Makanan berfungsi sebagai sumber energi dan zat gizi (nutrien) serta mikronutrien. Efek fisiologis dari berbagai senyawa minor yang ada dalam makanan dan pengaruhnya terhadap kesehatan banyak mendapat perhatian para peneliti dalam tiga dekade terakhir ini. Kadar senyawa ini biasanya rendah sehingga biasanya dikelompokkan dalam komponen bioaktif, karena mempunyai efek fisiologis yang positif. Komponen-komponen bioaktif dalam makanan dapat terbentuk secara alami atau terbentuk selama proses pengolahan makanan. Makanan yang mengandung komponen bioaktif yang berpengaruh secara fisiologis untuk meningkatkan kesehatan, mencegah, serta mengobati berbagai penyakit, di samping fungsinya sebagai sumber zat gizi, disebut juga makanan fungsional (Silalahi 2002).
2.3.1 Protein
Protein adalah sumber asam amino yang mengandung unsur-unsur C, H, O, dan N yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidrat. Molekul protein juga mengandung fosfor, belerang, dan unsur logam seperti besi dan tembaga (Winarno 1997).
Protein merupakan makromolekul yang paling melimpah di dalam sel dan menyusun lebih dari setengah berat kering pada hampir semua organisme (Lehninger 1993). Protein merupakan polipeptida dengan berat molekul berkisar antara kurang lebih 5.000 hingga 1 x 106. Beberapa protein dapat larut dalam air; sedangkan lainnya memerlukan larutan garam encer sebagai pelarutnya; dan lainnya, seperti keratin rambut dan kulit tidak dapat larut dalam semua sistem berair. Banyak protein telah dipecah dan dimurnikan berdasar atas ukuran molekul dan kelarutannya (Montgomery et al. 1993).
Fungsi utama protein bagi tubuh yaitu membentuk jaringan baru dan mempertahankan jaringan yang sudah ada. Secara garis besar fungsi protein yaitu sebagai enzim, alat pengangkut dan penyimpan, pengatur pergerakan, penunjang mekanis, pembangun sel-sel jaringan tubuh, pertahanan tubuh, bahan bakar dan pemberi tenaga, menjaga asam basa cairan tubuh, membuat protein darah, dan media perambatan impuls saraf (Nasoetion et al. 1994).
Protein adalah komponen yang sangat reaktif. Sisi rantai yang berupa asam-asam yang terikat dalam protein dapat bereaksi dengan gula pereduksi, polifenol, senyawa hasil oksidasi lemak, serta bahan yang ditambahkan, misalnya alkali (Muchtadi 1992).
Banyak protein yang telah diisolasi dalam bentuk kristal. Hidrolisis protein dengan asam atau basa menghasilkan suatu campuran asam amino bebas, unit pembangunnya. Tiap jenis protein menghasilkan campuran atau proporsi jenis-jenis asam amino yang khas setelah hidrolisis tersebut. Tidak semua protein memiliki ke 20 asam amino dalam jumlah yang sama , beberapa asam amino mungkin terdapat hanya satu kali per molekul di dalam protein tertentu dan yang lain mungkin terdapat dalam jumlah yang besar (Lehninger 1993).
Kekurangan protein menyebabkan malnutrisi protein pada anak saat lahir (kwashiorkor), defisiensi energi bersama protein (marasmus), atau gabungan
keduanya yang dapat mengakibatkan kegagalan pertumbuhan ringan sampai suatu sindrom klinis berat yang spesifik. Keadaan tersebut tidak hanya dipengaruhi oleh intake makanan, tetapi juga oleh keadaan lingkungan seperti pemukiman, sanitasi dan higiene, serta infeksi berulang yang pernah dialami tubuh (Effendi 2002).
Kelebihan protein bisa menyebabkan obesitas karena makanan yang tinggi protein biasanya tinggi lemak. Selain itu, kelebihan protein menyebabkan asidosis, dehidrasi, diare, kenaikan amoniak darah, kenaikan urea darah, dan demam. Asam amino yang berlebihan akan memberatkan kerja ginjal dan hati yang harus memetabolisme dan mengeluarkan kelebihan nitrogen (Almatsier 2002).
Pembatasan konsumsi protein pada penderita penyakit hati dilakukan apabila pasien mengalami intoleransi protein. Kondisi ini biasanya ditemukan pada pasien koma hepatik. Konsumsi sumber protein selain daging, seperti sayuran dan produk susu, sangat dianjurkan. Sayuran dan produk susu mengandung amonia, metionin, dan asam amino aromatik (AAA) yang lebih rendah serta asam amino rantai cabang (BCAA) yang lebih tinggi dibandingkan dengan daging (Nelson et al. 1994).
Protein pangan adalah sumber utama asam amino yang dikonsumsi, baik sebagai protein atau sebagai asam amino bebas. Selama proses pengolahan, protein dapat berubah menjadi asam amino bebas yang selanjutnya menjadi senyawa amin. Jadi, senyawa amin merupakan komponen minor dalam makanan yang tersedia secara alamiah atau terbentuk selama proses pengolahan. Sebagian senyawa amin tersebut aktif secara fisiologis sehingga sering disebut amin bioaktif (bioactive amine). Pada umumnya, amin bioaktif terdapat di dalam bahan makanan dalam jumlah kecil dan biasanya tidak beracun. Tetapi, dalam makanan tertentu, terutama yang diolah dengan proses fermentasi, konsentrasi beberapa amin bioaktif meningkat sehingga dapat bersifat toksik jika dikonsumsi (Silalahi 2002).
Amin bioaktif umumnya aktif secara fisiologis terhadap susunan syaraf pusat (psikoaktif) dan sistem peredaran darah (vasoaktif), baik langsung maupun tidak langsung. Tiramin dan feniletilamin dapat menaikkan tekanan darah. Sebaliknya, histamin mempunyai efek menurunkan tekanan darah. Keracunan
amin bioaktif dapat terjadi apabila kadar amin toksik meningkat dalam makanan yang dikonsumsi dan efeknya dapat dipengaruhi oleh zat lain dan obat tertentu (Silalahi 1994). Pada kondisi normal, dalam tubuh tersedia suatu sistem penawar efek senyawa amin (detoksikasi amin), yaitu enzim-enzim monoamin oksidase (MAO), diaminoksidase (DAO), histamin metil transferase (HMT), dan histaminase dalam hati serta dinding usus. Enzim-enzim ini akan mengubah amin toksis menjadi bentuk yang tidak aktif. Tetapi, karena pengaruh zat lain atau kondisi seseorang, sistem detoksikasi tidak berfungsi, maka kepekaan orang tersebut meningkat dan keracunan amin toksis dapat terjadi (Silalahi 1997).
2.3.2 Karbohidrat
Serat pangan atau dietary fiber adalah karbohidrat dan lignin yang tidak dapat dihidrolisis (dicerna) oleh enzim percernaan manusia, dan akan sampai di usus besar (kolon) dalam keadaan utuh sehingga akan menjadi substrat untuk fermentasi bakteri yang hidup di kolon. Serat pangan dapat diklasifikasikan berdasarkan struktur molekul dan kelarutannya. Kebanyakan jenis karbohidrat yang sampai ke kolon tanpa terhidrolisis meliputi polisakarida yang bukan pati (non-starch polysaccharides/NSP), pati yang resisten (resistant starch/RS), dan karbohidrat rantai pendek (short chain carbohydrates/SC). Serat pangan yang larut sangat mudah difermentasikan dan mempengaruhi metabolisme karbohidrat serta lipida, sedangkan serat pangan yang tidak larut akan memperbesar volume feses dan akan mengurangi waktu transitnya (bersifat laksatif lemah). Monomer dari serat pangan (NSP) adalah gula netral dan gula asam, sedangkan lignin terdiri dari monomer aromatik. Gula-gula yang membentuk serat pangan yakni glukosa, galaktosa, xylosa, mannosa, arabinosa, rhamnosa, dan gula asam seperti mannuronat, galakturonat, glukoronat, serta 4-O-metil-glukoronat (Muir 1999).
Serat terlarut akan memperlambat waktu transit dari mulut ke usus dengan mengurangi kecepatan pengosongan lambung, tetapi meningkatkan waktu transit usus. Peningkatan viskositas isi usus akan mengurangi kecepatan transportasi zat gizi dan menghalangi kontak antara zat gizi dengan permukaan mukosa. Dengan demikian, peristaltik pengadukan menurun, kontak antara substrat dengan enzim dan pembentukan misel berkurang, sehingga penyerapan diperlambat. Serat tak terlarut seperti selulosa akan menambah volume dan memperlunak feses serta
mengurangi waktu transit isi kolon. Serat terlarut (seperti, xylosa dan arabinosa dari hemiselulosa) terfermentasikan hanya sedikit mempengaruhi volume feses di kolon. Serat terlarut mengurangi kadar gula sesudah makan dan memperbaiki profil insulin. Serat terlarut bersifat hipoglikemik melalui beberapa mekanisme. Peningkatan viskositas dalam saluran pencernaan dianggap sebagai faktor utama yang mempengaruhi kecepatan penyerapan glukosa. Dengan memperlambat waktu transit dari lambung ke usus halus, berarti mengurangi absorpsi zat gizi, yang juga terjadi karena tidak tersedianya pati dan gula akibat terjerat (Kritchevsky 1999).
Oligosakarida adalah karbohidrat sederhana, banyak dikonsumsi dalam bentuk minuman ringan, biskuit, gula-gula/bonbon, dan produk susu. Oligosakarida fungsional adalah polisakarida pendek dengan struktur kimia yang unik sehingga tidak dapat dicerna oleh enzim-enzim pada percernaan manusia. Jadi, seperti serat pangan, akhirnya akan sampai di dalam usus besar. Dengan demikian, akan merupakan media yang baik untuk pertumbuhan bakteri bifidobacteria yang menguntungkan di dalam usus besar (kolon), sehingga oligosakarida disebut sebagai probiotik (Tomomatsu 1994). Manfaat dari konsumsi oligosakarida ialah karena oligosakarida dapat meningkatkan populasi bifidobacteria dalam kolon. Dengan peningkatan jumlah bakteri ini, akan menekan pertumbuhan bakteri pembusuk yang merugikan, yakni Escherichia coli dan Streptococcus faecalis. Efek yang sama juga dapat dicapai dengan mengkonsumsi produk makanan yang mengandung bakteri asam laktat dalam keadaan hidup seperti yogurt, yang disebut probiotik. Bakteri asam laktat dan sejenisnya tahan terhadap asam lambung sehingga dapat sampai di kolon, dan selanjutnya akan menekan pertumbuhan bakteri yang merugikan (Muir 1999).
Oligosakarida yang dikonsumsi akan meningkatkan jumlah bakteri bifidobacteria. Selanjutnya, akan mencegah pertumbuhan bakteri patogen yang masuk dari luar tubuh dan bakteri dalam saluran pencernaan yang merugikan. Konsumsi oligosakarida akan memproduksi asam lemak rantai pendek (terutama asam asetat dan asam laktat dengan perbandingan 3:2) dan kemampuan untuk menghasilkan zat yang bersifat sebagai antibiotik. Hampir semua zat yang diproduksi oleh bakteri bersifat asam sebagai hasil fermentasi karbohidrat
oligosakarida (Bird 1999). Dengan terbentuknya zat-zat antibakteri dan asam maka pertumbuhan bakteri patogen seperti Salmonella dan E. coli akan dihambat. Bifidin, suatu antibiotik ya ng dihasilkan oleh Bifidobacteria bifidum, sangat efektif melawan Shigella dysenteria, Salmonella typhosa, Staphylococcus aureus, E. coli, dan bakteri lainnya (Topping 1999).
Konsumsi produk makanan yang mengandung bifidobacteria seperti yogurt (disebut sebagai probiotik), dapat menekan pertumbuhan bakteri patogen. Melalui pembentukan asam lemak pendek dalam jumlah yang tinggi dari oligosakarida oleh bifidobacteria, juga mencegah konstipasi dengan merangsang peristaltik usus melalui peningkatan kandungan air feses akibat adanya tekanan osmosis. Penurunan metabolit toksik oleh oligosakarida atau konsumsi bifidobacteria (probiotik) akan meringankan beban bahan toksis dalam hati yang berarti melindungi hati (Muir 1999). Bird (1999) melaporkan bahwa suplementasi oligosakarida sebanyak 4 gram per hari selama 25 hari akan mengurangi risiko kanker.
2.3.3 Asam Lemak
Asam lemak essensial terdiri dari asam lemak linoleat (LA) (18:2 n-6) dan linolenat (LNA) (18:3 n-3) yang juga termasuk omega-3. Omega-3 berantai panjang yang tidak essensial yakni asam lemak yang biasanya memiliki ikatan rangkap lebih dari dua (poly unsaturated fatty acid/PUFA) dan ikatan rangkap yang paling terakhir terdapat pada atom karbon ketiga dari ujung rantai asam lemak tersebut. Karena itu, sering disebut poly unsaturated fatty acids omega-3 (PUFA n-3) (Silalahi 2000a).
Asam lema k esensial LA dan LNA berperan sebagai bahan dasar untuk pembentukan zat yang menyerupai hormon (hormon-like substances) yang terdiri dari prostaglandin dan leukotrien. Zat-zat ini merupakan senyawa yang terbentuk dari PUFA dengan 20 atom karbon dan mempunyai peran penting sebagai pengatur fungsi normal sel. Juga tromboksan yang berperan dalam platelet serta trombosit pada proses pembekuan darah (Padley dan Podmore 1985). LA akan diubah melalui serangkaian tahapan desaturasi dan perpanjangan rantai karbon menjadi asam arakidonat (AA) (20: 4 n-6), serta LNA diubah menjadi
eicosapentaenoic acid (EPA) (20:5 n-3) dan docosahexaenoic acid (DHA) (22:6 n-3) (Johnson 2000).
Defisiensi asam lemak essensial LA atau AA (omega-6) akan menyebabkan gejala-gejala kulit bersisik, rambut rontok, diare, dan penyembuhan luka yang lama. Oleh karena itu, Food and Drug Administration (FDA) menganjurkan supaya formula makanan bayi harus mengand ung paling tidak 300 mg LA per 100 kalori, atau 2,7% dari total kalori sebagai LA. Air susu ibu (ASI) mengandung asam lemak essensial LA, LNA, dan non-esensial AA serta DHA. Dalam jaringan otak dan jaringan syaraf lain pada bayi yang berumur beberapa bulan pertama, terdapat akumulasi DHA. Hal ini diyakini bahwa anak yang diberi ASI akan lebih pintar dari pada yang tidak diberi ASI. Keseimbangan antara LA dan LNA pada bayi sangat menentukan untuk mengoptimalkan fungsi penglihatan dan pertumbuhan bayi (Johnson 2000).
Eicosapentaenoic acid (EPA) dan asam arahidonat (AA/omega-6) di dalam tubuh akan diubah menjadi zat-zat yang dikenal sebagai eikosanoid, yaitu prostanoid (prostaglandin dan prostacylin) dan leukotrien. Eikosanoida yang berasal dari EPA dikenal sebagai prostanoida seri-3 dan leukotrien seri-5, sedangkan yang berasal dari AA ialah prostanoida seri-2 dan leukotrien seri-4. Eikosanoida yang berasal dari EPA dan AA mempunyai fungsi yang kompetitif. Konsumsi EPA dan DHA dari ikan atau minyak ikan akan menggantikan AA dari pospolipida membran pada sel-sel. Jika hal ini terjadi, keadaan akan mengarah kepada kondisi fisiologis dimana akan diproduksi prostanoid dan leukotrien yang bersifat sebagai antithrombotik, hipotensif, antiateromateous, dan anti-inflamatori. Perubahan seperti ini akan menguntungkan kesehatan, terutama akan menurunkan risiko penyakit jantung koroner (PJK). Sebaliknya, jika konsumsi LA dan atau AA (omega-6) lebih banyak daripada LNA dan DHA (omega-3) maka keadaan kurang menguntungkan, karena akan mengarah ke keadaan kondisi fisiologis yang bersifat prothrombik dan proaggregatori dengan kenaikan viskositas darah, vasokonstriksi, dan menurunkan bleeding time. Dengan demikian, akan meningkatkan risiko penyakit jantung koroner (Silalahi 2000b). Hal lain yang berdampak positif ialah bahwa konsumsi EPA dan DHA dari minyak ikan akan menurunkan kadar trigliserida di dalam darah, dengan cara
menurunkan sintesa very low density lipoprotein (VLDL), walaupun tidak konsisten menurunkan kolesterol. Tetapi, konsumsi dalam jumlah yang tinggi (20 g/hari) omega-3 akan menurunkan kolesterol darah tanpa menurunkan high density lipoprotein (HDL). Sebaliknya, omega-6 akan menurunkan kolesterol HDL (Simopoulos 1994).