Evaluasi Metode Enkapsulasi terhadap Karakteristik Fisikokimia, Viabilitas, dan Uji In Vitro Sinbiotik Bifidobacterium bifidum FNCC 0491 dan Inulin

Abstract

Sinbiotik yaitu kombinasi probiotik dan prebiotik yang berperan penting dalam meningkatkan kesehatan pencernaan ruminansia, namun viabilitas bakteri sering kali menurun selama proses pengolahan. Penelitian ini bertujuan mengevaluasi efektivitas tiga metode enkapsulasi, yaitu spray drying (P1), freeze drying (P2), dan cell immobilization (P3), dalam mempertahankan viabilitas serta kualitas fisik produk sinbiotik yang terdiri atas Bifidobacterium bifidum sebagai probiotik dan inulin sebagai prebiotik. Setiap metode dikombinasikan dengan jenis matriks yang berbeda: maltodekstrin (M1), alginat (M2), dan xanthan gum (M3). Parameter yang diamati meliputi scanning electron microscopy (SEM), fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), warna, aroma, tekstur, kecernaan dan degradasi bahan kering serta bahan organik (DBK. DBO, KcBK, KcBO) melalui simulasi saluran pencernaan rumen secara in vitro, serta viabilitas bakteri. Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode enkapsulasi dan bahan penyalut memberikan pengaruh yang signifikan terhadap seluruh parameter. Hasil terbaik pada perlakuan P3M2 terutama disebabkan oleh jaringan gel pelindung yang dibentuk oleh alginat, yang meningkatkan integritas mikrokapsul dan mempertahankan viabilitas bakteri setelah proses enkapsulasi, yang kembali tumbuh setelah 24 jam. Pada proses cell immobilization, alginat bereaksi dengan kalsium klorida (CaCl2) membentuk matriks gel kalsium–alginat yang stabil tanpa paparan suhu tinggi, sehingga mengurangi kerusakan termal pada sel bakteri. Analisis SEM dan FTIR mengonfirmasi bahwa alginat menghasilkan mikrokapsul yang padat dan stabil dengan interaksi molekuler yang kuat, sehingga memungkinkan P3M2 mempertahankan viabilitas bakteri tertinggi di antara semua perlakuan. Temuan ini menegaskan bahwa metode enkapsulasi cell immobilization dengan matriks alginat mampu menghasilkan mikrokapsul dengan struktur gel yang stabil, mempertahankan viabilitas bakteri tertinggi, serta menunjukkan ketahanan yang baik terhadap degradasi dan kecernaan rumen, dengan potensi optimal untuk penghantaran pasca-rumen. Metode ini merupakan pendekatan yang menjanjikan untuk pengembangan aditif pakan sinbiotik yang kuat dan berkinerja tinggi.

Symbiotics, a combination of probiotics and prebiotics, play an important role in improving the digestive health of ruminants; however, bacterial viability often decreases during processing. This study aimed to evaluate the effectiveness of three encapsulation methods, which are spray drying (P1), freeze drying (P2) and cell immobilization (P3), in preserving the viability and physical quality of a symbiotic product consisting of Bifidobacterium bifidum as a probiotic and inulin as a prebiotic. Each method was combined with different coating materials: maltodekstrin (M1), alginate (M2), and xanthan gum (M3). The parameters observed included scanning electron microscopy (SEM), fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), color, aroma, texture, dry matter and organic matter degradation and digestibility (DMD, OMD, IVDMD, IVOMD) through an in vitro rumen gastrointestinal simulation, and bacterial viability. The results showed that the encapsulation method and coating material had significant effects on all parameters. The best results from the P3M2 treatment were mainly due to the protective gel network formed by alginate, which improved the integrity of the microcapsules and maintained bacterial viability after encapsulation, which was regrown after 24 hours. In the cell immobilization process, alginate reacts with calcium chloride (CaCl2) to form a stable calcium-alginate gel matrix without exposure to high temperatures, thereby reducing thermal damage to bacterial cells. SEM and FTIR analyses confirmed that alginate produces dense and stable microcapsules with strong molecular interactions, enabling P3M2 to maintain the highest bacterial viability among all treatments. These findings highlight that the encapsulation method of cell immobilization with an alginate matrix is capable of producing microcapsules with a stable gel structure, maintaining the highest bacterial viability, and showing good resistance to degradation and rumen digestibility, and optimal potential for post-rumen delivery. This method is a promising approach for the development of robust, high-efficacy symbiotic feed additives.