KEMAMPUAN PRODUK FERMENTASI DAN HIDROLISA ENZIMATIS SUSU KEDELAI DALAM MENGIKAT GARAM EMPEDU

Yusmarini, S.Pt.,MP., Dr. Ir. Retno Indrati, M.Sc.

2011 | Disertasi | S3 Ilmu Pangan

Produk olahan kedelai terutama produk fermentasi mempunyai efek menguntungkan bagi kesehatan diantaranya dapat menurunkan level kolesterol plasma (bersifat hipokolesterolemik). Salah satu mekanisme hipokolesterolemik adalah melalui pengikatan garam empedu. Efek hipokolesterolemik dari produk kedelai salah satunya diberikan oleh protein atau peptida bioaktif yang merupakan hasil hidrolisa protein kedelai secara enzimatis. Protein atau peptida bioaktif yang mampu mengikat garam empedu umumnya mengandung asam amino hidrofobik pada terminal-N. Susu kedelai terfermentasi yang dibuat dengan menambahkan bakteri asam laktat proteolitik hasil isolasi dari susu kedelai yang terfermentasi secara spontan, diharapkan mampu mengikat garam empedu, karena diduga mengandung peptida bioaktif yang dihasilkan oleh aktivitas proteolitik bakteri asam laktat. Kemampuan produk fermentasi susu kedelai dalam mengikat garam empedu dapat ditingkatkan dengan hidrolisa protein lebih lanjut sehingga dihasilkan peptida bioaktif lebih banyak. Penambahan protease spesifik asam amino hidrofobik (thermolysin) pada susu kedelai terfermentasi, merupakan cara yang dapat dilakukan untuk menghidrolisa protein lebih lanjut. Tujuan penelitian secara umum adalah mempelajari kemampuan produk susu kedelai yang difermentasi dengan isolat bakteri asam laktat proteolitik hasil isolasi dari susu kedelai terfermentasi spontan dan kemampuan produk hidrolisa enzimatis susu kedelai terfermentasi dalam mengikat garam empedu. Tujuan khusus penelitian ini adalah (i) mendapatkan isolat bakteri asam laktat yang dapat tumbuh pada susu kedelai dan menghasilkan protease, (ii) mengkaji kemampuan isolat bakteri asam laktat proteolitik dalam memfermentasi susu kedelai, (iii) mengkaji kemampuan susu kedelai, produk fermentasi dan hidrolisa enzimatis susu kedelai dalam mengikat garam empedu secara in vitro dan (iv) mengkaji stabilitas hidrolisat terhadap pepsin dan pankreatin dan pengaruhnya terhadap pengikatan garam empedu secara in vitro. Penelitian terdiri dari 3 tahap percobaan yakni (i) isolasi dan identifikasi bakteri asam laktat proteolitik dari susu kedelai yang terfermentasi spontan, (ii) fermentasi susu kedelai oleh bakteri asam laktat proteolitik dan (iii) pengukuran kemampuan pengikatan garam empedu oleh susu kedelai, produk fermentasi dan produk hidrolisa enzimatis susu kedelai serta uji stabilitas terhadap enzim pencernaan. Hasil isolasi dan identifikasi mendapatkan 2 isolat bakteri asam laktat proteolitik yakni Lactobacillus plantarum 1 R.1.3.2 dan Lactobacillus plantarum 1 R.11.1.2. Hasil pengukuran aktivitas proteolitik secara kuantitatif menunjukkan bahwa aktivitas proteolitik isolat L. plantarum 1 R.1.3.2 (0,468 U/ml) dan L. plantarum 1 R.11.1.2 (0,418 U/ml) lebih tinggi dibanding L. acidophilus FNCC 0051 (0,352 U/ml). Perbedaan aktivitas proteolitik isolat L. plantarum 1 R.1.3.2, L. plantarum 1 R.11.1.2 dan L.acidophilus FNCC 0051 akan berpengaruh pada kemampuan menghidrolisa protein dan jumlah ataupun jenis peptida yang dihasilkan. Isolat L. plantarum 1 R.1.3.2 dan L. plantarum 1 R.11.1.2 mampu memfermentasi sumber gula yang terdapat pada susu kedelai, ditandai dengan terjadinya peningkatan jumlah koloni bakteri sebanyak 6 log cycle selama 20 jam inkubasi. Peningkatan jumlah koloni bakteri diikuti dengan penurunan nilai pH dan peningkatan total asam tertitrasi. Hasil analisa dengan elektroforesis menunjukkan bahwa terdapat perbedaan profil protein pada susu kedelai sebelum dan setelah fermentasi. Pada susu kedelai terfermentasi dijumpai protein yang berukuran 163.830 Da, 109.572 Da, 77.392 Da dan 25.888 Da dan protein tersebut tidak dijumpai pada susu kedelai non fermentasi. Pengikatan terhadap asam kolat (1,09 – 1,19 µmol/100 mg protein) lebih rendah dibandingkan dengan pengikatan terhadap sodium deoksikolat (1,21 – 1,26 µmol/100 mg protein) dan sodium taurokolat (1,33 – 1,38 µmol/100 mg protein). Pengikatan yang paling besar dijumpai pada sodium taurokolat. Besar kecilnya pengikatan terhadap garam empedu diduga ada kaitannya dengan struktur kimia dan sifat ionik dari garam empedu. Kemampuan isolat L. plantarum 1 R.11.1.2 untuk menghasilkan produk yang dapat mengikat sodium taurokolat secara statistik lebih tinggi dibanding isolat L. acidophilus FNCC 0051, namun berbeda tidak nyata dengan kemampuan L. plantarum 1 R.1.3.2. Hal ini diduga berkaitan dengan adanya perbedaan aktivitas proteolitik antara L. acidophilus FNCC 0051 dengan L. plantarum 1 R.1.3.2 dan L. plantarum 1 R.11.1.2. Aktivitas proteolitik akan bepengaruh pada jumlah dan jenis peptida yang dihasilkan. Jumlah dan jenis peptida yang sama akan memberikan pengaruh yang sama terhadap kemampuan pengikatan garam empedu. Susu kedelai yang difermentasi oleh L. plantarum 1 R.11.1.2 mampu mengikat sodium taurokolat sebesar 1,40 µmol/100 mg protein. Terjadi peningkatan pengikatan sodium taurokolat sebesar 5,3% setelah susu kedelai difermentasi oleh L. plantarum 1 R.11.1.2. Kemampuan untuk mengikat sodium taurokolat mengalami peningkatan yang lebih signifikan pada produk hidrolisa enzimatis (berat molekul < 7000 Da) yakni 1,51 µmol/100 mg protein. Terjadi peningkatan pengikatan sodium taurokolat sebesar 13,5% dari susu kedelai atau meningkat sebesar 7,9% dari susu kedelai terfermentasi. Hidrolisa oleh pepsin dan pankreatin tidak menyebabkan terjadinya penurunan kemampuan produk hidrolisa enzimatis dalam mengikat sodium taurokolat, baik pada produk yang mempunyai berat molekul ≥ 7000 Da maupun yang berukuran < 7000 Da. Meskipun hidrolisa protein tetap terjadi oleh pepsin dan pankreatin, namun tidak menurunkan kemampuan produk untuk mengikat sodium taurokolat.

Soy processing products, especially fermentation product has beneficial effect on health such as decreasing plasma cholesterol because of their hypocholesterolemic characteristic. One of the hypocholesterolemic mechanisms is through bile salt binding. The hypocholesterolemic effect of the soy products is because of protein or bioactive peptide content that results from the enzymatic hydrolysis of the soy protein. Generally, the protein or the bioactive peptide which possessing an ability to bind the bile salt contains hydrophobic amino acid in terminal-N. It is expected that the fermented soy milk by lactic acid bacteria isolated from spontaneous fermented soy milk, is able to bind the bile salt because it contains the bioactive peptide resulting from the proteolytic activity of the lactic acid bacteria. The ability of the fermented soy milk in binding the bile salt can be increased with further protein hydrolysis that result in more bioactive peptide. The addition of hydrophobic amino acid specific protease (thermolysin) to the fermented soy milk product will helps to further hydrolyze the protein. General, aim of the study is to investigate the ability of the soy milk products fermented by the proteolytic lactic acid bacteria isolated from the spontaneous fermented soy milk and the further enzymatic hydrolysis of that product in binding the bile salt. The specific objectives of the study are (i) to obtain lactic acid bacteria which able to grow in the soy milk and to produce protease (ii) to examine the ability of the isolate to ferment the soy milk, (iii) to examine the ability of the soy milk, the fermented soy milk product and the enzymatic soy milk hydrolysis product in the binding of bile salt in vitro and (iv) to examine binding stability the bile salt and the products to pepsin and pancreatin hydrolysis in vitro. The study is devided into three experimental steps, which are (i) the isolation and identification of proteolytic lactic acid bacteria from spontaneous fermented soy milk, (ii) the soy milk fermentation using proteolytic lactic acid bacteria, and (iii) the measurement of the ability of the soy milk, fermented soy milk and enzymatic hydrolysis soy products to bind the bile salt and their stability to digestive enzymes. The results show that there are two proteolytic lactic acid bacteria isolates, namely Lactobacillus plantarum 1 R.1.3.2 and Lactobacillus plantarum 1 R.11.1.2. The quantitative measurement of the proteolytic activity of the isolates L. plantarum 1 R.1.3.2. and L. plantarum 1 R.11.1.2 compared to L. acidophilus FNCC 0051 indicate that the proteolytic activity of the isolates L. plantarum 1 R.1.3.2 (0.468 U/ml) and L. plantarum 1 R.11.1.2 (0.418 U/ml) are higher than that of L. acidophilus FNCC 0051 (0.352 Um/ml). These differences can influence the ability in hydrolyzing the protein to the number and kinds of the resulting peptide. The isolate L. plantarum 1 R.1.3.2 and L. plantarum 1 R.11.1.2 are able to ferment the existing carbon sources in the soy milk as indicated by the increase in the number of the bacterial colonies of 6 log cycle during 20 hours incubation. The increase of the number of the bacterial colonies is followed by the decrease in the pH and increase in the titrable acidity. During the incubation period the protein hydrolysis by the L. plantarum 1 R.1.3.2 and L. plantarum 1 R.11.1.2 place as indicated by the dissimilar pattern protein pattern before and after fermentation. The binding of the cholic acid in the products (1.09 – 1.19 mol/10 mg protein) was lower than that of sodium deoxycholate (1.21-1.26 mol/10 mg protein) and sodium taurocholate (1.33-1.38 mol/10 mg protein). The highest binding is found in the sodium taurocholate. Chemical structures and ionic properties of the bile salts are suggesting affecting the binding strength. The ability of the L. plantarum 1 R.11.1.2 to produce peptides which able to bind the sodium taurocholate is statistically better than the L.acidophilus FNCC 0051, but it is not significantly different from that of L. plantarum 1 R.1.3.2. Probably, it correlate to the presence of dissimilar proteolytic activity in the L. acidophilus FNCC 0051, L. plantarum 1 R.1.3.2 and L. plantarum 1 R.11.1.2. The proteolytic activity will influence the number and kinds of peptides produced. The same number and kinds of the peptides will have the same impact on the binding ability of the bile salt. The soy milk fermented by the L. plantarum 1 R.11.1.2 is able to bind the sodium taurocholate 1.40 mol/100 mg protein. This binding increases 5.3% compare to that of the soy milk. The ability to bind the sodium taurocholate increased significantly when the fermented product is further hydrolyzed enzymatically (1.51 mol/100 mg protein for molecular weight <7000 Da). This binding increases 13.5% and 7.9% compared to soy milk and fermented soy milk respectively. The results of the study show that pepsin and pancreatin do not decrease the ability of the enzymatic hydrolysis product in binding to sodium taurocholate, both the products having molecular weight of 7000 Da and <7000 Da. At though these proteins are hydrolyzed by pepsin and pancreatin, their ability to bind the sodium taurocholate do not decrease.

Kata Kunci : bakteri asam laktat, proteolitik, susu kedelai terfermentasi, garam empedu