14/04/2014

1

OLIGOSAKARIDA SEBAGAIPANGAN FUNGSIONAL

Tujuan Instruksional Khusus Mahasiswa dapat menjelaskan jenis-jenis

oligosakarida, sifat-sifatnya, manfaatnya bagikesehatan serta pemanfaatannya dalam bahanpangan:

Klasifikasi Karbohidrat

Gula Sederhana Disaccharides

14/04/2014

2

Oligosakarida Umumnya terdapat secara alami sebagai bagian dari

tanaman. Saat ini diproduksi secara massal dari :SukrosaLaktosa dengan enzim dari bakteriGlukosaTurunan pati

Gula alkohol (kecuali eritritol) diproduksi melaluihidrogenasi mono atau disakarida seperti glukosa,maltosa, laktosa serta hidrolisis sebagai derivatif pati.

OLIGOSAKARIDA.........................

Semakin besar BM oligosakarida makaintensitas kemanisannya semakin rendah.

Tingkat kemanisan oligosakarida < kalisukrosa, dan umumnya < 1/3 kali kemanisansukrosa.

Oligosakarida diklasifikasikan menjadi 2group :1. Derivatif sukrosa dan laktosa2. Derivatif lainnya

OLIGOSAKARIDA ..................... Mono dan oligo sakarida dikembangkan di Jepang sebagai

substitusi sukrosa. Aplikasi pada :Soft drinksCandiesCaramelsChocolateCookiesCakeBreadsCanned fruitsSoft creamsJam dan jellypuding

OLIGOSAKARIDA........ Umumnya terdapat secara alami sebagai bagian dari

tanaman. Saat ini diproduksi secara massal dari :SukrosaLaktosa dengan enzim dari bakteriGlukosaTurunan pati

Gula alkohol (kecuali eritritol) diproduksi melaluihidrogenasi mono atau disakarida seperti glukosa,maltosa, laktosa serta hidrolisis sebagai derivatifpati.

14/04/2014

3

OLIGOSAKARIDA.........................

Semakin besar BM oligosakarida maka intensitaskemanisannya semakin rendah.

Tingkat kemanisan oligosakarida < kalisukrosa, dan umumnya < 1/3 kali kemanisansukrosa.

Oligosakarida diklasifikasikan menjadi 2 group :1. Derivatif sukrosa dan laktosa2. Derivatif lainnya

OLIGOSAKARIDA

Digolongkan kepada PREBIOTIK : komponen panganyang tidak dapat dicerna dan dapat merangsangpertumbuhan mikroflora yang menguntungkan bagisistem pencernaan (umumnya dari kelompokBifidobacterium) bifidogenic factors

Prebiotik Nondigestible carbohydrate yang mempunyaipengaruh baik terhadap host dengan memicuaktivitas, pertumbuhan yang selektif, atau keduanyaterhadap satu jenis atau lebih bakteri penghuni kolon

Oligosakarida (2-20 monosakarida)

FOS (fructooligosaccharides) (sereralia)InulinGOS (galacto-oligosaccharides) (biji leguminosa)Mananoligosakarida (MOS) (dinding sel khamir)

Prebiotik : Dapat difermentasi oleh bakterimenguntungkan di dalam saluranpencernaan

Mengurangi pelekatan bakteri berbahayapada dinding saluran pencernaan

14/04/2014

4

Pengaruh positif dari prebiotik terhadap kesehatan :AntimicrobialAnticarcinogenicHypolipidemic GlucosemodulatoryAnti-osteoporotic activities

Keberhasilan dari prebiotik dilihat dari karakternyayaitu :Tidak dapat dihidrolisis oleh enzim dan tidak

diserapMemperkaya bakteri yang menguntungkan

(apatogen)Memberikan keuntungan bagi mikroflora usus dan

membantu aktivitasnyaMenurunkan populasi bakteri patogenMeningkatkan imunitas tubuh secara tidak

langsungMembantu meningkatkan dan memperbaiki

morfologi saluran cerna dengan meningkatkan areapermukaan dalam proses penyerapan danmemperbaiki 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 lemakBertindak sebagai binder (pengikat)Lebih larut dibanding sukrosaKemanisan 30-50%Bertindak sebagai humektan pada

produk bakery

Tabel 1. Jenis-Jenis Mono dan Oligosakarida

1. Oligosakarida1. Neosugar2. Galakto-oligosakarida3. Xylo-oligosakarida4. Isomalto-oligosakarida5. Oligosakarida kedelai6. Laktosukrosa7. Laktulosa8. Gula majemuk9. Palatinosa

Kemanisan(% Sukrosa)

30 6020 40ca. 50ca. 50ca. 7035 6060 7050 6037 - 45

2. Disakarida alkohol1. Maltitol2. Laktitol3. Palatinit

80 9530 4030 - 40

3. Monosakarida1. Eritritol (tetrosa alkohol)2. Sorbitol (heksosa alkohol)3. Manitol (heksosa alkohol)4. Sorbosa (heksosa)

75 8560 70ca. 5055 - 65

14/04/2014

5

Neo sugar :

Campuran frukto oligosakarida dimana2 atau 3 molekul fruktosa berikatandengan residu fruktosa dari sukrosamelalui ikatan -2,1Diproduksi secara enzimatis darisukrosa

Oligosakarida kedele :

Komponen utama : rafinosa dan stakiosa 1atau 2 molekul galaktosa berikatan denganresidu glukosa dari sukrosa melalui ikatan -1,6

Tdd : 30 % rafinosa dan stakiosa, 50%sukrosa dan 20% monosakarida sertakomponen lainnya.

Laktosukrosa (Galaktosil sukrosa)Mempunyai struktur mirip dengan rafinosatetapi ikatan galaktosa dengan glukosa berupaikatan -1,4

Coupling Sugar (Gula Majemuk)Campuran glukosil-sukrosa dan maltosil-sukrosa dimana 1 atau 2 molekul glukosaberikatan dengan residu glukosa dari sukrosamelalui ikatan -1,4.

PalatinosaIsomer struktur dari sukrosa, mengandungresidu glukosa dan fruktosa dengan ikatan -1,6.

Galakto-oligosakarida :Polimer tdd 1 4 molekul galaktosa berikatandengan residu galaktosa dari laktosa2 tipe galakto-oligosakarida :

1. Tdd galaktosa dengan ikatan -1,42. Tdd galaktosa dengan ikatan -1,6 diproduksi secara terpisah melalui proses

yang berbeda

14/04/2014

6

Laktosa :Derivatif laktosa, dimana residuglukosa dari laktosa digantikan olehfruktosa.

Xylo-oligosakarida :Tdd pentosa

Isomalto oligosakarida :Tdd : isomaltotriosa dan panosa.

FUNGSI FISIOLOGIS DARI MONO DAN OLIGOSAKARIDA

Pengaruh menguntungkan terhadap kesehatan :PencernaanAbsorpsiFermentasiMetabolisme

Dari sisi proses metabolisme di dalam tubuh ada 2 tipe oligosakarida :1. yang tidak dapat atau sedikit dihidrolisis oleh enzim pencernaan di

usus halus2. yang dapat dicerna secara sempurna dan diabsorpsi oleh usus

halus Monosakarida juga ada 2 tipe :

1. Poorly absorbable dan dapat dimetabolisme2. Dapat diabsorbsi tapi tidak dapat dimetabolisme

Mono dan oligosakarida yang tidak diabsorbsidan/atau dicerna di dalam usus halus akanmasuk ke usus besar, kemudian didegradasioleh bakteri kolon

Berdasarkan fungsinya di dalam kesehatan,mono dan oligosakarida diklasifikasikan atas 4kelompok :1. Menghasilkan energi yang lebih rendah dari

energi sukrosa2. Tidak mempengaruhi sekresi insulin dari

pankreas3. Meningkatkan mikroflora intestinal4. Mencegah carries gigi

14/04/2014

7

Menghasilkan energi yang lebih rendah dari energisukrosa

a. Oligosakarida yang tidak dapat dicerna tapi dapatdifermentasi : neosugar, rafinosa, stakiosa,4-galaktosil-laktosa, 6-galaktosil-laktosa,xylo-oligosakarida, maltitol, laktitol, palatinit,laktulosa.

b. Monosakarida yang dapat diabsorpsi tapi tidakdapat dimetabolisme : eritritol

c. Monosakarida yang poorly abosrable dan dapatdimetabolisme : sorbitol dan manitol

Tidak mempengaruhi sekresi inulin dari pankreas

NeosugarRafinosaStakiosa4-galaktosil-laktosa6-galaktosil-laktosaXylo-oligosakaridaMaltitolLaktitolSorbitolPalatinitLaktolusaEritritol

Meningkatkan mikroflora intestinal :

Neosugar Rafinosa Stakiosa 4-galaktosil-laktosa 6-galaktosil-laktosa Xylo-oligosakarida laktulosa

Mencegah carries gigia. Oligosakarida yang dapat dicerna (digestable) :Coupling sugarPalatinosa

b. Mono dan oligosakarida dengan kandungan energi rendah :NeosugarRafinosaStakiosa4-galaktosil-laktosa6 galaktosil-laktosaXylo-oligosakarida

MaltitolLaktitolSorbitolPalatinitLaktulosaeritritol

14/04/2014

8

METABOLISME OLIGOSAKARIDA YANGNONDIGESTABLE, 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.

Pemberian 14C-neosugar melalui intravenous tidakdidegradasi oleh enzim-enzim dan dikeluarkan melaluiurin tanpa mengalami dekomposisi

Hasil ini menunjukkan bahwa neosugar tidakdimetabolisme (tidak mempunyai fungsi fisiologis ???

PENELITIAN TENTANG METABOLISME OLIGOSAKARIDA(NEOSUGAR)..........................

Jika 14C- neosugar diberikan secara oral kepada tikuspercobaan, maka 60% dari gula akan diubah menjadi 14CO2dalam waktu 24 jam Hasil yang sama juga diperoleh pada pemberian 14C-

sukrosa, tetapi ada perbedaan waktu 3 jam lebih lamadalam hal produksi 14CO2 pada tikus yang diberi 14C-neosugar daripada tikus yang diberi 14C-sukrosa. Hasil ini menunjukkan bahwa :neosugar tidak dicerna dan tidak diabsorbsi oleh usus kecil

dan masuk ke usus besar kemudian difermentasi olehbakteri intestinalSCFA yang dihasilkan diabsorbsi dan selanjutnya

dimetabolisme membentuk CO2 dan energi

Nondigestible and/or Nonabosbable Saccharides(neosugar, raffinose,maltitol,lactitol,etc)

Intake

FermentationDigestionSmall Intetsine Large Intetsine

Absorption

Enzymatic Degradation

Available energy

MonosaccharideSCFA

Gambar 1. Jalur Produksi energi dari sakarida Nondigestable dan Nonabsorbable

14/04/2014

9

Dari hasil penelitian di atas juga diperoleh : terjadiperubahan komposisi mikroba intestinal ;% bakteri menguntungkan seperti bifidobakteri meningkat% bakteri berbahaya seperti Clostridium menurun

FUNGSI FISIOLOGIS OLIGOSAKARIDA : MEMPERBAIKIMIKROFLORA USUS

Metabolisme Eritritol dan Energi yang Dihasilkan

Eritritol :monosakarida yang dapat diabsorbsi tapi tidakdimetabolisme energinya rendah baik untuk mengintrol BB dan mencegah

obesitasTetrosa alkoholKemanisannya 75% dari sukrosaDisintesis selama kultivasi Aureobasidium sp(mutan yeast) di dalam media glukosa

Metabolisme Eritritol dan Energi yang Dihasilkan ...

Jika 14C-eritritol diberikan secara oral kepada tikus, maka>90% eritritol yang diberikan akan diekskresikan melaluiurin tanpa mengalami degradasi dalam waktu 24 jam, dan6% diekskresikan dalam bentuk 14CO2; 90%eritritol diekskresikan ke dalam urin dalam bentuk asalnyaselama 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 mengalamidegradasi

Sisa eritritol (

14/04/2014

10

14C-EritritolStomach

urine

Fermentation

Cecum and colonLess than 10%

More than 90%

FesesFew

14CO2 14CH4 SCFA

FlatusAbsorbed

Enzymatic Degradation14CO2

Breath

Mono dan oligosakarida Tidak MempengaruhiSekresi Insulin dari pankreas

Neosugar tidak dicerna di usus halus dan tidak menghasilkanmonosakarida neosugar tidak mempengaruhi sekresi insulindari pankreas

Pemberian neosugar kepada manusia secara oral tidakmempengaruhi kadar gula darah dan kadar insulin.

Hasil yang sama diperoleh dengan pemberian xylo-oligosakarida, galakto-oligosakarida, galaktosil-laktosil, maltitol,laktitol, palatinit dan eritritol.

Mono dan oligosakarida dapat diberikan kepada penderita diabetes melitus

Mono dan oligosakarida Tidak MempengaruhiSekresi Insulin dari pankreas......................

Yang perlu diperhatikan :Oligosakarida dapat memberikan energi sebesar 2

kkal/gPemberian dalam jumlah besar dapat mengakibatkan

diare, serta adanya gejala lain seperti flatulensiDiare ini disebabkan oleh retensi osmogenik dari fluida

pada usus besar dan usus kecil dapat diatasi dalambeberapa hari (karena sakarida ini dapat digunakanoleh bakteri intestinal).

Tabel 2. Dosis Maksimum Yang Diizinkan Pemberian Oligosakarida AgarTidak Menyebablan Diare pada Orang Dewasa Di Jepang

Sakarida Dosis Maksimum(g/kg berat badan/hari)

Male FemaleNeosugar 0,3 0,44 Galaktosil-sukrosa 0,6 0,64-galakto-oligosakarida 0,28 0,286-galaktosil-laktosil 0,3 0,3Xylo-oligosakarida 0,12 0,12Maltitol 0,3 0,3Palatinit 0,3 0,3Eritritol 0,66 0,8Sorbitol 0,17 0,24

14/04/2014

11

Pengganti Sukrosa Dapat Mencegah Carries Gigi

3 penyebab terjadinya carries gigi :1. konsumsi gula yang dapat difermentasi2. Infeksi oleh bakteri3. Kerusakan gigi

Akumulasi Streptococcus mutans pada gigi difasilitasioleh biosintesis glukan tidak larut dari sukrosa secaraekstraseluler 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, paltinosa2. Yang tidak dapat dicerna : eritritol, sorbitol, neosugar, maltitol,

laktitol, palatinit.

S.mutan tidak dapat memetabolisme coupling sugar danpalatnose, sehingga tidak dihasilkan glukan yang tidaklarut dan SCFA pH menjadi < 5,5 menyebabkanterjadinya demineralisasi enamel gigi.

OLIGOSAKARIDA MEMPERBAIKI MIKROFLORAUSUS

Neosugar, oligosakarida kedelai yang mengandungrafinosa dan stakiosa, xylo-oligosakarida, 4-galaktosillaktosa, 6 galaktosil laktosa, 4 galaktosil-sukrosa danlaktulosa tidak dapat dicerna di usus halus tapidifermentasi oleh bakteri di usus besar.

Maltosa, sukrosa dan glukosadicerna dan/ataudiabsorbsi di usus halus tidak mempengaruhikomposisi mikroflora usus.

OLIGOSAKARIDA MEMPERBAIKI MIKROFLORAUSUS .......

Bakteri intestinal memetabolisme oligosakarida danmenghasilkan SCFA pH usus besar menurun (menjadiasam)

Bakteri menguntungkan yang resisten terhadap kondisi asam seperti

Bifidobacterium sp dan Lactobacillus sp meningkat.Bakteri berbahaya seperti Clostridium sp yang sensitif terhadap

kondisi asam menurun.Pertumbuhan Bifidobacterium sp berhubungan dengan produksi

amonia, indole, penol dan stakol, serta mengeliminasi komponen yangbersifat karsinogenik selama fermentasi.

Untuk memperbaiki mikroflora usus, biasanya diberikaderivatif laktosa dalam bentuk obat.

14/04/2014

12

FUNGSI OLOGISAKARIDA UNTUK MENINGKATKANABSORBSI KALSIUM DAN MENCEGAH OSTEOPOROSIS

In-vivo rat study :Short-chain fructooligosaccharideDifructose anhydride III and IVGalactooligosaccharides (transgalactosylated oligosacharide)MaltitolLactulosePolydextroseGuar gum hydrolysate (guar gum)Phosphorylated guar gum hydrolysateWater-soluble soybean fiberResistant starch

Human study :Short-chain fructooligosaccharideDifructo anhydride III (DFA III)

Usus HalusAbsorbsi Ca

Garam Cadilarutkan olehasam gastrat

Presipitasi Ca denganmeningkatnya pH Meningkatnya laju

absorbsi akanmencegah presipitasi

Promosi absorbsi Ca olehAsam Lemak Rantai Pendek

Usus Besar

Ca yang tidaklarut

Resolubilisasi garamCa denganmenurunnya pH

Induksi aktivitas absorbsiCa (perubahan dalammukosa)

Gambar : kemungkinan mekanisme peningkatan aborsbsi Ca

DFA III Diproduksi dari inulin yang terdapat pada chicory root

dengan menggunakan enzim fruktotransferase dariArthrobacter atau Corynobacterium.

Dari hasil penelitian : pengaruh DFA III terhadap absorpsiCa > FOS

SIFAT DFA III SEBAGAI BAHAN PANGAN

Sangat stabil dalam asam, panas dan selamapenyimpanan

Kurang rentan terhadap reaksi Maillard (Browning) Absorbsi air rendah Kelarutannya sangat mirip dengan sukrosa Kemanisan setengah dari sukrosa