SENYAWA BIOAKTIF
DEFINISI
Senyawa bioaktif merupakan senyawa yang mempunyai efek fisiologis dalam tubuh yang berpengaruh positif terhadap kesehatan manusia
Peran senyawa bioaktif dalam tubuh diperoleh jika senyawa tersebut mencapai lokasi aksinya (site of action)
SENYAWA BIOAKTIF DALAM LEGUME DAN SEREALIA
Isoflavon dalam kedelai
Peptida bioaktif dalam kedelaiAntioksidan dalam serealia dan kacangkacangan Asam lemak linoleat dan linolenat
1. ISOFLAVON
Isoflavon merupakan senyawa fenolik dalam kedelaiKadarnya dapat mencapai 3 mg/g Ada dalam bentuk:Aglukon (daidzein, genistein, glycitein) Glukosida (konjugasi dengan glukosida yaitu daidzin, genistin, glycitine) Malonil glukosida Asetil glukosida
BENTUK LAINLignan Coumestans Resorcyclic acid lactones (mikotoksin)
FUNGSI BAGI KESEHATAN
Mencegah penyakit yang terkait hormon Mencegah kanker payudara, postrat, usus besar Mencegah penyakit kardiovaskular Mencegah problem kesehatan tulang Mencegah sindrom pasca menopause
PENYAKIT KARDIOVASKULAR
Menurunkan kadar lipid serum Mencegah oksidasi LDL
PENCEGAHAN KANKERGenistein: protein tyrosine kinase inhibitor Protein tyrosine kinase: diperlukan pada pertumbuhan sel kanker
HORMONE RELATED DISEASEEstrogen: phytoestrogen Less potent
BIOAVALABILITAS
Definisi: kecepatan dan jumlah bahanbahan aktif/senyawa tertentu yang dapat diserap dari produk dan dapat mencapai lokasi aksinya (site of action) Biasanya dievaluasi dari konsentrasi pada plasma darah dan urin
Bentuk glukosida tidak diserap utuh tetapi diserap dalam bentuk aglukon Perlu enzim glukosidase Enzim tersebut dari mikroflora usus Untuk fortifikasi: Bentuk aglukon Enzimatis Fermentasi misal dengan Bifidobacteria
STABILITAS
Stabil terhadap panas Larut dalam air Selama pengolahan mengalami intra-konversi dari satu bentuk ke bentuk lain Dapat mengalami reaksi Maillard
Isoflavon utama dalam kedelai: daidzin dan genistin Daidzein mempunyai aktivitas melindungi sel dari proses oksidasi atau stress oksidatif yang menginduksi toksisitas
PRODUK OLAHAN
Kadar isoflavon hampir tidak berubah padaTahu Tempe Miso Susu kedelai tanpa pengenceran Keju kedelai
Lebih rendah pada:Konsentrat protein kedelai hasil ekstraksi alkohol Kecap
PRODUK FERMENTASI
Bentuk tidak terkonjugasi Hasil aktivitas glukosidase mikroba Ketersediaan meningkat
DOSIS YANG DIANJURKAN
Dalam bentuk aglukonSindrom pasca menopause: 60 mg/hari
Meningkatkan densitas tulang: 60100 mg/hariMenurunkan LDL kolesterol: 37-62 mg/hari
2. PEPTIDA BIOAKTIF
Peptida endogen sering berperan seperti hormonBerinteraksi dengan reseptor hormon Berperan dalam pengaturan: metabolisme, ekskresi kelenjar, pengaturan tekanan darah Mempengaruhi Central Nervous System Hormon berupa peptida sebagian besar hormon yang dihasilkan hypothalamus Peptida tersebut dapat diperoleh dari makanan
Hasil hidrolisis protein Sebagai senyawa pengatur (regulatory compound): aktivitas seperti hormon Paling banyak berasal dari susu dan produk olahannya Peptida bioaktif dari kedelai: pencegahan berbagai penyakit kronis
PERAN PEPTIDA BIOAKTIF
Peptida endogen sering berperan sebagai hormon atau neurotransmitter Berperan penting dalam proses fisiologis Peptida dapat mempengaruhi CNS
Beberapa jenis hormon hypothalamus merupakan peptidaPeptida bioaktif dapat diperoleh dari makanan dan mempunyai aktivitas seperti hormon
PEPTIDA BIOAKTIF DARI PANGAN
Umumnya mengandung AA 9-20, ada perkecualian seperti lunasin (antikanker) yang mempunyai AA 43 Sumber utama: susu, sumber lain: telur, ikan, serealia (gandum, beras, barley, jagung, kedelai) Populasi yang mengkonsumsi kedelai tinggi: insiden kanker rendah, terkait peptida bioaktif
JENIS-JENIS PEPTIDA BIOAKTIFSUMBER Isolat protein kedelai Konsentrat protein kedelai Tepung kedelai/gandum Protein kedelaiTepung kedelai tanpa lemak
PREPARASIPepsin, papain, khimotripsin, crude enzymes
AKTIVITAS AntioksidanHipokolesterolemik
Pepsin, tripsin Papain atau pronase Termolase Alkalase
Growth promoting Antikanker Hypotensive
Protein kedelaiKedelai
Protease D3 Peptida dari glisininPeptida dari atau konglisinin
HypotensiveHipokolesterolemikStimulasi kekebalan
Protease dari B. substilis Antihipertensi
GlisininKonglisininPasta kedelai hasil fermentasi
Fermentasi Termolisin
Antihipertensi ACE inhibitor
Gandum Protein jagung ( zein)
Pepsin, tripsin, khimotripsin ACE inhibitor
AKTIVITAS BIOLOGI PEPTIDA BIOAKTIF KEDELAI
1. ANTIHIPERTENSI
Paling banyak diteliti
Mempunyai aktivitas antihipertensi dengan cara menghambat Angiotensin Converting Enzyme (ACE) Produk hasil fermentasi kedelai seperti kecap, nato, tempe: sumber peptida bioaktif penghambat ACE
ACE
ACE merupakan dipeptidilkarboksipeptidase yang berasosiasi dengan pengaturan tekanan darah ACE mengkonversi angiotensin I (dekapeptida) menjadi angiotensin II (oktapeptida) yang bersifat vasoconstrictor sehingga tekanan darah meningkat
2. HIPOKOLESTEROLEMIK
Menurunkan trigliserida dan kolesterol Senyawa yang berperan: isoflavon dan protein kedelai
Mekanisme belum jelasHipotesis: protein kedelai berikatan dengan asam empedu sehingga menghambat reabsorpsi lemak
3. ANTIOBESITAS
Kedelai telah lama digunakan untuk mengendalikan obesitasProtein kedelai telah diformulasikan pada berbagai produk pangan untuk mengendalikan obesitas menggantikan protein pada beberapa produk pangan
Peran protein kedelai dalam menurunkan obesitas:
Menurunkan rasa lapar
Meningkatkan kecepatan metabolismeMeningkatkan kehilangan berat
Menurunkan deposisi trigliseridaMeningkatkan metabolisme lipida dan mengurangi timbunan lemak
Efek rasa kenyang Peptida menstimulasi rasa kenyang dengan cara Mengaktivasi opioid dan kholesistokinin (CCK)-A
Berinteraksi dengan mukosa usus halus sehingga menurunkan rasa lapar dan memperlambat pengosongan perut
4. ANTIOKSIDAN
Beberapa jenis AA seperti Tir, Trp, His, Lis, Met bersifat antioksidan Sifat antioksidan peptida tergantung dari strukturnya dan proses hidrolisis
Mis: Pro-His-His bersifat antioksidatif: pengkelat logam, hydroxil sequencher, oxygen sequencher Contoh: kefir dari susu kedelai bersifat antioksidatif
5. ANTIKANKER
Protein kedelai: aktivitas antikanker
Contoh:Kunitz trypsin inhibitor: menghambat perkembangan sel kanker rahim
Isolat protein kedelai bersifat antiproliferatif
Hipotesis: peptida yang bersifat hidrofobik dari kedelai bersifat antikanker
6. STIMULASI KEKEBALAN
Peptida kedelai mempunyai sifat sebagai stimulan kekebalan Beta konglisinin menstimulasi aktivitas phagositosis
PROSES PEMBUATAN
1. HIDROLISIS ENZIMATIS DAN KIMIAWI
2 metode utama yaitu hidrolisis asam dan enzimatis Hidrolisis asam:Sederhana Murah Kontrol sulit Dapat menyebabkan kerusakan AA
Hidrolisis enzimatis
Mudah dikontrol
Tidak menyebabkan kerusakan AAPaling banyak digunakan Jenis enzim menentukan jenis peptida yang dihasilkan Enzim yang digunakan: tripsin, subtilisin, khimotripsin, termolisin, pepsin, proteinase K, papain, dan plasmin Dapat dikombinasikan dengan asam Dapat merupakan kombinasi beberapa enzim
2. FERMENTASI
Merupakan cara efektif untuk menghasilkan peptida bioaktif Peptida tsb dihasilkan oleh aktivitas mikroba pada produk fermentasi atau oleh enzim yang dihasilkan mikroba Contoh: Peptida ACE inhibitor yaitu Ala-Phe- His dihasilkan pada fermentasi nato ACE inhibitor dihasilkan pada fermentasi kecap dan tempe
3. SINTESIS
Merupakan cara yang efektif untuk skala besar Tiga cara sintesis adalah: Sintesis kimiawi: paling banyak digunakan Rekombinasi DNA: untuk peptida dengan residu AA banyak. Kelemahan kesulitan rekoveri dan ekstraksi
1.
2.
3.
Enzimatis: terbatas pada sekuen pendek
ISOLASI DAN PEMURNIAN
Isolasi dan purifikasi menggunakan metode yang umum digunakan untuk protein Karena ukuran dan BM kecil: modifikasi proses Salting out dan ekstraksi pelarut biasa digunakan sebelum purifikasi
3. ANTIOKSIDAN
Peroksidasi dalam tubuh
Dalam biomembran terjadi proses biologis yang menghasilkan produk oksigen reaktif seperti H2O2, O2.Tubuh mempunyai enzim yang berperan dalam stress oksidatif yaitu glutation peroksidase dan superoksida dismutase Pada keadaan tertentu, pertahanan seluler tubuh terhadap stress oksidatif tidak cukup Diperlukan antioksidan dari makanan
Penyakit terkait peroksidasi
Peroksidasi lemak dalam membran menyebabkan kerusakan struktur membran dan rusaknya organela dalam sel Reseptor yang terdapat dalam membran dapat dilepaskan atau diinaktivasi Efek sekunder peroksidasi lemak adalah inisiasi reaksi radikal bebas yang diturunkan dari peroksida yang berdifusi dalam sel atau ditransportasikan lewat aliran darah.
Produk peroksidasi lemak, mempunyai kemampuan berikatan kovalen dengan asam nukleat dan menginduksi perubahan DNA. Stress oksidatif dapat merusak berbagai biomolekul dan protein serta DNA merupakan target yang pertama. Peningkatan kerusakan oksidatif berperan pada sebagian besar penyakit Peroksidasi lemak mengaktivasi proses kematian sel melalui degradasi
Penyakit terkait radikal bebas
Aterosklerosis Penyakit jantung Iskemia Penuaan (aging) Kanker Penyakit kardiovaskular Katarak Alzheimer dll
Antioksidan dan penyakit neurodegeneratif
Ada hubungan antara stress oksidatif sistemik dengan penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer Alzheimer disebabkan oleh kerusakan sel-sel syaraf pada sistem syaraf pusat (CNS=Central Nervous System) CNS sensitif terhadap kerusakan oksidatif karena mengandung PUFA tinggi
Daidzein dapat melindungi otak dari stress oksidatif
Antioksidan
Proteksi tubuh terhadap radikal bebas Radikal bebas: Penyakit: karsinogenesis, kardiovaskular Aging
ANTIOKSIDAN DALAM SEREALIA DAN LEGUME1. Fenol, asam fenolat dan turunannya 2. Flavonoid 3. Tochols 4. Fosfolipid 5. Asam amino dan peptida 6. Asam fitat 7. Pigmen
DISTRIBUSISerealia banyak terdapat pada: Hull dan aleuron: fenol, flavonoid, pigmen, dll Germ: fosfolipid, tochols Legume banyak terdapat pada: Kulit Embrio
FENOL, ASAM FENOLAT, DAN TURUNANNYASerealia:
Asam fenolat seperti ferulat, kafeat, phidroksibenzoat, asam p-kaumarat, dll Kadar kurang dari 0,02% (bk) Asam klorogenat, isoklorogenat, kafeat, ferulat, pkaumarat, dll
Legume:
Fenol merupakan antioksidan primer yang berperan mengakhiri reaksi radikal bebas atau menstabilisasi radikal bebas (akseptor radikal bebas)
FLAVONOID
Merupakan fenol yang terdapat dalam tanaman Senyawa yang termasuk flavonoid adalah flavon, isoflavon, katekin, flavonon, dan chalones Merupakan antioksidan primer
TOCHOLS
Yang termasuk dalam kategori tochols adalah tokoferol dan tokotrienol Serealia dan legume kaya akan tochols Merupakan antioksidan primer yang dapat diregenerasi oleh vitamin C
FOSFOLIPID
Banyak terdapat dalam legume dan serealia Sinergis dengan antioksidan lain seperti tokoferol dan flavonoid
Pada proses pengolahan minyak kacang dihilangkanEfek negatif: pembentukan warna gelap pada minyak
ASAM FITAT
Kadar dalam serealia dan legume dapat mencapai 1-3% (bk) Merupakan 50-90% bentuk fosfor dalam biji
Mekanisme antioksidan: pengkelat logam prooksidan
PIGMEN
Pada serealia: karotenoid terutama xantofil dan karoten seperti pada jagung Pada legume: antosianin seperti pada kacang jogo Karotenoid: sequencher singlet oksigen
Klorofil pada legume: prooksidan
ANTIOKSIDAN PADA SEREALIAJENIS Barley ANTIOKSIDANAsam fenolat Flavonoid Tochols Fosfolipida Fenol Tochols Fosfolipida Karotenoid Asam fenolat Flavon Tochols Fosfolipida Asam fitat Kaya antioksidan Asam fenolat Tochols Fosfolipida Taraxantin dan xantofil
JENIS Beras
ANTIOKSIDANAsam fenolat (termasuk oryzanol) Asam fotat Tochols Fosfolipida Asam fenolat Asam fitat Fosfolipida Tochols Asam fenolat Flavonoid Tochols Fosfolipida Karotenoid Asam fenolat Flavonoid Tochols Fosfolipida Asam fitat
Jagung
Rye
Millet
Sorghum
Oat
Gandum
Antioksidan dalam legumeJENIS LEGUME ANTIOKSIDAN
Kedelai
Kapri
Kacang tanah
Asam fenolat Flvonoid Tochols Fosfolipida Asam amino dan peptida Asam fenolat Tokoferol Fosfolipida Fosfolipida Flavonoid Tokoferol
PRODUK TRADISIONAL
Tempe dan miso Aktivitas antioksidan: Isoflavon:Potensi pada lipid/aqueous system Tidak efektif terhadap minyak
Baru diisolasi: asam 3-hidroksiantranilat (HAA)Strong antioxidative activity pada rabbit erythrocyte membrane ghost systems
3. NUTRACEUTICAL LIPIDSAsam oleat: kacang tanah Asam linoleat: kacang kedelai Asam linolenat : kacang kedelai, kacang merah
ASAM OLEATAsam lemak omega-9 Menurunkan kadar kolesterol Menurunkan resiko CHD
ASAM LINOLEATDisintesis menjadi asam arakhidonat Asam arakhidonat merupakan penyusun fosfolipid membran otak Menurunkan kadar LDL kolesterol
ASAM ALFA LINOLENAT
Diubah menjadi EPA dan DHA Fungsi EPA dan DHA: Menurunkan kadar TG plasma Menurunkan agregasi platelet Mempengaruhi metabolisme eikosanoid: PG, TX, LT: vasodilator, anti inflammatory Perkembangan otak dan retina
Prostaglandin
Tromboksan
Leukotrien
Prostasiklin
