Gam Arab adalah Manna ? Siri 1

"Dan Kami telah menaungi kamu dengan awan (dari panas matahari di padang pasir) dan Kami turunkan kepada kamu "Manna" dan "Salwa", (serta Kami berfirman): "Makanlah dari makanan-makanan yang baik yang Kami telah kurniakan kepada kamu". Dan tidaklah mereka menganiaya Kami (sebab mereka kufurkan nikmat itu), tetapi sebenarnya mereka adalah menganiaya diri sendiri." ( Al-Baqarah : 57)

Bismillah. 

Salam 24 Ramadhan.  Sana-sini telah berkumandang lagu-lagu raya.  Raya pun raya juga, tapi janganlah sampai terlepas 'lubuk emas' yang telah Allah S.W.T. sediakan dalam bulan Ramadhan ini terutama dalam sepuluh malam terakhir. Bonus yang terhebat sudah pastilah malam 'Lailatul Qadr'. Tidak usahlah berkira-kira bilakah malamnya, hidupkan sahaja malam-malam akhir ini dengan taqarub kepadaNya.  Hiasilah dengan solat-solat sunat, zikir, bacaan dan tadabbur al Quran dan bermuhasabah diri, bukannya menghidupkan pelita untuk tujuh likur! Bak kata pesan ustaz yang bagi tazkirah di surau Al Amin Seksyen 8 Bangi tempoh hari, Ramadhan mahupun Lailatul Qadr hanyalah alat untuk mencapai matlamat mardhatillah dan status hamba yang lebih bertaqwa kepada Allah Taala sepanjang bulan. 

InsyaAllah, kali ini, ambo akan kongsikan sedikit berkenaan Gam Arab. Apa itu Gam Arab? Belakangan ini, kerap kita didedahkan dalam radio bahawa produk kesihatan sama ada yang dikatakan berasaskan pemakanan sunnah ataupun tidak didatangkan dengan bahan yang dikatakan bertindak sebagai prebiotik, memberi kesan kekenyangan dan kondisioner dalam makanan tersebut.  Bahan itu biasanya dikaitkan dengan Manna iaitu makanan dari langit kepada Bani Israel semasa zaman kepimpinan Nabi Musa A.S. bersama Salwa. Jenis makanan apa pula Manna ini? 

Gam Arab (GA) adalah eksudat (bendalir yang keluar daripada kulit kayu pokok tertentu apabila ditoreh atau ‘dicederakan’) bergetah kering yang diperoleh daripada batang dan ranting pokok Akasia Senegal atau Akasia Seyal.  Penggunaan awal GA dibongkar dan ditemui oleh orang-orang Mesir untuk pengawetan mumia dan juga untuk penulisan inskripsi hiroglif. Pokok spesies Akasia tumbuh secara semulajadi di kawasan sub-Sahara Afrika yang separa gersang.  Bentuk GA adalah bercabang dan berantai, polisakarida yang kompleks, sama ada neutral atau sedikit berasid, didapati dalam keadaan campuran garam kalsium, magnesium dan kalium asid polisakarida (asid Arab).

Struktur GA adalah agak kompleks dengan rangkaian utama polisakarida ini dibina daripada (1 → 3) dan (1 → 6) rantaian unit β-D-galaktopiranosil bersama-sama dengan (1 → 6) rantaian unit asid uronik β-D-glukopiranosil.  Cabangan sampingan boleh mengandungi α-L-Rhamnopiranosa, asid β-D-lukuronik, β-D-galaktopiranosa dan unit α-L-arabinofuranosil dengan (1 → 3), (1 → 4), dan (1 → 6) rantaian glikosidik. Para penyelidik bersetuju bahawa GA mempunyai tiga bahagian utama (Williams et al 1990) iaitu :

1. Bahagian utama ialah polisakarida yang sangat bercabang (MW = 3 × 10⁵)  yang terdiri daripada tulang belakang β-(1   3) Galaktosa, yang dihubungkan dengan cabangan Arabinosa dan Rhamnosa, yang menyingkirkan asid glukuronik (ditemui dalam alam semula jadi sebagaimana garam magnesium, kalium, dan kalsium).

2. Bahagian kecil (~ 10%) dengan berat molekul yang lebih tinggi (~ 1 × 106 g / mol) iaitu kompleks protein-arabinogalaktan (Glikoprotein GAGP-GA) di mana rantaian arabinogalaktan diikatkan secara kovalen dengan rantaian protein melalui kumpulan asid amino serina dan hidroksiprolina.  Arabinogalaktan yang terikat dalam kompleks ini mengandungi ~ 13% asid glukoronik.

3. Pecahan yang terkecil (~ 1%) mempunyai kandungan protein yang paling tinggi (~ 50% berat) adalah Glikoprotein (GP) yang mempunyai komposisi asid amino yang berbeza.  Komposisi utama dicabangkan kepada polisakarida bahagian utama (MW = 3 × 10⁵).

Sebagai mana diterangkan sebelum ini, GA diperolehi daripada dua jenis pokok Akasia yang berbeza, iaitu Senagel dan Seyal. Kedua-dua jenis akasia ini mempunyai komposisi kimia dan ciri-ciri fizikal yang berbeza.  Meskipun kedua-dua jenis gam ini mempunyai residu gula yang hampir sama tetapi jenis Senegal mempunyai kandungan arabinosa dan kandungan 4-O-metil asid glukuronik yang lebih rendah berbanding jenis Seyal.  Sementara itu, jenis Senegal mempunyai kandungan rhamnosa dan kandungan asid glukuronik yang lebih tinggi berbanding Seyal.  Terdapat perbezaan purata jisim molekul antara kedua-dua jenis akasia ini di mana jenis Seyal adalah lebih tinggi daripada jenis Senegal walaupun kedua-duanya mempunyai ciri-ciri pengagihan jisim molekul yang hampir sama.  Data analisis bagi jenis Senegal dan Seyal diberikan dalam Jadual 1

Williams dan rakan sekerja (1990) mendapati bahawa pecahan yang kaya dengan protein mempunyai kandungan asid glukuronik yang lebih rendah.  Pecahan GA menunjukkan bahawa hanya komponen AGP dan GP komponen mempunyai struktur sekunder (Renard et al. 2006). Pecahan AGP diasingkan melalui kromatografi penapisan gel dan protein dipisahkan melalui penyaglikosilasi (deglycosylation) dengan asid hidrofluorik (HF) (Qi et al. 1991).  Pecahan AGP-protein mengandungi kira-kira 400 asid amino (~ 33% adalah hidroksiprolina).  Mahendran et al. 2008 mendakwa bahawa pecahan AGP adalah terdiri daripada susunan blok karbohidrat yang diikat pada rantaian polipeptida oleh ikatan kovalen pada serina dan hidroksiprolina. Komposisi asid amino dalam jenis Senegal dan Seyal adalah sama dengan unsur utamanya ialah serina dan hidroksiprolin (Jadual 2).

Pada masa kini, GA sedang digunakan dan diaplikasikan secara meluas sebagai penstabil, pemekat, pengemulsi dan pengkapsulan (encapsulation) dalam industri makanan, dan sedikit sebanyak dalam industry tekstil, seramik, litografi, kosmetik dan farmaseutikal (Verbeken et al. 2003). Dalam industri makanan, GA digunakan terutamanya dalam konfeksioneri, reroti, tenusu, minuman, dan sebagai ejen pengkapsulan. GA melakukan dua fungsi penting iaitu untuk melambatkan atau menghalang penghabluran gula, dan untuk pengemulsian lemak untuk memastikan penyebarannya adalah sama rata di seluruh produk.

GA adalah sama sekali berbeza daripada gam yang lain dimana ianya mempunyai kelarutan dalam air yang lebih tinggi dan kelikatan yang agak rendah.  GA boleh larut dalam air sejuk dalam kepekatan yang melebihi 5% manakala kebanyakan gam tidak boleh larut dalam air sejuk. Malah, GA mampu juga larut dalam air dengan kepekatan 50% w / v, dengan membentuk satu sebatian cecair dengan sifat-sifat berasid (pH ~ 4.5).  GA menjadi sebatian likat pada kepekatan yang tinggi kerana struktur molekulnya yang sangat bercabang mendorong kepada  kepadatan jumlah kecil hidrodinamik

GA adalah bahan heterogen yang mempunyai kedua-dua ciri hidrofilik dan hidrofobik. Maklumbalas fizikokimia GA adalah bergantung kepada keseimbangan interaksi hidrofilik dan hidrofobik ini.  Polimer yang mempunyai struktur molekul yang sangat bercabang dan berat molekul yang rendah ini bertanggungjawab memberikan sifat-sifatnya.  Ciri unik GA uang lain termasuklah perkaitan atau ikatan kovalennya dengan moieti (Suatu kumpulan atau radikal pada suatu sebatian) protein.  Moieti protein ini dianggarkan kaya dengan hidroksiprolina (Hyp), serina (Ser), dan prolina (Pro) yang merupakan teras dengan subunit polisakarida diikat melalui rantaian Ara-Hyp (model berbunga wattle). Moieti protein GA berperanan untuk sifat-sifat aktiviti permukaan, pembuihan (foaming) dan pengemulsian polimer ini (Phillips & Williams, 2000).

Dengan kata lain, bolehlah dijangkakan bahawa rantaian polipeptida hidrofobik menjerap dan menyusunatur molekul ke permukaan manakala blok karbohidrat menghalang flokulasi (Pengumpulan atau penggumpalan zarah kecil untuk membentuk zarah yang lebih besar) dan penggabungan melalui penolakan (repulsion) elektrostatik dan sterik.  GA berfungsi dengan mengurangkan ketegangan antara permukaan (interfacial tension) minyak-air, sekali gus memudahkan gangguan titisan emulsi semasa penyeragaman (homogenization).  Peptida yang hidrofobik menjerap kuat ke permukaan titisan minyak, manakala rantaian polisakarida yang hidrofilik memanjang keluar ke dalam sebatian, menghalang flokulasi ) dan penggabungan titisan melalui daya tolakan elektrostatik dan sterik.

Kompleks AGP adalah komponen utama yang berperanan memberi keupayaan kepada GA untuk menstabilkan emulsi, dengan menggabungkan komponen AGP protein yang ampifilik dengan permukaan titisan minyak, manakala pecahan karbohidrat yang hidrofilik yang disusn hala ke arah fasa cecair, menghalang pengumpulan (aggregation) titisan dengan penolakan elektrostatik. Polisakarida dimaklumi cenderung untuk bercampur dalam larutan cecair akueus.

bersambung ..

Moga-moga semua mendapat manfaat, diberkati Allah S.W.T. dan menjadi bekalan kebaikan di akhirat kelak.

Abdullah Abas ~ Pencinta Halal

Perunding berdaftar/ Ahli Professional MIFT

Tutor Keselamatan Makanan diiktiraf HABC

Facebook : inspirasi Halal

progenfadhli@gmail.com

(penulisan bersama Sdr Hamad Mohamad Salah Omar, pelajar Sarjana UKM dan pemuda hebat dari bumi Libya dalam memenuhi tugasan Kimia Makanan Lanjutan 2013)

Sumber :

1.         Bernard F. Gibbs, Selim Kermasha, Inteaz Alli and Catherine N. Mulligan. 1999. Encapsulation in the food industry: a review. International Journal of Food Sciences and Nutrition (1999) 50, 213±224

2.         Kashappa Goud H. Desai and Hyun Jin Park. 2005. Recent Developments in Microencapsulation of Food Ingredients. Drying Technology, 23: 1361–1394

3.         Shatabhisa Sarkar, Sumit Gupta, Prasad S. Variyar, Arun Sharma, Rekha S. Singhal. 2013. Hydrophobic derivatives of guar gum hydrolyzate and gum Arabic as matrices for microencapsulation of mint oil. Carbohydrate Polymers 95 (2013) 177– 182

4.         Adem Gharsallaoui, Gae¨lle Roudaut, Odile Chambin, Andre´e Voilley, Re´mi Saurel. 2007. Applications of spray-drying in microencapsulation of food ingredients: An overview. Food Research International 40 (2007) 1107–1121

5.         Jyothi Sri.S, A.Seethadevi, K.Suria Prabha, P.Muthuprasanna and ,P.Pavitra. 2012. Microencapsulation: A Review. International Journal of Pharma and Bio Sciences. Vol 3/Issue 1/Jan – Mar 2012

6.         Demet Guzey, D. Julian McClements 2006. Formation, stability and properties of multilayer emulsions for application in the food industry. Advances in Colloid and Interface Science 128–130 (2006) 227–248

7.         Savitha Krishnan, Rajesh Bhosale, Rekha S. Singhal. 2005. Microencapsulation of cardamom oleoresin: Evaluation of blends of gum Arabic, maltodextrin and a modified starch as wall materials. Carbohydrate Polymers 61 (2005) 95–102

8.         Vanna Sanna, Imtiaz A. Siddiqui, Mario Sechi,  Hasan Mukhta. 2013. Nanoformulation of natural products for prevention and therapy of prostate cancer. Cancer Letters 334 (2013) 142–151

9.         Christine Wandrey, Artur Bartkowiak, and Stephen E. Harding. 2010. Chapter 3 Materials for Encapsulation., Encapsulation Technologies for Active Food Ingredients and Food Processing.  Springer Science+Business Media

10.      Yael Dror, Yachin Cohen, Rachel Yerushalmi-Rozen. 2006. Structure of Gum Arabic in Aqueous Solution. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, Vol. 44, 3265–3271

11.      Miri Klein, Abraham Aserin, Paul Ben Ishai, Nissim Garti. 2010. Interactions between whey protein isolate and gum Arabic. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 79 (2010) 377–383

12.      Shao-Ping Nie, Cathy Wang, Steve W. Cui, Qi Wang, Ming-Yong Xie, Glyn O. Phillips. 2013. A further amendment to the classical core structure of gum arabic (Acacia senegal). Food Hydrocolloids 31 (2013) 42-48

13.      A. M. Showalter. 2001. Arabinogalactan-proteins: structure, expression and function. CMLS, Cell. Mol. Life Sci. 58 (2001) 1399–1417

14.      Ana C.A. Roque, A. Bicho, Iris L. Batalha, Ana S. Cardoso, Abid Hussain. 2009. Biocompatible and bioactive gum Arabic coated iron oxide magnetic nanoparticles. Journal of Biotechnology 144 (2009) 313–320

15.      A. M. Showalter Williams, P. A., Phillips, G. O. & Stephen, A. M. 1990. Spectroscopic and molecular comparisons of three fractions from Acacia senegal gum. Food Hydrocolloids 4(4):305-311.

16.      Williams, P.A., Phillips, G.O., 2000. Gum Arabic. In: Phillips, Williams, P.A. (Eds.), Handbook of Hydrocolloids. Boca Raton: CRC Press.

17.      Osman, M.E.; Williams, P. A.; Menzies, A. R. & Phillips, G. O. 1993. Characterization of Commercial Samples of Gum Arabic. Journal of Agricultural and Food Chemistry 41(1):71-77

18.      Verbekan,D., Dierckx, S. & Dewettinck, K.2003. Exudate gums: occurrence, production, and applications. Applied Microbiology and Biotechnology 63:10–21

19.      Mahendran, T., Williams, P. A., Phillips, G. O., Al-Assaf, S. & Baldwin, T. C. 2008. New Insights into the Structural Characteristics of the Arabinogalactan-Protein (AGP) Fraction of Gum Arabic. Journal of Agricultural and Food Chemistry 56(19): 9269-9276.

20.      Ross, A. H., Eastwood, M. A.,  Brydon, W.G., Anderson, J.R. & Anderson, D. M. 1983. A study of the effects of dietary gum arabic in humans. American Journal of Clinical Nutrition 37(3):368–375.