Teknologi Susu Bebas Laktosa: Solusi Bioteknologi

Oleh Nurhayati THP FTP UNEJ;
Pengurus PATPI Pusat; Pengurus FPTI; Anggota P3FNI; Anggota PBBMI

Mendengar kata “susu”, sebagian besar masyarakat akan langsung mengaitkannya dengan slogan “Empat Sehat Lima Sempurna”, di mana susu berperan sebagai pelengkap zat gizi. Secara definisi, susu merupakan cairan bergizi berwarna putih yang disekresikan oleh kelenjar mamalia, seperti manusia, sapi, domba, kerbau, dan kuda. Namun, konsumsi susu juga mengandung risiko bagi sebagian populasi, yaitu khususnya bagi sebagian masyarakat Indonesia yang tidak dapat mencerna laktosa, sehingga justru bisa menjadi pemicu gangguan pencernaan.

Karakteristik visual cairan susu yang khas ini membuat berbagai produk minuman berbasis tanaman (plant-based) yang berwarna putih serupa sering kali ikut dikategorikan sebagai “susu nabati”. Sebagai contoh, santan kerap disebut sebagai coconut milk, sementara sari kedelai dikenal dengan istilah soy milk. Dalam mendukung program Makan Bergizi Gratis (MBG), susu hadir sebagai minuman ideal yang menyempurnakan komposisi menu bergizi seimbang. Namun, bagi konsumen dengan kondisi alergi protein susu, produk pengganti berbasis nabati menjadi solusi mutlak. Kondisi pasar inilah yang kemudian mempopulerkan dua istilah di tengah masyarakat, yakni susu hewani dan alternatifnya, susu nabati. Perbandingan keduanya tersebut diuraikan pada Tabel 1. 

Keistimewaan susu hewani
Susu hewani seperti susu sapi, susu kambing, susu kerbau, susu kuda, termasuk ASI (air susu ibu) dan lainnya memiliki beberapa keistimewaan nutrisi dan fungsional jika dibandingkan dengan susu nabati. Keistimewaan susu hewani yaitu:
 

1. Profil asam amino lengkap, yang mengandung kesembilan asam amino esensial (leusin, isoleusin, valin, lisin, treonin, metionin, fenilalanin, triptofan, histidin) dalam proporsi yang optimal bagi tubuh manusia sebagai sumber protein yang sangat baik, terutama untuk pertumbuhan anak, pemulihan otot, dan kesehatan umum.
2. Kaya kalsium dan mineral penting, untuk pertumbuhan dan kekuatan tulang serta gigi dan kandungan mineral (fosfor, magnesium, seng, dan kalium) sangat diperlukan untuk metabolisme dan fungsi saraf.
3. Sumber penyerapan vitamin, seperti vitamin A, D, B2 (riboflavin), B12, dan niasin dalam bentuk yang mudah diserap tubuh. Vitamin D alami pada susu juga membantu penyerapan kalsium secara optimal.
4. Kandungan lemak yang mendukung energi, untuk aktivitas tinggi seperti pada usia anak-anak dan orang dengan kebutuhan kalori lebih besar contohnya atlet, serta mengandung asam lemak rantai pendek dan menengah yang lebih mudah dicerna.
5. Mendukung sistem imun, dengan kandungan laktoglobulin, laktoferin, dan imunoglobulin (terutama dalam kolostrum), yang dapat membantu sistem imun tubuh.
6. Mendukung pertumbuhan dan perkembangan, dengan kandungan IGF-1 (Insulin-like Growth Factor 1) dalam susu sapi yang dikaitkan dengan stimulus pertumbuhan, terutama pada anak-anak.
7. Bersifat sinbiotik, jika difermentasi oleh bakteri asam laktat dengan tambahan prebiotik seperti fruktooligosakarida (FOS), galaktooligosakarida (GOS), inulin, dan lainnya. Produk susu terfermentasi seperti yoghurt, dadih, dan kefir mengandung probiotik yang mendukung kesehatan pencernaan dan kekebalan tubuh.

Laktosa berbahayakah?
Kandungan laktosa pada beragam jenis susu hewani berbeda-beda tergantung sumbernya seperti yang disajikan pada Tabel 2. Kandungan laktosa pada susu ibu (ASI) adalah paling tinggi dari lainnya. Akan tetapi ASI lebih adaptif bagi bayi dibandingkan susu sapi maupun ternak lainnya. Secara fisiologis, meskipun kandungan laktosa pada Air Susu Ibu (ASI) paling tinggi, sistem biologis bayi telah dilengkapi dengan produksi enzim laktase endogen secara alami. Enzim laktase mampu langsung memecah laktosa menjadi energi serta mendukung penyerapan nutrisi dan pembentukan mikrobioma usus yang sehat, tanpa memicu gangguan pencernaan.

Kandungan laktosa dalam susu sapi dapat menunjukkan sedikit variasi tergantung pada jenis sapi, tahap laktasi, dan praktik pemberian pakan musiman. Namun, fluktuasi tersebut umumnya kecil, seringkali dalam beberapa persepuluh persen. Misalnya, kadar laktosa pada sapi Holstein dan Jersey dilaporkan sekitar 4,5% dengan deviasi standar sekitar 0,2-0,3%, akan tetapi kadar lipid dan protein dapat berkurang secara progresif atau cepat menurun selama masa laktasi.

Keberadaan laktosa pada susu acapkali sebagai allergen bagi penderita intoleran laktosa. Prevalensi intoleransi laktosa di Indonesia tergolong masih tinggi yaitu dialami oleh sekitar 50-60% dari total populasi. Angka ini meningkat seiring bertambahnya usia akibat penurunan produksi enzim lactase (Herdian et al. (2024). Berdasarkan data klinis pada anak di Indonesia, prevalensi intoleransi laktosa tersebar sekitar 20,8% - 21,3% pada anak usia 3–5 tahun; 35,3-57,8% pada anak usia 6–11 tahun; dan 73% pada anak usia 12–14 tahun. Kondisi ini disebabkan oleh faktor genetik yang umum terjadi pada populasi di kawasan Asia.

Intoleransi laktosa adalah kondisi umum yang disebabkan oleh penurunan aktivitas laktase-florizin hidrolase di usus halus. Pada individu dengan non- persistensi laktase (LNP), laktosa yang tidak tercerna mencapai usus besar yang selanjutnya difermentasi oleh mikrobiota usus, menghasilkan gas dan asam lemak rantai pendek (SCFA). Selain itu, fermentasi laktosa di usus besar dapat secara selektif merangsang pertumbuhan bakteri sakarolitik, berkontribusi pada komposisi mikrobiota yang terkait dengan peningkatan metabolisme glukosa dan pengurangan peradangan tingkat rendah. Interaksi tersebut menyoroti pentingnya mempertimbangkan genetika inang dan ekologi mikroba dalam mengevaluasi dampak konsumsi susu terhadap risiko diabetes.

Proses ini mendasari gejala gastrointestinal intoleransi laktosa, tetapi juga dapat memiliki konsekuensi metabolik sistemik. SCFA, khususnya asetat, propionat, dan butirat, memberikan berbagai efek baik bagi fisiologi tubuh yakni berfungsi sebagai sumber energi untuk kolonosit, mengatur integritas pembatas usus, dan bertindak sebagai molekul pemberi sinyal yang mempengaruhi sensitivitas insulin, metabolisme lipid, dan jalur inflamasi (Barać et al., 2026). Butirat berfungsi sebagai sumber energi utama bagi kolonosit, propionat dapat menghambat glukoneogenesis hati dan memodulasi lipogenesis, sementara asetat telah terlibat dalam pengaturan nafsu makan dan metabolisme lipid, yang secara bersamaan menghubungkan fermentasi laktosa di usus besar dengan efek sistemik pada homeostasis glukosa. Akibatnya, fermentasi laktosa pada individu LNP, meskipun menimbulkan gejala, dapat berkontribusi secara tidak langsung pada manfaat metabolik.

Susu dan makanan setara laktosa dapat menimbulkan peningkatan glukosa darah yang moderat, namun juga menginduksi respons insulin yang sangat tinggi. Keberadaan komponen bioaktif dari matriks susu yaitu asam amino rantai bercabang dapat merangsang sekresi insulin secara langsung atau melalui hormon inkretin. Secara spesifik, asam amino rantai bercabang seperti leusin dan isoleusin dapat secara langsung merangsang sekresi insulin dengan bekerja pada sel β pankreas. Di sisi lain, peptida bioaktif hasil hidrolisis protein susu dapat menstimulasi pelepasan hormon inkretin, seperti Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) oleh sel usus, yang kemudian memperkuat respons sekresi insulin tersebut (Shkembi dan Huppertz, 2023). Laktosa memiliki efek fisiologis yang sangat dipengaruhi oleh matriks makanan di sekitarnya.

Teknologi Dairy Lactose-Free
Teknologi dairy lactose-free adalah inovasi pangan yang memecah laktosa (gula susu) menggunakan enzim laktase. Teknologi ini memungkinkan konsumen dengan intoleransi laktosa dapat menikmati nutrisi dan kebaikan susu sapi tanpa efek samping seperti perut kembung. Intoleransi laktosa adalah gangguan pencernaan yang meluas yang disebabkan oleh defisiensi laktase (β-galaktosidase) dan bertanggung jawab atas katabolisme produk susu.

Keunggulan lain dari susu bebas laktosa selain aman bagi penderita intoleran laktosa yakni tetap mempertahankan vitamin dan kalsium alami yang ada pada susu hewani. Selain itu teknologi dengan penambahan enzim laktase akan memecah laktosa menjadi glukosa dan galaktosa sehingga dapat memberikan rasa manis alami glukosa tanpa tambahan gula sederhana seperti sukrosa. Galaktosa sangat krusial untuk pembentukan jaringan otak dan sistem saraf bayi yang sedang berkembang pesat.

Eksplorasi laktase mikroba merupakan solusi terapeutik yang ampuh karena keunggulannya yaitu produktivitas/hasil yang tinggi, produksi berbasis fermentasi lebih hemat biaya, dan kemudahan manipulasi mikroba. Hal penting yang harus diperhatikan yakni faktor-faktor yang bertanggung jawab atas stabilitas enzim seperti imobilisasi, mikroenkapsulasi, dan pengembangan formulasi tahan asam dan empedu. Perkembangan terkini guna meningkatkan efisiensi katalitik dan sifat fungsional laktase mikroba yakni dengan penilaian keamanan, persetujuan peraturan, dan prospek masa depan pengintegrasian preparat laktase mikroba ke dalam makanan fungsional dan farmasi, yang pada akhirnya membuka jalan bagi solusi yang lebih efektif, mudah diakses, dan permanen bagi individu dengan intoleransi laktosa.

Proses fermentasi susu asam seperti yogurt, kefir dan keju dapat menurunkan bahkan menghilangkan kandungan laktosa pada susu. Bakteri starter yogurt seperti Lactobacillus bulgaricus dilaporkan dapat memproduksi enzim laktase yang berfungsi mengubah laktosa menjadi asam laktat.

Mikroba pendegradasi laktosa adalah kelompok Bakteri Asam Laktat (BAL) yang menggunakan enzim laktase untuk menghasilkan energi dan asam laktat sehingga menciptakan lingkungan asam pada produk olahan susu. Kelompok mikroba utama ini terbagi menjadi beberapa bakteri penting yaitu:

• Bakteri termofilik (suka panas): Contoh utamanya adalah Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophilus. Keduanya bekerja sama memfermentasi susu secara optimal pada suhu sekitar 45oC, biasa digunakan dalam pembuatan yoghurt.
• Bakteri mesofilik (suka suhu ruang): Contohnya meliputi Lactobacillus acidophilus, L. casei, dan Lactiplantibacillus plantarum yang umumnya digunakan sebagai kultur stater untuk susu fermentasi seperti kefir dan buttermilk. Selain bakteri baik tersebut juga perlu diwaspadai terdapat kelompok mikroba kontaminan yang merusak susu (bakteri patogen) seperti Escherichia coli dan Salmonella sp. yang juga mampu memfermentasi laktosa namun menghasilkan gas dan asam yang merugikan.

Secara tradisional, β-galaktosidase diperoleh dari Aspergillus spp., Kluyveromyces spp., Bifidobacterium dan Lactobacillus dengan aktivitas dan stabilitas yang tinggi, dan teknik fermentasi yang lebih mudah. Namun, ekstraksi enzim intraseluler laktase tetap mahal sehingga aplikasinya akan lebih mudah dengan menggunakan sel utuh. Kemajuan dalam teknologi DNA rekombinan telah memungkinkan terciptanya strain hasil rekayasa yang mengekspresikan β-galaktosidase dari berbagai sumber, memperluas aplikasi industrinya.

Casciano et al. (2026) mengembangkan strain Lactococcuscremoris hasil rekayasa untuk

mengurangi laktosa susu menggunakan pendekatan sel utuh, tanpa memerlukan pemurnian enzim. Strain rekombinan yang mengekspresikan β-galaktosidase bifidobakteri dikonstruksi dan diuji kemampuannya untuk menghidrolisis laktosa dalam susu UHT (Ultra High Temperature). Hasil menunjukkan bahwa strain L. cremoris mampu mensekresikan enzim laktase dan lebih efisien dalam menghilangkan laktosa dengan stabilitas dan kinerja yang tinggi, serta menghasilkan metabolit bermanfaat yaitu asam lemak rantai pendek. Devi et al. (2026) melaporkan potensi Eschericia coli menunjukkan aktivitas enzim laktase tertinggi (51 ± 2 U/mg), diikuti oleh Lactobacillus sp. (43,33 ± 1,53 U/mg) dan Fusarium sp. (27,67 ± 1,15 U/mg). Meskipun E. coli umumnya dikenal sebagai bakteri indikator sanitasi dan memiliki strain indigenus saluran pencernaan yang tidak berbahaya, pemanfaatannya dalam industri pangan komersial tetap memerlukan proses pemurnian (purification) isolat enzim laktase secara ketat agar terbebas dari material sel utuh demi memenuhi regulasi keamanan pangan.

Yuliany et al. (2026) juga mengeksplorasi bakteri indigenus pendegradasi laktosa yang diisolasi dari susu sapi FH asal Rembangan Jember sebagai kandidat pendegradasi laktosa yang nantinya akan diaplikasikan pada fermentasi minuman susu. Diperoleh 8 isolat bakteri unggul gram positif yang masih dalam tahap identifikasi molekuler untuk memastikan strain bakteri tersebut.

Penelitian lebih lanjut dapat melakukan pengembangan strain penghasil laktase yang kuat dan berdaya hasil tinggi dapat memberikan kontribusi signifikan terhadap formulasi produk susu bebas laktosa dan memperluas aplikasi bioteknologi dalam industri makanan, farmasi, dan nutrisi.

Referensi
Anderson, C. E., Ritchie, L. D., Whaley, S. E., & Chaparro, M. P. (2026). Infant intake of non-lactose carbohydrates in milk feeding is associated with lower diet quality scores for dairy and protein from ages 13-72 months. The Journal of Nutrition, 101556.

Barać, M., Barać, N., Taljić, I., & Sarić, Z. (2026). Lactose and type 2 diabetes: Nutritional and metabolic perspectives. Mljekarstvo: Dairy Experts Journal, 76(2), 63-78.

Casciano, F., Nissen, L., Gianotti, A., & Yebra, M. J. (2026). Engineering lactococci to reduce human lactose intolerance; biotechnology and risk/benefit assessment toward the gut microbiota of lactose- intolerants. Food Research International, 118579.

Devi, H.J., Singh, E.M., Devi, Y.A. (2026). Microbial production of b-galactosidase under submerged fermentation: isolation and screening of lactase- producing strains from natural sources. Asian Jr of Microbiol Biotech Env Sc, 28 (1–2): 109-113

Herdian, R. B., Syafitri, M., & Fauzi, A. N. (2024). A qualitative content analysis on milklife instagram towards awareness of lactose-free milk on urban Indonesian consumer. Ilomata Int J Soc Sci, 5, 220- 236.

Rachtan-Janicka, J., Gajewska, D., Szajewska, H., Włodarek, D., Weker, H., Wolnicka, K., ... & Hamulka, J. (2025). The role of plant-based beverages in nutrition: An expert opinion. Nutrients, 17(9), 1562.

Shi, X., Wu, D., Xu, Y., & Yu, X. (2022). Engineering the optimum pH of β-galactosidase from Aspergillus oryzae for efficient hydrolysis of lactose. Journal of dairy science, 105(6), 4772-4782.

Yuliany, N.N., Arymurti, S., Nurhayati, N. (2026). Isolasi dan identifikasi bakteri penghasil laktase pada susu sapi asal Rembangan Jember. Progress Report Tesis Magister Biologi, FMIPA UNEJ.