GULA ALKOHOL
SEBAGAI PANGAN FUNGSIONAL
Kemampuan Akhir Yang Diharapkan :
Mengetahui manfaat gula alkohol/poliol yang
berpotensi sebagai pangan fungsional
D
E
F
E
NIS
I
K
IMIA
• Defenisi Kimia :
Sesuatu yang berhubungan dengan produk gula reduksi
Monosakarida atau disakarida yang memiliki banyak gugus hidroksil
Banyak terdapat di alam dalam bentuk hidrogenasi dari monosakarida
= Poliol = Polihidrik alkohol mengandung ≥ 3 gugus hidroksil
Poliol terbagi 2 :
1. Poliol asiklik (alditol , glisitol = true sugar alcohol), contoh : sorbitol
2. Poliol siklik , contoh myo-inositol
Yang akan dibicarakan : gula alkohol dengan jumlah atom C 5 (Pentitol) atau 6 (hekxitol)
A
S
P
EK
S
EJ
A
R
A
H
D
A
N
EV
O
LU
S
I
• Gula alkohol telah dikonsumsi olehmanusia dan beberapa spesies hewan
sejak lama secara alami terdapat pada
buah, daun palma dan tanaman lainnya.
• “MANNA” :
makanan yang menakjubkan yang digunakan oleh orang Israel jika mereka bepergian ke hutan
Makanan nomaden dari Arab
Exudate kering yang manis dari beberapa jenis pohon di Eropa, terutama Fraxinus ornus mengandung D-manitol
Produk yang dihasilkan oleh serangga (family Coccoidea) yaitu Trabutina mannipara dan
Majacoccus serpentinus yang memakan tamarisk (Tammarix mannifera).
• D-manitol banyak dijumpai sebagai exudat tanaman dengan konsentrasi yang tinggi.
• Beberapa rumput laut mengandung lebih dari 35% (db) manitol.
• Sejarah (evolusi) pembentukan gula alkohol penting untuk memahami gula alkohol sebagai salah satu pangan fungsional.
A
S
P
EK
S
EJ
A
R
A
H
D
A
N
EV
O
LU
S
• Sejarah pembentukan gula alkohol : Selama evolusi biosfir, karbohidrat
kemungkinan diproduksi melalui polimerisasi formaldehid. Proses reduksi menyebabkan
terbentuknya aldosa dan ketosa bebas Aldosa dan ketosa menjadi lebih stabil
dengan adanya ikatan glikosida dengan molekul lain (seperti purin, pirimidin dan monosakarida lainnya).
Sebagian aldosa dan ketosa juga ada yang mengalami reduksi membentuk alkohol polihidrik.
A
S
P
EK
S
EJ
A
R
A
H
D
A
N
EV
O
LU
S
I
• Mirip dengan sifat karbohidrat lainnya dapat dianalisa dengan cara yang sama dengan analisa total gula
• Dapat diubah secara kimiawi maupun enzimatis menjadi aldosa dan ketosa
Apa yang menjadikan gula alkohol sebagai kelompok yang khusus dari
karbohidrat????
S
IF
A
T
-S
IF
A
T
G
U
LA
ALK
O
H
O
L
a. Tidak mengandung gugus karbonil pereduksi, sehingga
kurang reaktif dibanding aldosa dan ketosa tidak dapat membentuk asam penyebab
plak pada gigi jika dikonsumsi secara oral. b. Kekuatan Reduksi :
Terlibat dalam reaksi metabolik, dimana kelebihan Hidrogennya dapat disimpan pada metabolit lainnya seperti koenzim (NADP dan NAD), serta aseptor lain untuk membetuk produk metabolit yang direduksi.
S
IF
A
T
-S
IF
A
T
G
U
LA
ALK
O
H
O
L
c. Pembentukan senyawa kompleks Banyak gula alkohol yang mempunyai kemampuan membentuk kompleks dengan kation polivalen meskin secara kimia ikatannya lemah.
Penting untuk tujuan fisiologis dan nutrifikasi.
Misalnya pembentukan kompleks dengan Ca2+, Fe3+, Cu2+ atau trace element lainnya.
S
IF
A
T
-S
IF
A
T
G
U
LA
ALK
O
H
O
c. Hidrofilisitas :
Adanya gugus hidroksil bersifat sangat hidrofilik (meski kelarutan galaktitol dan D-manitol dalam air rendah).
Homolog yang lebih rendah dapat bersaing dengan air untuk membentuk lapisan hidrasi dari protein, biomolekul lain serta molekul kation di dalam larutan (cairan biologis), gula alkohol secara tidak langsung memperkuat interaksi hidrofobik antara protein, sehingga protein lebih stabil terhadap denaturasi atau kerusakan lainnya.
S
IF
A
T
-S
IF
A
T
G
U
LA
ALK
O
H
O
L
• Karena sifat-sifat gula alkohol tsb, makasecara alami gula alkohol digunakan sebagai :
1. “osmotically active” berpengaruh
terhadap fungsinya sebagai pangan serta dalam reaksi intraseluler dan aplikasi medis
Penggunaan D-manitol sebagai cairan infus
untuk menurunkan tekanan intracranical, serta fungsi ginjal
2. penangkal radikal bebas dalam sistem biologis (contoh D-mannitol)
3. “Chaotropic agents”: memecahkan struktur
molekul air sehingga dihasilkan energi sifat ini digunakan untuk mendispersikan suspensi plak gigi dan cairan ludah
perannya dalam kesehatan gigi.
S
IF
A
T
-S
IF
A
T
G
U
LA
ALK
O
H
O
L
• Gula alkohol bukan merupakan sumber kalori utama dalam diet manusia
• Dari sifat-sifat gula alkohol, terlihat bahwa gula alkogol dapat memberikan efek fisiologis meski dikonsumsi dengan jumlah yang rendah, ataupun
dikonsumsi dalam jumlah besar tapi dalam waktu yang singkat.
SUMB
E
R
G
U
LA
A
LK
OH
OL
D
I
A
LA
M SORBITOL :
• Pada beberapa exudat tanaman terdapat dalam konsentrasi tinggi
• Misalnya pada : ganggang merah Bostrychia scorpoides mengandung 13,6% sorbitol
• Pada berry species Sorbus (tanaman pegunungan) mengandung 10% sorbitol
• Hasil penelitian di Prancis menunjukkan bahwa buah-buahan family Rosaceae (pir, apel, cherry, prune, peaches dan aprikot) mengandung sorbitol.
SUMB
E
R
G
U
LA
A
LK
OH
OL
D
I
A
LA
D-MANNITOL
Juga banyak terdapat pada exudat tanaman, tetapi dengan jumlah yang > daripada sorbitol
Misal : pada exudat zaitun : 80-90% Pada getah bunga tanaman Manna
(Fraxinnus rotundifolis) D-manitol komersial.
Beberapa jenis alga laut juga merupakan sumber yang potensial seperti gangang coklat.
SUMB
E
R
G
U
LA
A
LK
OH
OL
D
I
A
LA
M
XYLITOL
Terdapat dalam jumlah kecil pada tanaman Jumlah terbesar (1 g/100 g berat kering bahan)
terdapat pada “greengages” (varitas dari plum) anngka ini diragukan, karena penelitian terakhir terhadap ekstrak tanaman yang diberi ragi untuk menghilangkan gula yang bisa difermentasi, ternyata sel ragi dapat mengonversi xylose menjadi xylitol
Sumber lainnya (dalam jumlah kecil) : rasberi, stroberi, pisang dll.
Konsentrasi 975 mg/100 g greengages yang dilaporkan 20 tahun lalu ini Juga terdapat pada fungi dan tubuh manusia (di hati dapat disintesis xyliton 5-15 g/hari).
SUMB
E
R
G
U
LA
A
LK
OH
OL
D
I
A
LA
M
• Gula alkohol monosakarida diabsorbsi lambat di usus halus lebih lambat dibandingkan sukrosa dan glukosa
• Tidak ada sistem transport yang khusus untuk pentitol dan hexitol proses absorbsinya merupakan difusi pasif karena adanya perbedaan konsentrasi.
• Jumlah yang diabsorpsi berbeda-beda untuk tiap jenis gula alkohol pada dosis yang tinggi, xylitol dapat diserap sebanyak 30%, tetapi dalam jumlah rendah misalnya pada permen karet, seluruhnya dapat diabsorbsi.
M
E
TA
BO
LI
S
M
E
• Pemberian xylitol sebagai campuran dalam bahan pangan lebih banyak daripada pemberian dalam bentuk tunggal (cairan), karena dapat menyebabkan diare dan dikeluarkan melalui feses.
• Absorpsi sorbitol lebih lambat daripada xylitol hanya 20% dari sorbitol yang diserap.
• D-manitol diserap lebih lama daripada sorbitol.
M
E
TA
BO
LI
S
M
• Gula alkohol disakarida : maltitol, simaltitol dan laktitol tidak diabsorbsi di usus halus
dihidrolisis secara lambat oleh enzim
glukosidase yang terdapat pada mukosa usus, baru kemudian diserap
Akibatnya :
Maltitol : menghasilkan glukosa dan sorbitol Platinit : menghasilkan glukosa, D-manitol dan sorbitol
Lactitol : menghasilkan galaktosa dan sorbitol
Glukosa selanjutnya masuk ke jalur glukosa normal, sedangkan gula alkohol
monosakarida diabsorbsi secara lambat.
M
E
TA
BO
LI
S
M
E
• Xylitol, sorbitol dan D-manitol yang tidak diabsorbsi akan masuk ke usus besar untuk difermentasi oleh mikroflora usus
• Hasil akhir dari proses fermentasi ini adalah asam karboksilat rantai pendek (Short Chain Carboxylic Acid=SCCA), seperti asam asetat, propionat, butirat, serta gas seperti H2, CO2 dan metana.
• SCCA selanjutnya masuk ke jalur metabolisme lainnya
M
E
TA
BO
LI
S
M
E
• Xylitol, sorbitol , D-manitol, dan galaktitol yang diabsorbsi selanjutnya ditransportasikan ke pembuluh darah untuk masuk ke liver kemudian diubah menjadi glukosa dan glikogen (masuk ke jalus metabolisme normal).
• Xylitol juga dapat masuk ke organ lain serta eritrosit yang memiliki enzim khusus untuk memetabolisme xylitol jaringan ini disebut “SIKLUS GLUKORONAT-XYLULOSA” merubah xylosa menjadi glukosa.
M
E
TA
BO
LI
S
M
E
• Sorbitol yang masuk ke hepatosit di hati akan didehidrogenasi oleh enzim dehidrogenase membentuk fruktosa yang akan masuk ke jalur metabolisme fruktosa dari sel hati.
M
E
TA
BO
LI
S
M
• Secara umum metabolisme gula alkohol adalah sbb :
Diabsorbsi secara lambat di duodenum Untuk gula alkohol disakarida atau yang lebin panjang proses metabolismenya adalah : dihidrolisis oleh enzim secara lambat membentuk monosakarida, sedang gula yang tidak diabsorbsi akan di metabolisme oleh bakteri di saluran pencernaan.
M
E
TA
BO
LI
S
M
E
• Gula alkohol yang diabsorbsi secara lambat, jika dikonsumsi dalam dosis tinggi akan menyebabkan diare.
• gejala fisiologis yang normal, seperti halnya ketika mengonsumsi laktosa dalam jumlah tinggi.
• Terjadinya diare akibat mengonsumsi gula alkohol dipengaruhi oleh : umur, berat/ukuran badan, pola makan
P
E
NG
A
R
U
H
O
S
M
O
S
IS
• Secara teori sama dengan karbohidrat lain : 4 kkal/g (17,6 kJ/g)
• Tetapi karena tidak semua gula alkohol dapat diserap, maka kalori yang dihasilkan <, yaitu 2,0 – 2,4 kkal/g.
• Jika gula alkohol dikonsumsi dalam dosis kecil seperti pada permen karet, maka semuanya dapat diabsorbsi.
NI
LA
I
K
A
LO
R
I
• Xylitol dan sorbitol banyak digunakan sebagai pemanis dalam diet diabetes
• Sorbitol dan laktitol kurang disukai secara organoleptik karena
kemanisannya yang rendah dibanding xylitol diatasi dengan menambah pemanis yang lebih intensif.
• Xylitol lebih banyak digunakan
• Metabolisme gula alkohol tidak tergantung pada insulin
P
E
RA
N
AN
G
UL
A
AL
K
OHO
L
D
AL
AM
DI
E
T
DI
AB
E
T
E
• Konsumsi xylitol secara oral hanya menyebabkan sedikit kenaikan gula darah pada orang normal maupun penderita diabetes
• Dosis sorbitol yang lebih tinggi (40 g) juga tidak menyebabkan kenaikan gula darah,
• Pemberian maltitol secara oral dapat meningkatkan kadar gula darah
P
E
RAN
AN
G
UL
A
AL
K
O
HO
L
D
AL
AM
DI
E
T
DI
AB
E
T
E
S
• Karies pada gigi disebabkan oleh bakteriStreptococcus mutans, yang dapat memetabolisme gula membentuk asam
menyebabkan demineralisasi email
gigi
• Kemampuan mereduksi dari molekul
gula alkohol merupakan hal penting bagi metabolisme bakteri dalam mencegah plak gigi
• Gula alkohol tidak dapat difermentasi
oleh bakteri Streptococcus mutans yang menyebabkan karies gigi
G U LA A LK O H O L SE BA G AI “ CA RI ES -RE DU CI N G S AL IV A ST IM U LA N TS ”
• Jenis gula alkohol yang banyak digunakan untuk mencegah carries gigi : xylitol dan sorbitol ditambahkan pada permen karet mengunyah permen karet akan merangsang keluarnya kelenjar ludah (saliva)
G U LA A LK O H O L SE BA G AI “ CA RI ES -RE DU CI N G S AL IV A ST IM U LA N TS
” • Limbah proses pembuatan xylitol yang
masih mengandung gula alkohol merupakan suplemen yang baik untuk pakan ternak
• Campuran gula alkohol (xylitol, arabinitol,
mannitol, sorbitol, rhamnitol, galacticol dan gula alkohol lain) dapat meningkatkan kesehatan ambing sapi.
• Gula alkhol dapat mencegah ketosis pada
ternak sapi
• Xylitol meningkatkan aktivitas enzim
salivary peroksidase pada monyet
• Konsumsi gula alkohol tertentu dapat meningkatkan absorbsi vitamin serta zat gizi lain pada obat-obatan.
Jika gula alkohol ditambahkan pada makanan tikus, kebutuhan vitamin B –nya menurun
• Xylitol juga digunakan sebagai : “therapeutic agent” pada penderita
defisiensi glukosa-6-pospat dehidrogenase.
Pengawet sel darah merah Anti ulcer agents (anti borok)
M
A
NF
A
A
T
L
A
IN
• Xylitol berpotensi sebagai pengganti glukosa yang menghasilkan energi yang lebih tinggi pada proses metabolisme sel inang daripada sel tumor mencegah perkembangan sel tumor
M
A
NF
A
A
T
L
A
