Peran Teknologi High Pressure Processing pada Pangan dalam Mendukung Gut-Brain Axis

Sistem pencernaan merupakan alat vital yang berfungsi untuk mencerna dan menyerap zat gizi dari makanan yang dikonsumsi. Nutrisi yang telah diserap kemudian dimanfaatkan dengan baik untuk berbagai fungsi, salah satu contohnya adalah sintesis ATP menghasilkan energi yang kita gunakan untuk beraktivitas.

Menurut Direktorat Jenderal Kesehatan KEMENKES RI (2024) usus manusia mengandung sekitar 100 triliun sel mikroba dari 1000 spesies yang berbeda. Mikrobiota ini memegang peran penting dalam sistem kekebalan tubuh, penyerapan nutrisi, hingga perkembangan manusia.

Beberapa tahun ini, Gut-Brain Axis menjadi isu yang hangat dalam dunia riset. Gut-Brain Axis merupakan sistem komunikasi antara saluran cerna (yang didalamnya meliputi mikrobiota usus) dengan otak, singkatnya, kondisi pencernaan yang baik dan sehat akan memberikan dampak yang positif terhadap kinerja otak, begitupun sebaliknya.

Mayer et al. (2022) menyatakan bahwa Gut-Brain Axis merupakan interaksi timbal balik antara usus dan otak dalam mengatur fungsi fisiologis dan homeostatis termasuk asupan makanan, regulasi sistem imun, dan regulasi tidur.

Mekanisme interaksi antara usus dengan otak dapat terjadi melalui mikrobiota usus yang memproduksi molekul neuroaktif. Molekul tersebut akan masuk ke dalam sirkulasi blood-brain-barrier memberikan sinyal untuk sekresi hormon dan lainnya. Dengan demikian, keseimbangan mikrobiota usus penting dalam gut-brain axis.

Konsumsi produk pangan seperti probiotik, serat, pati resisten, dan senyawa bioaktif menjadi faktor penting dalam menjaga keseimbangan mikrobiota usus. Umumnya, produk pangan diolah dengan menggunakan teknologi thermal (panas).

Teknologi konvensional dan panas, sering kali dapat menurunkan kualitas nutrisi seperti degradasi protein, vitamin, dan nutrisi lainnya. Sebagai solusinya, para peneliti ilmu dan teknologi pangan mengembangkan proses pengolahan secara non thermal (tanpa panas) seperti High Hydrostatic Pressure atau High Pressure Processing (HPP).

HPP merupakan teknologi pengawetan non thermal yang dapat menginaktivasi enzim dan mikroorganisme melalui tekanan tinggi pada ruang berisi cairan (Cap et al. 2020).

Produk pangan yang umum diolah dengan HPP yaitu produk pangan cair. Produk pangan yang akan ditreatment dengan HPP harus dikemas terlebih dahulu (umumnya menggunakan botol Polyethylene Terephthalate atau PET). Kemasan produk yang terkena tekanan tinggi tidak akan mengalami kerusakan karena tekanan didistribusikan ke seluruh permikaan botol.

Baca Juga: Apa itu Ilmu Teknologi Pangan? Yuk, Temukan Penjelasannya!

Beberapa hasil penelitian telah terbukti bahwa HPP dapat meningkatkan kualitas produk pangan. Contoh kasus pada jus tomat, hasil dari penelitian tersebut menemukan bahwa HPP dapat memberikan dampak positif terhadap peningkatan keragaman bakteri usus seperti bakteri Bacterioidetes (57,27%), Aliseptieps (7,13%), dan Faecalibaculum (2,33%) pada mencit dibandingkan dengan jus tomat yang diberikan perlakukan pasteurisasi secara thermal atau panas yang menghasilkan bakteri Bacterioidetes (44,88%), Aliseptieps (5,03%), dan Faecalibaculum (1,91%).

Peningkatan keragaman bakteri usus dalam penelitian ini disebabkan oleh meningkatkan SCFA (Short Chain Fatty Acid) atau asam lemak rantai pendek pada jus tomat (Wang et al. 2020). Hal ini diperkuat dengan pernyataan Mayer et al. (2022) SCFA dapat menstimulasi sel di ileum yang dapat mensekresikan hormon glucagon-like peptide 1 (GLP 1).

Kurangnya SCFA dapat meningkatkan imflamasi, sehingga SCFA dapat menjaga struktur dan fungsi jaringan usus tetap baik dan mendukung stabilitas keragaman mikroba usus.

Penelitian lain mengatakan bahwa HPP yang diterapkan pada Blueberry pektin dan cyanidin-3-glukosa secara signifikan dapat meredakan melalui mekanisme pengurangan ekspresi mRNA stress oksidatif pada usus dari faktor proinflamasi, kemudian terjadi peningkatan kadar faktor antiimflamasi dan meningkatkan mikroba usus (Tan et al. 2022).

Baca Juga: Ketimpangan Gender di Industri Teknologi: Mengidentifikasi Hambatan dan Peluang untuk Perempuan

Dengan kata lain, teknologi HPP dapat mendukung interaksi saluran cerna dengan otak (gut-brain axis) melalui peningkatan kualitas nutrisi dan pencegahan degradasi berlebih pada produk pangan yang dapat mendukung pertumbuhan mikrobiota usus.

Disisi lain, teknologi ini memerlukan biaya yang cukup mahal, sehingga aplikasi di industri terutama di Indonesia belum banyak dilakukan.

Penulis: Gita Aprini
Mahasiswa Ilmu Pangan Institut Pertanian Bogor

Editor: Ika Ayuni Lestari

Bahasa: Rahmat Al Kafi

Referensi

Direktorat Jenderal Kesehatan Lanjutan KEMENKES RI. 2024. Interaksi mikroba usus dan sistem kekebalan tubuh manusia. Selasa, 20 Agustus 2024, 13;01 WIB (diakses pada 19 Mei 2025, 22.21 WIB)

Cap M, Paredes PF, Fernández D, Mozgovoj M, Vaudagna SR, Rodriguez A. 2020. Effect of high hydrostatic pressure on Salmonella spp inactivation and meat-quality of frozen chicken breast. LWT. 118. doi:10.1016/j.lwt.2019.108873.

Mayer EA, Nance K, Chen S. 2022. The Gut-Brain Axis. Annu.Rev.Med. 73: 439-453. doi:10.1146/annurev-med-042320-014032.

Tan C, Wang M, Kong Y, Wan M, Deng H, Tong Y, Lyu C, Meng X. 2022. Anti-inflammatory and intestinal microbiota modulation properties of high hydrostatic pressure treated cyanidin-3-glucoside and blueberry pectin complex on dextran sodium sulfate-induced ulcerative colitis mice. Food Funct. 13(8): 4384-4398. doi: 10.1039/D1FO03376J.

Wang X, Li D, Ma C, Hu X, Chen F. 2024. Gut microbiome and metabolome modulation by high-hydrostatic-pressure-processed tomato juice. Nutrients. 16(5): 710-727. Doi: 10.3390/nu16050710.

Ikuti berita terbaru di Google News