produk dalam persiapan inokulum bukan tujuan utama sehingga komposisi medium kultur dimungkinkan akan berbeda.
Komposisi medium kultivasi yang digunakan dapat berupa medium sederhana atau medium komplek karena keduanya dapat diperoleh secara sintetis atau medium kasar. Medium sintetis sangat menguntungkan dimana untuk setiap komponen dapat dikurangi dihilangkan atau ditambahkan dan pada umumnya tidak membentuk busa karena tidak mengandung protein dan peptida. Kendalanya medium sintetis kurang begitu optimum untuk skala industri. Pada kultivasi skala besar sumber-sumber nutrien harus mampu membentuk produk atau biomassa dengan hasil maksimum untuk setiap gram substrat yang digunakan. Manipulasi metabolik juga diharapkan dapat memacu pembentukan produk kultivasi dengan laju yang maksimum dan dapat menghambat pembentukan produk yang tidak diinginkan. Aspek lain adalah medium kultivasi harus memiliki mutu yang konsisten, murah dan cukup tersedia sepanjang tahun serta tidak menimbulkan masalah aerasi, agitasi, dan pemurnian hasilnya (Rachman, 1992).
2.4.1. Jagung (Zea mays L)
Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting, selain gandum dan padi. Jagung merupakan salah satu tanaman yang mudah tumbuh hampir di seluruh wilayah Indonesia dan cara pembudidayaannya yang tidak terlalu sulit sangat memungkinkan Indonesia menjadi salah satu produsen jagung dunia. Tanaman jagung dapat dilihat dari Gambar 4.
Gambar 4. Tanaman jagung dan buah jagung Sumber: Anonim.http://id.wikipedia.org/wiki/Jagung
Jagung merupakan tanaman semusim. Satu siklus hidupnya diselesaikan dalam 80-150 hari. Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi, meskipun tanaman jagung umumnya berketinggian antara 1-3 meter dan ada varietas yang dapat mencapai tinggi 6 m. Biji jagung kaya akan karbohidrat, sebagian besar berada pada endospermium. Kandungan karbohidrat dapat mencapai 80% dari seluruh bahan kering biji. Karbohidrat dalam bentuk pati umumnya berupa campuran amilosa dan amilopektin. Pada jagung sebagian besar atau seluruh patinya merupakan amilopektin. Perbedaan ini tidak banyak berpengaruh pada kandungan gizi, tetapi lebih berarti dalam pengolahan sebagai bahan pangan. Jagung manis tidak mampu memproduksi pati sehingga bijinya terasa lebih manis ketika masih muda. Komponen penyusun jagung: trigliserida, glikolipid, fosfolipid, vitamin berupa tiamin, niasin, riboflavin, piridoksim. Kandungan vitamin jagung dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kandungan Vitamin Jagung
Kandungan Jumlah (mg/pound)
Vitamin A 1990 Tiamin 2,06 Riboflavin 0,6 Niasin 6,4 Asam Pentotenat 3,36 Viamin E 11,21 Sumber: Sulantri (1990)
Jagung mengandung lemak dan protein, jagung muda memiliki lemak dan protein lebih kecil dari pada jagung tua. Selain karbohidrat, jagung mengandung serat kasar, gula berupa sukrosa, pentosa; lemak yang terdiri atas lemak jenuh berupa palmitat dan stearat serta asam lemak tak jenuh berupa oleat dan linoleat seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Komposisi Kimia Jagung
Kandungan Jumlah (persen)
Air 13,5 Protein 10 Minyak/lemak 4 Karbohidrat - Zat tepung 61 - Gula 1,4 - Pentosa 6 - Serat kasar 2,3 Abu 1,4 Zat lain-lain 0,4 Sumber: Sulantri (1990)
2.4.2. Sari Buah Mengkudu
Buah mengkudu pada awalnya berwarna hijau kemudian menjadi kuning, setelah matang warnanya menjadi putih dan transparan serta lunak. Dagingnya banyak mengandung air, mengeluarkan bau yang tidak sedap. Bau ini timbul karena terjadi percampuran antara bau asam kaproat dan bau asam kaprat yang agak tajam. Jenis produk olahan yang berbahan dasar buah mengkudu sangat banyak. Salah satunya adalah produk yang berbentuk cair yang berfungsi sebagai minuman kesehatan. Kandungan bahan dalam 100 gram serbuk buah mengkudu adalah karbohidrat 52,42 %, serat 33,38 %, air 7,12 % dan protein 0,75 %. Kandungan nutrisi dalam 1.200 mg sari buah mengkudu adalah vitamin A 2,75 IU, vitamin C 2,10 mg, kalsium 3,90 mg, besi 0,1 mg, natrium 4,02 mg, kalium 13,38 mg, protein 9 mg, lemak 18 mg, kalori 2,00 mg dan karbohidrat 620 mg serta beberapa mineral penting lainnya (Solomon, 1998 di dalam Waha, 2000). Mengkudu juga mengandung karbohidrat dari buah mengkudu adalah glukosa, oligosakarida, polisakarida, glukosid dan juga heteropolisakarida (gum arab).
Dharmawan et al., (1999) menyatakan bahwa jenis buah yang berpotensi sebagai makanan fungsional adalah buah pace (Morinda citrifolia) yang diyakini dapat memperlancar pencernaan. Menurut Djauhariya dan Tirtoboma (2001), senyawa antraquinon yang terkandung dalam buah mengkudu efektif membasmi bakteri E. coli penyebab diare, Salmonella sp. dan Shigella sp. penyebab disentri dan keracunan serta golongan bakteri penyebab infeksi seperti Pseudomonan aeruginosa, Proteus morginii dan Bacillus subtilis. Sari buah mengkudu juga mampu mengatur keseimbangan pH tubuh, sehingga meningkatkan kemampuan tubuh menyerap vitamin, mineral dan protein.
Dharmawan et al., (1999) juga melaporkan bahwa ekstrak buah pace dengan pelarut air pada konsentrasi 16 % efektif menghambat pertumbuhan E. coli sebesar 64,3 % dan S. aureus sebesar 29, 5 %.
2.5. Asam Lemak Esensial
Asam-asam lemak esensial adalah asam lemak yang sangat diperlukan oleh tubuh dan tidak dibiosintesis oleh tubuh, tetapi hanya dapat diperoleh lewat makanan sama halnya dengan mineral ataupun vitamin. Asam-asam lemak tersebut terbagi berdasarkan ada tidaknya ikatan rangkap antara atom-atom karbon yang terbagi atas asam lemak jenuh artinya asam lemak yang tidak mempunyai ikatan rangkap disebut juga saturated fatty acid
(SAFA) dan asam lemak tak jenuh yaitu asam lemak yang mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap. Bila hanya terdapat satu ikatan rangkap maka disebut monosaturated fatty acid (MUFA) dan apabila terdapat dua atau lebih ikatan rangkap disebut polysaturated fatty acid (PUFA). Asam lemak tak jenuh terdiri atas 3 kelompok besar yaitu omega 3, omega 6 dan omega 9 seperti disajikan pada Tabel 3. Asam linoleat (18:3ω3). Asam eikosapentaenoat (20:5ω3) dan dokosaeksaenoat (22:6 ω3) mengandung asam lemak omega 3 yang banyak diperoleh dari makanan. Kelompok asam lemak yang kedua yaitu omega 6 yang tediri dari asam linoleat (18:2 ω6) dan asam arakidonat (20:4 ω6), sedangkan omega 9 terdiri dari asam oleat (18:1 ω9).
Tabel 3. Pengelompokkan asam lemak tak jenuh
Asam linoleat dan asam linolenat merupakan asam lemak essensial karena tubuh tidak dapat mensintesis kedua asam lemak tersebut, selain itu dapat digunakan untuk mensintesis prostaglandin yang mempunyai sifat-sifat hormon serta terlibat dalam banyak fungsi tubuh. (Murray et al., 1996). Asam linoleat bukan asam lemak esensial karena tubuh dapat mensintesis asam tersebut dengan cara menyisipkan ikatan rangkap pada posisi Δ9 ke dalam asam lemak jenuh yang bersesuaian (Murray et al., 1996). Menurut Osman et al., (2001) PUFA khususnya ω3 dan ω6 dipertimbangkan sebagai asam lemak essensial dan memperlihatkan untuk dapat menyembuhkan dan mencegah, penyakit kardivaskuler, perkembangan saraf pada bayi, kanker dan kontrol glikemik lemak. Selain itu omega 3 sebagai molekul dasar dalam struktur dan aktifitas pada membran seluruh sel, sehingga komponen pengatur produksi seluler, diketahui sebagai asam eicosanoid (mempunyai 20 karbon) dan fungsi khususnya dalam jaringan saraf, khususnya pada retina mata, mempengaruhi otot jantung, memproduksi substansi mengontrol respon immun.
Kelompok Kelompok Struktur
ω 3 Asam dokosahexanoat Asam eikosanpetanoat Asam linolenat 22:6 ω3 20:5 ω3 18:3 ω3 ω 6 Asam linoleat Asam Arakidonat 18:2 ω6 20:4 ω6 ω 9 Asam oleat 18:1 ω9
2.6. Struktur dan Metabolisme Kolesterol dalam Tubuh
Kolesterol adalah salah satu lipid tubuh yang berada dalam bentuk bebas dan ester dengan asam lemak. Kadar kolesterol normal dalam plasma yang diperoleh dari orang puasa dianggap oleh kebanyakan laboratorium klinik sebesar antara 3,1 dan 5,7 mmol/L (120 sampai 220 mg/gL). Pada orang dewasa muda sehat, nilai rata-rata kolesterol plasma ialah antara 4,4 dan 4,7 mmol/L (Mongmery et al., 1993). Sedangkan pada tikus kadar kolesterol dan fosfolipid dalam LDL dan kolesterol di dalam HDL meningkat sesuai umur, tetapi gerakan asam empedu dan sekresi asam empedu pada kolesterol menurun sesuai umur tikus. Kurang lebih 65% kolesterol dalam plasma subyek normal berpuasa diesterkan. Plasma darah penderita normal akan tidak mempunyai kilomikron tersisa sesudah masa puasa dan hanya ada sedikit very low density lipoprotein (VLDL). Oleh karena itu lipoprotein utama ialah low density lipoprotein (LDL) dan high density lipoprotein (HDL). Kurang lebih 70% kolesterol total terdapat pada LDL dalam plasma puasa normal, sedangkan di dalam cairan empedu jumlah kolesterol sekitar 390 mg/100ml. Laki-laki mempunyai relatif lebih banyak LDL, sedangkan wanita pramenopause mempunyai relatif banyak HDL, sehingga laki-laki cenderung mempunyai kadar kolesterol plasma lebih tinggi dari pramenopause.
Girindra (1998) menyatakan bahwa semua jaringan tubuh mempunyai kemampuan untuk mensintesis kolesterol tetapi yang paling aktif adalah hati. Wirahadikusuma (1985) menyatakan bahwa biosintesis kolesterol berada dalam jaringan hati, kulit, kelenjar anak ginjal, kelenjar kelamin, jaringan lemak, otot, urat nadi dan otak dewasa.
Pada tikus normal memiliki kadar kolesterol total bervariasi. Kadar kolesterol total normal dari berbagai hasil penelitian yang telah dilakukan disajikan dalam Tabel 4.
Tabel 4. Kadar Kolesterol Total Normal Tikus.
No. Kolesterol total (mg/dl)
1. 40 – 130
2. 50 – 60
3. 65 – 75
2.6.1. Hiperkolesterolemia
Kolesterol di dalam tubuh diproduksi dalam jumlah yang diperlukan. Kadar kolesterol yang melebihi batas normal disebut sebagai hiperkolesterolemia. Hiperkolesterolemia dapat dibagi menjadi 3 berdasarkan kadar kolesterol low density lipoprotein (LDL) dalam darah seperti yang tercantum pada Tabel 5.
Tabel 5. Pengelompokan Hiperkolesterolemia.
Hiperkolesterolemia dapat dibuat pada beberapa spesies hewan yaitu dengan menambahkan lemak dan kolesterol dalam makanan yang disebut dengan induksi eksogen. Biosintesis kolesterol secara endogen prosesnya sangat lambat untuk memperoleh peningkatan kadar kolesterol. Pada tikus pemberian diet kolesterol saja tidak dapat meningkatkan kadar kolesterol plasmanya. Banyak penelitian yang telah dilakukan untuk membuat tikus dewasa hiperkolesterolemia yaitu dengan cara menambahkan lemak dan kolesterol dalam makanannya. Selain itu pada air minumnya perlu ditambahkan propil tiourasil (PTU) yang merupakan suatu zat antitiroid untuk meningkatkan kolesterol darah secara endogen. Penghambatan ekskresi hormon tiroid ke dalam empedu dapat meningkatkan kadar kolesterol darah dengan cara menekan pembentukan reseptor low density lipo-protein (LDL) di hati, yang menyebabkan pengeluaran kolesterol dari sirkulasi meningkat (Ganong, 1998).
Mekanisme pencegahan dan penurunan kolesterol di dalam saluran cerna hewan percobaan adalah sebagai berikut.
1. Bakteri asam laktat dapat mendegradasi kolesterol menjadi “coprostanol” yaitu sebuah sterol yang tidak diserap oleh usus. Selanjutnya “coprostanol” dan sisa kolesterol dikeluarkan bersama-sama tinja hewan atau manusia. Sebuah penelitian menunjukkan bahwa penurunan kolesterol oleh galur bakteri Lactobacillus secara anaerobik dapat mencapai sekitar 27-38%.
2. Galur bakteri asam laktat memproduksi enzim yang disebut bile salt hydrolase (BSH). Dekonjugasi garam empedu akan meningkatkan asam empedu terkonjugasi yang
Kategori Kolesterol (mg/dl) LDL (mg/dl) Normal < 200 < 130 Hiperkolesterol rendah 200 – 289 130 – 159 Hiperkolesterol sedang 240 - 289 169 – 209 Hiperkolesterol tinggi > 290 > 210 Sumber : Grundy (1991)
tidak mudah diserap dari usus halus dibanding asam empedu konjugasi. Asam empedu konjugasi akan terbuang lewat tinja, sehingga jumlah asam empedu yang kembali ke hati berkurang. Untuk mengimbangi asam empedu tubuh akan mengambil kolesterol tubuh sebagai prekusor. Proses itu akan menurunkan kadar kolesterol darah secara keseluruhan (Anonim. http://anandamarga.or.id/imdex.php).
2.6.2. Lipoprotein
Kolesterol dalam darah diedarkan dalam bentuk lipoprotein. Lipoprotein dibagi menjadi 5 fraksi berdasarkan ultrasentifugasi. Kelima fraksi tersebut adalah kilomokron, very low density lipoprotein (VLDL), intermediet density lipoprotein (IDL), high density lipoprotein (HDL) kolesterol dan low density lipoprotein (LDL) kolesterol (Murray et al., 1996). Kolesterol dominan terdapat dalam LDL dan HDL kolesterol. HDL terlibat dalam pengangkutan kolesterol ke jaringan dan pengangkutan balik kolesterol, sehingga diharapkan kadar HDL yang tinggi dalam darah.
Povey (1994) menyatakan bahwa HDL kolesterol bersifat menguntungkan. HDL kolesterol berfungsi mengumpulkan kelebihan kolesterol dari arteri dan membawanya kembali ke hati, untuk diproses ulang atau diubah menjadi empedu. Wirahadikusumah (1985) menyatakan bahwa jumlah HDL kolesterol yang tinggi akan mempercepat proses pengangkutan kolesterol dari sel tepi yang berarti mengurangi kemungkinan terjadinya penimbunan kolesterol pada dinding pembuluh darah. LDL kolesterol bersifat merugikan karena fungsi utamanya untuk mengumpulkan dan mengalirkan kolesterol dari seluruh tubuh ke dalam sel. Konsentrasi LDL Kolesterol normal pada beberapa hewan dan manusia dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Kadar LDL normal pada manusia dan hewan.
Kelompok LDL (mg/dl) Manusia 79-90 Mencit 20 Tikus 24 Marmut 28 Kelinci 17 Monyet 42 Kera besar 46 Domba 24 Sumber: Grundy (1991)
2.6.3. Metabolisme Trigliserida
Trigliserida merupakan ester dari gliserol dan asam lemak. Lemak ini dibawa dalam aliran darah oleh very low density lipoprotein (VLDL). Seperti halnya kolesterol, trigliserida dibuat di dalam hati atau berasal dari lemak dalam makanan. Trigliserida merupakan suatu sumber energi penting untuk tubuh, tetapi jika berlebihan dapat meningkatkan kecenderungan pembentukan bekuan dalam darah. Kadar trigliserida yang meningkat (trigliseridemia) cenderung akan mengalami peningkatan Penyakit Jantung Koroner (Povey, 1994). Disamping digunakan sebagai sumber energi, trigliserida dapat dikonversi menjadi kolesterol, fosfolipid dan bentuk lipid lainnya (Heslet, 1991).
Jaringan adiposa secara khusus merupakan tempat sintesis, penyimpanan dan hidrolisis trigliserida. Kadar trigliserida normal pada orang dewasa adalah antara 30-170 mg/100 ml. Nilai yang melebihi 250 mg/100 ml dianggap berindikasi hipertrigliseridemia. Heslet (1991) menyatakan trigliseridemia dapat disebabkan oleh karbohidrat dalam makanan yang dikonsumsi. Dalimartha (2001) menyatakan bahwa konsumsi bahan makanan seperti alkohol, makanan manis, santan dan karbohidrat secara berlebihan akan meningkatkan kadar trigliserida. Hipertrigliseridemia sering diikuti dengan penurunan HDL Kolesterol dan meningkatnya kandungan very low density lipoprotein (VLDL) dan Low Density Lipoprotein (LDL) Kolesterol. Masalah kolesterol akhir-akhir ini banyak dibicarakan karena ada hubungannya dengan penyakit arterosklerosis dan penyakit kardiovaskuler pada manusia. Banyak penelitian menunjukkan bahwa seseorang dengan diet rendah lemak resiko penyakit jantung koroner (PJK) lebih rendah dibandingkan dengan diet lemak tinggi, khususnya lemak jenuh dan kolesterol.
Korelasi positif antara kadar kolesterol plasma dan resiko PJK diakibatkan oleh efek arterosklerosis karena adanya peningkatan kadar kolesterol plasma. Faktor utama resiko penyakit jantung koroner adalah umur, jenis kelamin, rokok, hipertensi, diabetes yang meningkatkan LDL kolesterol (≥ 4,1 mmol/L atau 160 mg/dL) dan menurunkan HDL kolesterol (<0,9 mmol/L atau 35 mg/dL). PJK sangat berhubungan dengan adanya arterosklerosis, yang menggambarkan kemunduran beberapa fenomena meliputi interaksi antar lipid plasma, lipoprotein, monosit, platelet dan endotelium dan otot polos pada dinding arteri yang berangsur-angsur menyempitkan arteri koroner setelah terjadinya trombosit dan koroner. Resiko PJK konstan pada kadar kolesterol 200 mg/dL tapi diatas nilai tersebut akan meningkatkan resiko PJK seiring dengan naiknya kadar kolesterol plasma. Selain PJK, arterosklerosis juga merupakan penyebab naiknya kadar kolesterol
