REVIEW JURNAL
MANFAAT INULIN BAGI KESEHATAN DAN APLIKASINYA
Oleh: DIWYACITTA ANTYA PUTRI 105100100111003
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2013
MANFAAT INULIN BAGI KESEHATAN DAN APLIKASINYA Abstrak Inulin merupakan senyawa prebiotik yang dapat diperoleh dari ekstraksi tanaman seperti Jerusalem arthicoke, chicory, pisang, bawang ptih dan umbi bengkuang. Inulin sendiri memiliki beberapa manfaat bagi kesehatan manusia, yaitu dapat meningkatkan kinerja dari sistem pencernaan, menurunkan kadar lemak dalam darah dan gula darah sehingga cocok untuk dikonsumsi penderita diabetes dan dapat membantu menurunkan berat badan untuk mencegah obesitas. Inulin juga dapat ditambahkan pada produk pangan karena selain menambah kandungan dietary fiber, inulin juga dapat memperbaiki karakteristik dari suatu produk pangan, baik itu sebagai emulsifier, stabilizer maupun teksturizer. Bentuk aplikasi inulin pada produk pangan antara lain adalah minuman sinbiotik sari bengkuang dan burger ayam. Kata kunci: inulin, prebiotik, manfaat, aplikasi Pendahuluan Ilmu pengetahuan saat ini sedang gencar melakukan penelitian mengenai senyawasenyawa prebiotik yang memiliki manfaat bagi kesehatan manusia. Prebiotik merupakan substrat yang tidak dapat dicerna oleh sistem pencernaan tetapi memiliki pengaruh yang menguntungkan bagi host. Prebiotik tersebut nantinya akan difermentasi oleh mikroflora yang terdapat di dalam kolon sehingga menghasilkan metabolit yang bermanfaat bagi tubuh inangnya. Senyawa-senyawa yang termasuk kelompok prebiotik antara lain adalah inulin, fructo-oligosaccharides (FOS), isomalto-oligosaccharides, lactosuccrose, lactulose, pyrodextrins, soy oligosaccharides, trans-galactooligosaccharides, xylo-oligosaccharides. Tetapi pada tahun 2007 dari berbagai jenis senyawa prebiotik yang telah ditemukan oleh ilmuwan, hanya ada dua bahan pangan yang dapat memenuhi kriteria prebiotik yaitu inulin dan transgalactooligosaccharides (TOS). Perkembangan inulin dalam bidang kesehatan terkait dengan kemampuan yang dimilikinya berkembang cukup pesat dalam 30 tahun terakhir ini. Bahkan kini inulin telah dikapsulkan dengan berbagai merek dagang. Hal ini tentu saja tidak terlepas dari hasil penelitian yang menyatakan bahwa inulin merupakan prebiotik yang memiliki efek prebiotik terbaik dibandingkan dengan senyawa-senyawa prebiotik lainnya. Inulin sendiri memiliki beberapa manfaat bagi kesehatan manusia, yaitu dapat meningkatkan kinerja dari sistem pencernaan, menurunkan kadar lemak dalam darah dan gula darah sehingga cocok untuk dikonsumsi penderita diabetes dan dapat membantu menurunkan berat badan untuk mencegah obesitas. Pada saat ini inulin tidak hanya dipasarkan kepada masyarakat dalam bentuk kapsul sebagai suplemen tetapi inulin juga telah ditambahkan pada beberapa produk pangan, tentu
saja dengan tujuan untuk memberikan nilai plus kepada konsumen khususnya untuk kesehatan. Namun, ternyata penambahan inulin pada produk pangan tidak hanya berberikan manfaat dari segi kesehatan tetapi dapat memperbaiki karakteristik dari suatu produk pangan, baik itu sebagai emulsifier, stabilizer maupun teksturizer. Inulin Sebagai Prebiotik Keberadaan bakteri menguntungkan di kolon sangat penting dipertahankan karena mempunyai efek kesehatan yang luas diantaranya memperbaiki sistem imun, mempertinggi pencernaan dan penyerapan, mensintesa vitamin, menekan pertumbuhan bakteri patogen, menurunkan kolesterol darah. Oleh karena itu, untuk menjamin keberadaan bakteri menguntungkan tersebut dibutuhkan molekul-molekul yang dapat berperan sebagai substrat bagi mikroflora di kolon berupa prebiotik. Suatu senyawa dapat dikategorikan sebagai prebiotik apabila memenuhi klasifikasi prebiotik, antara lain adalah tidak dihidrolisa dan tidak diserap di bagian atas traktus gastrointestinal, merupakan substrat yang selektif untuk satu atau sejumlah mikroflora yang menguntungkan kolon, memicu pertumbuhan bakteri yang aktif melakukan metabolisme, mampu mengubah mikroflora kolon menjadi komposisi yang menguntungkan kesehatan. Berdasarkan riset yang telah dilakukan, salah satu senyawa prebiotik yang terbaik adalah inulin. Inulin juga termasuk dalam bahan pangan yang fungsional karena terbukti mempengaruhi proses biokimia dan psikologikal pada tikus dan manusia yaitu memberikan kesehatan yang lebih baik dan menurunkan resiko bahaya penyakit. Inulin merupakan polimer alami dari kelompok karbohidrat. Monemer inulin adalah fruktosa yang jumlahnya pada satu untai polimer bervariasi tergantung dari sumbernya. Inulin dapat diisolasi dari tumbuh-tumbuhan, sumber inulin antara lain adalah umbi dahlia, Jerusalem artichoke, chichory, bawang bombai, bawang putih, pisang, dan umbi bengkuang. Inulin memiliki sifat yang sukar larut dalam air dingin dan pelarut organik seperti etanol, sebaliknya inulin mudah larut dalam air panas. Oleh karena itu ekstraksi inulin dilakukan dengan memanfaatkan kelarutan inulin dalam air dan etanol. Tetapi dari dua jenis cairan tersebut hasil ekstraksi yang lebih baik ditunjukkan pada rekristalisasi inulin dengan menggunakan etanol. Salah satu parameter yang dapat digunakan untuk mengetahuinya adalah berdasarkan tingkat kelarutan inulin. Inulin yang yang direkristalisasi dengan etanol akan lebih mudah larut dibandingkan dengan inulin yang direkristalisasi air. Peran inulin sebagai prebiotik adalah sebagai substrat atau bahan makanan bagi mikroflora yang berada di dalam kolon. Pada umumnya prebiotik berupa bahan makanan yang tidak dapat dicerna dalam sistem pencernaan, nantinya prebiotik tersebut akan difermentasi oleh mikroflora kolon yang bersifat selektif untuk menghasilkan metabolit.
Selain itu adanya prebiotik dalam kolon dapat menstimulasi pertumbuhan dan aktivitas bakteri yang bermanfaat bagi kesehatan host. Inulin Dalam Sistem Pencernaan Di dalam kolon terdapat banyak mikroorganisme yang dapat menguntungkan maupun merugikan sistem pencernaan manusia. Mikroflora menguntungkan antara lain Bifidobacteria, Lactobacillus, eubacteria. Sedangkan bakteri yang merugikan adalah Clostridia, Staphylococci dan Aeruginosa. Namun ada juga mikroorganisme yang memiliki peran gabungan keduanya seperti E. Coli dan Streptococci. Mikroflora yang tergolong probiotik pada manusia adalah Lactobacillus, Bifidobacteria dan Streptococcus. Ketiganya merupakan bakteri asam laktat yang dapat membentuk asam laktat pada metabolismenya. Bifidobacteria merupakan salah satu probiotik yang terpenting dan manfaatnya telah diteliti secara in vivo maupun in vitro. Efek positif Bifidobacteria adalah menghambat pertumbuhan bakteri dan ragi yang berbahaya, memperbaiki penyerapan mineral, menurunkan
toksin,
mensintesa
vitamin,
menurunkan
kolesterol
darah
dan
menyeimbangkan flora yang ada di kolon. Salah satu makanan terbaik bagi Bifidobacteria dan Lactobacilli adalah inulin karena inulin memiliki sifat mudah dan cepat difermentasi oleh bakteri tersebut. Produk fermentasi inulin oleh Bifidobacteria dan Lactobacilli menghasilkan terutama short chain fatty acids (SCFA), L-laktate. SCFA mempunyai fungsi penting pada usus besar. Pembentukan SCFA dan L-laktat dapat menurunkan pH kolon yang menyebabkan naiknya pertumbuhan Bifidobacteria dan Lactobacilli serta menurunkan aktivitas enzim-enzim bakterial yang terlibat pada sistase produk yang bersifat karsinogen dan toksik di dalam usus, menurunkan pertumbuhan bakteri patogen. Adanya inulin juga dapat menaikkan efisiensi sistem pencernaan dengan cara membuat sistem pencernaan efisien menyerap Ca, Mg dan Fe. Pemberian atau konsumsi inulin memberikan efek yang cukup baik terhadap mikroflora yang ada di dalam kolon, khususnya Bifidobacteria, namun hingga saat ini masih belum diketahui dengan jelas spesies Bifidobacteria yang mana, yang dapat distimulasi in vivo dan apakah bakteri selain kelompok bakteri asam laktat juga dipengaruhi oleh konsumsi inulin. Penelitian ini menunjukkan, bahwa dari berbagai jenis Bifidobacteria, seperti Bifidobacterium spp., B. adolescentis, B. longum, B. pseudocatenulatum and B. bifidum, yang menunjukkan respon terkuat dengan adanya konsumsi inulin adalah B. adolescentis, jumlah total mikrobanya dapat meningkat dari 0,89% menjadi 3,9%. Manfaat Inulin Bagi Penderita Diabetes Jerusalem artichoke merupakan salah satu tanaman yang mengandung inulin dalam jumlah yang tinggi, kandungan inulin pada Jerusalem artichoke dapat mencapai 14-19%.
Inulin itu sendiri telah diteliti secara in vivo dapat menurunkan gula darah dan lemak dalam darah tikus yang menderita diabetes. Salah satu efek dari pemberian inulin kepada tikus yang mengidap diabetes akan menunjukkan perilaku khusus, salah satunya adalah meningkatnya nafsu makan yang dapat diketahui dari (feed intake) namun berat badannya justru berkurang karena kurangnya efisiensi dari makanan yang dikonsumsi. Penurunan berat badan adalah indeks khas DM dan berat akan berkurang meskipun asupan makanan berlebihan karena kandungan glikogen yang disimpan di hati menurun dan mencapai keadaan kehabisan energi ketika protein tubuh terurai sebagai sumber energi. Asupan makanan tikus diabetes dibandingkan dengan kelompok normal, mencerminkan peningkatan neropeptide Y (NPY) mRNA dan adanya penurunan aktivitas dari reseptor leptin di hipotalamus pada tikus diabetes dengan insulin yang tidak memadai; sebagai konsekuensinya, berat badan pada tikus diabetes akan berkurang bahkan jika asupan makanannya berlebih. Konsumsi inulin pada tikus yang mengidap diabetes ternyata dapat memberikan hasil secara nyata terhadap penurunan gula darah. Semakin tinggi jumlah inulin yang dikonsumsi maka gula darahnya juga akan semakin rendah, bahkan kadar gula darahnya menjadi mendekati kadar gula darah normal. Hasil glukosa darah mungkin dihasilkan dari peningkatan sekresi insulin oleh inulin yang dirangsang sel β-pankreas atau konsumsi glukosa oleh transfer glukosa yang tersisa dalam darah ke sel. STZ menghambat sekresi insulin dengan merusak sel β-pankreas dan konsekuensinya, pemanfaatan glukosa menjadi berkurang dikarenakan glyconeogenesis abnormal. Inulin dari Jerusalem artichoke efektif dalam menyembuhkan sembelit dan pencegahan penyakit usus serta aktivitas hipoglikemik. Selain itu, ekstrak tumbuhan dapat mengaktifkan metabolisme glukosa dan kadar glukosa darah dengan meningkatkan sekresi insulin melalui stimulasi sel β-pankreas atau insulin yang substansi regenerasinya dirangsang sel pankreas. Konsumsi inulin tidak hanya berpengaruh terhadap kadar gula darah tetapi juga pada lemak dalam darah. Tikus diabetes yang mengkonsumsi inulin memiliki kecenderungan memiliki kadar lemak darah yang lebih rendah dibandingkan dengan tikus diabetes kontrol. Bahkan kadar lemak darah tikus diabetes yang mengkonsumsi inulin dapat turun hingga mendekati level kadar lemak darah tikus normal. Penurunan lipid dalam darah yang diamati pada tikus yang mendapat perlakukan konsumsi inulin menyiratkan bahwa inulin dari Jerusale arthicoke dapat memperbaiki metabolisme lipid. Hal ini didukung oleh pengamatan bahwa air ekstrak terlarut dari sawi putih menurunkan lipid darah pada model tikus dan manusia dan hewan, TAG dan total kolesterol. Sebuah studi tentang kineticsof triacylglyceride menyatakan bahwa kandungan triacylglyceride dalam darah meningkat pada penderita diabetes karena tingkat konversi dari lemak menjadi triacylglycerides dalam darah meningkat.
Penyakit diabetes ternyata juga berpengaruh terhadap berat organ, meliputi hati, ginjal, jantung dan limpa. Tikus yang terjangkit diabetes mengalami peningkatan berat hati, ginjal dan jantung yang cukup signifikan dibandingkan dengan tikus yang sehat. Kenaikan berat hati pada tikus diabetes mencerminkan hati hypertropied karena glycometabolism yang abnormal, akumulasi asetil-CoA, meningkatnya sintesis lemak dan akumulasi lemak pada hati akibat sekresi insulin yang terhambat. Ketika DM terjadi, asam lemak bebas yang dihasilkan oleh dekomposisi lemak tubuh karena kurangnya insulin akan ditransfer ke hati. Triacylglycerides disintesis dan terakumulasi dalam hati dan akhirnya membuat berat hati menjadi meningkat. Kini telah dietahui alasan mengapa berat ginjal dapat meningkat karena ketika diabetes mellitus terjadi, ukuran dan volume ginjal meningkat seiring dengan peningkatan laju filtrasi glomerulus sebagai beban ginjal semakin besar karena peningkatan ekskresi urin. Atas dasar hasil itu dapat disimpulkan bahwa pemberian oral inulin dari Yerusalem artichoke kepada tikus diabetes dapat mengurangi kadar lemak darah dan glukosa darah sekaligus menyiratkan bahwa sumber inulin ini dapat menjadi bahan bioaktif untuk mencegah penyakit metabolik yang berhubungan dengan lipid darah dan glukosa darah pada manusia. Pembuatan Minuman Sinbiotik Sari Bengkuang Minuman sinbiotik adalah produk minuman fermentasi BAL (Bakteri Asam Laktat) yang mengandung komponen prebiotik dan probiotik. Umbi bengkuang mempunyai berbagai manfaat bagi kesehatan manusia serta mengandung vitamin dan antioksidan yang mampu menjaga kesehatan tubuh manusia. Disamping itu bengkuang juga mengandung suatu senyawa yang memiliki kemampuan efektif sebagai prebiotik, yaitu inulin. Kandungan inulin pada umbi bengkuang dapat mencapai sekitar 2,20%. Pembuatan minuman sinbiotik sari bengkuang ini akan memberikan manfaat ganda dalam sistem pencernaan manusia karena mengandung prebiotik yang berasal dari inulin bengkuang dan juga Lactobacillus plantarum yang berperan sebagai probiotik. Alasan penggunaan Lactobacillus plantarum sebagai probiotik dikarenakan Lactobacillus plantarum memiliki enzim inulinase berupa βfructofuranosidase yang dapat memecah inulin yang berasal dari sari bengkuang. Adanya inulin sebagai prebiotik ternyata juga berpengaruh terhadap pertumbuhan Lactobacillus plantarum,
pertumbuhan
Lactobacillus
plantarum
akan
meningkat
seiring
dengan
penambahan inulin. Minuman prebiotik diharapkan memiliki kandungan probiotik yang tinggi. Salah satu cara untuk memaksimalkan jumlah probiotik pada minuman sinbiotik adalah dengan proses agitasi dan penetuan lama fermentasi yang tepat. Hasil penelitian tersebut menunjukkan bahwa semakin lama proses fermentasi maka jumlah kultur Lactobacillus plantarum pada
minuman sinbiotik akan meningkat (fermentasi 18 jam). Namun, bila proses fermentasi tersebut terus dilanjutkan hingga mencapai 20 jam maka jumlah kultur Lactobacillus plantarum justru semakin menurun. Hal ini dapat terjadi karena pada masa tesebut mikroorganisme telah memasuki fase log yang dapat disebabkan oleh telah habisnya nutrisi yang berasal dari sari bengkuang sehingga menyebabkan kematian sejumlah Lactobacillus plantarum. Jumlah total total Lactobacillus plantarum terbesar tedapat pada perlakuan kecepatan agitasi 50 rpm. Pada kecepatan agitasi 50 rpm akan tercipta kondisi fermentasi aerob dimana perlakuan agitasi akan memberikan aerasi oksigen secara kontinyu sehingga kebutuhan oksigen Lactobacillus plantarum untuk kegiatan respirasi terus berlangsung. Adanya proses agitasi ini dapat berpengaruh terhadap jumlah Lactobacillus plantarum karena semakin tinggi kecepatan agitasi maka transfer massa yang menghasilkan biomassa juga akan semakin tinggi. Alasan lainnya yang dapat mendukung adalah agitasi dapat meningkatkan homogenitas substrat sehingga lebih mudah digunakan oleh mikroorganisme untuk melakukan kegiatan metabolisme. Lama waktu fermentasi dan kecepatan agitasi ternyata juga berpengaruh terhadap kadar inulin. Semakin lama proses fermentasi dan semakin tinggi kecepatan agitasi maka kadar total inulin akan cenderung menurun. Hal tersebut mungkin saja dapat terjadi dikarenakan semakin lama fermentasi dan makin tinggi kecepatan agitasi, pertumbuhan mikroorganisme semakin tinggi pula sehingga kebutuhan nutrisi untuk pertumbuhan juga akan meningkat. Lactobacillus plantarum akan memanfaatkan berbagai nutrisi yang tersedia termasuk inulin yang menyebabkan jumlah total inulin berkurang. Perlakuan lama fermentasi berpengaruh nyata terhadap parameter pH, total asam, total gula, total inulin, total padatan terlarut, viskositas, warna dan parameter organoleptik serta total BAL. Sedangkan perlakuan kecepatan agitasi berpengaruh nyata terhadap total BAL, viskositas, dan organoleptik. Perlakuan terbaik dari analisa fisik, kimia, dan mikrobiologis adalah pada formulasi perlakuan lama fermentasi 18 jam dan kecepatan agitasi 50 rpm. Aplikasi Inulin Pada Produk Olahan Daging Inulin dapat berfungsi sebagai emulsifier, stabilizer dan teksturizer pada konsentrasi 2-5% dalam makanan yang mengandung daging. Karena sifat-sifatnya tersebut inulin digunakan sebagai bahan penstabil pada makanan yang memiliki kadar lemak rendah. Inulin dapat memenuhi kriteria sebagai bahan penstabil dikarenakan inulin memiliki sifat yang tidak berasa, terdispersi baik dalam air dan cocok sekali dikombinasikan dengan makanan yang rendah lemak seperti susu skim. Penambahan inulin pada makanan rendah lemak selain berfungsi sebagai penstabil juga dapat berfungsi sebagai dietary fiber. Dietary fiber ini tidak
dapat dihidrolisis oleh enzim yang ada di dalam tubuh manusia tetapi difermentasi oleh mikroflora usus sehingga berpengaruh terhadap fungsi usus dan parameter lipid darah. Pada pembuatan burger ayam, adanya penambahan inulin tidak berpengaruh signifikan terhadap hasil pengolahan termal maupun gaya geser dari produk. Namun, penambahan inulin mengakibatkan ada sedikit perubahan namun perbedaan tersebut tidak signifikan. Penambahan inulin pada produk pangan dimungkinkan dapat dilakukan karena inulin memiliki kemampuan untuk mengikat air, membentuk gel, dan meniru sifat sensoris dan teknologi lemak hewan, sehingga memungkinkan untuk meningkatkan rasa dan mouthfeel berbagai macam produk olahan daging. Dalam formulasi suatu produk olahan daging, seluruh bahan baku lemak hewaninya dapat diganti dengan 25% gel inulin, namun pada umumnya penggunaan inulin sebagai bahan substitusi lebih rendah dari 25%. Penggunaan inulin sebagai bahan pengganti lemak pada umumnya meningkatkan kehilangan karena proses pemasakan. Ketika inulin dimanfaatkan sebagai dietary fiber atau bahan prebiotik (bukan pengganti lemak) ia dapat membantu untuk meningkatkan karakteristik sensoris produk daging. Penambahan 2,5 atau 5,0% dari bubuk inulin ke dalam adonan burger menyebabkan tingkat kekerasannya sedikit meningkat jika dibandingkan dengan produk kontrol. Namun karena inulin bersifat mudah menyerap air, burger yang dihasilkan “terlalu basah”. Dalam penggunaan inulin pada produk pangan yang perlu diperhatikan adalah bahwa inulin kemungkinan memiliki pengaruh yang signifikan terhadap tekstur produk daging olahan, terutama apabila digunakan sebagai bahan baku lemak hewani. Analisis komposisi burger ayam menunjukkan bahwa hanya terdapat sedikit perbedaan dalam semua komponen kimia. Kecuali untuk klorida, meningkatkan tingkat inulin dalam formulasi menunjukkan hasil yang signifikan terhadap kelembaban dan abu, dan penurunan kandungan lemak dan protein, apabila dibandingkan dengan produk kontrol. Perbedaan untuk komponen kimia antara empat formulasi burger paling dimungkin karena adanya efek inulin pada hasil pengolahan termal. Namun, tidak ada hubungan yang signifikan antara kadar air dan hasil pengolahan termal dalam penelitian tersebut. Dalam penelitian tersebut juga menunjukkan bahwa adanya penambahan inulin lebih dari 2% pada burger dapat meningkatkan angka energi secara signifikan. Burger ayam yang diterima adalah burger dengan 1,0% dari inulin (penambahan bubuk inulin berdasarkan dalam kaitannya dengan berat daging, bahan baku lemak, dan air). Penambahan inulin tidak menyebabkan penurunan yang signifikan dari hasil pengolahan
termal
maupun
gaya
geser
dari
produk.
Meskipun
semua
burger
secara sensorik dapat diterima, produk dengan 1,0% dari inulin adalah memiliki skor tertinggi untuk warna, aroma, rasa, kekerasan, dan juiciness. Untuk meningkatkan nilai gizi burger dapat dilakukan modifikasi profil asam lemak.
Kesimpulan dan Saran Inulin dapat dimanfaatkan sebagai prebiotik, manfaat inulin bagi kesehatan antara lain adalah menurunkan gula darah dan lipid dalam darah, meningkatkan kinerja sistem pencernaan. Bentuk aplikasi dari inulin tidak hanya sebatas suplemen namun juga dapat ditambahkan ke dalam produk pangan. Penambahan inulin pada produk pangan dapat meningkatkan nilai energi, meningkatkan karakteristik fisik dan sensorik. Agar pemanfaatan inulin dapat lebih meluas, perlu adanya penelitian mengenai aplikasi inulin pada berbagai produk pangan lainnya, sehingga diharapkan fungsi inulin sebagai bahan pangan fungsional dapat dapat lebih dimanfaatkan oleh masyarakat. Daftar Pustaka Aneta Cegielka. 2012. Effect of Inulin on the Physical, Chemical and Sensory Quality Attributes of Polish Chicken Burgers. Journal of Food Research. Vol. 1, No. 1. 169178. Carlett Ramirez Farias, Kathleen Slezak, Zoe Fuller, Alan Duncan, Grietje Holtrop and Petra Louis. 2009. Effect of Inulin on the Human Gut Microbiota: stimulation of Bifidobacretium adolescentis and Faecalibacterium prausnitzii. British Journal of Nutrition. 101. 541-550. Minda Azhar. 2009. Inulin Sebagai Prebiotik. Sainstek. Vol XII, Nomor 1. Park Byung-Sung. 2011. Effect of Oral Administration of Jerusalem Artichoke Inulin on Reducing Blood Lipid and Glucose in STZ-Induced Diabetic Rats. Journal of Animal and Veterinary Advances. 10(19). 2501-2507. Ryan Pieter Imanuel Nalle, Dr. Ir. Joni Kusnadi, M.Si, Dian Widya N. STP. MP. 2012. Pembuatan Minuman Sinbiotik Sari Bengkuang (Pachyrhizus erosus) (Kajian Lama Fermentasi dan Kecepatan Agitasi).
