Tujuan Instruksional Khusus :

Mahasiswa mampu menjelaskan peran serat sebagai

komponen bioaktif pada pangan fungsional

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

kepada serat pangan.

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,

rhamnosa, arabinosa, xilosa, fruktosa.

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

hidrokoloid dapat dimodifikasi atau dihilangkan.

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 C-O-C dan C-

C.

Dibandingkan senyawa penyusun dinding sel lain,

lignin paling tahan terhadap degradasi.

Lignin tidak dapat didegradasi di usus besar.

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

1/3 dari Total Serat = SDF dan sisanya IDF

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

Gangguan gastrointestinal

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

feses.

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

absorpsi nutrien dan sekresi insulin

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,

protein dan kalori dari usus

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

Meningkatkan daya tahan terhadap kanker payudara

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

obesitas.

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

Elisa Julianti - THP FP USU

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).