Aktivitas Antioksidan Susu Sapi dan Susu Kedelai yang Difermentasi oleh Bakteri Asam Laktat Asal Granula Kefir

Abstract

Salah satu hasil metabolisme sel normal di dalam tubuh adalah radikal bebas. Radikal bebas akan menarik elektron dari senyawa lain untuk mencapai stabilitas ketika reaktivitas di dalam tubuh sangat tinggi. Reaksi di dalam tubuh terjadi secara berantai dan menyebabkan kerusakan sel hidup. Jenis radikal bebas dalam sistem biologis tubuh adalah turunan dari oksigen atau Reactive Oxygen Species (ROS) dan Reactive Nitrogen Species (RNS) dimana radikal bebas tersebut jika berada pada konsentrasi yang tinggi dapat menyebabkan munculnya berbagai penyakit seperti diabetes melitus, neuro degeneratif, rheumatoid arthritis, katarak, kardiovaskuler, gangguan pernapasan, dan penuaan dini. Radikal bebas dapat dicegah dengan meningkatkan aktivitas antioksidan di dalam tubuh. Pangan yang mengandung antioksidan dapat mengurangi aktivitas ROS dan radikal bebas sehingga mampu membantu tubuh manusia untuk mengurangi kerusakan oksidatif, salah satunya yaitu pangan fermentasi. Beberapa pangan fermentasi yang memiliki aktivitas antioksidan adalah kefir, susu kuda fermentasi, susu unta fermentasi, pasta udang fermentasi, ikan fermentasi atau pekasam, kimchi, dan tempe. Aktivitas antioksidan pangan fermentasi antara lain karena kandungan peptida bioaktifnya. Susu memiliki kandungan protein yang dapat menjadi sumber peptida bioaktif sebagai antioksidan. Selama proses fermentasi, Bakteri Asam Laktat (BAL) seperti Lactobacillus, Lactococcus, dan Streptococcus menghasilkan enzim protease yang menghidrolisis protein sehingga terbentuk peptida termasuk peptida bioaktif. Protease yang diproduksi oleh masing-masing spesies mempengaruhi proses hidrolisis protein menjadi peptida bioaktif dan asam amino dalam jumlah besar. Isolat BAL Lactobacillus kefiri YK4, L. rhamnosus BD2, dan L. kefiri JK17 telah berhasil diisolasi dari granula kefir. BAL tersebut menunjukkan kemampuan menghasilkan peptida bioaktif sebagai antioksidan pada susu sapi skim. Produksi peptida bioaktif yang berperan sebagai antioksidan dipengaruhi oleh jenis kultur, waktu fermentasi, dan jenis substrat sebagai sumber proteinnya. Oleh karena itu, pengaruh waktu fermentasi dan jenis substrat susu sapi skim dan susu kedelai perlu dievaluasi terhadap aktivitas antioksidan yang dihasilkan oleh Lactobacillus kefiri YK4, L. rhamnosus BD2, dan L. kefiri JK17. Penelitian ini dilakukan dalam 4 tahapan yaitu (1) pengaruh waktu fermentasi (0, 24, 48, 72 jam) terhadap aktivitas antioksidan susu sapi skim dan susu kedelai yang difermentasi oleh Lactobacillus kefiri YK4, L. rhamnosus BD2, L. kefiri JK17; (2) pengaruh substrat (susu sapi skim dan susu kedelai) dengan waktu fermentasi dan isolat terbaik dari pengujian tahap sebelumnya terhadap aktivitas antioksidan; (3) fraksinasi susu sapi skim dan kedelai yang difermentasi oleh L. rhamnosus BD2 berdasarkan ukuran molekul >10 kDa dan <3 kDa; dan (4) karakterisasi profil peptida dalam fraksi yang memiliki aktivitas antioksidan tertinggi. Pengamatan dilakukan terhadap pertumbuhan BAL, pH, TAT (total asam tertitrasi), aktivitas antioksidan (% penghambatan radikal DPPH), dan total peptida, khusus pada tahap keempat pengamatan melalui profil kromatogram LC-MS-MS. Hasil penelitian menunjukkan semua isolat mampu tumbuh dan memfermentasi susu sapi skim dan susu kedelai dengan total BAL mencapai 9 log CFU/mL pada 48 dan 72 jam fermentasi. Peningkatan siginfikan pada TAT dan total peptida serta penurunan nilai pH selama 72 jam fermentasi. Pertumbuhan ketiga isolat sedikit lebih lambat pada susu kedelai. Aktivitas antioksidan maksimum dicapai pada 72 jam fermentasi susu sapi skim tetapi tidak berbeda nyata dengan 48 jam kecuali L. kefiri YK4. Meskipun aktivitas antioksidan susu sapi skim yang difermentasi oleh ketiga isolat tidak berbeda nyata, namun L. rhamnosus BD2 merupakan isolat yang menghasilkan aktivitas antioksidan tertinggi pada susu kedelai fermentasi. Secara umum peningkatan aktivitas antioksidan sejalan dengan peningkatan peptida. Fraksinasi susu fermentasi L. rhamnosus BD2 menunjukkan aktivitas antioksidan tertinggi terjadi pada fraksi <3 kDa baik pada susu sapi skim fermentasi maupun susu kedelai fermentasi. Hal ini menunjukkan bahwa peptida berberat molekul rendah yang berperan terhadap aktivitas antioksidan susu sapi skim fermentasi maupun susu kedelai fermentasi. Hasil analisis LC-MS-MS menunjukkan kedua susu fermentasi mempunyai komposisi peptida berbeda yang ditunjukkan oleh profil kromatogram. Pada susu sapi skim fermentasi berhasil diidentifikasi peptida dengan berat molekul <3 kDa sebanyak 529 peptida, sedangkan pada susu kedelai fermentasi sebanyak 569 peptida. Peptida pada susu sapi skim fermentasi merupakan hasil hidrolisis protein induk casein (αS1-casein, αS2-casein, β-casein, κ-casein), lactoferin dan β-lactoglobulin. Pada susu kedelai fermentasi berasal dari protein induk β conglycinin dan glycinin. Penelitian ini menunjukkan bahwa ketiga isolat tersebut dapat digunakan sebagai kultur starter dalam fermentasi susu sapi skim dan susu kedelai untuk meningkatkan aktivitas antioksidannya. Peptida dengan berat molekul <3 kDa berperan terhadap aktivitas antioksidan.