Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan satu sumber makanan yang paling melimpah dari karbohidrat yang tidak dapat dicerna dan bisa sama pentingnya dengan polisakarida non-pati dalam meningkatkan kesehatan usus besar dan mencegah penyakit radang usus dan kanker kolorektal. Sifat fisiologis pati resisten dapat sangat bervariasi tergantung pada desain penelitian dan perbedaan sumber, jenis dan dosis pati resisten yang dikonsumsi. Ada kemungkinan bahwa pengolahan modern dan praktik konsumsi makanan telah menyebabkan konsumsi RS yang lebih rendah, yang dapat berkontribusi pada peningkatan penyakit usus besar yang serius di negara-negara makmur. Peluang pengembangan kultivar serealia baru dan bahan baku pati untuk produk pangan yang dapat meningkatkan kesehatan masyarakat. Produk- produk ini juga dapat diterapkan secara klinis (Buttriss & Stokes, 2008). Pati resisten (RS) bertindak sebagian besar melalui produk fermentasi bakteri usus besar yang, pada orang dewasa, asam lemak rantai pendek (SCFA), tetapi minat meningkat dalam potensi prebiotiknya. Ada juga peningkatan minat menggunakan RS untuk menurunkan nilai energi dan kandungan karbohidrat yang tersedia dari makanan. RS juga dapat digunakan untuk meningkatkan kandungan serat makanan dan 38

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan sedang diselidiki mengenai potensinya untuk mempercepat timbulnya rasa kenyang dan untuk menurunkan respon glikemik. Potensi RS untuk meningkatkan kesehatan kolon, dan bertindak sebagai sarana untuk meningkatkan total kandungan serat pangan bahan makanan, terutama yang rendah energi dan/atau kandungan karbohidrat total (Nugent, 2005). 3.2.1. Pencegahan Kanker Usus Besar Ada bukti bahwa asam butirat dapat mengurangi risiko perubahan ganas pada sel. Studi populasi dalam sekum tikus yang diberi preparat RS telah menunjukkan bahwa peningkatan pembentukan feses dan pH tinja yang lebih rendah, serta produksi SCFA yang lebih besar, dikaitkan dengan penurunan insiden kanker usus besar (Englyst & Englyst, 2005). Serat makanan dan pati resisten, saat keduanya berfermentasi di usus besar, menghasilkan asam butirat atau garamnya dalam kadar tinggi seperti yang ditunjukkan oleh percobaan in vitro dengan inokula tinja manusia. Peran spesifik pati resisten dalam stimulasi bakteri yang mampu menghasilkan asam butirat. Karena butirat adalah salah satu substrat energi utama untuk sel epitel usus besar dan menghambat transformasi ganas sel 39

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan tersebut secara in vitro; ini membuat fraksi RS yang mudah difermentasi menjadi sangat menarik dalam mencegah kanker kolon. Seperti yang diamati dalam berbagai penelitian, butirat dapat memiliki efek penghambatan pada pertumbuhan dan proliferasi sel tumor in vitro dengan menghentikan salah satu fase siklus sel. Pada populasi dengan asupan serat makanan rendah hingga rata-rata, penggandaan asupan serat makanan dapat mengurangi risiko kanker kolorektal hingga 40%. Ketika RS dikombinasikan dengan serat makanan yang tidak larut, seperti dedak gandum, tingkat SCFA yang jauh lebih tinggi, khususnya butirat diamati dalam tinja pada tikus, ketika RS dikombinasikan dengan serat larut seperti Psyllium (Plantago ovata), tempat fermentasi RS didorong lebih ke distal. Karena usus besar distal adalah tempat di mana sebagian besar tumor muncul, mungkin bermanfaat tambahan untuk perlindungan kanker jika fermentasi lebih ditingkatkan dalam usus distal. Psyllium (Plantago ovata) mungkin merupakan kandidat yang baik untuk menyimpan dan mengantarkan pati ke usus besar bagian distal (Fuentes-Zaragoza et al., 2010). 40

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan 3.2.2. Efek Hipoglikemik Indeks glikemik (GI) makanan bertepung mungkin tergantung pada berbagai faktor seperti rasio amilosa/amilopektin, lingkungan asli granula pati, gelatinisasi pati, kadar air dan suhu pemanggangan makanan olahan. Dengan demikian, faktor-faktor yang mempengaruhi nilai GI sesuai dengan formasi RS. Dengan glukosa sebagai referensi, nilai GI yang dilaporkan berkisar dari sekitar 10 untuk pati dari kacang-kacangan hingga mendekati 100 pada produk kentang atau beras tertentu dan sereal sarapan. Jadi makanan yang mengandung RS mengurangi laju pencernaan. Pencernaan RS yang lambat memiliki implikasi untuk penggunaannya dalam aplikasi pelepasan glukosa terkontrol dan oleh karena itu, respon insulin yang lebih rendah dan akses yang lebih besar untuk penggunaan lemak yang disimpan dapat diharapkan. Ini jelas penting untuk diabetes dan telah menyebabkan perubahan besar dalam rekomendasi diet untuk penderita diabetes. Metabolisme RS terjadi 5-7 jam setelah konsumsi, berbeda dengan pati yang dimasak secara normal, yang langsung dicerna. Pencernaan selama 5-7 jam mengurangi glikemia postprandial dan insulinemia dan memiliki potensi untuk meningkatkan periode kenyang (Fuentes-Zaragoza et al., 2010). 41

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan Ada sejumlah penelitian tentang efek berbagai bentuk dan dosis RS pada respons glukosa dan insulin tetapi datanya bertentangan. Dalam sebuah studi pada manusia, konsumsi RS3 menghasilkan kadar glukosa dan insulin serum yang lebih rendah daripada yang diperoleh dengan karbohidrat lain. Makanan yang mengandung RS menurunkan glukosa darah postprandial dan mungkin memainkan peran dalam memberikan kontrol metabolik yang lebih baik pada diabetes tipe II. Dari penelitian pada manusia, menggunakan bahan RS3 komersial, kadar glukosa darah maksimum ditemukan secara signifikan lebih rendah daripada karbohidrat lain (gula sederhana, oligosakarida, dan pati biasa). Nilai indeks glikemik yang lebih tinggi telah dilaporkan pada manusia yang mengonsumsi kentang dan cornflake – makanan yang mengandung sejumlah besar pati retrograded (Fuentes-Zaragoza et al., 2010). Sebuah makanan bar yang mengandung RS3 menurunkan glukosa darah postprandial dan dapat berperan dalam memberikan kontrol metabolik yang lebih baik pada diabetes tipe II (tidak tergantung insulin). RS harus berkontribusi setidaknya 14% dari total asupan pati untuk memberikan manfaat apa pun terhadap respons glikemik atau insulinemik. Baru- baru ini, sebuah penelitian menunjukkan bahwa RS 42

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan mengurangi kadar glukosa tergantung insulinotropik polipeptida m RNA di sepanjang jejunum dan ileum pada tikus diabetes normal dan tipe 2 (Shimada et al., 2014). Pati yang dimodifikasi secara kimia (RS4) juga telah ditemukan menghasilkan respons glukosa yang berbeda. Efek dari dua makanan uji yang mengandung 1-2% pati kentang asetat dan pati kentang yang diperkaya beta siklodekstrin (2-3%), masing-masing, diamati pada manusia dan hanya yang terakhir ditemukan untuk menurunkan kadar glukosa tubuh. Ini mungkin karena penyerapan beta siklodekstrin lebih di usus atau pengosongan lambung yang tertunda (Fuentes-Zaragoza et al., 2010). 3.2.3. Pati Resisten sebagai Prebiotik Prebiotik adalah bahan makanan yang tidak dapat dicerna yang secara menguntungkan mempengaruhi inang dengan secara selektif merangsang pertumbuhan dan/atau aktivitas satu atau lebih bakteri (probiotik) di saluran pencernaan dan dengan demikian memberikan efek peningkatan kesehatan. Prebiotik yang khas adalah inulin dan oligofruktosa, keduanya secara alami terdapat dalam sejumlah buah dan sayuran (misalnya pisang, sawi putih, bawang putih, daun 43

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan bawang, dan gandum), dan oligosakarida resisten lainnya seperti fruktan tipe inulin (Buttriss & Stokes, 2008). Berbagai studi eksperimental pada babi dan manusia telah mengungkapkan perubahan yang bergantung pada waktu dalam profil SCFA tinja dan usus besar, menunjukkan kemungkinan interaksi RS dengan bakteri yang tertelan. RS juga telah disarankan untuk digunakan dalam komposisi probiotik untuk mendorong pertumbuhan mikroorganisme menguntungkan seperti Bifidobacterium. Karena RS hampir seluruhnya melewati usus kecil, ia dapat berperilaku sebagai substrat pertumbuhan mikroorganisme probiotik (Sajilata et al., 2006). 3.2.4. Efek Hipokolesterolemia Pati resisten tampaknya secara khusus mempengaruhi metabolisme lipid, seperti yang terlihat dari penelitian pada tikus, di mana pengurangan sejumlah ukuran metabolisme lipid telah diamati. Ini termasuk lipid total, kolesterol total, lipoprotein densitas rendah (LDL), lipoprotein densitas tinggi (HDL), lipoprotein densitas sangat rendah (VLDL), lipoprotein densitas menengah (IDL), trigliserida dan liporotein kaya trigliserida (Nugent, 2005). Pada tikus, diet RS (25% kentang mentah) 44

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan secara nyata meningkatkan ukuran cecal dan kumpulan asam lemak rantai pendek (SCFA) cecal, serta penyerapan SCFA dan menurunkan kadar kolesterol dan trigliserida plasma. Juga, ada konsentrasi yang lebih rendah dari kolesterol di semua fraksi lipoprotein, terutama HDL dan penurunan konsentrasi trigliserida di fraksi trigliserida yang kaya lipoprotein (Sajilata et al., 2006). Tepung kacang menurunkan kadar kolesterol total serum dan kolesterol VLDL + IDL + LDL, meningkatkan konsentrasi cecal asam lemak rantai pendek (SCFA) (khususnya konsentrasi asam butirat), dan meningkatkan ekskresi sterol netral tinja. Dari studi tentang hamster yang diberi makanan yang mengandung pati singkong yang diekstrusi dengan 9,9% serat oat atau pati singkong yang diekstrusi dengan 9,7% RS, sifat hipokolesterolemia dari keduanya yang menunjukkan potensi untuk digunakan dalam makanan untuk meningkatkan kesehatan jantung (Fuentes-Zaragoza et al., 2010). 45

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan BAB IV GULA ALKOHOL Orang selalu berusaha memanfaatkan manfaat alam, namun baru-baru ini di tahun-tahun terakhir abad kedua puluh, kemajuan besar dalam teknologi pangan dapat diamati. Hal ini terutama disebabkan oleh perkembangan studi biologi, perubahan gaya hidup penduduk, dan peningkatan kesadaran konsumen tentang produk makanan. Kualitas kesehatan makanan terutama tergantung pada nutrisi, tetapi juga pada zat asing seperti bahan tambahan makanan. Kehadiran zat asing dalam makanan dapat dibenarkan, diizinkan atau ditoleransi hanya jika tidak berbahaya bagi kesehatan kita. Epidemi obesitas dan diabetes mendorong pertumbuhan industri pemanis buatan. Ada semakin banyak orang yang mencoba menurunkan berat badan atau mempertahankan berat badan. Oleh karena itu, pemanis kini dapat ditemukan di hampir semua produk makanan. Ada dua jenis utama pemanis, yaitu nutrisi dan pemanis buatan. Yang terakhir tidak memberikan kalori dan tidak akan mempengaruhi glukosa darah. Namun, beberapa pemanis bergizi seperti gula alkohol juga ditandai dengan respons glukosa darah yang lebih rendah dan dapat dimetabolisme tanpa insulin, 46

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan sekaligus merupakan senyawa alami (Grembecka, 2015). Gula alkohol (poliol atau alkohol polihidrat) adalah karbohidrat rendah yang mudah dicerna, yang diperoleh dengan mengganti gugus aldehida dengan gugus hidroksil. Karena kebanyakan gula alkohol diproduksi dari gula aldosa yang sesuai, mereka juga disebut alditol. Di antara gula, alkohol dapat dicantumkan monosakarida terhidrogenasi (sorbitol, manitol), disakarida terhidrogenasi (isomalt, maltitol, laktitol) dan campuran mono-di terhidrogenasi dan/atau oligosakarida (hidrolisat pati terhidrogenasi) (Livesey, 2003; Shankar et al., 2013). Poliol secara alami terdapat dalam jumlah yang lebih kecil dalam buah-buahan serta dalam jenis sayuran atau jamur tertentu, dan mereka juga diatur sebagai generally recognized as safe (GRAS) atau aditif makanan. Bahan tambahan makanan adalah zat yang ditambahkan dengan sengaja pada bahan makanan untuk melakukan fungsi teknologi tertentu seperti memberi warna, mempermanis, atau membantu pengawetan makanan (Fitch & Keim, 2012). Rasa manis pada gula alkohol biasanya lebih rendah daripada monosakarida. Gula alkohol sering digunakan dalam kombinasi dengan pemanis lain untuk mencapai tingkat kemanisan dan rasa yang 47

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan diinginkan. Sama halnya dengan karbohidrat, mereka tidak hanya bertanggung jawab atas rasa manis, tetapi mereka juga bertanggung jawab atas tekstur produk, pengawetannya, pengisian, menahan kelembapan, dan sensasi dingin di mulut (Grembecka, 2015). Gula alkohol memiliki nilai gizi yang lebih rendah daripada glukosa ataupun sukrosa, karena penyerapan yang lebih lambat dan tidak lengkap dari usus, yang menghasilkan metabolisme tidak langsung melalui degradasi fermentasi oleh flora usus. Produk fermentasi meliputi asam lemak rantai pendek dan gas. Gula alkohol memiliki nilai kalori yang lebih rendah yang dapat membantu konsumen untuk mengurangi asupan energi dan menurunkan berat badan (Grabitske & Slavin, 2008; Livesey, 2003). Terlebih lagi, konsumsi produk yang mengandung poliol tidak menyebabkan (atau pada tingkat yang sangat kecil) peningkatan glukosa darah atau sekresi insulin, dan dengan demikian, produk tersebut direkomendasikan untuk penderita diabetes. Poliol juga bertindak sebagai prebiotik, agen anti-kariogenik, dan mirip dengan serat dapat membantu menormalkan fungsi usus. Gula alkohol seperti maltitol dan laktitol ditemukan meningkatkan bioavailabilitas mineral pada manusia dan tikus (Nakamura, 2005). 48

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan 4.1. Karakteristik dan Sifat Fungsional Gula Alkohol Terdapat beberapa jenis dari gula alkohol seperti erythritol, isomalt, lactitol, maltitol, mannitol, sorbitol, dan xylitol yang memiliki karakteristik dan bentuk yang berbeda-beda yang disajikan dalam Tabel 4.1. Tabel 4.1. Karakteristik gula alkohol Gula Formula Sweetnes Indeks Kegunaan Alkohol C4H10O4 s Glikemi Erythritol Flavor Isomalt C12H24O1 0.6–0.8 k enhancer, 0.45–0.65 0 humectant, Lactitol 1 sweetener Maltitol 0.3–0.4 9 Anti-caking C12H24O1 0.9 agent, bulking Mannitol 6 agent, glazing 1 0.5–0.7 35 agent, stabilizer, C12H24O1 0 sweetener, thickener 1 Emulsifier, sweetener, C6H14O6 thickener Bulking agent, emulsifier, humectant stabilizer, sweetener, thickener Anti-caking agent, bulking agent, glazing agent, thickener 49

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan Sorbitol C6H14O6 0.5–0.7 9 Bulking agent, sequestrant, Xylitol C5H12O5 1.0 13 stabilizer, sweetener, thickener Emulsifier, humectant, sweetener, thickener Sumber: (Grembecka, 2015) 50

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan a. Erythritol 1,2,3,4 Butanetetrol, yang merupakan nama kimia dari erythritol, dapat ditemukan secara alami dalam jumlah kecil dalam sayuran, buah-buahan (melon, persik), jamur, dan makanan fermentasi seperti anggur, bir, sake, dan kecap. Hal ini juga dapat ditemukan di beberapa jaringan manusia seperti air mani, lensa, cairan serebrospinal, dan serum. Konsumsi eritritol dari sumber alami diperkirakan berjumlah dari 25 mg/orang/hari di Amerika Serikat hingga 106 mg/orang/hari di Jepang (O’Donnell & Kearsley, 2012). Untuk struktur kimia eritriol dapat dilihat pada Gambar 4.1. Gambar 4.1. Struktur kimia eritriol Gula alkohol ini dicirikan oleh stabilitas pada suhu tinggi dan lingkungan asam atau basa serta tidak berperan dalam reaksi pencoklatan tipe Maillard. Gula Ini juga merupakan zat non- higroskopis. Erythritol saat ini digunakan sebagai pemanis rendah kalori, ramah gigi, yang memberikan volume, tekstur, serta stabilitas mikrobiologis dalam produk seperti permen karet 51

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan yang ramah gigi, produk permen, es krim, dan juga minuman ipocaloric (O’Donnell & Kearsley, 2012). Selain memiliki toleransi pencernaan yang tinggi, nonglikemik dan tidak menyebabkan kerusakan gigi, erythritol juga menghambat pertumbuhan streptokokus dan dikombinasikan dengan xylitol berpotensi membatasi karies. Selain itu, dalam sebuah studi tiga tahun menemukan bahwa konsumsi permen yang mengandung eritritol oleh anak-anak berusia 7 hingga 8 tahun pada awalnya menghasilkan pertumbuhan plak yang berkurang, kadar asam asetat plak dan asam propionat yang lebih rendah (O’Donnell & Kearsley, 2012; Runnel et al., 2013). Berdasarkan studi klinis, dinyatakan bahwa eritritol cepat diserap di usus kecil dan kemudian diekskresikan utuh dalam urin dalam waktu 24 jam. Hanya sejumlah kecil yang mengalami fermentasi usus. Efek gastrointestinal dicatat ketika dosis tinggi dikonsumsi, hingga 1000 mg/kg tubuh. Wanita lebih tahan terhadap diare akibat konsumsi eritritol yang tinggi dibandingkan pria. Terlebih lagi, efek diare sorbitol lebih besar daripada erythritol (Storey et al., 2007). 52

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan b. Isomalt Isomalt, yang merupakan campuran dari dua isomer disakarida alkohol: gluko manitol (α-D-gluko- piranosil 1-6-manitol) dan gluko sorbitol (α -D- glukopiranosil 1-6-sorbitol), ditemukan pada tahun 1960-an. Isomalt dihasilkan dari sukrosa dalam proses dua langkah, yang membuat isomalt secara kimiawi dan enzimatik lebih stabil daripada sukrosa. Dimulai dengan transglukosidasi enzimatis gula menjadi maltulosa yang selanjutnya dihidrogenasi menjadi isomalt, yang merupakan kombinasi dari dua disakarida alkohol, 6-O-α-D-glukopiranosil d-sorbitol (1,6-GPS) dan 1-O-α-D- glukopiranosil D-manitol dihidrat (1,1-GPM) (O’Donnell & Kearsley, 2012). Struktur kimia dari isomalt dapat dilihat pada Gambar 4.2. Gambar 4.2. Struktur kimia isomalt Isomalt tahan terhadap hilangnya rasa manis selama pemanasan; dengan demikian, dapat digunakan dalam produk, yang tahan pada suhu 53

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan tinggi. Manisnya tergantung pada konsentrasi, suhu dan bentuk produk yang digunakan; memiliki rata- rata 45-65%. Selain secara fisik menyerupai gula pasir (putih, kristal dan tidak berbau), juga sedikit higroskopis dan meningkatkan transfer rasa dalam makanan. Selain itu, tidak mengkristal secepat sukrosa, sehingga dapat digunakan untuk gula yang bisa dibentuk dan produk dekoratif lainnya yang dapat dimakan. Berlawanan dengan poliol lainnya, isomalt tidak memberikan efek pendinginan di mulut. Hal ini sering dikombinasikan dengan pemanis non- nutrisi, karena mereka membantu menutupi rasa pahit dari beberapa aditif makanan manis dan agen bulking (Grembecka, 2015; O’Donnell & Kearsley, 2012). Penyerapan isomalt sangat rendah yaitu sebesar 10% dan 90% bagian yang diserap sedang difermentasi. Produk fermentasi bakteri adalah asam lemak rantai pendek, CO2, CH4 dan H2 (O’Donnell & Kearsley, 2012). Karena pencernaan parsial di usus, isomalt memasok hanya setengah dari nilai kalori sukrosa. Namun, tidak dapat difermentasi oleh sejumlah besar ragi dan mikroorganisme lain yang ditemukan di alam. Studi in vitro telah menunjukkan bahwa poliol ini adalah sumber butirat yang baik dan meningkatkan pertumbuhan bifidobacterial, 54

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan yang menghasilkan efek prebiotik (Gostner et al., 2006). c. Lactitol Laktitol ditemukan pada tahun 1920 oleh ahli kimia makanan Prancis tetapi tidak digunakan secara komersial sampai tahun 1980-an. Laktitol adalah poliol disakarida, yang terdiri dari sorbitol dan galaktosa. Laktitol diproduksi dari laktosa dengan hidrogenasi katalitik menggunakan nikel Raney sebagai katalis (O’Donnell & Kearsley, 2012). Struktur kimia lactitol dapat dilihat pada Gambar 4.3. Gambar 4.3. Struktur kimia laktitol Laktitol dicirikan dengan rasa manis yang bersih dan kekuatan pemanis 40% dari sukrosa. Namun, laktitol digunakan sebagai pengganti sukrosa 1:1 dalam makanan, terutama karena kelarutannya yang baik. Laktitol dapat dilarutkan pada suhu yang lebih rendah dari sukrosa, yang menghasilkan penghematan energi dan biaya pemrosesan. 55

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan Sehingga tidak menyebabkan reaksi pencoklatan non enzimatik (Maillard) dan dapat disimpan untuk waktu yang lebih lama. Sifat manisnya yang ringan membantu persepsi rasa produk yang lebih baik, dan karenanya, biasanya dikombinasikan dengan pemanis berkalori rendah seperti acesulfame, aspartame, cyclamate, neotame, saccharin, stevia sweetener, dan sucralose (Grembecka, 2015; O’Donnell & Kearsley, 2012). Rasa manis laktitol meningkat dengan tingkat konsentrasi, tetapi memiliki efek pendinginan yang sangat kecil. Gula alkohol ini bersifat non higroskopis, stabil pada suhu tinggi serta kondisi asam dan basa. Selain pemanis, dapat digunakan sebagai pengental dan pengemulsi. Laktitol memiliki efek yang dapat diabaikan pada kadar glukosa darah dan dapat dimetabolisme tanpa insulin. Demikian pula dengan alkohol gula lainnya, itu juga tidak berkontribusi pada karies gigi (Ballongue et al., 1997). Meskipun diproduksi dari laktosa, laktotol tidak dihidrolisis oleh laktase, tetapi dipecah oleh mikroflora usus. Laktitol dimetabolisme oleh bakteri di usus besar, di mana ia diubah menjadi biomassa, karbon dioksida, sejumlah kecil hidrogen dan asam organik, yang dimetabolisme lebih lanjut untuk memberikan energi dalam jumlah 2-2,4 kalori per gram. Ditemukan juga bahwa laktitol digunakan 56

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan sebagai sumber energi oleh mikroflora usus khusus di usus besar, yaitu Bifidobacterial dan Lactobacillus sp. Konsumsi berlebihan dapat menyebabkan efek diare, yang bervariasi tergantung pada mode dan frekuensi konsumsi, diet, usia, dan kesehatan usus secara umum (O’Donnell & Kearsley, 2012). d. Maltitol Maltitol, juga disebut 4-O-α-D glukopiranosil D- glucitol, adalah poliol disakarida yang terdiri dari glukosa dan sorbitol dalam bagian yang sama dan diperoleh dari pati, dengan menghidrogenasi maltosa atau sirup glukosa yang sangat tinggi maltose (Livesey, 2003; O’Donnell & Kearsley, 2012). Struktur kimia dari maltitol dapat dilihat pada Gambar 4.4. Gambar 4.4. Struktur kimia maltitol Di antara poliol, maltitol dicirikan dengan sifat yang paling mirip dengan sukrosa. Jumlah manisnya hingga 90% dari yang dikaitkan dengan sukrosa, 57

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan tetapi nilai kalorinya berjumlah 2,1– 2,4 kkal/g. Maltitol juga merupakan agen non-kariogenik, yang mencirikan rasa manis yang mirip dengan sukrosa; namun, karena penyerapan yang lambat, respons insulin yang terkait dengan konsumsinya berkurang secara signifikan. Telah dilaporkan bahwa aplikasi simultan dengan rantai pendek frukto oligosakarida dalam formulasi produk makanan bebas gula menurunkan respon glikemik postprandial. Tidak mengalami proses karmelisasi dan pencoklatan, dan efek pendinginannya dapat diabaikan jika dibandingkan dengan poliol lainnya. Selain sebagai pengganti pemanis, juga dapat digunakan sebagai pengganti lemak karena memberikan tekstur yang creamy pada makanan (Livesey, 2003; O’Donnell & Kearsley, 2012; Respondek et al., 2014). Penyerapan maltitol berkisar antara 5% sampai 80%, tetapi harus didahului dengan hidrolisis yang mengarah pada glukosa dan sorbitol (Livesey, 2003). Hal ini perlahan-lahan dicerna di usus kecil, dan bagian yang tidak diserap masuk ke usus besar di mana mengalami fermentasi oleh bakteri. Efek permasalahan pada pencernaan bila dikonsumsi dalam jumlah melebihi 25–30 g/kg berat badan per hari (O’Donnell & Kearsley, 2012). 58

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan e. Mannitol Gula alkohol 6-karbon ini merupakan isomer dari sorbitol. Manitol digunakan sebagai karbohidrat cadangan oleh beberapa bakteri, jamur, rumput laut coklat dan beberapa tumbuhan (Jacobsen & Frigaard, 2014). Produksinya didasarkan pada hidrogenasi katalitik campuran glukosa/fruktosa (1:1), yang diperoleh dari gula invert atau pati, pada suhu dan tekanan tinggi (Makkee et al., 1985; Song & Vieille, 2009). Namun, proses ini dicirikan dengan efisiensi rendah yang menghasilkan hanya 25% manitol dalam campuran yang diperoleh dan memerlukan langkah pemurnian yang rumit. Dengan demikian, proses fermentasi telah diteliti, terutama dengan penggunaan bakteri asam laktat heterofermentatif, menghasilkan konversi lengkap D- fruktosa menjadi D-manitol. Baru-baru ini, cyanobacteria ditemukan berguna untuk produksi manitol, terutama karena fakta bahwa gula adalah produk utama fotosintesis (Wisselink et al., 2002). Struktur kimia manitol dapat dilihat pada Gambar 4.5. Gambar 4.5. Struktur kimia manitol 59

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan Manitol sekitar 50% semanis sukrosa dan memiliki efek rasa dingin yang diinginkan, yang efisien dalam menutupi rasa pahit. Manitol dapat dicampur dengan bahan dan pemanis lain yang dapat menghasilkan efek sinergis dari rasa manis dan rasa yang lebih baik. Gula alkohol ini dicirikan dengan rasa yang diinginkan, stabilitas, bahkan dalam suhu tinggi, dan titik leleh yang tinggi (165–169 °C). Oleh karena itu, umumnya digunakan dalam tablet farmasi dan nutrisi serta dalam industri makanan, yaitu, dalam bahan pelapis rasa cokelat untuk es krim dan permen atau produk \"penyegar napas\" dan \"bebas gula\". Manitol juga dapat digunakan sebagai bahan baku untuk produksi bioetanol. Karena manitol bersifat non higroskopis, manitol digunakan sebagai zat untuk pelapis bebas gula dan bubuk untuk permen karet untuk mencegah permen karet menempel pada peralatan manufaktur dan pembungkus (Ghoreishi & Shahrestani, 2009; O’Donnell & Kearsley, 2012; Wang et al., 2013). Manitol diserap dengan lembat, dan dengan demikian, kenaikan glukosa darah dan permintaan insulin jauh lebih sedikit daripada yang akan dialami setelah konsumsi sukrosa. Ini hanya sebagian diserap (25%) dari usus kecil dan tidak dimetabolisme. Namun, di bagian bawah saluran usus, bakteri kolon secara perlahan dapat memetabolisme beberapa 60

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan bagian yang tidak diserap, dan dengan demikian, konsumsi dosis melebihi 20 g/hari mungkin memiliki efek susah buang air besar. Fermentasi tersebut menghasilkan produksi asam organik yang dapat dimanfaatkan oleh organisme manusia (Ghoreishi & Shahrestani, 2009; Wisselink et al., 2002). f. Sorbitol Sorbitol, yang memiliki nama sistematis D- glukitol, adalah gula alkohol 6-karbon yang ditemukan oleh ahli kimia pada tahun 1872. Poliol ini dapat ditemukan secara alami dalam apel, pir, persik, aprikot dan nektarin serta buah-buahan kering, seperti plum, kurma dan kismis dan beberapa sayuran (Grembecka, 2015). Sorbitol dihasilkan dari glukosa atau sukrosa, dengan hidrogenasi katalitik dengan gas hidrogen dan katalis nikel pada suhu tinggi. Namun, dapat juga diproduksi oleh reduksi elektrokimia dekstrosa dalam kondisi basa. Meskipun dikenal beberapa proses industri yang digunakan untuk produksi sorbitol, hanya beberapa mikroorganisme, termasuk tiga strain ragi dan bakteri seperti Zymomonas mobilis dan Candida boidini, telah diusulkan sebagai produsen sorbitol yang potensial (Jonas & Silveira, 2004; Ladero et al., 2007; Silveira et al., 1999). Struktur kimia dari sorbitol dapat dilihat pada Gambar 4.6. 61

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan Gambar 4.6. Struktur kimia sorbitol Sorbitol memasok kalori lebih sedikit daripada gula, dan rasa manisnya mencapai sekitar 60% dari yang ditetapkan untuk sukrosa. Ini juga ditandai dengan kelarutan 20 kali lipat lebih tinggi dalam air daripada mannitol (Jonas & Silveira, 2004; O’Donnell & Kearsley, 2012). Ini diproduksi dalam bentuk cair dan kristal. Sama halnya dengan xylitol dan erythritol, sorbitol memberikan sensasi dingin di mulut. Sorbitol memiliki rasa yang manis, sejuk dan menyenangkan. Selain bertindak sebagai pemanis, juga merupakan humektan, pelembut, tekstur dan agen anti- kristalisasi yang sangat baik (Jonas & Silveira, 2004). Sorbitol adalah zat yang mudah dikompresi tetapi memiliki kelemahan teknologi yang besar, yaitu higroskopisitas tinggi. Poliol ini secara kimiawi inert dan stabil, bahkan dalam suhu tinggi, dan tidak mengalami reaksi Maillard. Sorbitol dapat bergabung dengan baik dengan komponen makanan lain seperti gula, agen pembentuk gel, protein dan lemak. Ini juga dapat mengungkapkan efek sinergis dengan pemanis lain yang 62

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan menghasilkan rasa manis yang lebih besar dan rasa yang lebih baik. Gula alkohol ini penting untuk metabolisme karbon buah dan mempengaruhi kualitas akumulasi pati dan keseimbangan gula- asam. Sorbitol tahan terhadap pencernaan oleh bakteri mulut yang memecah gula dan pati untuk melepaskan asam yang dapat menyebabkan gigi berlubang atau mengikis gigi. Menurut Food and Drug Association (FDA) AS dan Komisi Eropa, produk yang mengandung gula alkohol ini dapat memiliki klaim kesehatan pada label yang menyatakan \"tidak menyebabkan kerusakan gigi\". Produksi sorbitol di seluruh dunia diperkirakan lebih tinggi dari 500.000 ton/tahun, dan pasar terus meningkat, dan sekitar 25% dari produksi tersebut digunakan untuk sintesis vitamin C. Terlebih lagi, 25% dari total produksi sorbitol digunakan dalam pembuatan sirup (Grembecka, 2015). g. Xylitol Xilitol adalah poliol 5-karbon yang dihasilkan dari D-xilose. Struktur kimia xylitol dapat dilihat pada Gambar 4.7. Ditemukan pada tahun 1891 dan sejak tahun 1960-an telah digunakan sebagai pemanis. Ini dapat ditemukan di alam seperti pada buah dan sayuran, beri, gandum dan jamur dan diproduksi 63

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan dalam jumlah kecil dalam organisme manusia (Grembecka, 2015). Gambar 4.7. Struktur kimia xilitol Sama halnya dengan gula alkohol lainnya, xilitol diproduksi oleh hidrogenasi katalis logam dari gula yang sesuai, yaitu D-xilosa. Proses ini dimulai dengan isolasi xilan dari bahan kayu dilanjutkan dengan hidrolisisnya menjadi xilosa. Kemudian xilosa dimurnikan dengan kromatografi, dan larutan yang dihasilkan dihidrogenasi dengan adanya katalis nikel. Produksi xilitol komersial dapat juga dimulai dengan hidrogenasi larutan xilosa, pemurniannya dan kristalisasi akhir dalam bentuk ortorombik (Granström et al., 2007; O’Donnell & Kearsley, 2012). Xilitol banyak digunakan dalam aplikasi biomedis dan lainnya. Konsumsi teratur dalam dosis yang memadai menghasilkan pengurangan kerusakan gigi. Selain mengurangi perkembangan karies gigi, juga berperan dalam penurunan pembentukan plak karena menghambat pertumbuhan dan metabolisme Streptococcus mutans dan Streptococcus sobrinus, yang masing- masing bertanggung jawab atas karies dan produksi 64

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan asam yang menyebabkan plak gigi (Grembecka, 2015). Ada hasil dari beberapa studi klinis yang mengkonfirmasi bahwa penggunaan harian sejumlah kecil xilitol secara signifikan menurunkan risiko karies gigi. Telah dilaporkan juga bahwa konsumsi xylitol pada ibu dapat mengurangi terjadinya karies gigi pada anak-anak. Xilitol meningkatkan nilai pH di rongga mulut yang berkontribusi pada remineralisasi gigi serta pembentukan kompleks dengan Ca yang seharusnya memainkan peran besar dalam mineralisasi gigi (Bahador et al., 2012; Edgar, 1998). Xylitol diserap sekitar 50% di usus halus dan fermentasinya, yang berlangsung di usus besar, berkisar antara 50% hingga 75%. Hal ini dapat dimetabolisme secara langsung di hati atau tidak langsung oleh degradasi fermentasi oleh flora usus. Toleransi manusia terhadap jumlah xilitol hingga 100 g per hari (Lee & Park, 2014; Livesey, 2003). 65

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan BAB V PROBIOTIK Secara global, probiotik mewakili kata kunci baru dalam pemilihan makanan manusia dan saat ini menjadi fokus utama karena potensi kesehatannya yang luas. Probiotik dapat didefinisikan secara klasik sebagai suplemen mikroba makanan yang hidup secara menguntungkan mempengaruhi inang melalui efeknya pada saluran usus. Sebagian besar bahan pangan probiotik dikategorikan sebagai pangan fungsional. Pasar makanan fungsional di seluruh dunia telah berkembang dari 33 miliar USD pada tahun 2000 menjadi 176,7 miliar USD pada tahun 2013 dan menyumbang 5% dari total pasar makanan. Telah diprediksi bahwa makanan probiotik terdiri dari sekitar 60-70% dari total pasar makanan fungsional (Kołozyn-Krajewska & Dolatowski, 2012). Dalam beberapa dekade terakhir, telah terjadi keberhasilan yang signifikan dalam produksi produk susu yang mengandung bakteri probiotik seperti es krim, susu cair rasa, susu fermentasi, makanan bayi, susu bubuk, susu beku, keju, buttermilk, dan minuman berbasis whey. Karena intoleransi laktosa, dalam beberapa tahun terakhir, beberapa produk probiotik nondiary seperti produk berbasis vegetarian, 66

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan termasuk jus buah, produk berbasis kedelai, makanan berbasis oat, produk berbasis vegetarian, makanan bayi, dan sereal sarapan telah dikembangkan (Begum et al., 2017; Gupta & Abu- Ghannam, 2012). Efek menguntungkan dari probiotik tidak terbatas pada usus besar. Efek probiotik positif juga telah dilaporkan terjadi pada sinus hidung dan sistem urogenital. Selanjutnya, dilaporkan bahwa Lactobacillus bulgaricus lysate merangsang aktivitas fagositosis leukosit pada manusia dan supernatan kultur L. rhamnosus GG menghambat apoptosis yang diinduksi sitokin dari sel usus besar manusia (Lin, 2003). Sejak zaman kuno, bakteri penghasil asam laktat (BAL) telah digunakan untuk pengawetan makanan (termasuk produk nondairy) dan untuk peningkatan kesehatan. Penambahan probiotik pada pakan untuk sapi, babi, dan ayam meningkatkan kesehatan hewan secara umum. tingkat kesehatan dan pertumbuhan dan produksi susu pada sapi dan telur pada ayam. Sejak tahun 1980-an, minuman ringan simbiosis yang dibuat dengan probiotik dan karbohidrat prebiotik yang tidak dapat dicerna tetapi dapat difermentasi telah mendominasi pasar makanan Foods for Specified Health Use (FOSHU) di Jepang. Di Eropa, makanan fungsional yang mendominasi telah menjadi produk 67

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan susu probiotik, terutama yogurt dan susu fermentasi yang menyumbang sekitar 65% dari pasar makanan fungsional Eropa. (Berg, 1998; Molin, 2001). 5.1. Jenis dan Sumber Mikroba Probiotik Lebih dari 500 spesies bakteri terdapat di saluran gastrointestinal (GI) manusia, dan menyumbang sekitar 95% dari total jumlah sel dalam tubuh manusia. Umumnya penghuni GI manusia adalah bakteri probiotik yang termasuk dalam genus Lactobacillus, Bifidobacterium, atau Enterococcus. Kebanyakan probiotik komersial adalah BAL. Kesalahan pelabelan spesies atau galur Lactobacillus dalam produk probiotik komersial telah terjadi karena kesulitan taksonomi (Lin, 2003). Holzapfel et al. (2001) mengidentifikasi laktobasilus berikut dalam yogurt yang mengandung probiotik dan minuman yogurt yang saat ini tersedia di Eropa: L. acidophilus, L. johnsonii, L. crispatus, L. paracasei, L. rhamnosus, dan L. casei. Beberapa bakteri yang biasanya tidak menghuni usus manusia juga dapat dianggap sebagai probiotik karena digunakan sebagai “starter” dalam pembuatan produk susu. Ini termasuk L. bulgaricus, Streptococcus thermophilus, dan spesies Leuconostoc dan Lactococcus. Saccharomyces boulardii juga telah dianggap sebagai probiotik karena telah terbukti mencegah 68

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan diare dan mencegah atau mengobati diare Clostridium difficile (Castex et al., 1990; Lin, 2003). Serangkaian kriteria telah diusulkan untuk kualifikasi probiotik. Probiotik harus (1) berasal dari manusia; (2) bersifat nonpatogen; (3) tahan terhadap pemrosesan, penyimpanan, dan pengiriman teknologi; (4) tahan terhadap keasaman lambung dan lisis oleh empedu; (5) layak di gastrointestinal; (6) melekat pada jaringan epitel usus; (7) menghasilkan zat antimikroba; (8) memodulasi respon imun; (9) memodulasi biokimia inang seperti kadar kolesterol serum atau penyerapan mineral; dan (10) menghasilkan laktase, asam lemak rantai pendek, atau vitamin (Lin, 2003). Jumlah bakteri yang hidup dalam sampel diukur dengan jumlah koloni yang dapat dibentuk sampel pada kultur dan dinyatakan sebagai jumlah unit pembentuk koloni atau colony forming units (CFU). Kepadatan (log CFU/g) bakteri hidup ini dalam makanan probiotik berkisar dari 3,9 (sekitar 8000 CFU) di beberapa yogurt hingga 8,9 (sekitar 8 x 108 CFU) dalam beberapa minuman probiotik. Produk Swedia yang difermentasi dengan oatmeal, mengandung 5 x 1010 CFU/L atau kira-kira log 7,7 CFU/mL L. plantarum strain 299v, yang juga merupakan penghuni saluran GI manusia (Molin, 2001). 69

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan 5.2. Manfaat Kesehatan dari Probiotik 5.2.1. Pengendalian Infeksi Probiotik dilaporkan memainkan peran penting dalam pencegahan dan pengendalian diare setelah pengobatan antibiotik. Saccharomyces boulardii, Bifidobacterial spp., Lactobacillus reuteri, dan Lactobacillus GG umumnya digunakan untuk pengobatan diare. Probiotik sangat efektif dalam menghambat penyakit diare yang disebabkan oleh rotavirus pada bayi. Probiotik menghambat mikroba penyebab diare dengan memproduksi bakteriosin atau dengan bersaing dengan bakteri atau virus patogen dan menghentikannya mengikat sel epitel (Hilton et al., 1997; Miraglia del Giudice & De Luca, 2004; O’Sullivan et al., 1992). Hanya sedikit laporan yang membuktikan bahwa bakteri probiotik dapat menekan kolonisasi lambung dan fungsi Helicobacter pylori, yang bertanggung jawab untuk luka pada lambung, kanker lambung, dan gastritis. Hal ini juga membuktikan bahwa Lactobacillus salivarius memiliki kemampuan untuk menghasilkan asam laktat dalam jumlah tinggi dan menekan pertumbuhan H. pylori secara in vitro dan pada tikus. Pemanfaatan probiotik dalam melawan H. pylori telah diusulkan untuk kemajuan tolerabilitas, tingkat pemberantasan, dan kepatuhan beberapa terapi 70

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan antibiotik yang digunakan untuk infeksi (Begum et al., 2017). Banyak minat telah ditunjukkan mengenai kemungkinan peran probiotik untuk menyembuhkan penyakit radang usus. Sintesis asam butirat oleh fermentasi bakteri kolon dari polisakarida dan penggunaan asam butirat untuk pengobatan kolitis pengalihan menyebabkan beberapa uji klinis untuk menyelidiki peran asam butirat dalam pengobatan kolitis ulserativa. Namun, kelemahan asam butirat dalam pengobatan kolitis ulserativa adalah karena kerumitan dalam pemberian asam butirat secara rektal (Steinhart et al., 1996). 5.2.2. Kesehatan Anak Berdasarkan statistik yang diperoleh dari meta- analisis dari beberapa pemeriksaan klinis terkait dengan banyak penyakit diare, bakteri probiotik, terutama S. boulardii, L. reuteri dan Lactobacillus rhamnosus GG, telah terbukti secara signifikan mengurangi durasi diare akut terutama akut. diare rotavirus satu hari dan jumlah tinja dengan efek potensial dimulai setelah 3 hari. Demikian juga, ketika digunakan sebagai agen pencegahan, probiotik telah menunjukkan penurunan kejadian diare terkait antibiotik rata-rata 60% (Ritchie & Romanuk, 2012). Salah satu uji klinis berbasis komunitas baru-baru ini 71

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan yang dilakukan di Kolkata, India melaporkan bahwa L. casei shirota diberikan secara oral kepada anak- anak berusia 1-5 tahun. Hasil penelitian menyatakan bahwa asupan harian strain ini menunjukkan kemanjuran defensif sebesar 14% dalam mencegah diare akut (Begum et al., 2017). Saat ini, terapi probiotik merupakan pendekatan baru yang menarik. Motivasi untuk suplementasi probiotik bayi prematur tergantung pada data yang mewakili perbedaan dalam organisasi mikrobiota usus pada bayi prematur. Pemberian probiotik pada bayi yang rentan mungkin merupakan metode yang efektif untuk memodifikasi kolonisasi usus mereka dengan bakteri yang sehat dan menguntungkan dan mendukung eksplorasi yang sama untuk manajemen penyakit pada bayi prematur. Salah satu penyelidikan meta-analisis terbaru yang dilakukan di India memberikan bukti ilmiah yang memadai untuk menetapkan efektivitas probiotik dalam mengurangi kematian dan penyakit pada bayi prematur. Dari hasil penelitian ini, disarankan agar probiotik sekarang disajikan sebagai terapi reguler untuk bayi premature (Deshpande et al., 2010). 72

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan 5.2.3. Pengendalian Diabetes Beberapa peneliti mencoba untuk menemukan prospek pendekatan berbasis diet baru termasuk intervensi probiotik dalam pengendalian diabetes tipe 2 seperti dengan mengubah hormon usus. Karena penemuan hormon usus seperti glucose insulinotropic polypeptide (GIP) dan glucagon-like peptide-1 (GLP-1) incretins dan implikasinya dalam homeostasis glukosa, hubungan usus dengan diabetes tipe 2 kini telah diakui lebih dari resistensi insulin perifer dan kegagalan sel beta. Ada beberapa laporan yang menyatakan bahwa populasi mikroba di usus berbeda pada individu kurus dan obesitas dan, sama halnya, pada diabetes dari individu nondiabetes, menunjukkan bahwa obesitas atau diabetes mungkin memiliki konstituen mikroba yang berbeda. Mempertimbangkan hubungan antara perubahan penyakit metabolik dan mikrobiota usus, para peneliti menyatakan bahwa intervensi probiotik dapat bertindak sebagai modulator potensial flora usus yang memodifikasi komposisi usus dengan cara yang menguntungkan dan memberikan berbagai efek menguntungkan kesehatan pada inang. Beberapa strain Lactobacillus spp. dapat memberikan efek yang menguntungkan dengan mengurangi persentase lemak tubuh pada individu yang menderita obesitas 73

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan akibat diet, terutama dengan mengurangi ukuran sel jaringan adiposa (Begum et al., 2017; Larsen et al., 2010). Mengingat potensi besar dan kemungkinan memanfaatkan pendekatan berbasis diet baru untuk mengendalikan diabetes tipe 2 secara efektif, para peneliti ilmiah sedang meneliti untuk secara aman dan efisien mengubah mikroflora usus manusia, kegiatan penelitian di masa depan perlu difokuskan untuk menekankan mekanisme imunomodula, hormonal kompleks, dan metabolisme yang mendasari interaksi mikrobiota- host di jaringan yang beragam. Selain itu, perawatan klinis harus dievaluasi dalam uji coba yang dirancang dengan baik dengan titik akhir yang berorientasi pada pasien (Begum et al., 2017). 5.2.4. Pencegahan Kanker Kolon Kemungkinan mekanisme yang berbeda untuk efek menguntungkan probiotik pada kanker usus besar meliputi: (1) menghilangkan karsinogen potensial oleh probiotik; (2) mensintesis senyawa antimutagenik atau antitumorigenik di usus besar; (3) mendukung respon imun; (4) memodifikasi mikroflora usus secara kualitatif dan kuantitatif; (5) mengubah fungsi metabolisme mikroflora usus; (6) efek menguntungkan pada fisiologi inang; dan (7) mengubah lingkungan fisikokimia di usus besar 74

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan (Śliżewska et al., 2021). Probiotik Streptococcus thermophilus, bifidobacterial, dan lactobacilli telah terbukti sangat efektif dalam mencegah proses mutasi pada karsinogenesis dan untuk menghindari mutasi gen pada uji Ames. Uji Ames menguji mutagenisitas Salmonella typhimurium strain His. Beberapa penelitian telah dilaporkan bahwa hewan tikus yang diberi probiotik dapat mengurangi tumor payudara yang disebabkan oleh karsinogen kimia dan terjadinya ACF usus besar. Beberapa penyelidikan ilmiah telah membuktikan bahwa suplementasi L. acidophilus dapat mengurangi mutagenisitas urin dan feses individu manusia yang mengonsumsi diet daging goreng (Begum et al., 2017). Di masa lalu, telah dibuktikan bahwa daging atau ikan yang dipanggang mengandung 2-amino-3- methyl-imidazo (4,5-f) quinoline, yang merupakan senyawa amina aromatik, heterosiklik, mutagenik yang dapat memicu tumor usus besar pada hewan tikus. Suplementasi B. bifidum dan L. acidophilus pada pasien dengan adenoma kolon menurunkan proliferasi sel mukosa di kripta kolon (Simone et al., 1992). 75

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan BAB VI ASAM LEMAK Lipid adalah sekelompok senyawa non- heterogen yang mengandung asam lemak dan asam lemak turunannya, trigliserida, fosfolipid dan sterol. Lipid memiliki arti yang berbeda dari kelompok besar biomolekul yang memiliki kelompok gugus fungsi asam karboksilat (COOH) atau gugus ester (COOR) yang tidak larut dalam air, tetapi larut dalam larutan non-polar seperti eter, aseton, bensin dan karbon tetraklorida, dan lain - lain. Adapun beberapa sifat lipid adalah sebagai berikut: a. Hidrolisis lipid menghasilkan asam lemak yang berperan dalam metabolisme tumbuhan dan hewan. b. Lipid tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik (Benzena, eter, aseton, kloroform, karbon tetraklorida) c. Lipid mengandung unsur karbon, hidrogen dan oksigen. Tipe yang lain, lipid juga mengandung nitrogen dan fosfor d. Tidak seperti karbohidrat, lipid tidak memiliki unit berulang Protein Selain dari sifat lipid, lipid dapat diklasifikasikan atas beberapa hal berikut: a. Berdasar pada karakteristik suhu 76

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan Pada suhu kamar lipid dapat berupa zat cair yang disebut sebagai minyak. Sedangkan pada ssuhu kamar dalam bentuk padatan disebut sebagai lemak. b. Berdasarkan pada polaritas Terdapat lipid yang berupa lipid netral dan lipid polar. Ada beberapa contoh yang tergolong lipid netral diantaranya adalah gliserida, alkohol, kolesterol. Sedangkan kelompok lipid polar diantaranya adalah gliserofosfolipid dan gliserolglikolipid. c. Berdasarkan nilai essensial untuk tubuh manusia Asam lemak essensial adalah istilah untuk asam lemak yang tidak dapat atau tidak dapat diproduksi oleh spesies hewan (termasuk manusia), tetapi tidak memenuhi persyaratan minimum untuk melakukan fungsi fisiologis. Sedangkan asam lemak non esssensial adalah jenis asam lemak yang dapat diproduksi oleh tubuh. Ada 11 asam lemak non-esensial seperti alanin, arginin, asparagin, asam aspartat, asam glutamat, sistein, glutamin, glisin, prolin, serin dan tirosin. Asam lemak non-esensial adalah lemak jenuh atau tak jenuh d. Berdasarkan strukturnya Terdapat dua jenis yaitu lemak sederhana dan komplek. Lipid sederhana adalah ester dari 77

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan gugus asam lemak (sering disebut gugus asil) dengan molekul alkohol dari gliserol. Lipid sederhana dapat berbentuk monogliserida, digliserida, atau trigliserida (triasilgliserol). Sedangkan lipid kompleks adalah ester dari gugus asam lemak dan molekul alkohol, yang juga mengikat molekul lain seperti asam fosfat dan senyawa nitrogen tertentu. Lipid adalah sekelompok molekul alami yang mencakup lemak, lilin, sterol, vitamin yang larut dalam lemak (vitamin A, D, E, K, dan lain - lain), monogliserida, digliserida, trigliserida, fosfolipid, dan banyak lagi. Fungsi biologis utama lipid adalah menyimpan energi, berperan dalam transduksi sinyal, dan berfungsi sebagai komponen membran sel. Lipid digunakan dalam industri kosmetik dan makanan, dan dalam nanoteknologi. Lemak juga digunakan untuk menyerap vitamin A, dan vitamin D, vitamin E, dan vitamin K adalah vitamin yang larut dalam lemak. Oleh karena itu, agar keempat vitamin ini dapat diserap dengan baik oleh tubuh, perlu mengonsumsi makanan berlemak dalam jumlah sedang. Lemak juga membantu melindungi organ tubuh dari kerusakan. Selain itu, lemak bertanggung jawab untuk membangun sel dan memproduksi hormon yang memungkinkan tubuh berfungsi dengan baik. Pada masa janin dan masa kanak- 78

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan kanak, asupan lemak sehat juga berperan penting dalam mendukung proses perkembangan, pertumbuhan dan perkembangan otak dan jaringan saraf. Lipid memiliki peran yang penig bagi tubuh manusia. Lipid menyediakan energi dan menghasilkan energi 9 kalori/gram, melindungi organ, membangun sel, memasok asam lemak esensial, mengangkut vitamin yang larut dalam lemak, menyimpan protein, memberikan rasa kenyang dan kelembutan, serta menyediakan pelumas dan suhu tubuh. 6.1. Asam Lemak Dalam ilmu dan teknologi pangan, terutama bidang ilmu biokimia terdapat istilah asam lemak. Asam lemak ini merupakan golongan asam karboksilat yang memiliki rantai alifatik panjang dalam bentuk jenuh maupun tak jenuh. Asam lemak tergolong senyawa organik polar. Dalam asam lemak alami memiliki rantai dengan jumlah atom karbon berrjumlah genap antara 4 sampai dengan 28. Asam lemak merupakan senyawa yang biasanya merupakan turunan dari trigliserida ataupun fosfolipid. Asam lemak adalah monokarbokisilat dengan rantai lurus yag terdapat dalam alam berupa ester dalam molekul lemak atau trigliserida. Hasil hidrolisis trigliserida akan menghasilkan asam 79

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh yang didasarkan atas ada dan tidaknya ikatan rangkap rantai karbon pada molekulnya. Asam lemak tidak jenuh yaitu asam lemak yang memiliki ikatan rangkap dan terdapat dalam minyak dapat berada dalam dua bentuk yakni isomer cis dan trans. Asam lemak digunakan makhluk hidup (terutama golongan hewan) sebagai bahan energi atau nutrisi yang sangat vital / penting. Jika suatu asam lemak termetobolisme, maka akan menghasilkan Adenosin Trifosfat (ATP) dalam jumlah yang banyak. Beberapa sel mampu menggunakan karbohidrat ataupun asam lemak untuk bahan bakar sebagai sumber metabolisme dan aktivitasnya. Asam lemak ini adalah komponen utama dalam penyususn asam lemak. Di dalam tubuh, asam lemak ini memiliki fungsi yang beragam. Adapun berbagai fungsi asam lemak adalah untuk energi ang digunakan oleh otot, jantung serta organ yang lain. Dengan demikian, asam lemak mampu diguakan sebagai cadangan energi. Asam lemak berdasarkan panjang rantai dapat dikelomppokkan menjadi tiga golongan. Pertama asam lemak rantai pendek (short chain fatty acids, SCFA) memiliki atom karbon sejumlah C4 sampai dengan C-8. Kedua asam lemak rantai sedang (medium chain fatty acids, MCFA) memiliki atom 80

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan karbon sejumlah C-10 dan C-12. Ketiga asam lemak rantai panjang (long chain fatty acids, LCFA) memiliki atom karbon sejumlah C14 atau lebih. Dalam asam lemak terdapat ikatan rangkap karbon yang dikenal sebagai sebutan tidak jenuh. Asam lemak tanpa ikatan rangkap pada karbon disebut sebagai asam lemak jenuh. Sedangkan asam lemak dengan ikatan rangkap pada karbonnya disebut sebagai asam lemak tak jenuh. Asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh memiliki perbedaan pada panjang ikatannya. 6.2. Asam Lemak Jenuh Asam lemak jenuh merupakan asam lemak yang tidak memiliki ikatan rangkap. Asam lemak jenuh (SFA) adalah asam lemak yang tidak memiliki ikatan rangkap pada atom karbonnya. Ini berarti bahwa lemak jenuh tidak sensitif terhadap oksidasi dan pembentukan radikal bebas seperti halnya asam lemak tidak jenuh. Efek dominan peningkatan lemak jenuh adalah peningkatan kolesterol total dan KLDL (kolesterol LDL). Asam lemak jenuh ini merupakan asam lemak yang jenuh dengan hidrogen kaena ikatan rangkaap yang jenuh dapat mengurangi jumlah hidrogen pada setiap karbon yang ada. Setiap karbon dalam rantai memiliki sebanyak dua (2) atom hidrogen kecuali pada 81

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan karbon omega pada ujung yang memiliki 3 hidrogen, karena asam lemak jenuh merupakan asam jenuh dengan ikatan tunggal (Gambar 6.1). Asam lemak jenuh dikatakan sebagai sumber asam lemak yang jahat, karena memiliki potensi dalam menimbulkan ragam penyakit jika dibiarkan menumpuk terakumulasi di dalam tubuh. Asam lemak jenuh terbagi dalam tiga golongan, yaitu: a. Asam lemak jenuh (Saturated fatty acid, SFA), b. Asam lemak tak jenuh tunggal (Mono unsaturated fatty acids, MUFA), c. Asam lemak tak jenuh jamak (Polyunsaturated fatty acid, PUFA) Adapun berbagai asam lemak jenuh adalah sebagai berikut (Tabel 6.1): Tabel 6.1. Asam Lemak Jenuh Nama Umum Struktur Kimia C:D Asam Kaprilat CH3(CH2)6COOH 8:0 Asam Kaprat CH3(CH2)8COOH 10:0 Asam Laurat CH3(CH2)10COOH 12:0 Asam Miristat CH3(CH2)12COOH 14:0 Asam Palmitat CH3(CH2)14COOH 16:0 Asam Stearat CH3(CH2)16COOH 18:0 Asam Arakidat CH3(CH2)18COOH 20:0 Asam Behenat CH3(CH2)20COOH 22:0 Asam Lignokerat CH3(CH2)22COOH 24:0 Asam Kerotat CH3(CH2)24COOH 26:0 82

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan Asam lemak jenuh tidak baik untuk kesehatan tubuh manusia. Asam lemak jenuh inidapt meningkatkan kadar kolesterol yang bersifat jahat. Asam lemak jahat disebut juga sebagai low density lipoprotein (LDL). Kadar senyawa LDL yang terlalu tinggi dalm tubuh manusia akan meningkatkan risiko penyakit jantung. Ada aturan dalam mengkonsumsi asam lemak jenuh dalam makanan. Batas asupan lemak jenuh pada wanita dan pria adalah berbeda. Untuk laki – laki konsumsi lemak jenuhnya adalah 30 gram per hari. Sedangkan pada waita adalah 20 gram per hari. Pada konsumsi lemak trans, batas maksimalnya adalah 5 gram per hari. Sedangkan anak – anak tidak dianjurkan untuk mengkonsumsi secara berlebihan. Gambar 6.1. Asam Lemak Jenuh 6.2.1. Sumber Pangan Asam Lemak Jenuh Asam lemak jenuh terdiri atas trigliserida dengan hanya asam lemak jenuh. Asam lemak jenuh terdapat pada berbagai jenis produk makanan. Sebagian besar makanan yang berseumber dari hewan dan yang mengandung lemak merupakan 83

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan sumber asam lemak. Berbagai makanan yang banyak mengandung asam lemak seperti daging merah, susu, roti, krim, keju, lemak babi ataupun produk olahan diantaranya adalah sosis, daging asap dan mentega. Selain dari bahan hewani, asam lemak jenuh juga dapat bersumber dari bahan nabati atau tumbuhan seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak biji kapas, coklat yang merupakan kelompok produk dengan tinggi asam lemak jenuh. Dalam industri makanan, asam lemak ini diproduksi dari trigliserida melalui reaksi hidrolisis dengan pelepasan gliserol. Akann teteapi terdapat beberapa asam lemak yang dibuat melalui cara hidrokarboksilasi alkena. Dalam biosintesis asm lemak juga melibatkan kondensasi asetil Co-A. Dalam prosesnya koenzim membawa dua gugus ber-atom karbon dua. Dan hampir semua asam lemak alami memiliki atom karbon berjumlah genap (Tabel 6.2 dan 6.3). Tabel 6.2. Persentase kandungan asam lemak jenuh per lemak total (bahan nabati) Makanan Asam Asam Asam Asam laurat stearat miristat palmitat 3% Salmon 0% 1% 29% 5% 3% Minyak sawit 48% 1% 44% 4% 7% Minyak kelapa 47% 18% 9% Minyak kedelai 0% 0% 11% Mete 2% 1% 10% 84

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan Tabel 6.3. Persentase kandungan asam lemak jenuh per lemak total (bahan hewani) Makanan Asam Asam Asam Asam laurat miristat palmitat stearat Mentega 3% 11% 29% 13% Kuning telur 0% 0.3% 27% 10% Daging cincang 0% 4% 26% 15% Salmon 0% 1% 29% 3% 6.2.2. Peran Asam Lemak Jenuh dalam Kesehatan Asam lemak jenuh terdapat dalam berbagai ragam makanan yang ada disekitar baik melalui olahan ataupun alami. Sejauh ini asam lemak memberikan efek – efek bagi tubuh dan metabolismenya. Efek dominan / yang paling banyak untuk kesehatan dari asam lemak jenuh adalah peningkatan kadar kolesterol total dan K-LDL (kolesterol LDL). Telah diketahui secara luas, bahwa terdapatnya peningkatan angka kesakitan dan kematian disebabkan karena beberapa hal seperti perubahan gaya hidup, yang salah satunya adalah gaya hidup aterosklerotik yang berupa pola makan dengan asupan lemak lebih besar dari 30%, asam lemak jenuh lebih besar 10% dari energi total dan kolesterol lebih besar 300 mg per hari. Kematian akibat menderita penyakit jantung dan pembuluh darah untuk usia diatas 15 tahun sebesar 6% (data SKRT 2002) dan 8,4% pada SKRT tahun 2005. Adapun 85

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan berbagai ragam fakta tentang asam lemak jenuh adalah sebagai berikut (Tabel 6.4). Tabel 6.4. Asam Lemak Jenuh dan Kesehatan No Efek Asam Lemak Keterangan Jenuh 1 Dapat Kolesterol terbagi atas kolesterol meningkatkan baik (HDL) dan kolesterol jahat kolesterol darah (LDL). Asam lemak dalat meningkatkan kadar LDL dalam darah. Akan tetapi HDL juga meningkat jika seseorang mengkonsumsi makanan dengan tinggi asam lemak jenuh. Para ahli menyarankan tetap membatasi makanan yang disinyalir memiliki kadar asam lemak jenuh yang tinggi dengan tujuan menjaga kesehatan dan mencegah berbagai timbulnya masalah kesehatan akibat meningkatnya kadar LDL dalam darah. 2 Berkaitan dengan Asupan asam lemak jenuh yang penyakit dilakukan secara berlebihan kardiovaskuler berkaitan juga dengan risiko terjadinnya pnyakit kardiovaskular diantaraya adalah peyakit jantung, serangan jantung dan tekanan darah tinggi. Hal ini terjadi karena terdapatnya dan berkaitan dengan penumpukan atau akumulasi kolesteril jahat (LDL) dan terjadinya peradangan yang dapat merusak bagian pembuluh darh jantung. 86

Pangan Fungsional dan Manfaatnya untuk Kesehatan 3 Meningkatkan asam lemak jenuh kemungkinan resiko penyakit berkaitan dengan beberapa jenis kanker kanker, seperti kanker payudara, kanker usus besar, kanker rahim, kanker lambung, kanker prostat, dan kanker ovarium. Namun, hasil penelitian dan temuan ini masih membutuhkan penelitian lebih lanjut. 4 Berkaitan dengan Pada penyakit autoimun terjadi penyakit ketika sistem kekebalan tubuh autoimun manusia menyerang dan merusak sel tubuh sendiri. Pola makan tinggi lemak jenuh diduga berkaitan dengan meningkatnya risiko terkena penyakit autoimun. Namun, hasil penelitian dan temuan ini masih membutuhkan penelitian lebih lanjut. 5 Memilii dampak Kita tahu bahwa adanya pada penderita peningkatan kadar gula dalam pnyakit diabetes darah pada pasien yang menderita diabetes akan semakinsulit terkontrol jika pola makan yang dilakukan tidak sehat, termasuk di dalamnya adalah mengkonsumsi makanan yang tinggi dengan kadar asam lemak jenuh. Jikaa penderita diabetes terus melakukan pola konsumsi tersebut, maka akan berdampak pada kompikasi diabetes seperti terjadinya penyakit jantung. Dalam kondisi seperti ini penderita DM harus memperhaikan pola makan sehat yang tidak mengandung asam lemak jenuh berlebih, 87