Posbiotik sebagai Ingridien Pangan Fungsional: Inovasi, Produksi, dan Tantangannya

 

Oleh Lilis Nuraida
SEAFAST Center Divisi Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknik dan Teknologi - IPB University

Secara global permintaan konsumen terhadap pangan fungsional semakin meningkat, seiring dengan gaya hidup sehat dan konsep wellness. Pangan fungsional merupakan pangan yang selain menyediakan zat gizi juga memberikan manfaat kesehatan. Salah satu perhatian adalah pangan fungsional yang menyehatkan saluran pencernaan. Gangguan pada saluran ini dapat menyebabkan dominasi mikrobiota berbahaya, memicu berbagai penyakit akut dan kronis. Dalam perkembangannya, perhatian tidak hanya tertuju pada mikroorganisme hidup, tetapi juga pada komponen atau metabolit mikroorganisme yang tetap memberikan manfaat kesehatan meskipun mikroorganismenya telah diinaktivasi. Komponen tersebut dikenal sebagai posbiotik.

 

Probiotik, prebiotik dan sinbiotik telah dikenal untuk memodulasi mikrobiota saluran pencernaan untuk memberikan manfaat kesehatan secara langsung maupun tidak langsung. Manfaat probiotik tidak langsung diberikan ketika probiotik menjadi inaktif dan adanya metabolit-metabolit yang dihasilkan di dalam saluran pencernaan, terutama kolon. Penelitian- penelitian mengenai manfaat kesehatan probiotik yang sudah terinaktivasi dan metabolitnya menyebabkan munculnya terminologi biotik baru, antara lain posbiotik, paraprobiotik, ghostbiotics, metabiotik, probiotik non-viable, heat- killed probiotics, tyndallized probiotics, dan cell lysates.

Terminologi posbiotik lebih banyak digunakan, namun demikian definisi yang digunakan pada berbagai publikasi belum baku, misalnya paraprobiotik digunakan untuk sel utuh yang telah diinaktivasi, sementara posbiotik digunakan untuk metabolit dan komponen-komponen selnya. Pada tahun 2019, The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) menerbitkan konsensus mengenai definisi posbiotik yaitu sebagai sediaan mikroorganisme terinaktivasi dan/atau komponennya yang memberikan manfaat kesehatan bagi inangnya (Salminen et al. 2021). Posbiotik dapat mengandung metabolit yang dihasilkan selama fermentasi.

Penggunaan posbiotik sebagai ingridien pangan fungsional atau suplemen memberikan alternatif terhadap probiotik dari sisi stabilitas dan viabilitasnya, karena produk posbiotik tidak mempersyaratkan viabilitas selama penyimpanan, sehingga umur simpan dapat lebih lama; tidak memerlukan penjaminan terhadap viabilitasnya, sehingga memudahkan penanganan dan transportasi. Selain itu, penggunaan posbiotik juga mengurangi risiko terjadinya translokasi mikroorganisme terutama pada populasi rentan. Selain sel yang diinaktivasi, posbiotik mencakup berbagai senyawa bioaktif yang merupakan hasil metabolisme mikroorganisme dan komponen-komponen sel yang memberikan manfaat kesehatan.

Persyaratan posbiotik
Selain menyepakati mengenai definisi posbiotik, ISAPP juga mengusulkan kriteria sediaan untuk dapat dikategorikan sebagai posbiotik (Salminen et al. 2021):

1. Karakterisasi molekular untuk menilai keamanan mikroorganisme posbiotik;
2. Deskripsi detail prosedur inaktivasi dan matriksnya;
3. Konfirmasi inaktivasi mikroorganisme sehingga dipastikan tidak ada mikroorganisme hidup;
4. Uji klinis yang terkontrol untuk membuktikan manfaat kesehatan terhadap inang;
5. Deskripsi detail komposisi sediaan posbiotik;
6. Kajian keamanan sediaan posbiotik terhadap inang sesuai dengan tujuan penggunaan.

ISAPP menambahkan bahwa metabolit yang telah dipurifikasi tidak dikategorikan sebagai posbiotik. Vaksin uga tidak dapat dikategorikan sebagai posbiotik. Posbiotik juga tidak harus berasal dari mikroorganisme probiotik, namun identitasnya harus diketahui dan ditentukan berdasarkan pada analisis molecular (Salminen et al. 2021). Oleh karena itu fermentasi pangan tradisional dengan proses fermentasi menggunakan kultur yang tidak teridentifikasi tidak dapat dikategorikan sebagai posbiotik. Mikroorganisme yang digunakan untuk membuat posbiotik kebanyakan berasal dari mikroorganisme yang sudah dikenal sebagai probiotik dari taksa Lactobacillaceae dan genus Bifidobacterium.

Bagaimana membuat posbiotik?
Produksi posbiotik melibatkan proses bioteknologi untuk menghasilkan sediaan bioaktif secara konsisten dan aman oleh karena itu jalur biosintesis dalam proses fermentasi perlu dipahami. Meena et al. (2025) menggambarkan 4 tahapan produksi posbiotik yaitu:

 

1. Produksi biomassa dan biosintesis metabolit dengan fermentasi,

2. Inaktivasi sel dan pemecahan sel,

3. proses hilir (pemisahan atau pemekatan sel, metabolit dan komponen sel,

4. pengawasan mutu dan karakterisasi.

Artikel bersambung...
Klik Next › untuk melanjutkan membaca.

Tahapan proses ini diawali dengan seleksi strain mikroorganisme yang menghasilkan metabolit yang memiliki manfaat kesehatan (Gambar 1). Produksi probiotik sangat tergantung pada jenis mikroorganisme dan target senyawa bioaktif yang diproduksi, sehingga jenis substrat yang digunakan akan mempengaruhi bioaktivitasnya. Sebagai contoh posbiotik kaya akan asam lemak rantai pendek diproduksi dengan substrat prebiotik seperti fructooligosakarida, sedangkan posbiotik kaya akan asam teikoat diproduksi dari bakteri Gram positif yang diikuti dengan proses sonikasi dan posbiotik berbasis polisakarida diproduksi dengan menggunakan bakteri produsen polisakarida ekstraseluler pada media kaya gula (Meena et al. 2025).

Produksi posbiotik memerlukan proses inaktivasi mikroorganisme (tahap kedua) untuk menghentikan aktivitas metabolisme dan menjamin keamanan serta stabilitas sediaan posbiotik. Metode fisik dan kimia dapat digunakan untuk tujuan ini, seperti penggunaan metode termal yaitu pemanasan konvensional atau pemanasan dengan magnetic field dan metode non-termal seperti iradiasi, sonikasi, tekanan tinggi (high pressure), lisis enzimatik dan teknologi plasma (Meena et al. 2025, Sarkar 2024 dan Salminen et al. 2021). Proses ini akan mengubah struktur sel dan fungsi fisiologis mikroorganisme (Sarkar 2024) sehingga dapat memengaruhi nilai gizi dan karakteristik sensori sediaan posbiotik. Metode-metode tersebut akan menyebabkan terjadinya pemecahan sel dan pelepasan komponen intraselular seperti enzim atau protein sitoplasma, peptida, asam lemak rantai pendek, vitamin dan fragmen-fragmen dinding sel yang memiliki manfaat kesehatan.

Teknik pemekatan yang dipilih harus dapat mempertahankan manfaat kesehatan posbiotik. Dari berbagai  teknik tersebut, pemanasan dengan memaparkan suspensi bakteri atau hasil fermentasi pada suhu antara 70 ℃–121 ℃ paling banyak dilakukan (Sarkar 2024, Meena et al. 2025). Suhu dan waktu perlu menjadi pertimbangan ketika inaktivasi mikroorganisme dengan pemanasan. Alternatif lain adalah dengan menggunakan kombinasi pemanasan dengan inkubasi terbatas pada suhu dingin yang dilakukan berulang atau proses tindalisasi. Metode ini lebih mempertahankan metabolit yang sensitif terhadap panas. Penyiapan posbiotik harus dilakukan secara konsisten dengan menggunakan teknologi yang telah terbukti menghasilkan posbiotik yang memiliki manfaat kesehatan. Perubahan metode penyiapan posbiotik harus disertai dengan verifikasi terhadap manfaat kesehatannya (Salminen et al. 2021). 

Tahap ketiga adalah pemisahan atau pemekatan metabolit untuk digunakan sebagai ingridien. Jika komponen posbiotik merupakan biomassa dan komponen sel yang tidak larut maka dilakukan sentrifugasi atau filtrasi untuk memisahkan biomassa, namun jika posbiotik merupakan sel, komponen sel dan semua metabolit, maka seluruh kultur hasil fermentasi digunakan. Untuk mempertahankan stabilitasnya, supernatant, biomassa atau seluruh kultur hasil fermentasi yang telah diinaktivasi diproses lebih lanjut dengan pengeringan menggunakan pengering semprot (spray drying), pengeringan vakum dan fluidized bed drying. Walaupun metode ini dapat menginaktivasi mikroorganisme karena penggunaan panas, namun untuk memastikan tidak ada lagi sel yang viable, sebelum pengeringan dilakukan inaktivasi mikroorganisme. Perhitungan jumlah sel dalam posbiotik dilakukan sebelum proses inaktivasi mikroorganisme. Teknik mikroenkapsulasi dengan mikroenkapsulan alginat, kitosan atau maltodekstrin sering digunakan untuk memproteksi metabolit yang sensitif terhadap panas pada saat proses pengeringan.

Tahap keempat adalah pengawasan  mutu dan karakterisasi fungsi. Untuk pengawasan mutu perlu dilakukan analisis terhadap metabolit atau dilakukan pembuatan profil kimia dengan menggunakan berbagai peralatan analisis seperti high- performance liquid chromatography (HPLC), gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS), atau nuclear magnetic resonance (NMR), tergantung dari komponen-komponen utama posbiotik. Karakterisasi dilakukan terhadap aktivitas biologis seperti antioksidan, anti-inflamatori, antimikroba dan imunomodulatori atau dilakukan analisis metabolomik untuk memprediksi potensi bioaktivitasnya.

Jenis dan manfaat kesehatan posbiotik

Komponen aktif posbiotik dapat berasal dari komponen sel atau metabolitnya (Gambar 1). Asam lemak rantai pendek, polisakarida ekstraseluler, enzim dan protein, asam organik, lemak, vitamin dan  metabolit lainnya merupakan metabolit yang dihasilkan selama fermentasi. Komponen-komponen sel yang merupakan struktur sel mencakup peptida, protein sel, asam teikoat, polisakarida dinding sel, asam lemak dan komponen sel lainnya. Fungsi fisiologis dari komponen- komponen tersebut antara lain sebagai anti-obesogenik, antiokasidan, anti-inflamatori, antimikroba, anti- hipertensif dan imunomodulatori (Sarkar 2024, Meena et al. 2025). Sebagai ingridien fungsional, posbiotik seperti asam lemak rantai pendek bermanfaat untuk metabolisme, imunitas dan fungsi endokrin (Meena et al. 2025). Mekanisme aksi posbiotik mencakup mekanisme langsung dan tidak langsung. Mekanisme langsung melibatkan interaksi posbiotik dengan berbagai molekul atau reseptor yang menghasilkan efek penghambatan seperti antioksidan, imunomodulatori dan antimikroba, sedangkan mekanisme tidak langsung melibatkan mikrobiota homestatis mikrobiota, metabolisme inang dan signaling pathways sehingga memberi pengaruh terhadap respon fisiologis (Chen et al. 2025). Pengujian bioaktivitas posbiotik pada manusia diringkas oleh Chen et al. (2025) antara lain untuk mencegah dan mengobati alergi, mencegah infeksi saluran pernapasan dan saluran pencernaan, dan adjuvant untuk terapi kanker.

Masa depan dan tantangan dalam pengembangan posbiotik
Manfaat kesehatan yang diberikan oleh posbiotik menjadikan posbiotik sebagai generasi baru ingridien fungsional. Berdasarkan data Future Market Insight, pasar posbiotik diproyeksikan mencapai USD 28.3 juta pada tahun 2032, dengan pertumbuhan diharapkan meningkat dari 7.6% (2016-2021) menjadi 11.5% selama 2022- 2032 (Chen et al. 2025). Posbiotik dapat digunakan sebagai ingridien berbagai produk pangan atau suplemen. Karena merupakan sediaan yang tidak mengandung mikroorganisme hidup, posbiotik dapat ditambahkan pada formulasi makanan yang pengolahannya melibatkan suhu tinggi. Namun demikian, beberapa tantangan masih dihadapi dalam pengembangan posbiotik. Berbeda dengan probiotik, regulasi dan standarisasi posbiotik ini belum ada, sehingga parameter pengujian untuk pengawasan mutu masih bervariasi.

Untuk mengantisipasi kenaikan pasar dan penggunaan posbiotik sebagai ingridien pangan dan suplemen, dukungan riset masih diperlukan yang mencakup produksi pada skala industri, formulasi yang dapat menjaga mutu dan stabilitas posbiotik selama produksi dan penyimpanan serta karakterisasi  fungsi dan uji klinis untuk menunjukkan manfaat kesehatan dan keamanannya. Untuk mendukung perluasan aplikasi dan diperolehnya posbiotik yang unik, perlu didukung dengan pengembangan teknologi antara lain eksplorasi berbagai substrat dan strain mikroorganisme yang sesuai dan optimasi fermentasi untuk menghasilkan komponen bioaktif yang ditargetkan serta evaluasi manfaat kesehatannya. Walaupun saat ini posbiotik diproduksi dengan menggunakan bakteri asam laktat, namun fungi berpotensi juga digunakan untuk mengembangkan posbiotik. Selain itu regulasi untuk mengatur pemanfaatan posbiotik dan klaim yang diperbolehkan sangat diperlukan untuk mengantisipasi perkembangan pasar posbiotik dan mendukung pengembangan posbiotik.

Referensi:
Chen X, Yuan C, He J, Li W and Liao C. 2025. Current research status and trends in the bioactivity of postbiotics. Front. Food Sci. Technol. 5:1692683. doi: 10.3389/frfst.2025.1692683

Meena KK, Joshi M, Gupta L, Meena S. 2025. Comprehensive insights into postbiotics: Bridging the gap to real-world application. Food Nutrition 1:100024. doi: 10.1016/j.fnutr.2025.100024

Salminen S, Collado MC, Endo A, Hill C, Lebeer S, Quigley EMM, Sanders ME, Shamir R, Swann JR, Szajewska H, Vinderola G. 2021a. The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 18:649–667. DOI: 10.1038/s41575-021-00440-6

Sarkar S. 2024. Postbiotics: Potential as functional ingredients—A review. Food Nutrition Chemistry. 2(3): 241. doi: 10.18686/fnc241