EFEK HIPOGLIKEMIK POLISAKARIDA LARUT AIR UMBI GADUNG (Dioscorea hispida) DAN ALGINAT : KAJIAN PUSTAKA Hypoglycaemic Effect of Gadung Tuber (Dioscorea hispida) Water Soluble Polysaccharide and Alginate : A Review Deni Maulida 1 *, Teti Estiasih 1 1) Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, FTP Universitas Brawijaya Malang Jl. Veteran - Malang 65145, *Penulis korespondensi, Email: idaalkhonsa@gmail.com ABSTRAK Rata-rata sekitar 3% dari penduduk dunia terjangkit diabetes melitus. Salah satu penyebabnya adalah tidak seimbangnya pola konsumsi yang tepat. Polisakarida larut air dari gadung (Dioscorea hispida Dennst.) dan alginat terbukti mampu menurunkan kadar gula darah pada tikus hiperglikemia. Penurunan ini berkaitan dengan proses absorbsi terhadap glukosa, respon terhadap adanya serat terutama serat larut air dalam sistem pencernaan, jumlah sisa pakan (berhubungan dengan dosis yang dikonsumsi) dan keadaan dari hewan coba itu sendiri. Polisakarida larut air dapat menghambat pencernaan makanan dan menghambat adsorbsi karbohidrat sehingga menghambat kenaikan postprandial dalam glukosa darah dan konsentrasi insulin. Serat larut air dari natrium alginat yang ditambahkan pada makanan juga dapat melemahkan respon glukosa pada penderita diabetes. Kata kunci: Alginat, Diabetes Melitus, Polisakarida Larut Air Gadung ABSTRACT About 3% of population in the world was contamined by diabetes mellitus. It s because bad consumption system. Gadung Water Soluble Polysaccharide (WSP) and alginate can decrease the blood glucose response on hyperglycemia wistar rats.its because of glucose absorbs process, respons of water soluble polysaccharide (WSP) in the digestion system, the countable of food residue (it s related with consumed dose) and the condition of experimental animal. Water soluble polysaccharide (WSP) can block of increase postprandial in the blood glucose and insulin consentration. Water soluble polysaccharide (WSP) from sodium alginate in the food can dilute of glucose responses on the diabetes mellitus patient. Key Word: Algynate, Diabetes Mellitus, Gadung Water Soluble Polysaccharide PENDAHULUAN Diabetes Melitus Diabetes melitus adalah penyakit yang berkembang dengan cepat di dunia ini. Ratarata sekitar 3% dari penduduk dunia terjangkit diabetes melitus [1]. Peningkatan tertinggi jumlah penderita diabetes melitus justru terjadi di Asia Tenggara. Indonesia akan menempati peringkat 5 sedunia dengan jumlah pasien sebanyak 12.4 juta orang pada tahun 2025, naik 2 tingkat dibanding tahun 1995 dimana jumlah pasien sebanyak 4.5 juta orang [2]. Penderita diabetes tidak dapat memproduksi insulin dengan baik, sehingga meningkatkan glukosa darah [3]. Diabetes melitus merupakan suatu gangguan metabolik yang dicirikan oleh hiperglikemia, metabolisme lemak dan protein yang sejalan dengan kompilkasi jangka panjang spesifik yang mempengaruhi retina, ginjal dan sistem syaraf [4]. Tanda DM ini 136
adalah dengan gejala 3P (poliuria, polidipsi, poliphagia), penurunan berat badan, lemas dan kematian [5]. Gangguan fisiologis patologis diabetes mellitus pada awalnya, terjadi kegagalan aksi insulin dalam upaya menurunkan gula darah, mengakibatkan sel pankreas akan mensekresikan insulin lebih banyak untuk mengatasi kekurangan insulin. Dalam keadaan ini toleransi glukosa masih normal. Selanjutnya apabila keadaan resistensi insulin bertambah berat disertai beban glukosa yang terus menerus terjadi, sehingga sel pankreas tidak mampu lagi mensekresikan insulin untuk menurunkan kadar gula darah. Akhirnya sekresi insulin oleh sel -pankreas akan menurun dan terjadi hiperglikemia yang bertambah berat dan terus menerus berlangsung [5]. Gadung Salah satu produk pangan yang terdapat di Indonesia yang dapat menunjukkan efek hipoglikemik ini adalah umbi gadung yang termasuk dalam golongan Dioscoreacea. Umbi gadung merupakan salah satu sumber karbohidrat yang baik, karena memiliki indeks glikemik rendah. Umbi gadung rebus ukuran 85 gram, memiliki indeks glikemik yang rendah yaitu 51. Pada umbi talas kupas rebus ukuran 57 gram indeks glikemik 54, kentang rebus ukuran 85 gram indeks glikemik 54, nasi putih 170 gram indeks glikemik 72, dan pisang matang indeks glikemik 82 [6]. Polisakarida Larut Air Gadung Serat pangan telah didefinisikan sebelumnya terdiri dari polisakarida tanaman dan lignin, yang resisten terhadap hidrolisis enzim pencernaan manusia. Serat pangan merupakan campuran dari polisakarida, selulosa, hemiselulosa, pektin, gum, lendir, polisakarida alga dan lignin telah terbukti memiliki efek hipogliemik [7]. Serat pangan terbagi ke dalam dua kelompok, yaitu serat pangan tak larut (insoluble dietary fiber) dan serat pangan larut (soluble dietary fiber). Serat tidak larut adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang ditemukan pada serealia, kacang-kacangan dan sayuran. Serat pangan larut contohnya gum, pektin, dan lendir. Pada umumnya serat tak larut seperti selulosa dan hemiselulosa tahan terhadap degradasi mikrobial sehingga hanya sebagian kecil yang terfermentasi. Sebaliknya hampir semua serat larut seperti guar gum, pektin, agar-agar, karagenan, dan β-glucan dapat dengan cepat difermentasi secara sempurna [8]. Serat pangan larut air memiliki kegunaan bagi pasien yang menderita diabetes. Dosis tinggi dari serat larut air telah diteliti sebagai suplemen untuk makanan, misalnya 10-16 g guar gum dan 10-14,5 g pektin [13]. Peneliti lain melaporkan efek penurunan dari beragam jenis serat pangan pada lipida plasma dan respon glikemik pada tikus, mereka menyimpulkan bahwa polisakarida tanaman menunujukkan baik aktivitas hipoglikemik dan hipolipidemik [7]. Gadung merupakan salah satu sumber pangan yang berkarbohidrat tinggi dan juga mengandung Polisakarida Larut Air (PLA) [9]. Dalam sebuah penelitian disebutkan infusa umbi gadung sebanyak 630 mg/kg BB dan 1260 mg/kg BB mampu menurunkan kadar glukosa darah tikus putih jantan diabetes yang telah diinduksi aloksan [5]. Pemberian PLA gadung yang diekstrak dengan ragi tempe sebanyak 400 mg/kg bb mengalami penurunan kadar gula darah secara signifikan dibandingkan dengan enzim papain dan air sebagai pengekstraknya [10]. Alginat Selain gadung, bahan makanan yang dapat menunjukkan efek hipoglikemik adalah alginat. Kadar glukosa darah yang telah diberi asupan alginat pada produk pangan ternyata berbeda dengan kadar glukosa yang tidak diberi asupan alginat. Hal ini menunjukkan bahwa kadar glukosa darahnya lebih menurun dibanding yang tidak diberi asupan alginat [13]. Efek Polisakarida Larut Air terhadap Penurunan Kadar Gula Darah 137
PLA gadung dengan berbagai cara ekstraksi dapat menurunkan kadar glukosa darah dengan berbagai macam penurunan. Penurunan kadar gula darah kelompok ekstraksi ragi tempe > kelompok ekstraksi enzim papain > kelompok ekstraksi dengan air. Sebagai pembanding adalah kelompok kontrol positif diabetes yang tidak diberikan PLA [10]. Kelompok ragi tempe mengalami penurunan kadar gula darah secara signifikan sejak diberikan PLA ragi tempe. Hal ini menunjukkan bahwa PLA ragi tempe kemungkinan dapat membantu dalam penurunan kadar gula darah. Hal ini karena diduga berkaitan dengan kemampuan PLA ragi tempe dalam menghasilkan SCFA (Short Chain Fatty Acid) asam asetat dan asam propionat yang dapat membantu kenaikan respon insulin dalam hati, meski jumlahnya dibawah PLA hati. Ragi tempe juga menghasilkan peptida-peptida bioaktif yang dihasilkan dari pemecahan protein dari umbi. Peptida-peptida bioaktif dapat menurunkan kadar gula darah bila dikonsumsi jangka panjang [10]. Kadar glukosa plasma puasa <110 mg/dl ini tergolong normal [11]. Berdasarkan hasil uji in vivo selama 4 minggu, tikus yang diberi pakan PLA ekstraksi enzim papain pekan ke-3 (kadar gula darah puasa rata-rata 105.13 mg/dl) hal ini berarti tergolong kadar gula darah puasa normal dan pada pekan ke-4 kadar gula darahnya adalah 93.29 mg/dl. Tikus yang diberi pakan PLA ekstraksi ragi tempe pekan ke-3 (kadar gula darah puasa rata-rata 100.72 mg/dl) hal ini berarti tergolong kadar gula darah puasa normal dan pada pekan ke-4 kadar gula darahnya adalah 84.4 mg/dl [10]. Mekanisme Polisakarida Larut Air dalam Menurunkan Kadar Gula Darah (Efek Hipoglikemik/Anti-Hiperglikemik) Mekanisme polisakarida larut air dalam menurunkan kadar darah ini ada beberapa metode, antara lain: 1. Memperlambat Pengosongan Lambung dan Menghambat Penyerapan Glukosa Serat terlarut mengurangi kadar glukosa sesudah makan dan memperbaiki profil insulin. Serat terlarut bersifat hipoglikemik melalui beberapa mekanisme. Peningkatan viskositas dalam saluran pencernaan dianggap sebagai faktor utama yang mempengaruhi kecepatan penyerapan glukosa [12]. Campuran dari guar gum dan serat tak larut memperlambat proses pengosongan lambung pada pasien penderita diabetes yang tidak tergantung insulin setelah perlakuan jangka panjang dengan campuran serat (30 g/hari), yang juga mempunyai efek menguntungkan pada level glikemik. Serat larut, terutama galaktomanan, dapat membentuk lapisan air yang tidak bergerak dalam usus, dimana dapat mengurangi penyerapan gula [13]. 2. Serat Pangan Terfermentasi dan Menghasilkan Asam Lemak Rantai Pendek (Short Chain Fatty Acid atau SCFA) Konsentrasi dan jumlah SCFA dalam caecum dan kolon lebih tinggi ketika subtrat fermentasi ini adalah serat pangan. SCFA yang terutama adalah asetat, propionat, dan butirat selain itu juga menghasilkan gas-gas (CO 2, CH 4, H 2 ) dan massa sel mikroba. Persamaan fermentasi karbohidrat (heksosa) menjadi SCFA dalam kolon adalah sebagai berikut [14]: 59 C 6 H 12 O 6 + 38 H 2 O 60 CH 3 COOH + 22 CH 3 CH 2 COOH + 18 CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 96 CO 2 + 268 H + + PANAS + additional bacteria Adanya produksi SCFA dari fermentasi serat pangan menyebabkan luminal SCFA infusion, juga peningkatkan massa dan poliferasi kolon. SCFA mempengaruhi transport sel epitel kolon, metabolism colonocyte, pertumbuhan dan diferensiasinya, kontrol lemak dan karbohidrat meningkatkan persediaan energi otot, ginjal, otak dan jantung [14]. 3. Polisakarida Larut Air Mereduksi Stress Retikulum Endoplasma pada Hati dan Memulihkan Homeostasis Glukosa 138
Stres pada retikulum endoplasma merupakan kunci dari hubungan antara kegemukan, resistensi insulin, dan diabetes tipe 2. Ini memberi bukti baru bahwa Astragalus Polysaccharides (APS) membuat aktivitas hipoglikemiknya melalui penurunan resistensi respon insulin hati dan juga mengurangi stress pada retikulum endoplasma. Sebagai tambahan, perlakuan pada tikus yang kegemukan dan diabetes dengan APS menghasilkan pengurangan yang signifikan dari hiperglikemia, pemulihan sensivitas insulin, penyelesaian penyakit lemak hati, peningkatan kerja insulin dalam jaringan hati [15]. Diantara tiga jaringan yang bertanggungjawab terhadap insulin (lemak, otot, dan hati), hati memegang peran utama dalam pengendalian homeostasis glukosa. Sinyal insulin dalam hati penting dalam menjaga fungsi hati secara normal. Banyak studi telah membuktikan bahwa pengaturan yang salah dari produksi glukosa hati merupakan karakteristik dari sindrom metabolik, yang juga dikenal dengan sindrom resistensi insulin, meliputi kegemukan, resistensi insulin, diabetes tipe 2 dan gangguan metabolik lainnya [15]. Metode yang digunakan untuk mengetahui tingkat penambahan terbaik antara PLA dan alginat pada produk bubur adalah dengan uji Meal Tolerance Test (MTT). Tujuan MTT adalah mengetahui ketahanan terhadap peningkatan kadar gula darah setelah mengkonsumsi produk. Efektifitas produk dalam menurunkan kadar gula darah perlu dilakukan uji efek hipoglikemik pada tikus wistar yang diinduksi aloksan. Pemberian aloksan adalah cara yang cepat untuk menghasilkan kondisi diabetik eksperimental (hiperglikemik) pada binatang percobaan [16]. SIMPULAN Infusa umbi gadung yang mengandung Polisakarida Larut Air (PLA) gadung mampu menurunkan kadar glukosa darah tikus putih jantan diabetes yang telah diinduksi aloksan. PLA gadung dengan berbagai cara ekstraksi dapat menurunkan kadar glukosa darah dengan berbagai macam penurunan. Penurunan kadar gula darah kelompok ekstraksi ragi tempe > kelompok ekstraksi enzim papain > kelompok ekstraksi dengan air. Hal ini juga terjadi pada alginat. Kadar glukosa darah pada tikus jantan lebih menurun dibanding yang tidak diberi asupan alginat. Adapun mekanisme penurunan kadar gula darah oleh PLA disebabkan oleh tiga faktor: PLA mampu memperlambat pengosongan lambung dan menghambat penyerapan glukosa, PLA juga menghasulkan serat pangan terfermentasi dan menghasilkan asam lemak rantai pendek dan mereduksi retikulum endoplasma sehingga kadar gula darah pada tikus hiperglikemia menjadi menurun. DAFTAR PUSTAKA 1) Skyler JS (2004). Determination of carboxylic acids and inorganic anions in wines by ion-exchange chromatography. J. Med. Chem. 47: 4113-4117. 2) Tandra, H. 2008. Segala Sesuatu yang Harus Anda Ketahui tentang Diabetes. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. 3) Steffen, C. 2010. Diabetes and Insulin. Pharmacy Technician Program. Milwaukee Area. USA. 4) Li,C. and Manddep,U. 2010. Canadian Diabetes Association National Nutrition Committee Clinical Update on Diatery Fibre in Diabetes: Food Sources to Physiological Effect. Canadian Journal Of Diabetes 2010;34(4):355-361. 5) Sunarsih, E.S., Djatmika, dan Utomo, R.S. 2007. Pengaruh Pemberian Infusa Umbi Gadung (Dioscorea hispida Dennst.) terhadap Penurunan Kadar Glukosa Darah Tikus Putih Jantan Diabetes yang Diinduksi Aloksan. Majalah Farmasi Indonesia 18(1): Hal 29-33a. 6) Brand-Miller, J. Wolever, T.M.S., Colagiuri, S., and Foster-Powell, K. 2000. Glycemic Index, Carbohydrate and Fat. www.glycemicindex.ca/glycemicindexfoods.pdf. Tanggal akses: 29/01/2011. 139
7) Moharib, S.A. and El-Batran, S.A. 2008. Hypoglycemic Effect of Dietary Fibre in Diabetic Rats. Research Journal of Agriculture and Biological Science. 4 (5): 455-461. 8) Tensiska. 2008. Serat Makanan. Jurusan Teknologi Industri Pangan. Fakultas Industri Pertanian. Universitas Padjajaran. Bandung. 9) Kurnia, K. 2002. Cara Aman Mengkonsumsi Gadung. http://www.pikiranrakyat.com/cekt/1202/22/2002. Tanggal akses: 23/12/2009. 10) Rahmawati, A. 2010. Efek Hipoglikemik Ekstrak Kasar Polisakarida Larut Air Non-Pati Umbi Gadung (Dioscorea hispida Dennst.) yang Diperoleh dari Berbagai Metode Ekstraksi pada Tikus Hiperglikemia. Tesis. Universitas Brawijaya. Malang. 11) Adam, J.M.F. 2000. Klasifikasi dan Kriteria Diagnosis Diabetes Melitus yang Baru. Dalam Endokrin dan Metabolik Bagian Ilmu Penyakit Dalam. Fakultas Kedokteran. Universitas Hasanuddin. Ujung Pandang. 12) Silalahi, J. dan Hutagalung N. 2008. Komponen-Komponen Bioaktif dalam Makanan dan Pengaruhnya Terhadap Kesehatan. Jurusan Farmasi Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara. Medan 13) Torsdottir, I.; Alpsten, M.; Holm, G.; Sandberg, F.A.; and Ta-Lli, J. 1991. A Small Dose of Soluble Alginate-Fiber Affects Postprandial Glycemia and Gastric Emptying In Humans With Diabetes. J. Nutr. 121: 795-799. 14) Luthana, Y.K. 2009. Asam Lemak Rantai Pendek. http://www.yongkikastanyaluthana.wordpress.com/2009/03/12/asam-lemak-rantaipendek. Tanggal akses: 23/12/2010. 15) Mao, X.; Wu, Y.; Wu, K.; Liu, M.; Zhang, J.; Zou, F.; and Ou-Yang, J. 2007. Astragalus polysaccharide reduces hepatic endoplasmic reticulum stress and restores glucose homeostasis in a diabetic KKAy mouse model. Acta Pharmacol Sin 28 (12): 1947 1956. 16) Yuriska, A. 2009. Efek Aloksan Terhadap Kadar Glukosa Darah Tikus Wistar. Skripsi. Universitas Diponegoro. Semarang. 140