1. PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Hiperglikemiaadalah suatu istilah peningkatan kadar glukosa darah yang merupakan salah satu gejala umum yang terjadi pada diabetes melitus. Menurut (Shawet al, 2010) perkiraan jumlah penderita diabetes melitus pada usia dewasa (20-79 tahun) sebanyak 6,4 % / 285 juta orang pada tahun 2010 dan akan meningkat menjadi 7,7% atau 439 juta orang pada tahun 2030. Hiperglikemia pada penderita diabetes dapat disebabkan karena kelainan sekresi insulin atau kelainan kerja insulin yang ditandai dengan kelainan pada metabolisme karbohidrat, lemak dan protein. Menurut (Floyd et al, 1966), konsumsi makanan yang tinggi protein secara signifikan dapat meningkatkan kadar plasma insulin didalam tubuh. Serta dalam penelitian lanjutannya pemberian campuran protein asam amino secara intervena yang terdiri dari (Arginin, Lisin, Fenilalanin, Leusin, Valin, Metionin, Histidin, Treonin, Isoleusin dan Triptofan), terbukti dapat memacu pengeluaran insulin didalam tubuh.
Insulin polipeptida (protein) adalah salah satu hormon dalam tubuh manusia yang dihasilkan oleh sel ß pulau langerhans di dalam kelenjar pankreas. Pada daun yakon (Smallanthus sonchifolius) mengandung protein asam amino yang diduga dapat memacu pengeluaran hormon insulin pada organ pankreas. Hormon insulin tersebut disekresikan ke dalam darah sesuai dengan kebutuhan tubuh. Pada Spirulina platensis merupakan golongan mikroalga hijau biru yang kaya akan protein, yaitu berkisar 55-70 %, kandungan protein asam amino berupa Isoleusin, Arginin, Alanin, Valin dan Lisin (Uniprot).Dipercaya juga dapat memacu pengeluaran hormon insulin. Oleh karena itu pencampuram antara isolat protein daun yakon dan Spirulina platensis diharapkan dapat memberikan efek yang signifikan dalam perubahan kadar glukosa darah (Angka dan Lestari, 2000).
Asparagin, Valin dan Prolin yang dipercaya dapat memacu pengeluaran hormon insulin didalam tubuh (Uniprot). Melihatkandungan asam amino dalam buah naga yang dapat memicu pengeluaran hormon insulin, maka diharapkan kombinasi antara buah naga merah dan isolat protein dari daun yakon dan Spirulina platensis dalam produk pangan yaitu sorbet dapat memberikan pengaruh terhadap perubahan kadar glukosa darah secara in vivo.
1.2. Tinjauan Pustaka 1.2.1. Hiperglikemia
Hiperglikemia merupakan suatu kondisi kadar glukosa darah yang tinggi. Pada krisis hiperglikemik, hal yang mempengaruhi adalah defisiensi insulin secara relatif atau absolut. Peristiwa hiperglikemia ini dapat melemahkan kapasitas sekresi insulin dan menambah berat resistensi insulin. Hiperglikemia adalah salah satu ciri dari gejala diabetes melitus. Penyakit diabetes melitus adalah penyakit yang diakibatkan gangguan kerja sistem metabolisme karbohidrat, lemak dan protein di dalam tubuh. Gangguan metabolisme ini disebabkan kurangnya kerja produksi hormon insulin dalam tubuh, sehingga proses penyerapan glukosa menjadi tenaga, sintesis lemak dan protein tidak normal.
Penyakit diabetes melitus diklasifikasikan menjadi 2 tipe yaitu Diabetes Melitus (DM) tipe 1 dan diabetes tipe 2. Diabetes tipe 1 (insulin-dependent) merupakan kondisi dimana penderita diabetes sangat bergantung pada suntikan insulin. Diabetes tipe 2 (non-insulin-dependent) merupakan suatu kondisi dimana penderita mengalami resistensi insulin dan gangguan sekresi insulin oleh sel β pankreas. Rusaknya sebagian besar atau kecil sel β pankreas menjadi faktor utama timbulnya penyakit diabetes. Faktor lain yang dapat memicu timbulnya diabetes adalah faktor genetik, usia, obesitas, perubahan pola makan, kurangnya aktivitas, dan obat-obatan/bahan kimia (Kementerian Kesehatan RI, 2014).
Hiperglikemia dalam keadaan jangka panjang dapat menimbulkan gangguan metabolik seperti kerusakan sistem tubuh, dan syaraf yang dapat berujung pada kematian (Kementrian Kesehatan RI, 2014).
Hormon insulin merupakan hormon polipeptida (protein) yang berfungsi mengatur kadar glukosa darah dalam tubuh. Pada keadaan normal, jika kadar glukosa darah naik kelenjar pankreas akan mengeluarkan insulin dan masuk ke dalam aliran darah. Oleh darah, insulin akan disalurkan ke reseptor hati sebesar 50%, ginjal sebesar 10-20%, sel darah, otot, dan jaringan lemak sebesar 30-40%. Apabila insulin tidak terganggu, kelebihan glukosa dalam darah akan segera diubah dan disimpan untuk metabolisme tubuh selanjutnya (Soewondo, 2006). Struktur insulin terdiri dari rantai A dengan 21 asam amino dan rantai B dengan 30 asam amino. Mekanisme kerja insulin dimulai dari proses transkripsi mRNA dari gen insulin dalam inti sel. Hasil transkripsi mRNA kemudian diterjemahkan di retikulum endoplasma kasarsehingga dihasilkan polipeptida. Polipeptida ini digunakan sebagai sinyal sintesis polipeptida. Polipeptida ini akan keluar menembus membran retikulum endoplasma sehingga dihasilkan preproinsulin. Preproinsulin kemudian dipecah dengan bantuan enzim peptidase menjadi proinsulin. Proinsulin kemudian berpindah ke badan Golgi dan dipecah oleh bantuan enzim peptidase menjadi insulin dan C-peptida yang siap disekresi ketika dibutuhkan (Walsh, 2002).
1.2.2. Daun Yakon (Smallanthus sonchifolius)
Tanaman yakon masuk dalam famili Asteraceae dan merupakan tanaman yang berasal dari Andes. Ciri-ciri dari tanaman yakon yaitu berdaun hijau tua dan tinggi tanaman ini berkisar antara 1,5 – 3 meter. Tanaman yakon memiliki bunga bewarna kuning hingga orange, serta memiliki umbi bewarna coklat, dengan daging umbi bewarna putih kekuningna dan hampir mirip seperti umbi singkong (Taylor, 2006).
digunakan sebagai terapi untuk penderita diabetes (hiperglikemia). Tanaman yakon mengandung senyawa aktif yang memiliki efek farmakologis. Di indonesia, jumlah penderita diabetes semakin meningkat dari tahun ke tahun hal ini terkait dengan pola hidup yang tidak sehat. Oleh sebab itu tanaman yakon mulai banyak dibudidayakan karena efek yang diberikan yang dapat menurunkan kadar glukosa dalam darah. Dalam penelitian (Aybar et al, 2001), penggunaan ekstrak daun yakon setelah 30 hari dapat menaikkan kadar insulin plasma dan penurunan kadar glukosa.
Di era saat ini pengobatan secara tradisional atau menggunakan tanaman herbal semakin banyak diminati masyarakat karena harga pengobatannya yang relatif murah jika dibandingkan dengan pengobatan secara medis. Tanaman herbal merupakan salah satu jalan alternatif, karena dirasa cukup aman dan tidak memiliki dampak negatif yang terlalu besar terhadap kesehatan. Di indonesia terdapat beberapa tanaman yang memiliki fungsi sebagai anti hiperglikemik salah satunya yaitu daun yakon (Smallanthus sonchifolius), (Sarie etal,2014). Selain itu pada daun yakon mengandung protein sebesar 17,12%. (Lachman et al, 2003) Gambar daun yakon dan tumbuhan daun yakon dapat dilihat pada Gambar 1
1.2.3. Spirulina platensis
Spirulina platensis adalah kelompok cyanobacteria yang mengandung klorofil sehingga dapat melakukan proses fotosintesis. Spirulina platensis mengandung pigmen fikosianin, sehingga warna cenderung hijau biru. Spirulina platensis salah satu mikroalga yang memiliki kandungan gizi cukup tinggi terutama kandungan protein. Pada tahun 1976 International Association of AppliedMicrobiology menetapkan Spirulina platensis sebagai sumber makanan masa depan. Spirulina platensis memiliki kandungan protein tinggi, berkisar antara 55 – 70 % sehingga dapat dijadikan sumber bahan pangan Protein Sel Tunggal (PST). Dimana protein merupakan senyawa kompleks yang tersusun atas asam amino. Di dalam Spirulina platensis terdapat kandungan beberapa asam amino essensial seperti metionin (1.3-2,75%), sistin (0,5-0,7%), triptofan (1,-1,95%), dan lisin (2,6-4,63%). Dalam hal ini, asam amino essensial sangat penting bagi tubuh karena tubuh tidak dapat memproduksi sendiri. Spirulina plantensismengandung asam amino esensial dalam bentuk PUFA (Poly Unsaturated Acid) dalam jumlah sekitar 55-70% (Christwardana, 2013). Selain protein, spirulina juga mengandung vitamin, lemak tidak jenuh, mineral, dan beberapa jenis pigmen (Surbakti, 2013).Gambar biomasaa Spirulina platensiskering dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Biomassa Spirulina platensis Kering
1.2.4. Buah Naga Merah (Hylocereus polyrhizus)
tanaman ini mempunyai duri tidak tajam. Ada empat jenis buah naga, pertama Hylocereus undatus atau white pitaya, Hylocereus polyrhizus, Hylocereus costaricensis, dan selenicereus megalanthus (Feranose, 2009). Menurut teori (Feranose, 2009), buah naga atau dragon fruit mengandung zat bioaktif yang dapat bermanfaat bagi tubuh, yaitu seperti antioksidan (asam askorbat, betakaroten dan antosianin), serat pangan berupa pektin, mineral seperti (kalsium, phosfor, besi), serta vitamin (Vitamin B1, vitamin B2, vitamin B3 dan vitamin C). Kandungan komponen buah naga merah dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Kandungan Pada Buah Naga Merah
Komponen Kadar
Air (g) 82,5 - 83
Protein (g) 0,16 - 0,23 Lemak (g) 0,21 - 0,61 Serat kasar (g) 0,7 - 0,9 Betakaroten (mg) 0,005 - 0,012 Kalsium (mg) 6,3 - 8,8 Fosfor (mg) 30,2 - 36,1 Besi (mg) 0,55 - 0,65 Vitamin B1 (mg) 0,28 - 0,30 Vitamin B2 (mg) 0,043 - 0,045 Vitamin C (mg) 8 – 9
Abu (g) 0,28
Sumber : Taiwan Food Industry Development and Research Authorities Report Code 85-2537
Gambar 3. Buah Naga Merah
mengandung jenis flavonoid diantaranya adalah kaempferol,quercentin, dan isorhamnetin (Wuet al, 2005). Flavonoid, terutama quercetin adalah penghambat yang kuat terhadap GLUT 2 di mukosa usus, yaitu suatu lintasan absorbs glukosa dan fruktosa pada usus. Dengan keadaan ini maka dapat terjadi pengurangan penyerapan gula dari usus sehingga kadar glukosa darah menjadi turun (Jianet al,2002). Menurut (Kaneto et al, 1999), Flavonoid dapat berperan sebagai antioksidan yang mempunyai kemampuan menurunkan stress oksidatif dan mengurangi ROS sehingga dapat menimbulkan efek protektif terhadap sel beta pankreas dan meningkatkan sensitivitas insulin. Selain antioksidan buah naga merah Hylocereus polyrhizus, juga mengandung komponen yang tinggi asam amino berupa Leusin, Serin, Asparagin, Glisin, Prolin, Asam Aspartat, Isoleusin.
1.2.5. Isolat Protein
Isolat protein merupakan suatu produk protein murni dari suatu bahan. Tujuan dari isolasi protein adalah untuk mendapatkan protein murni. Proses isolasi protein meliputi 2 tahap yaitu proses ekstraksi dan presipitasi. Pada tahap presipitasi pada penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode salting out.
Metode salting out merupakan metode yang menggunakan prinsip pengendapan dengan penambahan garam berupa Ammonium sulfat ((NH4)2SO4). Ammonium sulfat sering digunakan dalam metode salting out karena memiliki sifat kelarutan yang tinggi, serta harga yang lebih terjangkau dari pada metode lain. Metode salting out adalah metode yang ideal untuk pemurnian protein (isolat protein), tetapi memiliki kekurangan pada hasil akhir, protein yang terpresipitasi akan memiliki kandungan garam yang tinggi. (Doung-Ly & Gabelly, 2014)
1.2.6. Sorbet
mengandung pulp dan memiliki konsistensi seperti bubur. Lemak yang terkandung hanya berasal dari buah. Serat kasar dari produk ini tinggi karena terbuah dari buah yang memiliki total padatan yang tinggi. Sorbetdapat dibuat dari campuran sukrosa, padatan sirup jagung, stabilizer, citric acid, dan air. Akan tetapi semakin berkembangnya jamansorbet kemudian dimodifikasi sesuai dengan selera masing-masing (Universitas Kristen Petra, 2008).Bahkan untuk yang sedang melakukan diet,sorbet bisa tidak ditambahkan gula sama sekali dan dapat digantikan dengan gula rendah kalori (Winneke,2008). Penggunaan buah pada pembuatan sorbet berperan sebagai pemberi rasa dan pemberi warna. Biasanya sorbet dibuat dari campuran sukrosa,padatan sirup jagung, stabilizer, asam sitrat, air dan sari buah. (Winneke,2008).
1.2.7. Analisis in vivo
Pemeriksaan in vivo untuk uji biokompatibilitas biasanya menggunakan binatang mamalia seperti tikus, kelinci, marmot atau kera. Pemeriksaan in vivodengan menggunakan binatang cobadapat menimbulkan banyak interaksi yang sifatnya kompleks dalam terjadinya respon biologik. Sebagai contoh, suatu respon imun akan terjadi pada sistem tubuh hewan, dimana mana pasti akan sukar terlihat pada sistem biakan sel. Oleh karena itu, respon biologik pada pemeriksaan in vivo secara umum lebih relevan dibandingkan dengan pemeriksaan in vitro (Universitas Gajah Mada).
volume yang lebih besar sehingga akan menyebabkan inflamasi pada lambung Tikus yang berujung pada kematian hewan coba (Utaminingrum, 2011).
Pengujian in vivo terhadap tikus diabetes banyak dilakukan salah satunya menggunakan bahan diabetogenik seperti streptozotocin (STZ). Streptozotocin (STZ, 2-deoxy-2-(3-(methyl-3-nitrosoureido)-D-glucopyranose) merupakan senyawa kimia yang dapat digunakan baik untuk menginduksi diabetes baik tipe 1 atau tipe 2. Pada umumnya induksi streptozotocin pada tikus diberikan sebanyak 45-70 mg/kg. Tetapi dalam penelitian Tikus yang diinduksi dengan 50 dan 60 mg/kg streptozotocin menyebabkan penyakit presisten dengan gejala yang ditandai dengan hiperglikemia parah yang stabil selama 2 hingga 4 hari, jika pada pemberian 40mg/kg tikus tidak menunjukkan glikemia yang tidak homogen dan pada dosis 30-40 mg/kg secara spontan tikus dapat sembuh. Sehingga pemberian 70mg/kg streptozotocin pada tikus dapat menyebabkan terjadinya kematian pada tikus yang diuji (Akbarzadeh, 2007).
1.3.Tujuan Penelitian
