6. Senyawa Bioaktif

DEFINISI

.Senyawa bioaktif merupakan senyawa yang mempunyai efek fisiologis dalam tubuh yang berpengaruh positif

terhadap kesehatan manusia

.Peran senyawa bioaktif dalam tubuh diperoleh jika senyawa tersebut

SENYAWA BIOAKTIF DALAM LEGUME DAN SEREALIA

.Isoflavon dalam kedelai

.Peptida bioaktif dalam kedelai

.Antioksidan dalam serealia dan kacang-kacangan

.Isoflavon merupakan senyawa fenolik dalam kedelai

.Kadarnya dapat mencapai 3 mg/g .Ada dalam bentuk:

.Aglukon (daidzein, genistein, glycitein) .Glukosida (konjugasi dengan .glukosida yaitu daidzin, genistin, glycitine)

.Malonil glukosida .Asetil glukosida

BENTUK LAIN .Lignan .Coumestans

.Resorcyclic acid lactones (mikotoksin)

FUNGSI BAGI KESEHATAN

.Mencegah penyakit yang terkait hormon

.Mencegah kanker payudara, postrat, usus besar

.Mencegah penyakit kardiovaskular .Mencegah problem kesehatan tulang .Mencegah sindrom pasca menopause

PENYAKIT KARDIOVASKULAR

.Menurunkan kadar lipid serum .Mencegah oksidasi LDL

PENCEGAHAN KANKER

.Genistein: protein tyrosine kinase inhibitor

.Protein tyrosine kinase: diperlukan pada pertumbuhan sel kanker

HORMONE RELATED DISEASE .Estrogen: phytoestrogen .Less potent

BIOAVALABILITAS

.Definisi: kecepatan dan jumlah bahan-bahan aktif/senyawa tertentu yang dapat diserap dari produk dan dapat mencapai lokasi aksinya (site of action)

.Biasanya dievaluasi dari konsentrasi pada plasma darah dan urin

.Bentuk glukosida tidak diserap utuh tetapi diserap dalam bentuk aglukon

.Perlu enzim .glukosidase

.Enzim tersebut dari mikroflora usus .Untuk fortifikasi:

Bentuk aglukon Enzimatis

STABILITAS

.Stabil terhadap panas .Larut dalam air

.Selama pengolahan mengalami

intra-konversi dari satu bentuk ke bentuk lain

.Isoflavon utama dalam kedelai: daidzin dan genistin

.Daidzein mempunyai aktivitas

melindungi sel dari proses oksidasi atau stress oksidatif yang

PRODUK OLAHAN

.Kadar isoflavon hampir tidak berubah pada

.Tahu .Tempe .Miso

.Susu kedelai tanpa pengenceran .Keju kedelai

.Lebih rendah pada:

.Konsentrat protein kedelai hasil ekstraksi alkohol

PRODUK FERMENTASI

.Bentuk tidak terkonjugasi

.Hasil aktivitas .glukosidase mikroba .Ketersediaan meningkat

DOSIS YANG DIANJURKAN .Dalam bentuk aglukon

.Sindrom pasca menopause: 60 mg/hari

.Meningkatkan densitas tulang: 60-100 mg/hari

.Menurunkan LDL kolesterol: 37-62 mg/hari

.Peptida endogen sering berperan seperti hormon

.Berinteraksi dengan reseptor hormon .Berperan dalam pengaturan:

metabolisme, ekskresi kelenjar, pengaturan tekanan darah

.Mempengaruhi Central Nervous System .Hormon berupa peptida sebagian besar hormon yang dihasilkan hypothalamus .Peptida tersebut dapat diperoleh dari makanan

.Hasil hidrolisis protein .Sebagai senyawa pengatur

(regulatory compound): aktivitas seperti hormon

.Paling banyak berasal dari susu dan produk olahannya

.Peptida bioaktif dari kedelai: pencegahan berbagai penyakit kronis

PERAN PEPTIDA BIOAKTIF

.Peptida endogen sering berperan sebagai hormon atau neurotransmitter

.Berperan penting dalam proses fisiologis .Peptida dapat mempengaruhi CNS

.Beberapa jenis hormon hypothalamus merupakan peptida

.Peptida bioaktif dapat diperoleh dari makanan dan mempunyai aktivitas seperti hormon

PEPTIDA BIOAKTIF DARI PANGAN .Umumnya mengandung AA 9-20, ada

perkecualian seperti lunasin (antikanker) yang mempunyai AA 43

.Sumber utama: susu, sumber lain: telur, ikan, serealia (gandum, beras, barley, jagung, kedelai)

.Populasi yang mengkonsumsi kedelai tinggi: insiden kanker rendah, terkait peptida bioaktif

JENIS-JENIS PEPTIDA BIOAKTIF SUMBER

PREPARASI AKTIVITAS

Isolat protein kedelai

Pepsin, papain, khimotripsin, crude enzymes

Antioksidan

Konsentrat protein kedelai Pepsin, tripsin

Hipokolesterolemik Tepung kedelai/gandum Papain atau pronase Growth promoting Protein kedelai Termolase

Antikanker

Tepung kedelai tanpa lemak Alkalase Hypotensive Protein kedelai Protease D3 Hypotensive Kedelai

Protease dari B. substilis Antihipertensi

Glisinin

Peptida dari glisinin Hipokolesterolemik Konglisinin

Peptida dari .atau . konglisinin

Stimulasi kekebalan

Pasta kedelai hasil fermentasi Fermentasi

Antihipertensi Gandum

Pepsin, tripsin, khimotripsin ACE inhibitor

Protein jagung (.zein) Termolisin

AKTIVITAS BIOLOGI PEPTIDA BIOAKTIF KEDELAI

1. ANTIHIPERTENSI

.Paling banyak diteliti

.Mempunyai aktivitas antihipertensi dengan cara menghambat Angiotensin Converting Enzyme (ACE)

.Produk hasil fermentasi kedelai seperti kecap, nato, tempe: sumber peptida bioaktif penghambat ACE

ACE

.ACE merupakan

dipeptidilkarboksipeptidase yang berasosiasi dengan pengaturan tekanan darah

.ACE mengkonversi angiotensin I (dekapeptida) menjadi angiotensin II (oktapeptida) yang bersifat

vasoconstrictor sehingga tekanan darah meningkat

2. HIPOKOLESTEROLEMIK

.Menurunkan trigliserida dan kolesterol

.Senyawa yang berperan: isoflavon dan protein kedelai

.Mekanisme belum jelas

.Hipotesis: protein kedelai berikatan dengan asam empedu sehingga

3. ANTIOBESITAS

.Kedelai telah lama digunakan untuk mengendalikan obesitas

.Protein kedelai telah diformulasikan pada berbagai produk pangan untuk

mengendalikan obesitas menggantikan protein pada beberapa produk pangan

Peran protein kedelai dalam menurunkan obesitas:

.Menurunkan rasa lapar

.Meningkatkan kecepatan metabolisme .Meningkatkan kehilangan berat .Menurunkan deposisi trigliserida .Meningkatkan metabolisme lipida dan mengurangi timbunan lemak

Efek rasa kenyang

Peptida menstimulasi rasa kenyang dengan cara

Mengaktivasi opioid dan kholesistokinin (CCK)-A

Berinteraksi dengan mukosa usus halus sehingga menurunkan rasa lapar dan memperlambat pengosongan

4. ANTIOKSIDAN

.Beberapa jenis AA seperti Tir, Trp, His, Lis, Met bersifat antioksidan

.Sifat antioksidan peptida tergantung dari strukturnya dan proses hidrolisis

.Mis: Pro-His-His bersifat antioksidatif: pengkelat logam, hydroxil sequencher, oxygen sequencher

.Contoh: kefir dari susu kedelai bersifat antioksidatif

5. ANTIKANKER

.Protein kedelai: aktivitas antikanker .Contoh:

.Kunitz trypsin inhibitor: menghambat perkembangan sel kanker rahim

.Isolat protein kedelai bersifat antiproliferatif .Hipotesis: peptida yang bersifat

hidrofobik dari kedelai bersifat antikanker

6. STIMULASI KEKEBALAN

.Peptida kedelai mempunyai sifat sebagai stimulan kekebalan

.Beta konglisinin menstimulasi aktivitas phagositosis

1.HIDROLISIS ENZIMATIS DAN KIMIAWI

.2 metode utama yaitu hidrolisis asam dan enzimatis

.Hidrolisis asam: Sederhana

Murah

Kontrol sulit

Hidrolisis enzimatis .Mudah dikontrol

.Tidak menyebabkan kerusakan AA .Paling banyak digunakan

.Jenis enzim menentukan jenis peptida yang dihasilkan

.Enzim yang digunakan: tripsin, subtilisin, khimotripsin, termolisin, pepsin, proteinase K, papain, dan plasmin

.Dapat dikombinasikan dengan asam

2. FERMENTASI

.Merupakan cara efektif untuk menghasilkan peptida bioaktif

.Peptida tsb dihasilkan oleh aktivitas mikroba pada produk fermentasi atau oleh enzim yang dihasilkan mikroba

.Contoh:

.Peptida ACE inhibitor yaitu Ala-Phe-His dihasilkan pada fermentasi nato

.ACE inhibitor dihasilkan pada fermentasi kecap dan tempe

3. SINTESIS

.Merupakan cara yang efektif untuk skala besar

.Tiga cara sintesis adalah:

1.Sintesis kimiawi: paling banyak digunakan

2.Rekombinasi DNA: untuk peptida dengan residu AA banyak. Kelemahan kesulitan rekoveri dan ekstraksi

ISOLASI DAN PEMURNIAN

.Isolasi dan purifikasi menggunakan metode yang umum digunakan

untuk protein

.Karena ukuran dan BM kecil: modifikasi proses

.Salting outdan ekstraksi pelarut biasa digunakan sebelum purifikasi

Peroksidasi dalam tubuh

.Dalam biomembran terjadi proses biologis yang menghasilkan produk oksigen reaktif seperti H2O2,

O2.-.Tubuh mempunyai enzim yang berperan dalam

stress oksidatif yaitu glutation peroksidase dan superoksida dismutase

.Pada keadaan tertentu, pertahanan seluler tubuh terhadap stress oksidatif tidak cukup .Diperlukan antioksidan dari makanan

Penyakit terkait peroksidasi .Peroksidasi lemak dalam membran

menyebabkan kerusakan struktur membran dan rusaknya organela dalam sel

.Reseptor yang terdapat dalam membran dapat dilepaskan atau diinaktivasi .Efek sekunder peroksidasi lemak adalah

inisiasi reaksi radikal bebas yang diturunkan dari peroksida yang berdifusi dalam sel atau ditransportasikan lewat aliran darah.

.Produk peroksidasi lemak, mempunyai kemampuan berikatan kovalen dengan asam nukleat dan menginduksi perubahan DNA.

.Stress oksidatif dapat merusak berbagai biomolekul dan protein serta DNA merupakan target yang pertama.

.Peningkatan kerusakan oksidatif berperan pada sebagian besar penyakit

.Peroksidasi lemak mengaktivasi proses kematian sel melalui degradasi

Penyakit terkait radikal bebas .Aterosklerosis

.Penyakit jantung Iskemia .Penuaan (aging) .Kanker .Penyakit kardiovaskular .Katarak .Alzheimer .dll

Antioksidan dan penyakit neurodegeneratif

.Ada hubungan antara stress oksidatif sistemik dengan penyakit neurodegeneratif seperti

Alzheimer

.Alzheimer disebabkan oleh kerusakan sel-sel syaraf pada sistem syaraf pusat (CNS=Central Nervous System)

.CNS sensitif terhadap kerusakan oksidatif karena mengandung PUFA tinggi

.Daidzein dapat melindungi otak dari stress oksidatif

.Proteksi tubuh terhadap radikal bebas .Radikal bebas: .Penyakit: karsinogenesis, kardiovaskular .Aging Antioksidan

ANTIOKSIDAN DALAMSEREALIA DAN LEGUME 1.Fenol, asam fenolat dan turunannya 2.Flavonoid

3.Tochols 4.Fosfolipid

5.Asam amino dan peptida 6.Asam fitat

DISTRIBUSI

Serealia banyak terdapat pada:

.Hull dan aleuron: fenol, flavonoid, pigmen, dll

.Germ: fosfolipid, tochols

Legume banyak terdapat pada: .Kulit

FENOL, ASAM FENOLAT, DAN TURUNANNYA

Serealia:

.Asam fenolat seperti ferulat, kafeat, p-hidroksibenzoat, asam p-kaumarat, dll .Kadar kurang dari 0,02% (bk)

Legume:

.Asam klorogenat, isoklorogenat, kafeat, ferulat, p-kaumarat, dll

.Fenol merupakan antioksidan primer yang berperan mengakhiri reaksi radikal bebas atau menstabilisasi radikal bebas

FLAVONOID

.Merupakan fenol yang terdapat dalam tanaman

.Senyawa yang termasuk flavonoid adalah flavon, isoflavon, katekin, flavonon, dan chalones

TOCHOLS

.Yang termasuk dalam kategori tocholsadalah tokoferol dan tokotrienol

.Serealia dan legume kaya akan tochols

.Merupakan antioksidan primer yang dapat diregenerasi oleh vitamin C

FOSFOLIPID

.Banyak terdapat dalam legume dan serealia

.Sinergis dengan antioksidan lain seperti tokoferol dan flavonoid .Pada proses pengolahan minyak kacang dihilangkan

.Efek negatif: pembentukan warna gelap pada minyak

ASAM FITAT

.Kadar dalam serealia dan legume dapat mencapai 1-3% (bk)

.Merupakan 50-90% bentuk fosfor dalam biji

.Mekanisme antioksidan: pengkelat logam prooksidan

PIGMEN

.Pada serealia: karotenoid terutama xantofil dan karoten seperti pada jagung

.Pada legume: antosianin seperti pada kacang jogo

.Karotenoid: sequencher singlet oksigen

ANTIOKSIDAN PADA SEREALIA JENIS ANTIOKSIDAN JENIS ANTIOKSIDAN Barley Asam fenolat Flavonoid Tochols Fosfolipida Beras Asam fenolat (termasuk oryzanol) Asam fotat Tochols Fosfolipida Jagung Fenol Tochols Fosfolipida Karotenoid Rye Asam fenolat Asam fitat Fosfolipida Tochols Millet Asam fenolat Flavon Tochols

Fosfolipida Asam fitat Sorghum Asam fenolat Flavonoid Tochols Fosfolipida Karotenoid Oat Kaya antioksidan Asam fenolat Tochols Fosfolipida

Taraxantin dan xantofil Gandum Asam fenolat Flavonoid Tochols Fosfolipida Asam fitat

Antioksidan dalam legume JENIS LEGUME ANTIOKSIDAN Kedelai Asam fenolat Flvonoid Tochols Fosfolipida

Asam amino dan peptida Kapri Asam fenolat Tokoferol Fosfolipida Kacang tanah Fosfolipida Flavonoid Tokoferol

PRODUK TRADISIONAL .Tempe dan miso

.Aktivitas antioksidan: .Isoflavon:

Potensi pada lipid/aqueous system Tidak efektif terhadap minyak

.Baru diisolasi: asam 3-hidroksiantranilat (HAA)

Strong antioxidative activity pada rabbit erythrocyte membrane ghost systems

3. NUTRACEUTICAL LIPIDS .Asam oleat: kacang tanah .Asam linoleat: kacang kedelai .Asam linolenat : kacang kedelai, kacang merah

ASAM OLEAT

.Asam lemak omega-9

.Menurunkan kadar kolesterol .Menurunkan resiko CHD

ASAM LINOLEAT

.Disintesis menjadi asam arakhidonat .Asam arakhidonat merupakan

penyusun fosfolipid membran otak .Menurunkan kadar LDL kolesterol

ASAM ALFA LINOLENAT

.Diubah menjadi EPA dan DHA .Fungsi EPA dan DHA:

.Menurunkan kadar TG plasma .Menurunkan agregasi platelet .Mempengaruhi metabolisme eikosanoid: PG, TX, LT:

vasodilator, anti inflammatory .Perkembangan otak dan retina

Prostaglandin Tromboksan Leukotrien Prostasiklin prostaglandin Leukotrien Tromboksan Prostasiklin