rss search

Pati Resisten

line

Pendahuluan

Tidak semua pati yang kita konsumsi dapat dicernah sempurna oleh tubuh kita, pati yang tidak dicernah tersebut disebut pati resisten yang diteruskan ke usus besar dan menjadi makanan bagi bakteri-bakteri baik yang terdapat pada usus besar. Pati resisten dapat diperoleh secara alami maupun dari proses pengolahan yang menghasilkan pati resisten.

Pada topik ini akan dibahas mengenai pati resisten sebagai hasil olahan pati yang bersifat prebiotik. Pada topik ini akan dijelaskan lebih rinci mengenai prinsip pengolahan pati menjadi pati resisten, menjelaskan tipe pati resisten, dan manfaat pati resisten bagi kesehatan.

 

Pati resisten

Pati adalah homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Sifat pati tergantung dari panjang rantai C-nya, serta rantai molekul (bercabang atau lurus). Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Amilosa merupakan fraksi terlarut dan mempunyai struktur lurus dengan ikatan α-(1.4)-D-glukosa. Amilopektin adalah fraksi tidak larut dan mempunyai struktur bercabang dengan ikatan α-(1.6)-D-glukosa.

Pati merupakan suatu bentuk utama karbohidrat yang dikonsumsi. Pati adalah polisakarida yang terbentuk dari sejumlah molekul glukosa yang berikatan bersama  dan membentuk karbohidrat kompleks. Umumnya, pati dapat diurai oleh enzim pencernaan dalam usus halus menjadi molekul glukosa. Glukosa kemudian diserap ke dalam darah dan digunakan untuk menghasilkan energi untuk tubuh

Pati dihidrolisa di dalam saluran pencernaan oleh amilase yang disekresikan ke dalam saluran pencernaan. Cairan air liur dan pankreas mengandung α-amilase yang mampu menghidrolisa ikatan α-(1.4) amilopektin menghasilkan D-glukosa, sejumlah kecil maltosa dan suatu inti yang tahan hidrolisa (limit dekstrin). Limit dekstrin tidak dihidrolisa lebih jauh oleh α-amilase (tidak dapat memecahkan ikatan α-(1.6). Enzim yang berperan dalam pemecahan ikatan ini adalah α-(1.6)-glukosidase. Aktivitas gabungan α-amilase dan α-(1.6)-glukosidase dapat menguraikan amilopektin secara sempurna menjadi glukosa dan sejumlah kecil maltosa (Lehninger 1993).

Berdasarkan kemudahannya untuk dicerna dalam saluran pencernaan, pati dapat diklasifikasikan menjadi pati yang dapat dicerna secara cepat (rapidly digestible starch atau RDS), pati yang dicerna secara lambat (slowly digestible starch atau SDS), dan pati resisten (resistant starch atau RS). RDS merupakan fraksi pati yang menyebabkan terjadinya kenaikan glukosa darah setelah makanan masuk ke dalam saluran pencernaan, sedangkan SDS adalah fraksi pati yang dicerna sempurna dalam usus halus dengan kecepatan yang lebih lambat dibandingkan dengan RDS.

Pati resisten dianggap sebagai jumlah keseluruhan pati dan produk degradasi pati yang tidak dapat diserap dalam saluran pencernaan (usus halus)  dan  langsung  menuju usus  besar  (kolon).  Oleh  karena  itu,  pati resisten  digolongkan  sebagai  sumber serat pangan.

Pati resisten merupakan bagian pati yang tidak dapat dicerna dalam usus halus, namun dapat difermentasi dalam usus besar. RS sering dikaitkan dengan kesehatan terkait dengan perannya dalam mencegah resiko kanker kolon, efek hipoglikemik (menurunkan kadar gula darah setelah makan), berperan sebagai prebiotik, dsb.

Klasifikasi pati resisten

Pati resisten diklasifikasikan menjadi 4 tipe (RS1, RS2, RS3 dan RS4) dapat ditemui secara alami pada bahan pangan maupun hasil pengolahan pangan.
Pati resisten tipe I, resisten dalam saluran pencernaan disebabkan pati ini dilindungi dari enzim pencernaan oleh komponen lain yang secara normal ada dalam matriks pati.  Terdapat pada biji-bijian serealia yang digiling secara parsial.

Gambar 1. Struktur pati resisten tipe 1

Pati resisten tipe II, resisten terhadap saluran pencernaan diakibatkan struktur granula dan arsitektur molekulnya.  Terdapat pada pisang, kentang dan jagung high amilosa.

 

Gambar 2. Struktur pati resisten tipe 2

Pati resisten tipe III, sifat resistennya diakibatkan bentuknya tidak bergranula (struktur kristal), pati ini terutama dihasilkan selama proses pemasakan dan pendinginan pati selama proses pengolahan makanan (pati terlepas dari struktur granulanya dan mungkin rantai glukosanya membentuk kristal atau retrogradasi sehingga sulit untuk dicerna). Pati ini dapat di cerna jika dimasak dengan sempurna. Jenis pati ini terdapat pada kentang yang telah dimasak dan didinginkan, roti, dan cornflake.

Pati resisten tipe IV, sifat resistennya diakibatkan ikatan kimia yang tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan disebabkan oleh modifikasi pati. Contohnya pati ikatan silang, pati ester dan pati ether.

Faktor yang mempengaruhi pembentukan pati resisten

Beberapa faktor yang mempengaruhi pembentukan pati reisiten antara lain sifat alami dari pati sperti :  kristalinitas pati, struktur granula, rasio amilosa dna amilopektin, retrogradasi amilosa, atau pengaruh panjang rantai amilosa. Faktor lain seperti panas dan kelembaban, proses pengolahan atau interaksi dengan bahan lain (protein, serat, lipid, gula, emulsifier, atau inhibitor enzim).

Pengaruh kandungan amilosa dan amilopektin pati

Perbandingan amilosa dan amilopektin mempengaruhi kandungan pati resisten yang terdapat pada pati. Pada tepung jagung dengan kandungan amilosa yang tinggi (high amylosa – mengandung 70% amilosa) dilaporkan memiliki kadungan pati resisten sebesar 20 g/100g berat kering. Sedangkan tepung jagung yang memiliki kandungan amilosa sebesar 25% memiliki kandungan pati resisten sebesar 3 g/100g berat kering. Pembentukan pati resisten tipe 3 juga dipengaruhi oleh kristalisasi amilosa.

Pengaruh kandungan protein dan lemak

Kandungan protein dan lemak pada pati berpengaruh terhadap suhu  gelatinisasi pati dan kadar pati resisten yang dihasilkan. Kadar pati resisten pati beras adalah 0.02 g/100 g berat. Setelah dilakukan hidrolisis protein dan lemak, kadar pati resisten meningkat secara signifikan. Kadar pati resisten pati beras setelah hidrolisis protein meningkat menjadi 0.14 g/100 g berat. Kadar pati resisten pati beras setelah hidrolisis lemak menggunakan berbagai solven berkisar 0.14-0.22 g/100 g berat.

Pengaruh kandungan air

Kandungan air dari pati berpengaruh terhadap pati resisten yang dihasilkan. Kadar pati resisten maksimal diperoleh ketika rasio pati : air (1 : 3.5). Kadar air pati 18 % meningkatkan level derajat kristalinitas pati, sedangkan kadar air pati 27 % menyebabkan pati lebih mudah didegradasi oleh enzim (Sajilata et al. 2006)

Pengaruh suhu dan waktu retrogradasi

Menurut Onyango et al. (2006) suhu dan waktu retrogradasi secara signifikan berpengaruh terhadap kadar pati resisten tipe III yang dihasilkan, tetapi interaksi antara suhu dan waktu retrogradasi tidak berpengaruh terhadap kadar pati resisten tipe III. Kadar pati resisten tipe III tertinggi dihasilkan dari pati singkong yang telah disuspensi 10 mmol/L asam laktat dengan suhu dan waktu retrogradasi 60⁰C selama 48 jam, yaitu 9.97 g/100 g berat kering. Waktu retrogradasi berpengaruh terhadap entalpi (∆H) retrogradasi dan kadar pati resisten tipe III yang dihasilkan. Pati yang diretrogradasi selama 2 jam memiliki nilai ∆H dan kadar pati resisten tipe III yang lebih tinggi dibandingkan pati yang diretrogradasi selama 24 jam. ∆H pati  yang diretrogradasi selama 2 jam adalah 28.7 mJ/mg dengan pati resisten tipe III 93%, sedangkan ∆H pati yang diretrogradasi selama 24 jam adalah 10.3 mJ/mg dengan pati resisten tipe III 56%.

Manfaat Pati resisten (Putra, 2010)

Pati resisten dalam usus halus menurunkan respon glikemik dan insulemik pada manusia penderita diabetes, penderita hiperinsulemik, dan penderita disiplidemia (Okoniewska dan Witwer 2007).  Langkilde et al. (2002) melaporkan penambahan tepung pisang mentah yang mengandung pati resisten tipe II dalam makanan tidak mempengaruhi penyerapan usus halus terhadap komponen nutrisi atau jumlah sterol.

Pati resisten dapat mencapai usus besar tanpa mengalami perubahan dan berkontribusi sebagai serat pangan. Pati resisten ini kemudian di fermentasi oleh bakteri yang terdapat dalam usus besar yang kemudian menjadi karbondioksida, metana dan hidrogen. Proses fermentasi ini juga dapat meningkatkan massa kotoran yang berfungsi sebagai agen genostoksik dalam usus besar sehingga dapat mereduksi kerusakan DNA dalam sel usus besar. Jenis bakteri yang distimulasi perkenbangannya yaitu bakteri menguntungkan seperti seperti Bifidobacteria dan Lactobacillus.

Selain menghasilkan gas, fermentasi pada usus besar juga menghasilkan asam lemak rantai pendek (butirat) dan menurunkan amoniak yang bersifat toksik. Asam lemak yang dihasilkan dapat menurunkan pH usus besar, dan menghambat pertumbuhan bakteri patogen akibat mengkonsumsi protein yang teralu tinggi. Proses fermentasi tersebut juga dapat menurunkan jumlah asam empedu sekunder, dan dapat meningkatkan penyerapan mikronutrien (magnesium dan kalsium) dalam usus besar

Suplemen serat pangan pati resisten berpotensi memperbaiki sensitivitas hormon insulin (Robertson et al. 2005). Pemberian pati resisten pada tikus secara signifikan memberi dampak pada jaringan adiposa, morfologi dan metabolisme adiposa, metabolisme glukosa dan insulin, mempengaruhi regulasi nafsu makan yang disebabkan oleh perubahan aktivitas neuronal dalam pusat pengatur nafsu makan hipotalamik yang memberikan  sugesti   kenyang.  Menurut  Okoniewska  dan  Witwer  (2007)  pati resisten meningkatkan rasa kenyang karena mampu meningkatkan ekspresi genetik penstimulasi rasa kenyang yang dihubungkan pada hormon GLP-1 dan PYY dalam usus besar.

Pati resisten tidak memberikan pengaruh terhadap konsentrasi insulin postprandial, glukosa, triasilgliserol, dan asam lemak bebas dalam darah, dan tidak mengubah serum lipid, urea, H2, dan CH4 dalam serum (Jenkins et al. 1998). Pati resisten secara signifikan mencegah berat badan dalam jangka waktu yang lama. Konsumsi pati resisten tipe III mencegah pertumbuhan sel tumor, menurunkan sejumlah proliferasi sel, meningkatkan apoptosis, menginduksi protein kinase C-δ (PKC-δ), menginduksi ekspresi protein heat shock (HSP 25), tetapi menghambat glutation peroksidase gastrointestinal (GI-GPx), dan mencegah karsinogenesis kolon (Marinovic et al. 2006).

Reduksi respon glikemik ditingkatkan oleh kombinasi pati resisten dan serat pangan yang larut. Konsumsi makanan yang mengandung serat pangan ini memperbaiki metabolisme glukosa. Korelasi respon akut apoptosis terhadap karsinogen genotoksik tidak bergantung pada kelompok serat pangan tetapi dipengaruhi oleh pati resisten. Perubahan jumlah asupan pati resisten mampu mengubah aktivitas fermentasi dalam kolon (Le leu et al. 2003). Pati resisten memberikan efek yang signifikan terhadap kesehatan kolon pada manusia dan memudahkan defekasi.
Pati resisten mampu mereduksi kehilangan cairan fekal dan memperpendek durasi diare pada anak remaja dan orang dewasa yang menderita kolera. Menurut pati resisten mampu mempercepat pemulihan diare, mereduksi pertumbuhan Vibrio cholerae penyebab kolera.

Sifat Prebiotik
Prebiotik didefenisikan sebagai ingridien makanan yang tidak dapat diserap dalam usus halus dan bermanfaat bagi  inang melalui stimulasi secara selektif pertumbuhan dan aktivitas sejumlah  bakteri  dalam  kolon  yang  dapat  memperbaiki kesehatan inang. Prebiotik adalah komponen ingridien makanan yang tidak dapat diserap dalam usus halus, tetapi dapat difermentasi oleh mikroflora dalam usus besar menjadi asam lemak berantai pendek (SCFA) yang bersifat volatil.

Menurut ISAPP – International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics, suatu “prebiotik” dinyatakan bukan prebiotik jika dapat didegradasi oleh asam lambung hewan atau manusia, tidak bersifat selektif (hanya menumbuhkan sejumlah bakteri yang menguntungkan bagi kesehatan bukan sejumlah besar bakteri yang merugikan bagi kesehatan), hanya diuji dalam laboratorium dan hewan belum pada manusia, mungkin mengandung senyawa yang mempengaruhi sifat prebiotiknya, dan belum diatur penggunaannya dalam jumlah yang rendah untuk memberikan manfaat  bagi kesehatan.

Beberapa komponen serat yang memiliki potensi sebagai prebiotik, tetapi sumber prebiotik yang paling banyak dikembangkan berasal dari oligosakarida yang tidak dapat dihidrolisis dalam saluran pencernaan seperti fruktooligosakarida (FOS), ransgalaktooligosakarida (TOS), isomaltooligosakarida (IMO), xylooligosakarida (XOS), soyoligosakarida (SOS), glukooligosakarida (GOS), dan laktosukrosa.

Serat pangan dan prebiotik merupakan karbohidrat yang tidak dapat dicerna, dan keduanya dapat difermentasi oleh mikroflora usus. Walaupun demikian, prebiotik berbeda dengan serat pangan. Prebiotik bersifat selektif, hanya membantu pertumbuhan bakteri yang bersifat menguntungkan bagi kesehatan. Prebiotik lebih dihubungkan dengan konsep probiotik dibandingkan serat pangan.

Saluran gastrointestinal manusia terdiri dari komunitas mikroorganisme. Konsentrasi bakteri dan aktivitas metabolik tertinggi ditemukan dalam usus besar. Kelompok bakteri predominan dalam usus besar manusia dewasa adalah bakteri fakultatif dan obligat anaerob terutama genera Bacteroides, Eubacterium, Clostridium, Ruminococcus, Bifidobacterium, dan Fusobacterium (Vanhoutte et al. 2006). Bakteri dominan pada usus manusia adalah Cytophaga, Flavobacterium, Bacteroides (termasuk genus Bacteroides) dan Firmicutes (termasuk genera Eubacterium dan Clostridium). Keduanya kira-kira meliputi 30% dari total bakteri dalam mucus dan feses. Dalam usus, organisme anaerob lebih mendominasi dibandingkan organisme aerob. Genera anaerob yang mendominasi antara lain Peptococci, Peptostreptococci, Bifidobacteria, dan Ruminococci. Genera subdominant aerob (fakultatif  anaerob) termasuk Escherichia, Enterobacter, Enterococci, Klebsiella, Lactobacilli, dan Proteus. Anatomi saluran pencernaan dapat dilihat pada Gambar 3.

Vanhoutte et al. (2006) melaporkan bakteri kolon berperan untuk memfermentasi berbagai substrat yang lolos atau komponen serat pangan yang tidak terserap pada bagian atas saluran gastrointestinal. Produk fermentasi antara lain asam lemak berantai pendek (SCFA) yang menyediakan tambahan energi bagi inang, senyawa  proteolitik termasuk substansi toksik seperti senyawa fenol, amin, dan  amoniak. Wells et al. (2008) melaporkan sumber  energi  dari  fermentasi di kolon adalah karbohidrat termasuk polisakarida (pektin, hemiselulosa, selulosa, gum, dan pati resisten), oligosakarida, alkohol yang tidak dapat diserap, dan gula.

Gambar 3. Perbedaan komunitas bakteri dalam saluran pencernaan

Usus halus yang lebih rendah merupakan zona transisi antara populasi bakteri pada bagian atas saluran gastrointestinal dan populasi bakteri di kolon. Pada ileum yang lebih rendah sejumlah bakteri meningkat antara 106 dan 107 cfu/ml. Pada kolon, konsentrasi meningkat antara 1011 sampai 1012 cfu/ml dari material fekal.

Bakteri kolon diklasifikasikan berdasarkan potensi efeknya bagi kesehatan. Peningkatan bakteri proteolitik seperti Clostridia dan Bacteriodes dapat  menyebabkan  gangguan  bagi  kesehatan.  Bifidobacteria  dan  Lactobacilli memberikan efek positif antara lain menstimulasi sistem imun, menghasilkan vitamin, menghambat patogen di intestinal, mereduksi amoniak dalam darah dan sejumlah kolesterol, dan mereduksi konstipasi (Vanhoutte et al. 2006).

Efek prebiotik antara lain :

  1. Melalui fermentasi dalam usus besar, menghasilkan asam lemak berantai pendek dan laktat, gas terutama CO2 dan H2, meningkatkan biomassa, meningkatkan energi fekal dan nitrogen, meningkatkan sifat laksatif;
  2. Bagi mikroflora, secara selektif meningkatkan Bifidobacteria dan Lactobacilli dalam planktonik dan komunitas biomassa, reduksi Clostridia, meningkatkan ketahanan kolonisasi terhadap patogen, memiliki manfaat yang berpotensial mencegah invasi patogen;
  3. Usus halus, efek osmotik prebiotik yang memiliki berat molekul rendah, memperbaiki penyerapan kalsium, magnesium, dan besi, berinteraksi dengan mucus mengubah daerah ikatan bakteri, lektin, dan lain-lain;
  4. Mulut, melindungi kerusakan gigi;
  5. Efek lain, metabolisme asam empedu (perubahan yang dihasilkan tidak konsisten), efek bervariasi pada enzim mikroba yang berpotensi berpengaruh terhadap karsinogenesis, menstimulasi apoptosis.

Penelitian pada tikus uji, memperlihatkan prebiotik meningkatkan penyerapan kalsium, mereduksi terjadinya osteoporosis post gastrektonin, dan memperbaiki mineral pada tulang. Efek ini dihubungkan dengan peningkatan berat kandungan fekal, meningkatkan jumlah asam lemak rantai pendek fekal, dan menurunkan pH fekal. Prebiotik mampu mencegah terjadinya kanker kolon, memiliki efek bagi bakteri patogen, memperbaiki  penyerapan  kalsium, memiliki efek terhadap lemak darah, dan memiliki efek imunologi. Prebiotik mungkin secara langsung memodifikasi aktivitas enzim yang dihasilkan oleh bakteri asam laktat yang terlibat dalam karsinogenesis seperti azoreduktase, nitroreduktase, dan β-glucuronidase.

Pati resisten dianggap memiliki efek prebiotik. Hasil penelitian pada hewan model (tikus dan babi) secara signifikan meningkatkan jumlah Bifidobacteria dan Lactobacillus setelah mengkonsumsi pati resisten tipe III. Intervensi diet pati resisten tinggi pada manusia secara signifikan meningkatkan produksi asam lemak berantai pendek (SCFA) yang menandakan pengaruh pati resisten pada mikroflora. Pati resisten ditemukan mereduksi sterol, asam empedu sekunder, dan enzim genotoksik.

Pati resisten memiliki kelebihan dibandingkan prebiotik jenis lain (FOS dan inulin). Pati resisten mudah mengikat dan memerangkap air, sehingga dapat mempertahankan kadar air dalam feses. Hal ini mengakibatkan pati resisten tidak menyebabkan sembelit jika dikonsumsi dalam jumlah relatif tinggi.
Le Leu et al. (2007) melaporkan hasil penelitian pada tikus uji memperlihatkan pati resisten mengganggu kolonik luminal melalui peningkatan konsentrasi asam lemak berantai pendek (butirat) dan menurunkan produksi toksik hasil fermentasi protein akibat mengkonsumsi protein dalam jumlah yang tinggi. Pati resisten tidak hanya bersifat sebagai pelindung melawan penyebab tumor usus tetapi juga memperbaiki efek tumor yang disebabkan oleh protein yang tidak dapat dicerna. Hylla et al. (1998) melaporkan pati resisten memiliki potensi penting  bagi  metabolisme  mikroorganisme  yang  terdapat dalam kolon manusia dan berperan penting sebagai pencegah kanker. pati resisten memiliki manfaat fisiologi yang dihubungkan dengan kesehatan kolonik dalam fekal dan metabolisme SCFA.

Asam lemak berantai pendek (SCFA) dibentuk ketika polisakarida difermentasi oleh bakteri anaerobik yang terdapat dalam usus besar. Terdapat banyak bentuk polisakarida dalam usus besar, salah satunya pati resisten. SCFA utama yang dihasilkan dalam usus manusia adalah butirat, propionat, dan asetat. Konsentrasi SCFA dalam usus besar bergantung pada jenis polisakarida. Umumnya, asetat adalah asam lemak berantai pendek yang paling banyak dihasilkan sedangkan butirat yang paling rendah. Selain itu, konsentrasi juga dipengaruhi oleh daerah di usus besar. Konsentrasi tertinggi dideteksi pada daerah yang paling dekat dengan usus halus (70-140 mM)


Pustaka

Behall KM, Scholfield DJ, Hallfrisch JG, Liljeberg-Elmstahl HGM. 2006. Consumption of both resistant starch and B-glucan improves postprandial plasma glucose and insulin in women. Diabetes care 29: 976-981

BeMiller,J.N., and Whistler,R. 2009. Starch: Chemistry and Technology. Academic Press,Inc

Hylla S et al. 1998. Effects of resistant starch on the colon in healthy volunters: possible implications for cancer prevention. The American Journal of Clinical Nutrition 67: 136-142

Langkilde AM, Champ M, Andersson H. 2002. Effects of high-resistant-starch babana flour (RS2) on in vitro fermentation and the small-bowel excretion of energy, nutrients, and sterols: an ileostomy study. The American Journal of Clinical Nutrition 75: 104-11

Lehninger AL. 1993. Dasar-Dasar Biokimia. Jilid 1. Thenawidjaja M, Penerjemah; Jakarta : Erlangga. Terjemahan dari : Principles of Biochemistry

Le Leu RK, Brown IL, Hu Y, Young GP. 2003. Effect of resistant starch on genotoxin-induced apoptosin, colonic epithelium, and luminal contents in rats. Carcinogenesis 24: 1347-1352

Marinovic MB, Florian S, Muller-Schmehll K, Glatt H, Jacobasch G. 2006. Dietary resistant starch type 3 prevents tumor induction by 1,2- dimethylhydrazine and alters proliferations, apoptosis, and dedifferentiation in rat colon. Carcinogenesis 27: 1849-1859

Okoniewska M, Witwer RS. 2007. Natural resistant starch : an overview of health properties a useful replacement for flour, resistant starch may also boost insulin sensitivity and satiety. Nutritional Outlook

Robertson MD, Bickerton AS, Dennis AL, Vudal H, Frayn KN. 2005. Insulin-sensitizing effects of dietary resistant starch and effects on skeletal muscle and adipose tissue metabolism. The American Journal of Clinical Nutrition 82: 559-67

Vanhoutte T et al., 2006. Molecular monitoring of the fecal microbiota of healthy human subjects during administration of lactulose and saccaromyces boulardii. Applied and Environmental Microbiology 72: 5990-5997

Semoga Bermanfaat..!


3 comments

line
  1. ahmad

    terima kasih artikelnya mas, sangat membantu saya mencari bahan untuk tugas kuliah.

    line
    • thitin binalopa

      makasih pak atas informasix tentang pati dan sangat membantu saya dalam pembuatan tugas sy…

      line
  2. ijha

    makasih pak atas infonya,, :)

    line

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*


*

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>