Perubahan Alergenisitas Protein Kedelai Lokal dalam Pengolahan Tempe dan Pencernaan In Vitro

Abstract

Alergi merupakan salah satu masalah kesehatan global. Seiring dengan meningkatnya prevalensi alergi pangan, kedelai telah diakui sebagai salah satu dari sembilan alergen utama di dunia karena mengandung protein imunoreaktif, terutama Gly m 5 (ß-konglisinin) dan Gly m 6 (glisinin). Meskipun kedelai merupakan salah satu sumber protein nabati utama di Indonesia, kandungan protein alergen yang dimilikinya membatasi pemanfaatannya sebagai pangan bagi individu yang sensitif terhadap protein kedelai. Penelitian ini bertujuan untuk memberikan landasan ilmiah yang mendalam mengenai bagaimana proses pengolahan tempe dapat memodifikasi struktur protein kedelai dan signifikan menurunkan tingkat alergenisitasnya melalui pendekatan yang terintegrasi antara bibliometrik dan meta-analisis, eksperimen laboratorium, pemodelan in silico dan pencernaan in vitro, dan analisis peptida alergenik dengan LC-HRMS. Metodologi penelitian dilakukan dalam empat tahap penelitian. Tahap pertama adalah studi bibliometrik dan meta-analisis terhadap 111 artikel riset global untuk memetakan teknologi pengolahan yang efektif dalam menurunkan kapasitas pengikatan IgE. Pada tahap kedua, analisis perubahan profil protein pada varietas kedelai lokal (Grobogan dan Anjasmoro) dalam tahap pengolahan tempe (kedelai mentah, kedelai rebus, tempe mentah, dan tempe goreng) menggunakan SDS-PAGE, immunoblotting dengan serum pasien alergi, serta imunoreaktivitas protein dengan ELISA. Selanjutnya, penelitian tahap ketiga adalah integrasi pemodelan in silico (PeptideCutter) untuk memprediksi posisi pemotongan enzim pencernaan, yang kemudian diverifikasi melalui simulasi pencernaan in vitro (fase lambung dan usus halus). Penelitian tahap keempat adalah identifikasi peptida alergenik menggunakan LC-HRMS. Tahap pertama penelitian ini diawali dengan studi bibliometrik dan meta-analisis terhadap 111 artikel riset global periode 2000–2023 untuk memetakan tren riset dan efektivitas berbagai teknologi pengolahan dalam mereduksi alergen kedelai. Hasil analisis bibliometrik menunjukkan bahwa riset alergenisitas kedelai telah memasuki fase akselerasi sejak tahun 2017, dengan Tiongkok sebagai kontributor terbesar dunia. Melalui pendekatan meta-analisis dengan model efek acak, ditemukan bukti kuantitatif bahwa teknologi pengolahan secara signifikan mampu menurunkan alergenisitas kedelai dengan nilai standardized mean difference (SMD) gabungan sebesar -11,507. Hasil penelitian ini mengidentifikasi bahwa ekstrusi, pulsed ultraviolet (PUV), dan kombinasi fermentasi dan hidrolisat metode yang paling efektif dalam merusak epitop alergenik dibandingkan dengan metode lainnya. Tahap kedua penelitian berfokus pada karakterisasi perubahan alergen pada dua varietas kedelai lokal Indonesia, yaitu Grobogan dan Anjasmoro, pada setiap tahapan pengolahan, meliputi kedelai mentah, rebus, fermentasi, dan goreng. Karakterisasi tersebut dilakukan menggunakan analisis SDS-PAGE, immunoblotting dengan serum pasien alergi kedelai, serta kuantifikasi imunoreaktivitas protein kedelai menggunakan ELISA. Hasil analisis menunjukkan bahwa tahap perebusan menyebabkan denaturasi dan agregasi protein yang ditandai dengan hilangnya pita protein berbobot molekul tinggi (>43 kDa). Perubahan yang lebih nyata terjadi pada tahap fermentasi oleh Rhizopus oligosporus, ketika aktivitas proteolitik enzim protease ekstraseluler memicu degradasi protein berukuran besar menjadi peptida berbobot molekul rendah (<15 kDa). Analisis ELISA secara kuantitatif menunjukkan penurunan imunoreaktivitas yang signifikan, yaitu sebesar 96,86% pada varietas Grobogan dan 99,89% pada varietas Anjasmoro. Hasil immunoblotting turut mengonfirmasi penurunan jumlah pita pengikat IgE, dari 11–12 pita pada kedelai mentah menjadi hanya 2–3 pita pada tempe goreng. Tahap ketiga penelitian ini adalah integrasi prediksi in silico dan simulasi pencernaan in vitro untuk memahami nasib alergen saat dikonsumsi manusia. Pemodelan komputer menggunakan platform PeptideCutter memprediksi bahwa enzim pepsin di lambung dengan jumlah posisi pemotongan mencapai 90–94 posisi, jauh lebih banyak dibandingkan enzim tripsin dan kimotripsin yang memiliki 15–16 posisi pemotongan. Verifikasi laboratorium melalui simulasi pencernaan lambung dan usus halus menunjukkan bahwa terdapat fraksi protein stabil (41–57 kDa) yang bertahan dari pencernaan. Pengolahan kedelai menjadi tempe diikuti proses pencernaan berhasil mengurangi total kapasitas pengikatan IgE pada semua perlakuan. Hasil tersebut menunjukkan bahwa struktur protein yang tersisa setelah proses pencernaan tidak lagi mampu dikenali oleh antibodi IgE penderita alergi, sehingga mengindikasikan bahwa fermentasi yang diikuti oleh proses pencernaan memberikan kontribusi signifikan terhadap penurunan potensi alergenisitas kedelai. Pada tahap keempat dilakukan identifikasi protein dan peptida spesifik menggunakan pendekatan proteomik berbasis Liquid Chromatography-High Resolution Mass Spectrometry (LC-HRMS) pada kedelai varietas Grobogan. Analisis proteomik mengidentifikasi 43 peptida. Berdasarkan 43 peptida yang teridentifikasi, dua peptida pada sampel tempe goreng dikategorikan sebagai peptida berisiko tinggi karena memiliki karakteristik hidrofobisitas dan stabilitas termal yang tinggi. Salah satu peptida, LAFLFLLSTLLLSSYLCCRHNR, teridentifikasi sebagai kandidat berisiko tertinggi yang diduga resisten terhadap degradasi proteolitik. Konfirmasi molekuler menunjukkan bahwa protein penyimpan utama kedelai yang bersifat alergenik (Gly m 5, Gly m 6, dan Gly m TI) tidak terdeteksi setelah proses fermentasi menjadi tempe. Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa kedelai lokal dalam pengolahan tempe berpotensi sebagai alternatif protein yang aman bagi individu sensitif terhadap alergi kedelai. Mekanisme denaturasi panas, proteolisis oleh kapang Rhizopus oligosporus, dan pencernaan manusia secara efektif menghancurkan epitop alergenik kedelai. Kedelai varietas Grobogan dan Anjasmoro berpotensi digunakan sebagai bahan baku utama tempe hipoalergenik. Penelitian ini masih berbasis pada metode in vitro dan in silico, sehingga memerlukan validasi klinis lanjutan melalui uji Skin Prick Test dan Oral Food Challenge untuk memastikan keamanan pada penderita alergi sebelum klaim sebagai pangan hipoalergenik dapat diberikan.