Mengenal Rare Sugar: Gula Alternatif Rendah Kalori

-

Masalah kesehatan global seperti obesitas, hiperlipidemia, hipertensi, dan diabetes menunjukkan peningkatan yang cepat di mana salah satu pemicu utamanya adalah tingginya asupan akan pangan dengan kandungan gula dan lemak. Oleh karena itu, rare sugar rendah kalori menjadi perhatian menarik bagi para peneliti untuk dikembangkan dalam produk pangan.

Komunitas Internasional Rare Sugar (ISRS, International Society of Rare Sugar) menjelaskan bahwa rare sugar adalah monosakarida dan turunannya yang terdapat di alam dalam jumlah yang langka. Pengertian tersebut mendeskripsikan bahwa sebagian besar monosakarida merupakan rare sugar dan hanya 7 jenis gula yang secara alami terdapat dalam jumlah melimpah, yaitu D-glukosa, D-fruktosa, D-galaktosa, D-mannosa, D-ribosa, D-xylosa, dan L-arabinosa.

Meskipun terdapat dalam jumlah yang sangat sedikit, rare sugar telah diketahui mempunyai banyak fungsi terdapat sistem biologis tubuh. Hal tersebut membuat ingridien ini mempunyai potensi yang besar untuk industri pangan dan farmasi. Beberapa jenis rare sugar dari kelompok gula alkohol seperti xylitol, mannitol dan erythritol secara luas telah diaplikasikan sebagai pemanis rendah kalori. Rare sugar lainnya, D-tagatosa mempunyai potensi sebagai agen antidiabetes dan pengendalian obesitas. Adapun D-allulosa yang mempunyai aktivitas antitumor, anti-inflamasi, antihipertensi, efek cryoprotektif, dan immunosuppresant. L-monosakarida menjadi prekursor penting senyawa-senyawa fungsional, misalnya L-tagatosa merupakan bahan awal untuk sintesis deoxygalactojirimycin (DGJ); L-sorbosa merupakan senyawa intermediate untuk pembentukan vitamin C atau L- asam askorbat; dan L-fruktosa secara efektif berfungsi dalam penghambatan enzim glikosidase (Zhang, dkk., 2017).

Penelitian yang dilakukan oleh Yun dkk. (2015) tentang penggunaan rare sugar sebagai agen antikaries pada gigi menunjukkan bahwa jenis gula 3,6-anhydro-L-galaktosa (AHG) dari mikroalga mempunyai kemampuan antikaries yang lebih daripada xylitol yang sekarang banyak digunakan pada pangan. Diketahui bahwa AHG mampu menghambat  Streptococcus mutans, bakteri utama penyebab pembusukan gigi. Dengan konsentrasi  10 g/l, AHG menghambat pertumbuhan S. mutans dan produksi asam. AHG hanya memerlukan konsentrasi yang lebih sedikit dibandingkan xylitol yang membutuhkan konsentrasi sekitar 40 g/l dan pertumbuhan S. mutans masih terjadi. Hal tersebut menjelaskan bahwa AHG dapat diaplikasikan sebagai ingridien antikaries baru untuk mengurangi karies gigi.

Produksi rare sugar

Zhang dkk (2017) menjelaskan bahwa secara umum sintesis rare sugar secara kimia akan menghasilkan limbah kimia dan produk samping lainnya, serta membutuhkan banyak reaksi dan manipulasi gugus fungsional. Oleh karena itu, produksi rare sugar dengan memanfaatkan enzim dianggap lebih ramah lingkungan. Selain itu, metode enzimatis juga mempunyai kelebihan seperti pengaturan kondisi reaksi yang relatif mudah dan tingkat spesifikasi yang tinggi, efisien, dan berkelanjutan. Namun demikian, yield yang diperoleh dari hasil produksi enzimatis tetap harus memenuhi untuk produksi rare sugar skala industri, misalnya pada produksi xylitol. Beberapa produksi rare sugar secara biologi dalam skala besar dapat dilihat pada Tabel 1.

Selain sebagai salah satu jenis rare sugar yang langsung diaplikasikan pada produk, xylitol juga merupakan bahan baku untuk produksi jenis rare sugar lainnya seperti L-lyxosa, L-xylosa dan L-arabinosa karena efisien secara ekonomi (Gambar 1). Terkait produksi xylitol, Granstrom dkk (2007) menjelaskan bahwa proses pembuatan xylitol komersial secara kimia telah dikembangkan sekitar tahun 1970-an. Kemudian, muncul beberapa metode produksi xylitol sebagai alternatif dari proses kimia yang telah ada, misalnya metode dengan keseimbangan reduksi-oksidasi dari S. cerevisiae dan strain Candida. Namun, meskipun produktifitas xylitol dengan metode mikrobiologi dapat ditingkatkan, misalnya dengan proses fed-batch, akan tetapi metode kimia tetap lebih kompetitif dari sisi industri. Metode kimia dalam skala industri dapat menghasilkan xylitol dengan yield antara 50 – 60%.


Tabel 1. Beberapa produksi rare sugar secara biologi dalam skala besar

Rare sugar

Biokatalis

Kondisi operasi

Konsentrasi substrat

Produksi (g/L)

Produktivitas (g/L h)

D-allulosa

A.Tumefaciens Kease terimobilisasi

pH 9; suhu 55oC

500 g/L D-fruktosa

325

527

D-tagatosa

Geobacillus stearothermophilus L-AI terimobiliasi

pH 8; suhu 60oC

300 g/L D-galaktosa

145

54

Xylitol

Fermentasi Candida tropicalis

pH 6,5; suhu 30oC

200 g/L D-xylosa

20 g/L D-glukosa

182

12

Mannitol

Lactobacillus intermedius

pH 5; suhu 37oC

100 g/L D-fruktosa

50 g/L D-glukosa

94,7

28,4

Erythriol

Pseudozyma tsukubaensis

pH 6; suhu 34oC

400 g/L D-glukosa

245

2,86

Sumber: Zhang dkk (2017)


Gambar 1. Produksi xylitol dari D-xylosa dan perannya sebagai bahan dasar jenis rare sugar lainnya



Produksi rare sugar dengan mendekatan enzimatis membutuhkan usaha lebih lanjut untuk pengembangan metode yang lebih efektif. Beberapa tantangan utama dalam produksi rare sugar dengan metode enzimatis untuk skala industri adalah terkait optimasi pH basa, stabilitas enzim yang lemah terhadap panas, rendahnya efisiensi reaksi katalitik, rasio konversi, serta pemenuhan persyaratan keamanan pangan. Untuk mengatasi masalah-masalah terebut, diperlukan pemilihan enzim dan modifikasi molekuler  menggunakan mutagenesis langsung pada sisi enzim, mutagenesis secara acak, dan lain sebagainya. Zhang dkk (2017) menjelaskan bahwa dengan pemilihan enzim dan modifikasi molekuler  dapat diperoleh mutan dengan sifat-sifat yang sangat bagus seperti pH asam yang optimal, kuat dan stabil terhadap panas serta efisiensi katalitis yang tinggi.

Referensi:

Zhang, Wenli., Zhang, Tao., Jiang, Bo., Mu, Wanmeg. 2017. Enzymatic approches to rare sugar production. Biotechnology Advances Research Review. Doi: http: 10.1016/j.biotechhadv.2017.01.004

Granstrom, Tom Birger., Izumori, Ken., Leisola, Matti. 2007. A rare sugar xylitol. Part II: biotechnological production and future applications of xylitol. Application Microbiology Technology, 74: 273-376g

Yun, E.J., Lee, A.R., Kim, J.H., Cho, K.M., Kim, K.H. 2016. 3,6-Anhydro-1-galactose, a rare sugar from agar, a new anticariogenic sugar to replace xylitol. Food Chemistry. Doi: http://dx.doi.org/10.1016/j/foodchem.2016.11.066



Declaimer: Artikel ini sebelumnya telah terbit di Majalah Foodreview Indonesia. Lebih lengkapnya silakan kunjungi www.foodreview.co.id atau email: langganan@foodreview.co.id




Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Tangan Tuhan atau Tangan Tuan? part I

-
Gambar
Hmm… dilema yang sempat saya rasakan tahun-tahun belakangan ini tiba-tiba muncul kembali. Kira-kira 2 tahun lalu ketika masih menjadi bagian kecil dari mereka, saya sedikit tersadar bahwa ada yang tidak pada tempatnya. Tapi sebagai seorang yang masih sangat junior, saya cuma menjadi pengamat. Mengamati langkah-langkah mereka, mengamati langkah-langkah yang bukan mereka. Dan berkat pertemuan dengan seorang senior yang berpikiran sama dengan saya, saya pun mendapatkan informasi aktual terkait gerakan mereka di “teritorial tetangga”. Sip, sedikit banyak tahu dan semakin risih melihat gelagat mereka. Yap, nilai-nilai kesucian itu telah terkotori dengan intrik-intrik busuk dan picik. Dulu, saya kira mereka adalah agen-agen terbaik penjaga nilai-nilai kesucian itu. Dulu, mereka selalu berlagak manis di depan kami para junior yang masih polos. Dulu, mereka mereka mengagung-agungkan persaudaraan dan janji-janji manis akan nilai-nilai kesucian. Tapi sekarang, lupakan senyum manis itu. Lu...
Baca selengkapnya

CLIMB

-
Gambar
 Di bulan – bulan penghujung tahun 2017. Saya lupa tepatnya bulan apa. Lari pagi bukan suatu kebiasaan buat saya. Jika saja bukan karena sesuatu yang seperti menekan otak ini, saya akan lebih memilih berbaring di kost daripada lari keliling Kebun Raya Bogor di hari kerja. Seperti yang saya lakukan saat itu. Mengingat masa itu, rasanya geli sendiri. Seakan semua begitu drama. Meskipun begitu adanya pada masa itu. Dan semua itu pasti memberikan timbal balik pengalaman akan sebuah kegagalan dan bagaimana menyikapinya. There’s always gonna be another mountain I’m always gonna wanna make it move Always gonna be uphill battle Sometimes I’m gonna have to lose Ain’t about how fast I get there Ain’t about what’s waiting on the other side It’s the climb Lantunan lirik Climb -nya Miles Cyrus versi Boyce Avenue itu menemani saya ketika itu. Yang rasa-rasanya bisa sedikit menjadi penyemangat bagi saya. Sekitar pukul 6 pagi, udara Bogor benar-benar masih segar. Dari Tugu Kuja...
Baca selengkapnya

Tangan Tuhan atau Tangan Tuan? part II

-
Dari postingan saya sebelum ini, ternyata ada beberapa teman yang menanggapi, sedikit berdiskusi, sedikit bertukar pikiran, dan sedikit memupuk pemahaman. Sebelumnya terima kasih buat temen-temen yang udah baca tulisan saya. Dari sedikit obrolan dengan temen-temen, saya mendapat beberapa hal yang juga baru saya mengerti. Huh, bingung harus mulai darimana.  Yap, saya baru ngerti bahwa ada celah yang memisahkan antara teman-teman yang sependapat dengan saya dengan mereka. Kebanyakan teman-teman ini adalah orang-orang yang sedikit banyak tahu tentang nilai-nilai kesucian tersebut saya lihat menjauh dari kelompok mereka. Orang-orang yang dari kecil diajari nilai-nilai kesucian, orang-orang yang dibesarkan dengan pemahaman-pemahaman terhadap nilai-nilai kesucian, orang-orang yang dalam pendidikan formalnya pun dijejali nilai-nilai kesucian, orang-orang yang ketika memasuki dunia perkuliahan telah terbekali pemahaman-pemahaman itu.  Di lain sisi, kelompok mereka se...
Baca selengkapnya