OLIGOSAKARIDA SEBAGAI
PANGAN FUNGSIONAL
Tujuan Instruksional Khusus
• Mahasiswa dapat menjelaskan jenis-jenis oligosakarida, sifat-sifatnya, manfaatnya bagi kesehatan serta pemanfaatannya dalam bahan pangan:
Klasifikasi Karbohidrat
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...
•
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 ...
•Mono dan oligo sakarida dikembangkan di Jepang sebagai substitusi sukrosa.
•Aplikasi pada : Soft drinks Candies Caramels Chocolate Cookies Cake Breads Canned fruits Soft creams Jam dan jelly puding
OLIGOSAKARIDA...
•Umumnya terdapat secara alami sebagai bagian dari tanaman.
•Saat ini diproduksi secara massal dari : Sukrosa
Laktosa dengan enzim dari bakteri Glukosa
Turunan pati
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
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
•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 (2-20 monosakarida)
FOS(fructooligosaccharides) (sereralia)
Inulin
GOS(galacto-oligosaccharides) (biji leguminosa)
Mananoligosakarida (MOS) (dinding sel khamir)
•
Prebiotik :
•
Dapat difermentasi oleh bakteri
menguntungkan di dalam saluran
pencernaan
•Pengaruh positif dari prebiotik terhadap kesehatan :
Antimicrobial
Anticarcinogenic
Hypolipidemic
Glucosemodulatory
Anti-osteoporotic activities
•Keberhasilan dari prebiotik dilihat dari karakternya 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
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
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
Tabel 1. Jenis-Jenis Mono dan Oligosakarida
1. Oligosakarida 1. Neosugar
2. Galakto-oligosakarida 3. Xylo-oligosakarida 4. Isomalto-oligosakarida 5. Oligosakarida kedelai 6. Laktosukrosa 7. Laktulosa 8. Gula majemuk 9. Palatinosa
Kemanisan (% Sukrosa)
30 – 60 20 – 40 ca. 50 ca. 50 ca. 70 35 – 60 60 – 70 50 – 60 37 - 45
2. Disakarida alkohol 1. Maltitol 2. Laktitol 3. Palatinit
80 – 95 30 – 40 30 - 40
3. Monosakarida
1. Eritritol (tetrosa alkohol) 2. Sorbitol (heksosa alkohol) 3. Manitol (heksosa alkohol) 4. Sorbosa (heksosa)
•
Neo sugar :
Campuran frukto oligosakarida dimana
2 atau 3 molekul fruktosa berikatan
dengan residu fruktosa dari sukrosa
melalui ikatan
-2,1
Diproduksi secara enzimatis dari
sukrosa
•
Oligosakarida kedele :
Komponen utama : rafinosa dan stakiosa
1
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.
•
Laktosukrosa (Galaktosil – sukrosa)
Mempunyai struktur mirip dengan rafinosa
tetapi ikatan galaktosa dengan glukosa berupa
ikatan
-1,4
•
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.
•
Palatinosa
Isomer struktur dari sukrosa, mengandung
residu glukosa dan fruktosa dengan ikatan
-1,6.
•
Galakto-oligosakarida :
Polimer tdd 1 – 4 molekul galaktosa berikatan
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
•
Laktosa :
Derivatif laktosa, dimana residu
glukosa dari laktosa digantikan oleh
fruktosa.
•
Xylo-oligosakarida :
Tdd pentosa
•
Isomalto oligosakarida :
Tdd : isomaltotriosa dan panosa.
FUNGSI FISIOLOGIS DARI MONO DAN OLIGOSAKARIDA
•Pengaruh menguntungkan terhadap kesehatan : Pencernaan
Absorpsi Fermentasi Metabolisme
•Dari sisi proses metabolisme di dalam tubuh ada 2 tipe oligosakarida :
1. 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
•
Mono dan oligosakarida yang tidak diabsorbsi
dan/atau dicerna di dalam usus halus akan
masuk ke usus besar, kemudian didegradasi
oleh bakteri kolon
•
Berdasarkan fungsinya di dalam kesehatan,
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
Menghasilkan energi yang lebih rendah dari energi sukrosa
a.
Oligosakarida yang tidak dapat dicerna tapi dapat
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
Tidak mempengaruhi sekresi inulin dari pankreas
Neosugar
Rafinosa
Stakiosa
4-galaktosil-laktosa
6-galaktosil-laktosa
Xylo-oligosakarida
Maltitol
Laktitol
Sorbitol
Palatinit
Laktolusa
Eritritol
Meningkatkan mikroflora intestinal :
•Neosugar
•Rafinosa
•Stakiosa
•4-galaktosil-laktosa •6-galaktosil-laktosa
•Xylo-oligosakarida •laktulosa
Mencegah carries gigi
a. Oligosakarida yang dapat dicerna (digestable) : Coupling sugar
Palatinosa
b. Mono dan oligosakarida dengan kandungan energi rendah : Neosugar
Rafinosa Stakiosa 4-galaktosil-laktosa 6 galaktosil-laktosa Xylo-oligosakarida
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.
•Pemberian14C-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 ???
PENELITIAN TENTANG METABOLISME OLIGOSAKARIDA (NEOSUGAR)...
• Jika14C- neosugar diberikan secara oral kepada tikus percobaan, maka 60% dari gula akan diubah menjadi14CO
2 dalam waktu 24 jam
Hasil yang sama juga diperoleh pada pemberian14 C-sukrosa, tetapi ada perbedaan waktu 3 jam lebih lama dalam hal produksi14CO
2pada tikus yang diberi14 C-neosugar daripada tikus yang diberi14C-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 CO2dan energi
Nondigestible and/or Nonabosbable Saccharides (neosugar, raffinose,maltitol,lactitol,etc)
Intake
Fermentation Digestion
Small Intetsine Large Intetsine
Absorption
Enzymatic Degradation
Available energy
•Dari hasil penelitian di atas juga diperoleh : terjadi perubahan komposisi mikroba intestinal ;
% bakteri menguntungkan seperti bifidobakteri meningkat % bakteri berbahaya seperti Clostridium menurun
FUNGSI FISIOLOGIS OLIGOSAKARIDA : MEMPERBAIKI MIKROFLORA USUS
•
Metabolisme Eritritol dan Energi yang Dihasilkan
•
Eritritol :
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
Metabolisme Eritritol dan Energi yang Dihasilkan ...
•Jika14C-eritritol diberikan secara oral kepada tikus, maka >90% eritritol yang diberikan akan diekskresikan melalui urin tanpa mengalami degradasi dalam waktu 24 jam, dan ±6% diekskresikan dalam bentuk14CO
2; <1% diekskresikan melalui feses.
•Tapi jika14C-gliserol (triosa alkohol yang dapat dimetabolisme dan diabsorbsi) diberikan secara oral kepada tikus, maka 60% dikeluarkan dalam bentul14CO
2, 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.
Metabolisme Eritritol dan Energi yang Dihasilkan ...
•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).
14
C-Eritritol
Stomach
urine
Fermentation
Cecum and colonLess than 10% More than 90%
Feses
Few14CO
2 14CH4 SCFA
Flatus
Absorbed Enzymatic Degradation
14CO2
Breath
Mono dan oligosakarida Tidak Mempengaruhi
Sekresi Insulin dari pankreas
•Neosugar tidak dicerna di usus halus dan tidak menghasilkan monosakaridaneosugar 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
xylo-oligosakarida, galakto-xylo-oligosakarida, galaktosil-laktosil, maltitol, laktitol, palatinit dan eritritol.
• Mono dan oligosakarida dapat diberikan kepada penderita
• diabetes melitus
Mono dan oligosakarida Tidak Mempengaruhi
Sekresi Insulin dari pankreas...
•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 kecildapat diatasi dalam beberapa hari (karena sakarida ini dapat digunakan oleh bakteri intestinal).
•
Tabel 2. Dosis Maksimum Yang Diizinkan Pemberian Oligosakarida Agar Tidak Menyebablan Diare pada Orang Dewasa Di Jepang
Sakarida Dosis Maksimum
(g/kg berat badan/hari)
Male Female
Neosugar 0,3 0,4
4 Galaktosil-sukrosa 0,6 0,6
4-galakto-oligosakarida 0,28 0,28
6-galaktosil-laktosil 0,3 0,3
Xylo-oligosakarida 0,12 0,12
Maltitol 0,3 0,3
Palatinit 0,3 0,3
Eritritol 0,66 0,8
Pengganti Sukrosa Dapat Mencegah Carries Gigi
•3 penyebab terjadinya carries gigi : 1. konsumsi gula yang dapat difermentasi
2. Infeksi oleh bakteri
3. Kerusakan gigi
•AkumulasiStreptococcus mutanspada gigi difasilitasi oleh biosintesis glukan tidak larut dari sukrosa secara ekstraseluler sehingga menyebabkan timbulnya plaque.
konsumsi sukrosa : penyebab carries gigi
•
Pengganti Sukrosa Dapat Mencegah Carries 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.
• S.mutantidak dapat memetabolisme coupling sugar dan palatnose, sehingga tidak dihasilkan glukan yang tidak larut dan SCFApH menjadi < 5,5menyebabkan terjadinya demineralisasi enamel gigi.
OLIGOSAKARIDA MEMPERBAIKI MIKROFLORA
USUS
•Neosugar, oligosakarida kedelai yang mengandung rafinosa dan stakiosa, xylo-oligosakarida, 4-galaktosil laktosa, 6 galaktosil laktosa, 4 galaktosil-sukrosa dan laktulosatidak dapat dicerna di usus halus tapi difermentasi oleh bakteri di usus besar.
•Maltosa, sukrosa dan glukosadicerna dan/atau diabsorbsi di usus halustidak mempengaruhi komposisi mikroflora usus.
OLIGOSAKARIDA MEMPERBAIKI MIKROFLORA
USUS ...
•Bakteri intestinal memetabolisme oligosakarida dan menghasilkan SCFApH usus besar menurun (menjadi asam)
•
Bakteri menguntungkan yang resisten terhadap kondisi asam seperti Bifidobacterium spdanLactobacillus spmeningkat.
Bakteri berbahaya sepertiClostridium spyang sensitif terhadap kondisi asam menurun.
PertumbuhanBifidobacterium spberhubungan dengan produksi amonia, indole, penol dan stakol, serta mengeliminasi komponen yang bersifat karsinogenik selama fermentasi.
FUNGSI OLOGI SAKARI DA UNTUK MENI NGKATKAN ABSORBSI KALSI UM DAN MENCEGAH OSTEOPOROSI S
•I n-vivo rat study :
Short-chain fructooligosaccharide Difructose anhydride I I I and I V
Galactooligosaccharides (transgalactosylated oligosacharide) Maltitol
Lactulose Polydextrose
Guar gum hydrolysate (guar gum) Phosphorylated guar gum hydrolysate Water-soluble soybean fiber Resistant starch
•Human study :
Short-chain fructooligosaccharide Difructo anhydride I I I (DFA I I I )
Usus Halus
Absorbsi Ca Garam Ca
dilarutkan oleh asam gastrat
Presipitasi Ca dengan
meningkatnya pH Meningkatnya laju absorbsi akan mencegah presipitasi
Promosi absorbsi Ca oleh Asam Lemak Rantai Pendek
Usus Besar Ca yang tidak
larut
Resolubilisasi garam Ca dengan menurunnya pH
I nduksi aktivitas absorbsi Ca (perubahan dalam mukosa)
Gambar : kemungkinan mekanisme peningkatan aborsbsi Ca
DFA III
•Diproduksi dari inulin yang terdapat pada “chicory root” dengan menggunakan enzim fruktotransferase dari ArthrobacteratauCorynobacterium.
•Dari hasil penelitian : pengaruh DFA III terhadap absorpsi Ca > FOS
SIFAT DFA III SEBAGAI BAHAN PANGAN
•Sangat stabil dalam asam, panas dan selama penyimpanan
•Kurang rentan terhadap reaksi Maillard (Browning)
•Absorbsi air rendah
•Kelarutannya sangat mirip dengan sukrosa
