MANFAAT SERAT BAGI KESEHATAN

MANFAAT SERAT BAGI KESEHATAN Oleh : Dr. Zaimah Z. Tala, MS., SpGK NIP. 132 014 898 DEPARTEMEN ILMU GIZI FAKULTAS KEDOKTERAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2009

DAFTAR ISI Teks Halaman PENDAHULUAN... 1 JENIS-JENIS SERAT MAKANAN... 2 SIFAT FISIK SERAT MAKANAN DAN EFEKNYA BAGI TUBUH... 7 TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN... 10 PERAN SERAT DALAM PENCEGAHAN PENYAKIT... 12 Daftar Pustaka... 14

BAB I PENDAHULUAN Keberadaan serat sebagai komponen penting dalam makanan disadari kembali oleh para ahli. Hasil dari berbagai penelitian menunjukkan bahwa serat mempunyai efek yang berperan dalam pencegahan dan penatalaksanaan beberapa penyakit. Sebelumnya serat belum begitu banyak dibicarakan karena memang belum banyak diketahui nilai gizi dan fungsinya. Namun sejak tahun 1970-an hasil-hasil penelitian mulai menunjukkan fungsi serat makanan yang sangat besar bagi tubuh. Hasil penelitian selama 25 tahun terakhir ini menunjukkan bahwa serat makanan merupakan komponen penting untuk fungsi saluran cerna. Beragam efek yang ditimbulkannya ini berhubungan dengan fakta bahwa serat terdiri dari beragam komponen yang masing-masing memiliki karakteristik berbeda. Oleh karena itu serat tersebut tidak dapat dinyatakan sebagai zat tunggal, melainkan harus secara keseluruhan. Dengan mengkonsumsi bahan makanan nabati akan tersedia serat yang cukup bagi tubuh. Komposisi serat yang tersedia (sellulose, hemisellulose, pektin, lignin dll) dipengaruhi oleh spesies tumbuhan, bagian tumbuhan (daun, akar atau batang) dan derajad kematangan tumbuhan tersebut. Tulisan ini bertujuan untuk mengenal lebih jauh tentang serat makanan, hubungan antara tumbuhan dan serat serta kimiawinya, sifat fisik serat, efek fisiologis dan metabolik yang ditimbulkannya, bahan makanan sumber dari masing-masing jenis serat serta jumlah konsumsi yang dianjurkan.

BAB II JENIS-JENIS SERAT MAKANAN Secara fisiologis serat makanan didefinisikan sebagai karbohidrat yang resisten terhadap hidrolisis oleh enzim pencernaan manusia (karena itu tidak dapat dicerna) dan lignin. Termasuk ke dalamnya adalah sellulosa, hemisellulosa, pektin, lignin, gum, β- glukan, fruktan dan resistant starch). Functional fiber adalah karbohidrat yang tidak dapat dicerna tetapi dapat diisolasi, diekstraksi atau difabrikasi dan telah menunjukkan efek yang menguntungkan bagi manusia. Termasuk kedalamnya adalah sellulosa, pektin lignin, gum, β-glukan, fruktan, chitin dan chitosan, polydextrose dan polyols, psillium, resistant dextrins dan resistant starch. Berdasarkan kelarutannya dalam air, serat dapat diklassifikasikan menjadi serat larut (hemisellulosa, pektin, gum, psillium, β-glukan dan musilages) dan serat tak larut (sellulosa dan hemisellulosa). Lignin masuk dalam kelompok ini meskipun sebenarnya bukan karbohidrat. Sellulosa Sellulosa merupakan komponen utama dinding sel. Bahan ini adalah polimer linier unit glukosa dengan ikatan β 1,4. Susunan yang terdiri dari ikatan β tersebut membentuk ikatan hidrogen inter dan intra molekul yang kuat, sehingga menjadikannya tidak dapat larut dalam air. Sellulosa ditemukan pada dinding parenkimal tumbuhan, kurang lebih 30% dari berat keringnya. Saat ini sudah dapat dimodifikasi secara kimiawi menjadi lebih larut dan digunakan sebagai bahan tambahan makanan, seperti

karboksimetilsellulosa, metilsellulosa dan hidroksipropilmetilsellulosa. Degradasinya oleh bakteri usus bervariasi tetapi secara umum tidak dapat difermentasi dengan baik. Bahan makanan yang kaya sellulosa contohnya bekatul, biji-bijian, kacangkacangan, sayuran dari keluarga kol dan apel. Sellulosa dalam bentuk bubuk biasa ditambahkan pada makanan yang dipakai untuk pembuatan roti, kue dan produk daging beku seperti nugget ayam dan juga pada jus campuran beberapa jenis buah. Hemisellulosa Adalah kelompok heterogen dari senyawa-senyawa yang mengandung sejumlah gula pada rantai utama dan cabangnya. Gula inilah yang menentukan klassifikasi hemisellulosa, terdiri dari xilosa, manosa dan galaktosa pada rantai utama sedangkan pada rantai cabang ditemukan arabinosa, asam glukoronat dan galaktosa. Jenis gula yang terdapat pada rantai cabang memberikan karakteristik penting bagi hemisellulosa. Hemisellulosa yang mempunyai molekul asam pada rantai cabangnya akan sedikit bermuatan listrik dan larut di dalam air, sedangkan hemisellulosa lainnya tidak larut. Hal ini juga mempengaruhi fermentabilitas bakteri usus terhadap hemisellulosa. Bahan makanan yang tinggi kadar hemisellulosanya adalah bekatul dan biji-bijian utuh. Lignin Adalah komponen non karbohidrat utama dari serat. Merupakan polimer 3 dimensi yang terdiri dari unit-unit fenol dengan ikatan intra molekuler yang kuat. Lignin biasanya tidak termasuk dalam komponen penting makanan manusia, karena umumnya

berhubungan dengan jaringan-jaringan keras dan berkayu yang membentuk komponen struktural tumbuhan. Lignin tidak larut air dan tidak difermentasi oleh bakteri usus. Kandungan lignin yang tinggi ditemukan pada wortel, gandum dan buah yang bijinya dapat dimakan seperti arbei. Pektin Pektin adalah suatu kelompok dari komponen yang mengandung pektik yang terdiri dari pectin, pectic acid dan pectinic acid. Merupakan dietary fiber sekaligus functional fiber. Adalah kelompok polisakarida yang unsur utamanya asam D- galakturonat dengan ikatan 1,4 yang terdapat pada rantai utama sedangkan pada rantai cabang terdapat ramnosa, arabinosa, xylosa, fruktosa dan galaktosa. Pektin membentuk sebagian dinding utama sel tumbuhan dan sebagian lamella bagian tengah. Merupakan serat larut air yang membentuk gel dan hampir seluruhnya dapat dimetabolisir oleh bakteri kolon. Stabil pada ph rendah oleh karena itu dapat dijumpai pada makanan yang asam. Bahan makanan yang mengandung banyak pektin adalah apel, strawberi dan jeruk. Saat ini pektin dapat diekstraksi dari jeruk atau apel dan dipakai sebagai bahan tambahan makanan disamping dipakai untuk membentuk jel pada pembuatan jelli dan selai. Pektin juga ditambahkan pada beberapa makanan enteral sebagai sumber serat. Gum Adalah salah satu kelompok senyawa yang dapat disebut sebagai hidrokoloid. Gum terdiri dari berbagai jenis gula dan derivatnya. Jenis gula yang paling utama adalah

galaktosa, asam glukoronat, asam uronat, arabinosa, ramnosa dan manosa. Di usus besar difermentasi dengan sangat baik oleh bakteri usus. Gum arabikum merupakan hidrokoloid tumbuhan yang paling sering digunakan sebagai bahan tambahan makanan. Gum sangat dikenal karena mudah larut, ph stabil dan sifat khasnya pada pembentukan gel. Gum ditemukan dalam bahan makanan seperti oat, barley dan tumbuhan polong. Β-glukan Adalah polimer glukosa yang mempunyai ikatan campuran antara ikatan β 1,4 D- glukosa dengan ikatan β 1,3 D-glukosa. Setiap 2 atau 3 unit kelompok β 1,4 D-glukosa dipisahkan oleh 1 unit kelompok ikatan β 1,3 D-glukosa. β-glukan ini sangat baik difermentasi oleh bakteri di dalam usus besar. Saat ini ekstraksi β-glukan dipakai sebagai functional fiber karena efeknya yang dapat menurunkan kadar kolesterol serum dan kadar gula darah post prandial. Bahan makanan yang banyak mengandung komponen β-glukan adalah oat dan barley, dimana sekitar 70% dari dinding endospermnya terdiri dari β-glukan. Fructans Inulin, Oligofruktosa dan fruktooligosakarida Fruktans termasuk ke dalamnya inulin, oligofruktosa dan fruktooligosakarida mengandung rantai fuktosa dengan panjang yang bervariasi. Inulin terdiri dari 2 60 unit fruktosa. Oligofruktosa berasal dari hidrolisis parsial inulin dan biasanya mengandung 2 8 unit fruktosa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsumsi fruktooligosakarida dapat merangsang pertumbuhan bifidobakteria yang bekerja sebagai prebiotik.

Bawang merah merupakan salah satu bahan makanan yang banyak mengandung fruktans. Inulin dan oligofruktosa ini juga dapat disintesis dari sukrosa. Resistent starch Merupakan zat pati yang tidak bisa dicerna secara enzimatik. Salah satu contohnya adalah zat pati yang ditemukan di dinding sel tanaman yang tahan terhadap aktivitas amylase (RS1). Gelatinisasi dapat mempermudah aksesnya terhadap enzim ini (RS2). Resistant starch juga bisa terbentuk akibat pengolahan bahan makanan seperti proses pemasakan atau pendinginan (RS3) atau modifikasi kimiawi dari zat pati tersebut (RS4). RS1 dan RS2 termasuk golongan dietary fiber sedangkan RS3 dan RS4 adalah functional fiber. Chitin dan Chitosan Chitin merupakan amino-polisakarida yang tidak larut dalam air sedangkan chitosan adalah bentuk deasetilasi dari chitin. Pada beberapa tanaman rendah chitin dapat menggantikan sellulosa pada dinding sel. Ia juga merupakan komponen eksoskeleton dari insekta dan ditemukan juga pada krustasea. Chitin dan chitosan saat ini banyak dijual sebagai food supplement. Beberapa penelitian menunjukkan chitosan efektif menurunkan kadar kolesterol darah. Psillium Psillium dimasukkan ke dalam golongan functional fiber yang didapat dari getah tumbuhan berbiji platago ovata yang bersifat hidrofilik dan dapat membentuk gel.

BAB III SIFAT FISIK SERAT MAKANAN DAN EFEKNYA BAGI TUBUH Efek fisiologis dan metabolik dari serat sangat bervariasi tergantung dari jenis serat yang dikonsumsi. Efek fisiologis dan metabolik yang timbul sangat dipengaruhi oleh sifat fisik serat tersebut, seperti kelarutan dalam air, hidrasi dan kemampuan menahan air, kemampuan mengikat bahan organik dan anorganik dan daya fermantabilitas bakteri. Kelarutan dalam air Berdasarkan kelarutannya dalam air serat dapat dibedakan menjadi serat larut dan serat tak larut. Yang dimaksud dengan serat larut adalah serat yang dapat larut dalam air panas, termasuk ke dalamnya beberapa hemisellulosa, pektin, gum dan β-glukan. Serat yang tidak dapat larut dalam air panas disebut serat tak larut dan yang termasuk dalam kelompok ini adalah sellulosa, beberapa hemisellulosa dan lignin. Secara umum sayursayuran dan gandum mengandung lebih banyak serat tak larut. Efek kelarutannya dalam air ini akan mempengaruhi beberapa sifat serat yang lain. Serat larut biasanya akan memperlambat waktu pengosongan lambung, meningkatkan waktu transit melalui usus (karena gerakannya lebih lambat) dan akan mengurangi penyerapan beberapa zat gizi. Sebaliknya serat tak larut akan memperpendek waktu transit dan akan memperbesar massa feses.

Kemampuan menahan air dan viskositas Kemampuan menahan air ini dimaksudkan sebagai kemampuan serat untuk menahan air dalam matriksnya. Jenis serat larut dapat menahan air lebih besar dibanding serat tidak larut. Sifat ini tidak hanya ditentukan kelarutannya dalam air, tetapi juga dipengaruhi oleh ph saluran cerna, besarnya partikel serat (dimana partikel yang kasar memiliki kemampuan hidrasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan partikel yang halus) dan juga proses pengolahan. Akibat dari kemampuan menahan air ini serat akan membentuk cairan kental yang dapat memberi pengaruh pada saluran cerna berupa : - Waktu pengosongan lambung lebih lama Dengan terbentuknya gel di lambung setelah konsumsi serat akan menyebabkan chyme yang berasal dari lambung berjalan lebih lambat ke intestine. Hal ini menyebabkan makanan lebih lama tertahan di lambung sehingga rasa kenyang setelah makan juga lebih panjang. Keadaan ini juga akan memperlambat proses pencernaan karena karbohidrat dan lemak yang tertahan di lambung belum dapat dicerna sebelum masuk ke intestine. - Mengurangi mixing isi saluran cerna dengan enzim pencernaan Viscous gel yang terbentuk membuat adanya barier yang mempengaruhi kemampuan makanan untuk bercampur dengan enzim pencernaan. - Menghambat fungsi enzim Viscous gel yang terbentuk mempengaruhi proses hidrolisis enzimatik di dalam saluran cerna. Misalnya gum dapat menghambat peptidase usus yang dibutuhkan

untuk pemecahan peptida menjadi asam amino. Aktivitas lipase pankreas juga berkurang sehingga menghambat pencernaan lemak. - mengurangi kecepatan difusi nutrient (sehingga memperlambat penyerapan) - mempengaruhi waktu transit di usus. Adsorption atau binding ability Beberapa jenis serat seperti lignin, gum, pektin dan hemisellulosa dapat berikatan dengan enzim atau nutrien di dalam saluran cerna. Efek fisiologisnya adalah : - Berkurangnya absorpsi lemak Baik serat larut (pektin, gum dan β-glukan) maupun serat tak larut (lignin) dapat mempengaruhi absorpsi lemak dengan mengikat asam lemak, kolesterol dan garam empedu di saluran cerna. Asam lemak dan kolesterol yang terikat dengan serat tidak dapat membentuk micelle yang sangat dibutuhkan untuk penyerapan lemak agar dapat melewati unstirred water layer masuk ke enterosit. Akibatnya lemak yang berikatan dengan serat tidak bisa diserap dan akan terus ke usus besar untuk dieksresi melalui feses atau didegradasi oleh bakteri usus. - Meningkatkan eksresi garam empedu Serat akan mengikat garam empedu sehingga micelle tidak dapat terbentuk. Di samping itu garam empedu yang telah terikat serat ini tidak dapat direabsorpsi dan di-resirkulasi melalui siklus enterohepatik. Akibatnya garam empedu ini akan terus ke usus besar untuk dibuang melalui feses atau didegradasi oleh flora usus.

- Mengurangi kadar kolesterol serum Konsumsi serat dapat menurunkan kadar kolesterol serum melalui beberapa cara. 1. dengan meningkatnya eksresi garam empedu dan kolesterol melaui feses maka garam empedu yang mengalami siklus enterohepatik juga berkurang. Berkurangnya garam empedu yang masuk ke hati dan berkurangnya absorpsi kolesterol akan menurunkan kadar kolesterol sel hati. Ini akan meningkatkan pengambilan kolesterol dari darah yang akan dipakai untuk sintesis garam empedu yang baru yang akibatnya akan menurunkan kadar kolesterol darah. 2. Terjadi perubahan pool garam empedu dari cholic acid menjadi chenodeoxycholic acid yang menghambat 3-hydroxy 3-methylglutaryl (HMG) CoA reductase yang dibutuhkan untuk sintesis kolesterol 3. Penelitian pada hewan menunjukkan propionat atau asam lemak rantai pendek lain yang terbentuk sebagai hasil degradasi serat di kolon akan menghambat sintesis asam lemak. - Mempengaruhi keseimbangan mineral Beberapa serat dapat berikatan dengan kation seperti kalsium, zink dan zat besi. Degradability / Fermentability Bakteri yang terdapat di lumen usus terutama usus besar dapat memfermentasi serat, terutama pektin dan gum. Sellulosa dan hemisellulosa juga difermentasi tetapi dengan kecepatan yang lebih lambat. Metabolit utama dari fermentable fiber adalah laktat dan asam lemak rantai pendek yang dulu disebut dengan volatile fatty acid. Asam lemak rantai pendek yang

terbentuk terutama asam asetat, butirat dan propionat. Selain itu dihasilkan juga hidrogen, karbondioksida dan gas metana yang akan keluar melalui flatus atau ekspirasi dari paru. Masing-masing serat akan difermentasi oleh bakteri yang berbeda dan akan menghasilkan asam lemak rantai pendek yang berbeda pula. Hasil penelitian pada tikus menunjukkan konsumsi tinggi pektin akan menghasilkan banyak propionat sedangkan konsumsi tinggi gandum akan menghasilkan banyak butirat. Asam lemak rantai pendek ini kemudian berperan dalam (1) meningkatkan absorpsi air dan sodium di kolon, (2) merangsang proliferasi sel, (3) sebagai sumber energi dan (4) akan menimbulkan lingkungan asam di lumen usus. Jenis serat yang nonfermentable (sellulosa dan lignin) atau yang lambat difermentasi (hemisellulosa) berperan dalam merangsang proliferasi bakteri. Hal ini bermanfaat untuk detoksifikasi dan untuk meningkatkan volume feses.

BAB IV PERAN SERAT DALAM PENCEGAHAN PENYAKIT Pentingnya asupan serat (dalam jumlah yang cukup) bagi kesehatan telah ditunjukkan melalui efek fisiologis dari masing-masing jenis serat tersebut. Dengan memperlambat absorpsi karbohidrat dapat membantu penderita diabetes mellitus dalam mengatur kadar gula darahnya. Kadar kolesterol yang tinggi merupakan faktor risiko untuk penyakit jantung, karena itu konsumsi serat larut yang dapat menurunkan kadar kolesterol sangat bermanfaat untuk mencegah terjadinya penyakit jantung. Konsumsi serat yang cukup terutama insoluble, nonfermentable juga bermanfaat dalam penatalaksanaan beberapa gangguan saluran cerna, seperti divertikulitis, batu empedu, irritable bowel syndrome dan konstipasi. Hasil penelitian membuktikan bahwa pada kelompok populasi dengan konsumsi serat yang tinggi dijumpai insidens yang lebih rendah untuk gangguan saluran cerna, penyakit jantung, kanker kolon dan mammae. Efek kenyang yang timbul setelah konsumsi serat juga membantu untuk mengontrol berat badan. Beberapa mekanisme kerja serat menghambat terjadinya kanker kolon adalah : - kadar garam empedu yang tinggi berhubungan dengan tingginya risiko terjadinya kanker kolon. Serat memiliki efek proteksi karena dapat mengurangi kadar garam empedu bebas dan perubahannya menjadi secondary bile acid yang membantu proses karsinogenesis kolon.

- Serat yang dapat meningkatkan massa feses akan mengurangi konsentrasi karsinogen dan prokarsinogen dan juga akan mengurangi interaksinya dengan sel mukosa kolon - Tersedianya substrat fermentable untuk bakteri usus akan mengubah jumlah dan spesies serta metabolismenya yang akan menghambat proliferasi sel tumor dan perubahan prokarsinogen menjadi karsinogen - Transit time yang singkat akan mengurangi waktu terbentuknya toksin dan lamanya kontak dengan kolon - Fermentasi serat menjadi asam lemak rantai pendek akan menurunkan ph di lumen usus. Hal ini akan mengurangi terbentuknya secondary bile acid yang dapat membantu terbentuknya sel tumor - Asam butirat memperlihatkan efek memperlambat proliferasi dan diferensiasi sel tumor - Serat tak larut seperti lignin yang resisten terhadap degradasi akan mengikat karsinogen sehingga meminimalisir kemungkinan interaksinya dengan sel mukosa kolon

DAFTAR PUSTAKA Anderson J.W. (2006) Diabetes mellitus : medical nutritional therapy, dalam Modern Nutrition in Health and Disease (Shils dkk eds), 10 th ed, hal 1043-1066. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia. Autio K. (2004) Starch in food : diabetes and coronary heart disease, dalam Functional Food, Cardiovascular disease and Diabetes (Arnoldi ed), hal 377-394, Woodhead Publishing Gallagher M.L. (2008) The nutrients and their metabolism, dalam Krause s Food Nutrition and Diet Therapy (Mahan & Escott-Stump eds) 12 th ed, hal 39-143, Saunders Elsevier Gallaher D.D., dan Schneeman B.O. (2001) Dietary fiber, dalam Present Knowledge in Nutrition ( Bowman & Russell eds), hal 83-91. ILSI Press, Washington D.C. Gropper S.S., Smith J.L., dan Groff G.L. (2005) Advanced Nutrition and Human Metabolism, 4 th ed, hal 108-123. Thomson Wadsworth. Grundy S.M. (2006) Nutrition in the management of disorders of serum lipids and lipoproteins, dalam Modern Nutrition in Health and Diseases (Shils dkk eds), 10 th ed, hal 1076-1094. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia. Lupton J.R., dan Trumbo P.R. (2006) Dietary fiber, dalam Modern Nutrition in Health and Disease (Shils dkk eds), 10 th ed, hal 83-91. Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia. Krummel D.A (2008) Medical nutrition therapy for cardiovascular disease, dalam Krause s Food Nutrition and Diet Therapy (Mahan & Escott-Stump eds) 12 th ed, hal 833-864, Saunders Elsevier Omning G. (2004)The use of cereal beta-glukans to control diabetes and cardiovascular disease, dalam Functional Food, Cardiovascular disease and Diabetes (Arnoldi ed), hal 402-416, Woodhead Publishing Pujol T.J., dan Tucker J.E (2007) Disease of the cardiovascular system, dalam Nutrition Therapy and Pathophysiology (Nelms dkk eds), hal 371-420, Thomson Wadsworth. Rolfes S.R., Pinna K., dan Whitney E (2006) Understanding Normal and Clinical Nutrition, 7 th ed, hal 102-139, Thomson Wadsworth. Sizer F.S., dan Whitney E. (2006) Nutrition Concepts and Controversies. 10 th ed, hal 99 138, Thomson Wadsworth.