Mikroorganisme Saluran Pencernaan Bekerja Sama dengan Inangnya dalam Memetabolisme, Mungkin dapat Digunakan untuk Mendetoksifikasi Arsenik

Penyerapan Arsenik oleh tanaman padi. Credit: speciation.net

Kontaminasi arsenik di lingkungan terutama diakibatkan oleh penambangan logam. Arsenik sebagian besar mengkontaminasi air dan tanah, kemudian diserap oleh tanaman, dan terakumulasi di tubuh hewan (Hernandez dkk., 2009). Arsenik di dalam larutan merupakan zat yang tidak berwarma, tidak berbau, dan tidak berasa. Kontaminasi arsenik ke dalam tubuh terutama berasal dari air yang kita minum, namun kontaminasi lain dapat berasal dari sayuran dan daging yang kita konsumsi (Edward, 2009). 

Arsenik (As) merupakan salah satu logam berat yang dapat menipiskan antioksidan yang terkandung di dalam sel-sel, seperti glutathione dan antioksidan yang mengandung thiol yang lain dan grup thiol-berikatan protein, menjadi jalur utama kemungkinan toksisitas senyawa tersebut, dapat menyebabkan pendarahan pada urin, rasa pencernaan yang tidak nyaman, diare, sakit kepala, mual, koma, dan kematian (Hughes, 2002). Selain itu paparan arsenik di dalam tubuh juga berkaitan dengan penyakit kanker, diabetes, dan kelainan kardiovaskular (Lu dkk., 2014). Konsentrasi arsenik di dalam tubuh (dalam bentuk As2O3) aadalah maksimal 1 ppm (Standard Methods of Analysis in Food Safety Regulation, The Third Method, Apparatus B).

Paparan arsenik di dalam pencernaan sebenarnya dapat mengubah kemelimpahan komunitas mikrobiome, juga secara substansial mengganggu profil tingkatan fungsi metabolisme (Lu dkk., 2014), naman menurut Fein dkk., 2001 B. subtillis dapat mengubah pH lingkungan, mengubah ion permukaan, sehingga bakteri tersebut dapat menjerap logam terlarut. Mikroorganisme tidak dapat metabolisme dan mendegradasi arsenik karena arsenik merupakan elemen alami dan struktur utamanya merupakan atom, mikroorganisme hanya dapat mengubah elemen dari bahan yang berbahaya menjadi kurang berbahaya. Mikroorganismenya adalah: i) mengubah reaksi ion asam teikoat dan peptidoglikan pada dinding sel sehingga dapat menjerap logam berat, ii) pengendapan logam berat melalui reaksi nukleasi, iii) berikatan dengan nitrogen dan oksigen (Mueller dkk., 1989). Bacillus spp. memiliki kemampuan menyerap logam berat yang besar karena kandungnan asam teikoat dan peptodoglikan yang tinggi di dinding selnya. Clostridium dan Lactobacillus dan berbagai bakteri gram positif lain merupakan contoh lain bakteri gram positif yang memeiliki kemampuan menjerap dan mengeluarkan logam berat (Vrieze dkk., 2010).

Selain memilik kemampuan menjerap, bakteri-bakteri tersebut juga dapat mengeluarkan logam berat tersebut dari cairan sel (Hamlett dkk., 1992). Konsumsi makanan yang mengandung probiotik seperti yoghurt yang mengandung Lactobacilli dan tipe bakteri lain merupakan cara yang ideal untuk mencegah dan mengurang keracunan logam berat dan melindungi penyerapan logam berat ke tubuh (Monachese dkk., 2012)

Pustaka:

1. Edward F.. The GREEN Body Cleanse. 2009. HOW TO CLEANSE YOUR BODY AND HOME OF HARMFUL TOXINS USING ORGANIC METHODS. Global Healing Center, lP, AS
2. Environmental Protection Agency Office of Pesticide Programs. 2014. US 
3. Fein JB, Martin AM, Wightman PG. 2001. Metal adsorption onto bacterialsurfaces:developmentofapredictiveapproach.Geochim.Cosmochim. Acta 65:4267–4273 
4. Hamlett NV, Landale EC, Davis BH, Summers AO. 1992. Roles of the Tn21 merT, merP, and merC gene products in mercury resistance and mercury binding. J. Bacteriol. 174:6377–6385 
5. Hughes MF. 2002. Arsenic toxicity and potential mechanisms of action. Toxicol. Lett. 133:1–16 
6. INDEX to PESTICIDE TYPES and FAMILIES and PART 180 TOLERANCE INFORMATION of PESTICIDE CHEMICALS in FOOD and FEED COMMODITIES 
7. Lu, Kun Ryan Phillip Abo, Katherine Ann Schlieper, Michelle E. Graffam, Stuart Levine, John S. Wishnok, James A. Swenberg, Steven R. Tannenbaum, dan James G. Fox. 2014. Arsenic Exposure Perturbs the Gut Microbiome and Its Metabolic Profile in Mice: An Integrated Metagenomics and Metabolomics Analysis. Environ Health Perspect 122:284–291  
8. Monachese, Marc,  Jeremy P. Burton, dan Gregor Reid. 2012. Bioremediation and Tolerance of Humans to Heavy Metals through Microbial Processes: a Potential Role for Probiotics?, Minireview. Applied and Environmental Microbiology Vol. 78 No. 18 p. 6397–6404  
9. Mueller JG, Chapman PJ, Pritchard PH. 1989. Creosote-contaminated sites. Their potential for bioremediation. Environ. Sci. Technol. 23: 1197–1201  
10. Vrieze A, et al. 2010. The environment within: how gut microbiota may influence metabolism and body composition. Diabetologia 53: 606–613
11. www.speciation.net 

Continue Reading

Fermentasi Daging: Kebaikan dalam Segigit Sosis Vs Segigit Daging

Credit: abwaba.com

Meskipun hasil fermentasi produk olahan daging seperti sosis tidak seterkenal produk olahan susu seperti keju dan yoghurt. Produk olahan susu masih mengandung bakteri starter yang tumbuh pada susu tersebut dan berperan sebagai bakteri baik ketika bakteri tersebut masuk ke sistem pencernaan manusia, sedangkan sosis tidak mengandung strater yang masih hidup ketika sosis tersebut dimasak atau sudah dalam bentuk siap makan, namun sosis masih memiliki beberapa kebaikan seperti:

Pembuatan sosis dilakukan dengan menambahkan kultur (BAL) bakteri asam laktat seperti Lactococcus lactis, Lactobacillus sakei, Staphylococcus carnosus,  Staphylococcus xylosus (SS3), Lactobacillus plantarum, Lactobacillus curvatus, dan bakteri-bakteri lain seperti Pediococcus spp., Streptomyces natalensi, dan Leuconostoc spp., Fermentasi yang dilakukan oleh bakteri-bakteri ini selain dapat menguraikan protein yang terdapat pada daging menjadi asam amino-asam amino yang siap diserap oleh tubuh, juga dapat meningkatkan rasa, aroma, dan warna atau organoleptik sosis. Selain itu, bakteri-bakteri ini juga mengandung bahan-bahan pengawet alami seperti bakterisosin.

Lactobacillus sakei dapat memperbaiki kualitas organoleptik dan sensori sosis dan penghasil bakteriosin sakasin K yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen Listeria monocytogenes (Hugas dkk., 1995). BAL memiliki fungsi untuk membentuk aroma dan menghasilkan senyawa antimikroba seperti asam laktik dan dan asam asetik, hidrogen peroksida, diasetil, dan bakteriosin (Papamanoli, 2003). Pediococcus acidilactici dan P. pentosaceus menghasilkan bakteriosin pediosin yang bersifat tahan panas, dapat digunakan di berbagai macam pH, dan dapat memerangi bakteri pembusuk dan patogen gram positif seperti L. monocytogenes, Enterococcus faecalis, S. aureus, and C. perfringens (Papagianni dan Anastasiadou. 2009). Streptomyces natalensis  menghasilkan anti jamur yaitu natamisin yang dapat memerangi pertumbuhan jamur patogen. Staphylococcus carnosus dan S. xylosus memiliki kemampuan untuk memperlambat bau tengik melalui dekomposisi peroksida, mengurangi nitrat untuk pembentukkan warna, dan meningkatkan aroma hasil dari proteolisis (Hammes dan Knauf, 1994)

Sosis dari daging mengandung turunan gizi yang berupa energi, protein, vitamin B, besi, dan zinc (Quasem dkk., 2009). Sedangkan sosis dari ikan mengandung turunan berupa selenium,  iodin,  vitamin-B, polyunsaturated fatty acids (PUFAs) tinggi, asam lemak omega-3, eicosapentaenoic acid (EPA), dan docosahexaenoic acid (DHA) (Fournier dkk., 2007 dalam Ozer dkk., 2012)

Manurut laporan Abou Arab, 2002 menyatakan bahwa proses fermentasi daging dan susu menghasilkan produk pengolahan susu (keju) dan produk olahan daging (sosis) mengurangi residu pestisida karena aktifitas starer pada susu dan daging tersebut. Selain itu penulis juga melaporkan bahwa BAL dapat menurunkan beberapa tipe pestisida (DDT, malation, dan fenvalerat) pada masa inkubasi selama 120 jam. Peric dkk., 1981 juga menyebutkan bahwa penambahan beberapa bakteri ke dalam fermentasi sosis akan menurunkan konsentrasi HCH secara signifikan.

Bahan Aditif

Apakah sosis tidak menggunakan bahan pengawet? Tetap menggunakan, jamur lebih sering tumbuh pada sosis kering sehingga perlu tambahan pengawet makanan, bahan pengawet yang sering digunakan antara lain asam sorbat, potasium sorbat, asam laktat. Selain itu sosis biasanya menggunakan pewarna, bahan tambahan anti bakteri, antioksidan, pengawet makanan, fortifikasi, pengemulsi dan penambah aroma (Quasem dkk., 2009).

Pustaka:

1.       Abou-Arab, A.A.K. 2002. Degradation of organochlorine pesticides by meat starter in liquid media and fermented sausage. Food and Chemical Toxicology, 40, 33-41.

2.       Al-ahmad, Shadi . 2015. The Effect of Starter Cultures on thePhysico–chemical,Microbiological and Sensory Characteristics of Semi-dried Sausages. International Journal of ChemTech Research. Vol.7, No.4, pp  2020-2028.

3.       Fournier, V., Destaillats, F., Hug, B., Golay, P.A., Joffre, F., Jauneda, P., Semon, E. Dionesi, F., Lambelet, P., dan Sebedio, J.L. 2007. Quantification of eicosapentaenoic and docosahexaenoic acid geometrical isomers formed during fish oil deodorization by gas-liquid chromatography, Journal of Chromatography A 2007, 1154, 353-359. Dalam Özer, Eda, Mustafa Ünlüsayin, dan Ruhan Erdilal. 2012. Microbiological, physicochemical, and sensorial quality of vacuum-packed sausage from thornback ray (Raja clavata L., 1758) at chilled storage . Journal of Agroalimentary Processes and Technologies 18 (1), 1-7

4.       Hammes, W.P. and Knauf, H.J. 1994. Starters in the processing of meat products. Meat Science,36:155–168.

5.       Hugas M, Garriga M, Aymerich MT, dan Monfort JM. 1995. Inhibition of Listeria in dry fermented sausages by the bacteriocinogenic Lactobacillus sake CTC494. Journal of Applied Bacteriology 79, 322330.

6.       Lücke, F. K. 1998. Fermented sausages. In: Wood, B.J.B. Microbiology of Fermented Foods. Blackie, London. 441-583.

7.       Papagianni M. dan Anastasiadou S. 2009. Pediocins: The bacteriocins of pediococci. Sources, production, properties and applications. Microbial Cell Factories;8:3.

8.       Papamanoli, E., Tzanetakis, N., Litopoulou-Tzanetaki, E. and Kotzekidou, P. 2003.  Characterization of lactic acid bacteria isolated from a Greek dry-fermented sausage in respect of their technological and probiotic properties. Meat Science, 65: 859-867.

9.       Peric, M., Raseate, J. & V. Visaki. 1981. Degradation Organochlorione Pesticide on Influenced by Micrococci Isolated from Fermented Sausages. In: European Meeting of Meat Research Workers, (25th Symposium) Belgrade, Yugoslavia.

10.   Quasem Jihad M., Ayman Suliman Mazahreh, dan Ali Faleh Al-Shawabkeh. 2009. Nutritive Value of Seven Varieties of Meat Products (Sausage) Produced in Jordan. Pakistan Journal of Nutrition 8 (4): 332-334

11.   www.abwaba.com

Continue Reading

Mini-Mikro!: Berapa Banyak Air yang Dibutuhkan untuk Membuat Makanan?

Tahukah kamu berapa banyak air yang DIAMBIL untuk membuat makanan ini?

1 gram ayam BUTUH 1 galon air 
1 hamburger BUTUH 8-36 galon air
1 selembar roti BUTUH 10 galon air
1 butir almond BUTUH 1,1 galon air
1 gram nasi BUTUH 0,6 galon air  1 gram coklat BUTUH 4 galon air
  
Courtesy: Geoghan, Peter dan Chris Condayan. 2015. CULTURES a publication of ASM. Vol 2. Issue 1
Gambar: 

1. ayam: carlowfreerange.ie
2. burger: 5napkinburger.com
3. almond: www.nuthealth.org
4. roti: colourbox.com
5. nasi: novedad.com.ng
6. coklat: camillaferraro.com

Continue Reading

Memperpanjang Umur Simpan Makanan Melalui Fementasi dengan Meningkatkan Produksi Asam Amino Aromatik (AAA)

Credit:colourbox.com

Fermentasi merupakan proses pengubahan karbohidrat, protein, dan lemak menjadi asam, alkohol, dan metabolik organik lain dengan menambahkan mikrooranisme secara sengaja (starter) atau pun mikroorganisme yang secara alami terdapat pada bahan tersebut (non-starter). Akibat dari fermentasi ini, pH ekosistem menjadi rendah dan meningkatkan kolonisasi mikrobiota strater dan non-starter. Pada waktu yang bersamaan, ada penghambatan mikroorganisme patogen dan pembusuk [Khem dkk., 2013]. Sebagai contoh fermentasi roti dapat menstabilkan dan meningkatkan konsentrasi berbagai macam mikroorganisme antagonistik yang dapat memperpanjang umur simpan roti. Meskipun demikian, penurunan pH atau pengasaman bukan merupakan satu-satunya faktor yang berpotensi dalam pengawetan produk fermentasi. Faktor yang lain seperti produksi antibakteri bakteriosin, produksi karbon dioksida dan sulfur dioksida, potensial redoks yang rendah, hidrogen peroksida, alkohol seperti etanol, kompetisi nutrisi akibat kepadatan mikrobia, juga berperan dalam penghambatan pertumbuhan organisme patogen dan pembusuk pada produk fermentasi [Khem, 2013; Chockchaisawasdee dkk., 2010; ].

Flora strater dan non-starter pada proses pematangan fermentasi menghidrolisis karbohidrat dan gula. Akibatnya, proses penguraian protein, proteolisis, yang terutama dilakukan oleh strain yeast menjadi meningkat. Contohnya pada proses fermentasi susu dan keju, penguraian gula laktosa oleh bakteri asam laktat akan menurunkan pH sehingga akan mendorong penguraian protein susu. Penguraian protein kasein-αs1 dilakukan oleh enzim mikroorganisme dan/atau enzim renet oleh asam, penguraian kasein-αs2, kasein-κ, dan kasein-β dilakukan oleh enzim susu (plasmin). Sisa koagulan enzim (kimosin atau pepsin), plasmin, dan enzim mikrobia, enzim peptidase bakteri dan jamur akan menghidroslis protein menjadi peptida dan asam amino kecil [Chockchaisawasdee, 2010]. Pada proses fermentasi roti, proteolisis dilakukan oleh enzim yang dikeluarkan oleh tepung dan bakteri. Proses proteolisis yang dilakukan oleh bakteri Lactobacillus sanfranciscensis termasuk proses yang penting karena bakteri ini mengandung enzim protenase, dipeptidase, dan aminopeptidase. Tergantung pada potensi fermentasi homo- dan hetero oleh mikroorganisme, pada spektrum yang lebih luas, berbagai asam amino diprosuksi dari berbagai produk. Asam amino bebas ini akan berefek pada rasa roti menjadi lebih berkulit  karena aktivitas yeast Saccharomyces cerevisiae dan Candida krusei [Schneiter, 2004]. 

Selain senyawa-senyawa tersebut, asam amino aromatik juga merupakan molekuler dengan berat rendah (<1kDa) yang berperan sebagai prekursor antimikroba seperti asam hidroksi contohnya asam fenilaktik dan asam indolasetik; alkohol seperti alkohol feniletil dsb. Metabolit ini dikenal berperan penting dalam pengawetan bahan makanan seperti keju, bir, adonan roti, dan sayuran fermatasi, serta bahan pakan ternak silase untuk menghambat perumbuhan bakteri penyakit seperti Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus dan Enterococcuss faecalis. Sebagai tambahan kelengkapan antimikroba tersebut, senyawa aromatik ini juga dapat mempengaruhi organoleptik makanan, seperti aroma dan rasa pada pada produk makanan fermentasi (Naz dkk).
Asam amino aromatik ini dapat diproduksi oleh algae, Archaea, bacteria, fungi, prokaryotes, dan organisme eukariot bersel tunggal. Yang termasuk asam amino ini adalah fenilalanin, tirosin, dan triptofan.

Pengurangan produksi asam amino aromatik ini antara lain karena mikroorganisme terpapar oleh Glyphosate, bahan aktif penyusun herbisida Roundup®, yaitu dengan cara mengoksidasi asam amino aromatik tersebut menjadi berbagai macam senyawa fenolik [Samsel dan Stephanie. 2013]. Induksi pembentukkan asam amino aromatik dapat dilakukan dengan meningkatkan osmositas lingkungan (hiperosmosis). Asam amino aromatik telah diidentifikasi sebagai molekul osmoprotektan yang penting [Hirasawa dkk., 2007; Yoshikawa dkk., 2009]. Gen-gen ARO1, ARO2 dan ARO7 diketahui merupakan gen yang mengatur pembentukkan asam amino aromatik [Yoshikawa dkk., 2009].

Pustaka

1. Chockchaisawasdee, Suwimol , Supawat Namjaidee, Singdong Pochana, dan Costas E. Stathopoulos. 2010. Development of fermented oyster-mushroom sausage. As. J. Food Ag-Ind. 3(01), 35-43
2. Hirasawa T, Yoshikawa K, Nakakura Y, Nagahisa K, Furusawa C, Katakura Y,Shimizu H, Shioya S. 2007. Identification of target genes conferring ethanol stress tolerance to Saccharomyces cerevisiae based on DNA microarray data analysis. J. Biotech. 131:34-44.
3. Khem, Sarim, Owen A. Young, John D. Robertson, John D. Brooks. 2013. Development of Model Fermented Fish Sausage from Marine Species: A Pilot Physicochemical Study. Food and Nutrition Sciences, 4, 1229-1238
4. Naz, S., M. Cretenet, dan J.P. Vernoux. Current knowledge on antimicrobial metabolites produced from aromatic amino acid metabolism in fermented products. Microbial pathogens and strategies for combating them: science, technology and education 
5. Samsel, Anthony dan Stephanie Seneff. 2013. Glyphosate’s Suppression of Cytochrome P450 Enzymes and Amino Acid Biosynthesis by the Gut Microbiome: Pathways to Modern Diseases. Review. Entropy, 15, 1416-1463
6. Schneiter, Roger. 2004. Genetics, Molecular and Cell Biology of Yeast. Universitat Freiburg Schweiz
7. Udeh, Henry Okwudili dan Tsietsie Ephraim Kgatla. 2013. Role of magnesium ions on yeast performance during very high gravity fermentation. Review.  J. Brew. Distilling. Vol. 4(2), pp. 19-45
8. Yoshikawa K, Tanaka T, Furusawa C, Nagahisa K, Hirasawa T, Shimizu H. 2009. Comprehensive phenotypic analysis for identification of genes affecting growth underethanol stress in Saccharomyces cerevisiae. FEMS Yeast Res. 9:32-44.
9. www.colourbox.com

Continue Reading