OLIGOSAKARIDA SEBAGAI PANGAN FUNGSIONAL

14/04/2014 1 OLIGOSAKARIDA SEBAGAI PANGAN FUNGSIONAL Tujuan Instruksional Khusus • Mahasiswa dapat menjelaskan jenis-jenis oligosakarida, sifat-sifatn...

36 downloads 710 Views 271KB Size
14/04/2014

Klasifikasi Karbohidrat

OLIGOSAKARIDA SEBAGAI PANGAN FUNGSIONAL Tujuan Instruksional Khusus dapat menjelaskan jenis-jenis oligosakarida, sifat-sifatnya, manfaatnya bagi kesehatan serta pemanfaatannya dalam bahan pangan:

• Mahasiswa

Gula Sederhana

Disaccharides

1

14/04/2014

Oligosakarida

OLIGOSAKARIDA.........................

• Umumnya terdapat secara alami sebagai bagian dari

tanaman. • Saat ini diproduksi secara massal dari :  Sukrosa  Laktosa dengan enzim dari bakteri  Glukosa  Turunan pati • Gula

alkohol (kecuali eritritol) diproduksi melalui hidrogenasi mono atau disakarida seperti glukosa, maltosa, laktosa serta hidrolisis sebagai derivatif pati.

OLIGOSAKARIDA ..................... • Mono dan oligo sakarida dikembangkan di Jepang sebagai

substitusi sukrosa. • Aplikasi pada :

• Semakin

besar BM oligosakarida maka intensitas kemanisannya semakin rendah. • Tingkat kemanisan oligosakarida < ½ kali sukrosa, dan umumnya < 1/3 kali kemanisan sukrosa. • Oligosakarida diklasifikasikan menjadi 2 group : 1. Derivatif sukrosa dan laktosa 2. Derivatif lainnya

OLIGOSAKARIDA........ • Umumnya terdapat secara alami sebagai bagian dari

tanaman.

 Cookies

• Saat ini diproduksi secara massal dari :  Sukrosa  Laktosa dengan enzim dari bakteri  Glukosa  Turunan pati

 Cake

• Gula alkohol (kecuali eritritol) diproduksi melalui

 Soft drinks  Candies  Caramels  Chocolate

 Breads  Canned fruits  Soft creams  Jam dan jelly

hidrogenasi mono atau disakarida seperti glukosa, maltosa, laktosa serta hidrolisis sebagai derivatif pati.

 puding

2

14/04/2014

OLIGOSAKARIDA......................... • Semakin besar BM oligosakarida maka intensitas

kemanisannya semakin rendah. • Tingkat kemanisan oligosakarida < ½ kali sukrosa, dan umumnya < 1/3 kali kemanisan sukrosa. • Oligosakarida diklasifikasikan menjadi 2 group : 1. Derivatif sukrosa dan laktosa 2. Derivatif lainnya

Prebiotik • Nondigestible carbohydrate yang mempunyai

pengaruh baik terhadap host dengan memicu aktivitas, pertumbuhan yang selektif, atau keduanya terhadap satu jenis atau lebih bakteri penghuni kolon

OLIGOSAKARIDA • Digolongkan kepada “PREBIOTIK” : komponen pangan

yang tidak dapat dicerna dan dapat merangsang pertumbuhan mikroflora yang menguntungkan bagi sistem pencernaan (umumnya dari kelompok Bifidobacterium)  bifidogenic factors

• Prebiotik : • Dapat difermentasi oleh bakteri

menguntungkan di dalam saluran pencernaan • Mengurangi pelekatan bakteri berbahaya pada dinding saluran pencernaan

• Oligosakarida (2-20 monosakarida)  FOS (fructooligosaccharides) (sereralia) Inulin GOS (galacto-oligosaccharides) (biji leguminosa) Mananoligosakarida (MOS) (dinding sel khamir)

3

14/04/2014

• Keberhasilan dari prebiotik dilihat dari karakternya

• Pengaruh positif dari prebiotik terhadap kesehatan : Antimicrobial Anticarcinogenic Hypolipidemic  Glucosemodulatory Anti-osteoporotic activities

yaitu : Tidak dapat dihidrolisis oleh enzim dan tidak diserap Memperkaya bakteri yang menguntungkan (apatogen) Memberikan keuntungan bagi mikroflora usus dan membantu aktivitasnya Menurunkan populasi bakteri patogen Meningkatkan imunitas tubuh secara tidak langsung Membantu meningkatkan dan memperbaiki morfologi saluran cerna dengan meningkatkan area permukaan dalam proses penyerapan dan memperbaiki struktur mikrovili

FRUKTOOLIGOSAKARIDA

Tabel 1. Jenis-Jenis Mono dan Oligosakarida

 Banyak terdapat pada tanaman tanaman ataupun sayuran termasuk

diantaranya gandum, pisang dan bawang putih  Secara komersial disintesis dari sukrosa atau dari ekstrak tanaman Cichorium intybus

Oligosakarida 1. Neosugar 2. Galakto-oligosakarida 3. Xylo-oligosakarida 4. Isomalto-oligosakarida 5. Oligosakarida kedelai 6. Laktosukrosa 7. Laktulosa 8. Gula majemuk 9. Palatinosa

2.

Disakarida alkohol 1. Maltitol 2. Laktitol 3. Palatinit

80 – 95 30 – 40 30 - 40

Monosakarida 1. Eritritol (tetrosa alkohol) 2. Sorbitol (heksosa alkohol) 3. Manitol (heksosa alkohol) 4. Sorbosa (heksosa)

75 – 85 60 – 70 ca. 50 55 - 65

 Sifat2 FOS :  Mempunyai sifat fungsional Yang mirip

gula  Menurunkan titik beku dari dessert yang

beku  Memberikan tekstur krispi pada

cookies rendah lemak  Bertindak sebagai binder (pengikat)  Lebih larut dibanding sukrosa  Kemanisan 30-50%  Bertindak sebagai humektan pada produk bakery

Kemanisan (% Sukrosa) 30 – 60 20 – 40 ca. 50 ca. 50 ca. 70 35 – 60 60 – 70 50 – 60 37 - 45

1.

3.

4

14/04/2014

• Neo sugar :

• Oligosakarida kedele :

Campuran frukto oligosakarida dimana

 Komponen utama : rafinosa dan stakiosa  1

2 atau 3 molekul fruktosa berikatan dengan residu fruktosa dari sukrosa melalui ikatan -2,1 Diproduksi secara enzimatis dari sukrosa

atau 2 molekul galaktosa berikatan dengan residu glukosa dari sukrosa melalui ikatan 1,6  Tdd : 30 % rafinosa dan stakiosa, 50% sukrosa dan 20% monosakarida serta komponen lainnya.

• Palatinosa • Laktosukrosa (Galaktosil – sukrosa) Mempunyai struktur mirip dengan rafinosa

tetapi ikatan galaktosa dengan glukosa berupa ikatan -1,4

Isomer struktur dari sukrosa, mengandung

residu glukosa dan fruktosa dengan ikatan -1,6.

• Galakto-oligosakarida : Polimer tdd 1 – 4 molekul galaktosa berikatan

• Coupling Sugar (Gula Majemuk) Campuran glukosil-sukrosa dan maltosil-

sukrosa dimana 1 atau 2 molekul glukosa berikatan dengan residu glukosa dari sukrosa melalui ikatan -1,4.

dengan residu galaktosa dari laktosa 2 tipe galakto-oligosakarida : 1. Tdd galaktosa dengan ikatan -1,4 2. Tdd galaktosa dengan ikatan -1,6  diproduksi secara terpisah melalui proses yang berbeda

5

14/04/2014

• Laktosa :

FUNGSI FISIOLOGIS DARI MONO DAN OLIGOSAKARIDA

Derivatif laktosa, dimana residu

glukosa dari laktosa digantikan oleh fruktosa.

• Pengaruh menguntungkan terhadap kesehatan :  Pencernaan  Absorpsi  Fermentasi

• Xylo-oligosakarida : Tdd pentosa • Isomalto oligosakarida : Tdd : isomaltotriosa dan panosa.

 Metabolisme • Dari sisi proses metabolisme di dalam tubuh ada 2 tipe oligosakarida :

yang tidak dapat atau sedikit dihidrolisis oleh enzim pencernaan di usus halus 2. yang dapat dicerna secara sempurna dan diabsorpsi oleh usus halus • Monosakarida juga ada 2 tipe : 1. Poorly absorbable dan dapat dimetabolisme 2. Dapat diabsorbsi tapi tidak dapat dimetabolisme 1.

• Berdasarkan fungsinya di dalam kesehatan, • Mono dan oligosakarida yang tidak diabsorbsi

dan/atau dicerna di dalam usus halus akan masuk ke usus besar, kemudian didegradasi oleh bakteri kolon

mono dan oligosakarida diklasifikasikan atas 4 kelompok : 1. Menghasilkan energi yang lebih rendah dari energi sukrosa 2. Tidak mempengaruhi sekresi insulin dari pankreas 3. Meningkatkan mikroflora intestinal 4. Mencegah carries gigi

6

14/04/2014

Menghasilkan energi yang lebih rendah dari energi sukrosa

Tidak mempengaruhi sekresi inulin dari pankreas

a. Oligosakarida yang tidak dapat dicerna tapi dapat

Neosugar

difermentasi : neosugar, rafinosa, stakiosa, 4-galaktosil-laktosa, 6-galaktosil-laktosa, xylo-oligosakarida, maltitol, laktitol, palatinit, laktulosa. b. Monosakarida yang dapat diabsorpsi tapi tidak dapat dimetabolisme : eritritol c. Monosakarida yang “poorly abosrable” dan dapat dimetabolisme : sorbitol dan manitol

Rafinosa Stakiosa 4-galaktosil-laktosa 6-galaktosil-laktosa Xylo-oligosakarida Maltitol Laktitol Sorbitol Palatinit Laktolusa Eritritol

Mencegah carries gigi Meningkatkan mikroflora intestinal :

a.

• Neosugar • Rafinosa

Oligosakarida yang dapat dicerna (digestable) :  Coupling sugar  Palatinosa

b.

Mono dan oligosakarida dengan kandungan energi rendah :

• Stakiosa

 Neosugar

 Maltitol

• 4-galaktosil-laktosa

 Rafinosa

 Laktitol

 Stakiosa

 Sorbitol

 4-galaktosil-laktosa

 Palatinit

 6 galaktosil-laktosa

 Laktulosa

 Xylo-oligosakarida

 eritritol

• 6-galaktosil-laktosa • Xylo-oligosakarida • laktulosa

7

14/04/2014

METABOLISME OLIGOSAKARIDA YANG NONDIGESTABLE, NEOSUGAR • Hasil studi terakhir mengenai metabolisme oligosakarida :  Oligosakarida dan serat pangan tidak dapat dicerna dan diabsorbsi , tapi dapat dimetabolisme oleh bakteri intestinal

PENELITIAN TENTANG METABOLISME OLIGOSAKARIDA (NEOSUGAR) • Komponen neosugar : 1-kestosa (GF2) dan nistosa (GF3)

tidak dihidrolisis oleh enzim pencernaan. • Pemberian 14C-neosugar melalui intravenous tidak

didegradasi oleh enzim-enzim dan dikeluarkan melalui urin tanpa mengalami dekomposisi  Hasil ini menunjukkan bahwa neosugar tidak dimetabolisme (tidak mempunyai fungsi fisiologis ???

Gambar 1. Jalur Produksi energi dari sakarida Nondigestable dan Nonabsorbable

PENELITIAN TENTANG METABOLISME OLIGOSAKARIDA (NEOSUGAR).......................... •

Jika 14C- neosugar diberikan secara oral kepada tikus percobaan, maka 60% dari gula akan diubah menjadi 14CO2 dalam waktu 24 jam  Hasil yang sama juga diperoleh pada pemberian 14Csukrosa, tetapi ada perbedaan waktu 3 jam lebih lama dalam hal produksi 14CO2 pada tikus yang diberi 14Cneosugar daripada tikus yang diberi 14C-sukrosa.  Hasil ini menunjukkan bahwa : neosugar tidak dicerna dan tidak diabsorbsi oleh usus kecil dan masuk ke usus besar kemudian difermentasi oleh bakteri intestinal SCFA yang dihasilkan diabsorbsi dan selanjutnya dimetabolisme membentuk CO2 dan energi

Nondigestible and/or Nonabosbable Saccharides (neosugar, raffinose,maltitol,lactitol,etc)

Intake Digestion

Fermentation

Small Intetsine

Large Intetsine

Monosaccharide

SCFA

Absorption

Enzymatic Degradation Available energy



8

14/04/2014

• Dari hasil penelitian di atas juga diperoleh : terjadi

Metabolisme Eritritol dan Energi yang Dihasilkan

perubahan komposisi mikroba intestinal ;  % bakteri menguntungkan seperti bifidobakteri meningkat

• Eritritol :

 % bakteri berbahaya seperti Clostridium menurun

monosakarida yang dapat diabsorbsi tapi tidak

dimetabolisme  energinya rendah  baik untuk mengintrol BB dan mencegah obesitas Tetrosa alkohol Kemanisannya 75% dari sukrosa Disintesis selama kultivasi Aureobasidium sp (mutan yeast) di dalam media glukosa

 FUNGSI FISIOLOGIS OLIGOSAKARIDA : MEMPERBAIKI MIKROFLORA USUS



Metabolisme Eritritol dan Energi yang Dihasilkan ...

Metabolisme Eritritol dan Energi yang Dihasilkan ...

• Jika 14C-eritritol diberikan secara oral kepada tikus, maka

• Kesimpulan hasil penelitian di atas :  >90% eritritol yang diberikan secara oral segera diabsorbsi oleh usus besar dan diekskresikan ke dalam urin tanpa mengalami degradasi  Sisa eritritol (<10%) difermentasi di dalam usus besar, dan energi yang dihasilkan : ±0,2-0,3 kkal/g (hanya 10% dari energi yang dihasilkan sukrosa).

>90% eritritol yang diberikan akan diekskresikan melalui urin tanpa mengalami degradasi dalam waktu 24 jam, dan ±6% diekskresikan dalam bentuk 14CO2; <1% diekskresikan melalui feses. • Tapi jika 14C-gliserol (triosa alkohol yang dapat dimetabolisme dan diabsorbsi) diberikan secara oral kepada tikus, maka 60% dikeluarkan dalam bentul 14CO2, 2% melaui urin sebagai metabolit dalam waktu 24 jam. • Penelitian dengan hewan percobaan dan manusia : >90% eritritol diekskresikan ke dalam urin dalam bentuk asalnya selama 24 atau 48 jam.



9

14/04/2014

14C-Eritritol

Mono dan oligosakarida Tidak Mempengaruhi Sekresi Insulin dari pankreas

Stomach

• Neosugar tidak dicerna di usus halus dan tidak menghasilkan

urine Cecum and colon

More than 90%

Less than 10%

Fermentation Feses

14

CO2

14CH 4

Few

Breath

SCFA Absorbed

Flatus

Enzymatic Degradation

monosakarida  neosugar tidak mempengaruhi sekresi insulin dari pankreas • Pemberian neosugar kepada manusia secara oral tidak mempengaruhi kadar gula darah dan kadar insulin. • Hasil yang sama diperoleh dengan pemberian xylooligosakarida, galakto-oligosakarida, galaktosil-laktosil, maltitol, laktitol, palatinit dan eritritol.

• •

Mono dan oligosakarida dapat diberikan kepada penderita diabetes melitus

14CO 2

Mono dan oligosakarida Tidak Mempengaruhi Sekresi Insulin dari pankreas......................

Tabel 2. Dosis Maksimum Yang Diizinkan Pemberian Oligosakarida Agar Tidak Menyebablan Diare pada Orang Dewasa Di Jepang

Sakarida

• Yang perlu diperhatikan : Oligosakarida dapat memberikan energi sebesar 2

kkal/g Pemberian dalam jumlah besar dapat mengakibatkan diare, serta adanya gejala lain seperti flatulensi Diare ini disebabkan oleh retensi osmogenik dari fluida pada usus besar dan usus kecil  dapat diatasi dalam beberapa hari (karena sakarida ini dapat digunakan oleh bakteri intestinal). •

Neosugar 4 Galaktosil-sukrosa 4-galakto-oligosakarida 6-galaktosil-laktosil Xylo-oligosakarida Maltitol Palatinit Eritritol Sorbitol

Dosis Maksimum (g/kg berat badan/hari) Male Female 0,3 0,4 0,6 0,6 0,28 0,28 0,3 0,3 0,12 0,12 0,3 0,3 0,3 0,3 0,66 0,8 0,17 0,24

10

14/04/2014

Pengganti Sukrosa Dapat Mencegah Carries Gigi

Pengganti Sukrosa Dapat Mencegah Carries Gigi......

• 3 penyebab terjadinya carries gigi : 1. konsumsi gula yang dapat difermentasi 2. Infeksi oleh bakteri 3. Kerusakan gigi

• 2 tipe pengganti gula yang noncariogenic : 1. Yang dapat dicerna di usus halus : coupling sugar, paltinosa 2. Yang tidak dapat dicerna : eritritol, sorbitol, neosugar, maltitol, laktitol, palatinit.

• Akumulasi Streptococcus mutans pada gigi difasilitasi

• S.mutan tidak dapat memetabolisme coupling sugar dan

oleh biosintesis glukan tidak larut dari sukrosa secara ekstraseluler sehingga menyebabkan timbulnya plaque.  konsumsi sukrosa : penyebab carries gigi

palatnose, sehingga tidak dihasilkan glukan yang tidak larut dan SCFA  pH menjadi < 5,5  menyebabkan terjadinya demineralisasi enamel gigi.



OLIGOSAKARIDA MEMPERBAIKI MIKROFLORA USUS

OLIGOSAKARIDA MEMPERBAIKI MIKROFLORA USUS .......

• Neosugar, oligosakarida kedelai yang mengandung

• Bakteri intestinal memetabolisme oligosakarida dan

rafinosa dan stakiosa, xylo-oligosakarida, 4-galaktosil laktosa, 6 galaktosil laktosa, 4 galaktosil-sukrosa dan laktulosa  tidak dapat dicerna di usus halus tapi difermentasi oleh bakteri di usus besar. • Maltosa, sukrosa dan glukosa dicerna dan/atau diabsorbsi di usus halus  tidak mempengaruhi komposisi mikroflora usus.

menghasilkan SCFA  pH usus besar menurun (menjadi asam) •   Bakteri menguntungkan yang resisten terhadap kondisi asam seperti

Bifidobacterium sp dan Lactobacillus sp meningkat.  Bakteri berbahaya seperti Clostridium sp yang sensitif terhadap

kondisi asam menurun.  Pertumbuhan Bifidobacterium sp berhubungan dengan produksi

amonia, indole, penol dan stakol, serta mengeliminasi komponen yang bersifat karsinogenik selama fermentasi.

 Untuk memperbaiki mikroflora usus, biasanya diberika derivatif laktosa dalam bentuk obat.

11

14/04/2014

FUNGSI OLOGISAKARIDA UNTUK MENINGKATKAN ABSORBSI KALSIUM DAN MENCEGAH OSTEOPOROSIS • In-vivo rat study :  Short-chain fructooligosaccharide  Difructose anhydride III and IV  Galactooligosaccharides (transgalactosylated oligosacharide)

Usus Halus

Garam Ca dilarutkan oleh asam gastrat

Absorbsi Ca

Presipitasi Ca dengan meningkatnya pH Ca yang tidak larut

Meningkatnya laju absorbsi akan mencegah presipitasi

 Maltitol

Promosi absorbsi Ca oleh Asam Lemak Rantai Pendek

 Lactulose  Polydextrose  Guar gum hydrolysate (guar gum)  Phosphorylated guar gum hydrolysate  Water-soluble soybean fiber  Resistant starch

Resolubilisasi garam Ca dengan menurunnya pH

Usus Besar

• Human study :  Short-chain fructooligosaccharide  Difructo anhydride III (DFA III)

Induksi aktivitas absorbsi Ca (perubahan dalam mukosa)

Gambar : kemungkinan mekanisme peningkatan aborsbsi Ca

DFA III

SIFAT DFA III SEBAGAI BAHAN PANGAN

• Diproduksi dari inulin yang terdapat pada “chicory root”

• Sangat stabil dalam asam, panas dan selama

dengan menggunakan enzim fruktotransferase dari Arthrobacter atau Corynobacterium. • Dari hasil penelitian : pengaruh DFA III terhadap absorpsi Ca > FOS

penyimpanan

• Kurang rentan terhadap reaksi Maillard (Browning) • Absorbsi air rendah • Kelarutannya sangat mirip dengan sukrosa • Kemanisan setengah dari sukrosa

12