Tujuan Instruksional Khusus :
Mahasiswa mampu menjelaskan peran serat sebagai
Defenisi : polisakarida dan lignin dari tanaman yang tidak dapat dihidrolisis oleh enzim-enzim pencernaan manusia (Trowel et al., 1976).
Serat merupakan campuran dari beberapa bahan organik kompleks yang masing-masing memiliki sifat fisik dan kimia tersendiri.
Dinding sel tanaman terdiri dari selulosa, hemiselulosa, komponen pektat dan lignin komponen utama serat pangan.
Komponen serat pangan lainnya : mucilages, gum, polisakarida alga dan polisakarida sintetis.
Kecuali lignin, serat pangan secara alami
adalah karbohidrat yang digolongkan kepada “NONSTARCH POLYSACCHARIDES (NSP)”
Pati resisten yang secara fisik dan kimia juga tidak dapat dicerna dapat digolongkan
Bahan penyusun utama jaringan serat dan dinding sel tanaman
Tdd sejumlah besar mol glukosa dengan ikatan -glukosa dengan gugus hidroksil C4 dari glukosa lainnya.
Pada dinding sel terdapat dalam bentuk
miofibril yang tdd beberapa rantai molekul dgn konfigurasi yang sangat kokoh krn adanya ikatan H yang kuat di antara molekul2 yg
paralel selulosa memiliki kekuatan mekanis yang tinggi dan tahan terhadap reaksi kimia
Derajat polimerisasi < selulosa
Polimer dari sejumlah sakarida yang berbeda2 dengna susunan yang sangat tidak teratur
Rantai utama : xilosa, manosa, galaktosa dan glukosa
Rantai cabang : arabinosa, galaktosa dan asam glukoronat.
Rantai bercabang dengan gugus -glukosa pada molekul yang satu berikatan dengan gugus
hidroksil C2, C3 atau C4 dari molekul yang satu.
Terdapat dalam dinding sel primer tanaman, khususnya di sela-sela selulosa dan
hemiselulosa
Polimer dari asam D-galakturonat yang
dihubungkan dengan ikatan -1,4-glikosida Rantai cabang tdd : glukosa, galaktosa,
Gum = kelompok polisakarida pembentuk gel dan bahan pengental larut air
Istilah lain dari gum : stabilizer, hidrokoloid
Jenis : agar, alginat, gum aran, karagenan, guar gum, pektin ddl
Gum = polimer heterosakarida dengan rantai utama : galaktosa, asam glukoronat-manosa, asam
glukoronat-rhamnosa, rantai cabang : xilosa, fruktosa, galaktosa
Gum Vs Mucillage mucillage = berlendir, gum lengket/bergetah sebagian d ari sifat fisik
Mucillage dihasilkan oleh tanaman dari bagian ruas, kelenjar atau saluran tertentu, misal : psillum seed, quince seed, flax seed dsb
Musilase polimer heterosakarida, dengan rantai utama : galaktosa-manosa, glukosa-manosa,
arabinosa-xilosa, asam galakturonat-rhamnosa, dan rantai cabang galaktosa.
Contoh : turunan selulosa, oligosakarida flatulensi dan polidekstrosa.
Digunakan sebagai BTP untuk membentuk sifat fisik dan tekstur makanan.
Belum banyak diteliti reaksi fisilogisnya di dalam tubuh.
Bagian kecil dari dinding tanaman, tapi dapat memodifikasi sifat dinding sel dan senyawa polisakarida penyusun dinding sel lain.
Contoh : lignin, protein, kutin, suberin dan senyawa-senyawa anorganik
Lignin bukan karbohidrat, tapi merupakan polimer aromatik kompleks, tersusu dari unit-unit fenil
propana seperti koniferil alkohol, sinapil alkohol dan p-kumaril alkohol, dengan ikatan O-C dan C-C.
Dibandingkan senyawa penyusun dinding sel lain, lignin paling tahan terhadap degradasi.
Serat kasar adalah bagiannyang tidak dapat dihidrolisis oleh bahan kimia yang digunakan untuk penentuan kadar serat kasar yaitu
H2SO4 1.25% dan NaOH 1.25%.
Serat pangan adalah bagian dari bahan
pangan yang tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan.
Metode Serat Kasar :
= metode penentuan serat kasar (crude fibre)
sebagian besar serat hilang pada saat ekstraksi
Serat kasar tidak termasuk hemiselulosa dan
serat larut kemungkinan 1/5 dari jumlah serat pangan
Serat kasar merendahkan perkiraan jumlah
kandungan serat sebesar 80% untuk
hemisellulosa, 50-90% untuk lignin dan 20-50% untuk sellulosa
Metode Analisis Serat Yang Baru : Metode deterjen
(Goering and van Soest, 1970) Metode Southgate
Metode Enzimatik
Telah disetujui AOAC
Acid deterjen fiber ( ADF) atau neutral deterjen fiber (NDF)
Merupakan metode gravimetrik yang hanya dapat mengukur komponen serat makanan yang tidak larut.
Menggunakan enzim amilase, yang diikuti oleh penggunaan enzim pepsin pankreatik. Dapat mengukur kadar serat makanan total,
serat makanan larut dan serat makanan tidak larut secara terpisah.
Karakteristik Fisikokimia :
Komponen serat makanan :
serat larut (Soluble Dietary Fiber=SDF) serat tidak larut (Insoluble Dietary
Fiber=IDF)
menentukan mutu serat
Serat tidak larut :
Selulosa, hemiselulosa, lignin
Terdapat pada sayuran, buah-buahan, kacang-kacangan
Berkontribusi terhadap “fecal bulk”
Mengurangi waktu transit di dalam usus
Serat larut :
Pektin, musilase, gum
Terdapat pada buah-buahan, sayuran dan sereal
Gum banyak terdapat pada akasia
Highly fermentable
Berhubungan dengan metabolisme karbohidrat dan lemak
Karakteristik fisik lain :
Ukuran partikel
Kapasitas ikat air (water
holding capacity) Viskositas Kemampuan pertukaran kation Binding potential Dipengaruhi : • Sumber serat • Proses pengolahan • Proses pencernaan
Karakteristik kimia :
Mempengaruhi sifat fisik serat Contoh :
Selulosa yang mengandung polisakarida linier bersifat tidak larut dalam air serta
resisten terhadap hidrasi dan pengembangan
Pektin polisakarida viscous : larut dalam air dan mempunyai kapasitas pengikatan ion yang tinggi.
Kapasitas pengikatan (binding capacity) :
tergantung pada komponen serat :
Lignin dan hemiselulosa mengabsorbsi asam
empedu , sedangkan selulosa mempunyai daya adsorpsi yang rendah terhadap asam empedu.
Sifat serat lainnya :
molekulnya berbentuk polimer dengan
ukuran besar, strukturnya kompleks,
banyak mengandung gugus hidroksil dan
kapasitas pengikat airnya besar.
Senyawa pectin, musilase dan beberapa
mengandung residu gula dengan gugus
hidroksil bebas.
Gugus hidroksil bebas banyak yang
bersifat polar serta struktur matriks yang
berlipat-lipat memberi peluang bagi
terjadinya pengikatan air melalui ikatan
hydrogen.
Sifat mengikat air dari serat makanan
penting dalam usus kecil dan berhubungan
dengan peranan serat makanan dalam gizi
dan metabolisme tubuh
Pada jaringan tanaman serat merupakan campuran polisakarida dan lignin sulit
menentukan pengaruh fisiologisnya di dalam tubuh.
- Pengaruh Oat bran ≠ wheat bran
- Pengaruh serat pangan tidak selalu
berhubungan dengan sifat fisikokimia dari polisakaridanya secara individu.
Dahulu serat pangan dianggap tidak mengandung nilai gizi
Saat ini diketahui bahwa banyak serat yang difermentasi di usus besar dan menghasilkan hidrogen, metana, CO2 dan asam lemak rantai pendek (Short Chain Fatty Acid = SCFA) SCFA diabsorpsi secara cepat dari saluran
pencernaan dan berpengaruh terhadap keseimbangan energi di dalam tubuh rata-rata energi yang dihasilkan 2 kkal/g serat
(Kisarannya : 0-3 kkal/g serat yang tidak dapat dfermentasi dan serat yang dapat difermentasi).
Saluran Gastrointestinal Metabolisme karbohidrat Metabolisme lemak
Usus kecil sisi pencernaan dan absorbsi makanan
Serat pangan berpengaruh terhadap laju dan efektivitas absorpsi nutrisi.
Jika jaringan tanaman dimakan kebanyakan struktur sel tetap utuh
adanya serat menjadi penghalang bagi enzim hidrolitik seperti amilase untuk berhubungan dengan substratnya.
Serat dapat berikatan dengan air, enzim, kation dan mineral tidak tersedia di dalam proses pencernaan dan absorpsi.
Di dalam saluran gastrointestinal, serat pangan :
dapat mengikat asam mengganggu absorpsi
lemak.
Mempengaruhi kecepatan pengosongan usus
dan waktu transit di dalam saluran pencernaan
Peningkatan viskositas intestinal mengurangi
laju transport nutrien dan mengurangi akses nutrien terhadap permukaan mukosal
gerakan peristaltik menurun, kontak enzim-substrat, pembentukan misel dan absorbsi juga berkurang
Hampir setengah dari serat makanan akan diurai oleh kerja enzim dan bakteri usus menjadi :
50 % serat tidak tercerna (undigested cellulose). 50 % asam lemak berantai pendek (short chain
fatty acid), air, CO2, H dan metana.
Dipergunakan oleh tubuh:
Sedikit fraksi air akan diserap oleh bakteri usus
atau diserap oleh serat melalui hydrophobic
binding.
Asam empedu deoksikolat (deoxy cholic acid),
asam litokolat (litho-colic acid diserap untuk
membentuk koloni bakteri kedua asam empedu ini bersifat karsinogenk
Asam lemak volatil (asetat, butirat, propianat)
merupakan anion utama di dalam feses mempunyai efek osmotik, dan efek pencahar untuk peristalsis.
Hidrogen and CO2, gas metana meningkatkan
flatulens, sebagai hidrogen bebas melalui nafas/breath hidrogen
Meningkatkan kandungan dan berat/volume
Serat larut air dapat mengurangi kandungan glukosa dan meningkatkan profil insulin
contoh :
guar gum dapat mengurangi kandungan glukosa
darah
Pektin, polisakarida kedele berhubungan
dengan sifat hipoglisemik
diberikan dalam bentuk tepung untuk meningkatkan palatabilitasnya
Mekanisme penurunan kandungan glukosa oleh serat :
Peningkatan viskositas intestinal mempengaruhi
laju absorpsi glukosa
Mempengaruhi jumlah hormon pencernaan
Serat larut air mempunyai efek hipokolestrolemik
Serat tidak larut kecil pengaruhnya terhadap metabolisme kolesterol
Masih belum diketahui secara pasti Diduga :
Akibat peningkatan viskositas mempengaruhi
pembentukan misel dan abosorpsi lemak
Meningkatnya pengeluaran sterol
Beberapa jenis serat pangan dapat mengikat
asam empedu dan sterol netral sehingga meningkatkan pengeluarannya dari tubuh
Produk fermentasi bakteri (SCFA) seperti
propionat menghambat pembentukan kolesterol
Konsumsi yang berlebihan dapat menyebabkan :
Ganguan usus (untuk orang yang sensitif) Dehidrasi (karena ketidak seimbangan
cairan)
Meningkatkan gas intestinal flatulensi Mengurangi absorbsi vitamin, mineral,
Fungsi serat pangan dalam kesehatan :
Mengurangi konstipasi
Mengurangi sindrom iritasi usus besar Menurunkan kolesterol
Mencegah penyakir jantung dan jantung koroner Mencegah obesitas dan diabetes
Mencehah kanker kolon
Kemampuan serat larut air untuk menahan air dan
membentuk cairan kental , akan :
menunda pengosongan makanan dari lambung
menghambat percampuran isi saluran cerna dengan enzim-enzim pencernaan
terjadi pengurangan penyerapan zat-zat makanan di bagian proksimal.
Makanan yang mengandung serat relatif tinggi akan
memberi rasa kenyang sehingga menurunkan konsumsi makanan.
Makanan dengan kandungan serat kasar yang tinggi
biasanya mengandung kalori rendah, kadar gula dan lemak rendah yang dapat membantu mengurangi terjadinya
Penelitian epidemiologi yang dilakukan di Afrika membuktikan bahwa orang-orang Afrika berkulit hitam yang mengkonsumsi makanan tinggi serat dan diet rendah lemak mempunyai angka kematian yang rendah akibat kanker usus besar (kolon) dibandingkan orng Afrika yang berkulit putih dengan diet rendah serat dan tinggi lemak. Hasil penelitian ini membuktikan bahwa diet
tinggi serat mempunyai efek proteksi untuk kejadian kanker kolon.
Kanker usus besar disebabkan oleh kontak sel-sel mukosa usus besar dengan zat-zat karsinogen waktu lama dengan konsentrasi senyawa karsinogen yang tinggi.
Senyawa karsinogen berasal dari makanan yang mengandung prekursor. Di dalam sistem pencernaan, senyawa prekursor dapat dirubah menjadi senyawa-senyawa karsinogen oleh enzim pencernaan dan aktivitas flora usus
Kontak senyawa karsinogen dengan sel usus, dapat merubah sel-sel usus menjadi sel-sel kanker.
Sedikit konsumsi serat feses berukuran kecil dengan tekstur keras konsentrasi zat karsinogenik tinggi, transit makanan (waktu yang dibutuhkan sejak di makan sampai di buang menjadi feses) menjadi lama.
Akibatnya akan terjadi kontak antara zat karsinogen, dalam konsentrasi tinggi dan
waktu yang lama, dengan dinding usus besar yang dapat menyebabkan terbentuknya sel-sel kanker.
Serat makanan mempunyai daya serap air yang tinggi feses dapat menyerap air yang banyak sehingga volumenya menjadi besar dan teksturnya menjadi lunak.
mempercepat konstraksi usus untuk lebih cepat buang air – waktu transit makanan
lebih cepat, mengencerkan senyawa
karsinogen yang terkandung di dalamnya, sehingga konsentrasinya jauh lebih rendah. kontak antara zat karsinogenik dengan
konsentrasi yang rendah dengan usus besar terjadi dalam waktu yang lebih singkat,
sehingga tidak memungkinkan terbentuknya sel-sel kanker.
Penelitian pada para vegetarian menunjukkan, konsentrasi kolesterol serum lebih rendah dan tingkat terjadinya penyakit jantung koroner pada kelompok ini lebih rendah daripada kelompok penyantap daging.
Asam dan garam empedu diikat oleh serat biji-bijian. Penggemar biji-bijian berserat tinggi akan mengalami penurunan kemungkinan serangan jantung koroner.
Kemampuan serat larut air menjerat lemak dalam usus mencegah penyerapan lemak oleh tubuh.
membantu mengurangi kadar kolesterol dalam darah
Serat larut air menurunkan kadar kolesterol darah hingga 5% atau lebih
Serat larut terdapat dalam buah, sayuran, biji-bijian (gandum), dan kacang-kacangan (buncis).
Pektin (serat larut air dari buah) menurunkan kadar kolesterol LDL.
Di AS, oat bran (mirip dedak bekatul) dikenal sebagai makanan penurun kolesterol.
Konsumsi oat bran 50 g per hari menurunkan kolesterol total 19% dan LDL 23% kadar
serat larut oat bran 14,0%
Konsumsi oat bran atau oatmeal setiap hari mampu menurunkan kolesterol hingga 3%.
Kardiovaskular : penyumbatan pembuluh darah jantung Penyebab utamanya : kolesterol.
Di dalam tubuh, salah satu fungsi kolesterol adalah sebagai bahan dasar pembentukkan asam empedu.
Serat makanan bersifat menyerap asam empedu, yang kemudian akan terbuang bersama-sama dengan feses. Asam empedu mengemulsikan lemak hingga terurai menjadi asam lemak yang akan diserap tubuh. Supaya sistem metabolisme lemak tidak terganggu, harus tersedia asam empedu di dalam sistem pencernaan
Diikatnya asam empedu oleh serat menyebabkan jumlah asam empedu berkurang dibentuk kembali dari kolesterol yang ada di dalam darah
Penelitian di Amerika membuktikan bahwa diet serat yang tinggi yaitu 25 gram/hari mampu memperbaiki pengontrolan gula darah, menurunkankan pening-kantan insulin yang berlebihan didalam darah serta menurunkan kadar lemak darah.
Hasil penelitian pada hewan percobaan maupun pada manusia mengungkapkan bahwa kenaikan kadar gula darah dapat ditekan jika karbohidrat dikonsumsi bersama serat makanan bermanfaat bagi penderita diabetes, baik tipe I maupun tipe II
Tabel 1. Bahan Pangan Yang Berpotensi Sebagai Dietary Fiber di Negara-Negara ASEAN
Bahan Pangan Total Dietary Fiber (g/100 g)
Leguminosa, Kacang-Kacangan dan Biji-Bijian
Kacang Kuning 15.1 Kacang Hitam 21.3 Kacang Merah 26.3 Kacang Mete 16.1 Kacang Hijau 26.1 Kacang Tanah 18.0 Beras 27.8 Biji Wijen 21.6 Kedele Kuning 22.0 Serealia Jagung 10.0
Beras Pecah Kulit 23.7
Umbi-Umbian Talas 8.6 Ubi Jalar 4.0 Sayur-Sayuran Rebung 36.0 Nangka 7.6 Jamur 48.4 Asam Jawa 23.0
Serat makanan yang larut (soluble fiber) cocok untuk digunakan dalam :
makanan-makanan cair seperti minuman, sup
dan pudding.
Sebagai senyawa pengental terutama sebagai
pengganti pati.
Subsitusi pati dengan serat larut
meningkatkan kadar serat, menurunkan kandungan kalori makanan.
misalnya : produk-produk minuman diet saat
ini yang menggunakan serat larut untuk
menggantikan kekentalan yang hilang akibat penggantian gula pasir dalam formula.
Serat makanan yang tidak larut (insoble fiber) biasanya digunakan dalam makanan-makanan padat dan produk panggangan
Belum ada patokan baku
US FDA : Total Dietary Fiber (TDF) 25 g/2000 kalori atau 30 g/2500 kalori.
The American Cancer Society, The American Heart Association dan The American Diabetic Association : 25-35 g fiber/hari
Konsensus nasional pengelolaan diabetes di Indonesia : 25 g/hari bagi orang yang berisiko menderita DM.
PERKI (Perhimpunan Kardiologi Indonesia) 2001 menyarankan 25-30 g/hari untuk kesehatan jantung dan pembuluh darah.
American Academy of Pediatrics : kebutuhan TDF sehari untuk anak adalah jumlah umur (tahun) ditambah dengan 5 (g).
