Analisis Asam Amino Pada Tepung Gaplek Terfortifikasi Tepung Kedelai (Glycine max (L)) (Analysis of Amino Acids on Dried-Cassava Flour Fortified Soybean (Glycine max (L)) Flour) Yohanes Martono, Lucia Devi Andriani, Sri Hartini, Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga, Indonesia Jl. Diponegoro No. 52-60, Salatiga.
[email protected] ABSTRAK Kebutuhan yang besar akan tepung terigu di Indonesia dapat diatasi dengan melakukan diversifikasi bahan pangan lokal seperti gaplek. Peningkatan kadar protein dan pengayaan asam amino dapat dilakukan melalui fortifikasi tepung gaplek dengan tepung kedelai secara fermentasi. Tujuan penelitian ini adalah mengidentifikasi asam amino pada tepung gaplek terfortifikasi. Metode meliputi pembuatan tepung gaplek terfortifikasi dengan perbandingan 25 g tepung kedelai dan 5 g jamur dari 100 g gaplek (substrat) dan difermentasi selama 40 jam, identifikasi asam amino menggunakan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa asam amino teridentifikasi pada tepung gaplek terfortifikasi adalah aspartat, glutamat, serin, histidin, glisin, arginin, alanin, tirosin, metionin, valin, isoleusin, leusin, dan lisin. Kata kunci : gaplek, fortifikasi, fermentasi, asam amino ABSTRACT The great demand of flour in Indonesia can be overcome with diversification of local food source, such as dried-cassava. Enhancement of proteins and enrichment of amino acids can be created by fortifying with soy-flour through fermentation in dried-cassava. The purposes of this study were to identify amino acids in fortified dried-cassava flour. The methods involved making fortified dried-cassava flour with ratio of 25 g (soy-flour) and 5 g (yeasts) of 100 grams dried-cassava during 40 hours fermentation, identifying amino acids using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The results showed that the the amino acids in fortified dried-cassava flour were aspartate, glumatate, serine, histidine, glicine, arginine, alanine, tyrosine, methionine, valine, isoleusine, leusine, and lysine. Keywords: dried-cassava, fortification, fermentation, amino-acid.
PENDAHULUAN Konsumsi terigu masyarakat Indonesia selama Januari – September 2011 naik sebesar 5.81 persen bila dibandingkan dengan tahun 2010. Dalam rangka memenuhi kebutuhan terigu, pemerintah melakukan impor terigu dari luar negri. Menurut Badan Pusat Statistik,
impor terigu Indonesia dari Januari - Agustus 2011 sudah mencapai 433.429 ton (Rosallina, 2011). Padahal, masalah ketahanan pangan ini dapat diatasi dengan diversifikasi pangan berbasis bahan pangan dasar lokal. Hal tersebut juga sesuai dengan Peraturan Presiden Nomor 22 tahun 2009 tentang Kebijakan Percepatan Penganekaragaman Konsumsi Pangan Berbasis Sumberdaya Lokal (Anonim,2010). Indonesia merupakan negara ke-4 sebagai negara penghasil gaplek dengan jumlah produksi sebesar 20 juta ton dari 220 juta ton produksi dunia (Anonim, 2007). Gaplek merupakan salah satu olahan ubi kayu (tanaman lokal) yang dikeringkan dengan energi yang dihasilkan sebesar 363 kilokalori namun kandungan protein hanya sebesar 1.1 gram per 100 gram tepung gaplek (Hidayat dkk, 2000). Padahal protein merupakan salah satu kriteria untuk menentukan nilai gizi bahan makanan (Arief, 2007). Pengayaan protein dapat dilakukan dengan fortifikasi tepung kedelai melalui proses fermentasi. Melalui fermentasi ini terjadi perombakan senyawa kompleks protein menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dan memiliki daya cerna amat tinggi (Silvia, 2009). Berdasarkan penelitian sebelumnya (Hadinataria, 2011), kondisi optimum dalam pembuatan tepung gaplek terfortifikasi adalah tepung gaplek difermentasi dengan tepung kedelai dan ragi (25 : 5) selama 42,12 jam. Pada kondisi ini, kadar protein terlarut yang dihasilkan adalah sebesar 9,00%. Namun, pada penelitian sebelumnya ini belum dilakukan identifikasi asam amino pada tepung gaplek terfortifikasi. Padahal, mutu protein juga dinilai dari kandungan asam amino pada suatu bahan pangan (Winarno, 1997). Selain itu tepung gaplek terfortifikasi ini juga berpotensi untuk menggantikan tepung terigu. Selama proses fermentasi, protein kedelai akan terdegradasi menjadi asam amino, sehingga protein terlarut akan meningkat dari 0,5% menjadi 2,5% (Deliani, 2008). Protein terlarut merupakan oligopeptida dan terdapat rantai kurang dari 10 asam amino serta memiliki sifat mudah diserap oleh sistem pencernaan, (Purwoko dan Handajani, 2007). Asam amino yang diperlukan tubuh adalah asam amino esensial karena asam amino esensial lebih cepat diserap dibandingkan asam amino non esensial di dalam tubuh (Linder, 1985). Selain itu, ketersediaan asam amino essensial juga menentukan kualitas gizi protein (De Man, 1997). Protein kedelai mengandung 9 jenis asam amino esensial, yaitu : sistein, isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan dan valin (Dwianingsih, 2010). Berdasarkan latar belakang di atas, maka penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi jenis asam amino pada tepung gaplek terfortifikasi tepung kedelai berdasarkan lama waktu fermentasi.
METODE PENELITIAN Bahan Dan Piranti Bahan Singkong yang digunakan adalah singkong varietas Gatot Kaca yang didapatkan dari daerah Salatiga. Kedelai yang digunakan adalah kedelai (Glycine max (L)) varietas Galunggung dan ragi yang digunakan adalah Ragi Ra-prima yang diperoleh dari Pasar Raya Salatiga. Sedangkan bahan kimia yang digunakan adalah NaOH, CuSO4.5H2O , NaK-Tartat, akuades, HCl, butanol, asam asetat glasial, ninhydrin, etanol, HCN, tetrahidrofuran(THF), ortophaldehid, leusin, fenilalanin, metionin, sistein, lysin-monochloryde, dan treonin (MerckGermany). Piranti Piranti yang digunakan antara lain : drying cabinet, grinder, ayakan aperture 250µm mesh no. 60, centrifuge (EBA 21 Hettich Zentrifugen), kertas saring, Spektrofotometer (Optizen UV 2120), kuvet, alat reflux, Plat KLT (Silica Gel 60 F 254 (Merck-Germany)), chamber, waterbath, Neraca Acis AD-600H, kertas saring Whatman 0,2 c, kromatografi cair kinerja tinggi (Shimadzu LC 10), dan piranti gelas. Metode Pembuatan Gaplek (Hadinataria, 20011) Singkong dibersihkan lalu dipotong kecil-kecil, selanjutnya potongan singkong direndam dengan air garam selama 1 malam. Potongan singkong kemudian dikeringkan dalam drying cabinet pada suhu 50oC selama 1 malam dan setelah kering, gaplek siap untuk perlakuan berikutnya. Pembuatan Tepung Gaplek Terfortifikasi (Hadinataria, 2011) Gaplek kering dikukus selama 30 menit, kemudian didinginkan. Setelah dingin, gaplek ditambah ragi dan tepung kedelai dengan perbandingan 5:25 (b/b) dari 100 gram gaplek kering dan difermentasikan dengan lama waktu 40 jam. Gaplek terfermentasi dikeringkan dalam drying cabinet dan setelah kering, gaplek terfermentasi dihaluskan dengan menggunakan grinder dan diayak dengan ayakan aperture 250µm, mesh no. 60.
Identifikasi Asam Amino dengan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) Preparasi Sampel Enam puluh miligram sampel ditambah 4 ml HCl 6 M, kemudian dipanaskan selama 24 jam dengan suhu 1100 C. Selanjutnya hasil hidrolisis dinetralkan dengan NaOH 6 M hingga 10 ml dan disaring dengan kertas saring Whatman 0,2 c. Dua puluh lima mikroliter sampel ditambah larutan OPA ( Ortophalaldehid ) sebanyak 300 µL dan diaduk selama 5 menit. Selanjutnya, 20 µL sampel dimasukkan ke dalam injektor KCKT. Analisis Sampel Sampel dianalisis dengan menggunakan kromatografi cair kinerja tinggi (Shimadzu LC 10) pada fase diam kolom Licrospher ® 100 RP 18 (125 x 4 mm,5 µm ). Sebagai fase gerak adalah Eluent A : metanol : 50 mM natrium asetat : Teterahidrofuran (THF) dan Eluent B :65 % metanol. Analisa ini dilakukan pada suhu 27 0C dengan kecepatan alir 1 ml/menit serta dideteksi dengan detektor fluorosen pada panjang gelombang 360 dan 460 nm. Standar asam amino yang digunakan sebagai pembanding adalah asam aspartat, glutamat, serin, histidin, glisin, arginin, alanin, tirosin, metionin, valin, isoleusin, leusin, lisin, dan fenilalanin. Analisis Data Data kromatogram asam amino hasil analisis KCKT dianalisa secara deskriptif.
HASIL DAN PEMBAHASAN Mutu protein suatu bahan makanan ditentukan ketersediaan asam amino yang dapat diserap oleh tubuh. Susunan asam amino pada tepung gaplek yang hanya ditambah ragi, tepung gaplek terfortifikasi dan tepung kedelai mengalami perubahan. Perubahan asam amino ini diakibatkan adanya pembentukan enzim protease oleh mikroorganisme yang dapat menghidrolisis protein sehingga terjadi perubahan kandungan asam aminonya selama fermentasi (Rusli, 2011). Pada proses fermentasi ini juga terjadi pengurangan jumlah asam amino dari tepung kedelai menjadi tepung gaplek terfortifikasi. Hilangnya asam amino ini disebabkan oleh deaminasi. Deaminasi adalah proses pemecahan (hidrolisis) asam amino menjadi asam keto dan ammonia (NH4+). Salah satu hasil deaminasi ini adalah senyawa nonnitrogen (C,H,dan O) yang digunakan sebagai sumber energi untuk pertumbuhan mikroba (Nugroho, 2012).
Kromatogram standar asam amino dengan konsentrasi 50 ppm (f) dapat dilihat pada Gambar 1. Sedangkan masing-masing kromatogram sampel gaplek, kontrol tepung gaplek yang difermentasi 40 jam (G40), tepung gaplek terfortifikasi pada fermentasi 0 jam (GF0), tepung gaplek terfortifikasi pada fermentasi 20 jam (GF20), dan tepung gaplek terfortifikasi pada fermentasi 40 jam (GF40) dapat dilihat pada Gambar 2, 3, 4, 5, dan 6.
Gambar1. Kromatogram Standar Asam Amino 50 ppm Keterangan : Standar dianalisa pada fase diam kolom Licrospher ® 100 RP 18 (125 x 4 mm,5 µm ) dan fase gerak adalah Eluent A : metanol : 50 mM natrium asetat : Teterahidrofuran (THF) dan Eluent B :65 % metanol. Suhu analisa adalah 27 0C dengan kecepatan alir 1 ml/menit serta dideteksi dengan detektor fluorosen pada panjang gelombang 360 dan 460 nm.
Gambar 2. Kromatogram Sampel Gaplek Keterangan : Kondisi analisa sampel gaplek sama dengan kondisi yang digunakan pada Gambar 1
Gambar 3. Kromatogram Sampel G40 Keterangan : Kondisi analisa sampel gaplek sama dengan kondisi yang digunakan pada Gambar 1.
Gambar 4. Kromatogram Sampel GF0 Keterangan : Kondisi analisa sampel gaplek sama dengan kondisi yang digunakan pada Gambar 1.
Gambar 5. Kromatogram Sampel GF20 Keterangan : Kondisi analisa sampel gaplek sama dengan kondisi yang digunakan pada Gambar 1.
Gambar 6. Kromatogram Sampel GF40 Keterangan : Kondisi analisa sampel gaplek sama dengan kondisi yang digunakan pada Gambar 1.
Pengayaan jumlah asam amino juga terjadi pada tepung gaplek kontrol menjadi tepung gaplek terfortifikasi selama proses fermentasi. Asam amino yang muncul setelah proses fermentasi adalah leusin dan sistein. Hasil ini juga selaras dengan penelitian yang dilakukan oleh Aro dan Aletor (2012) yang menunjukkan selama proses fermentasi terjadi pengayaan asam amino pada kulit ubi kayu. Pembentukan leusin melibatkan lima tahapan reaksi yang dimulai dari prekursor valin, yaitu 2- keto-isovalerate sampai reaksi terakhir yang dikatalisa oleh enzim transaminase. Sedangkan pembentukan atau sintesis asam amino sistein berasal dari metionin sebagai sumber sulfurnya. Kondensasi dari ATP dan metionin dikatalisis oleh enzim metionin adenosiltransfrease menghasilkan Sadenosilmetionin (SAM). Sadenosilmetionin
(SAM)
akan berubah menjadi S-adenosilhomosistein karena adanya transmetil. Selanjutnya berubah menjadi homosistein dan adenosin dengan bantuan enzim adenosilhomosisteinase. Homosistein berkondensasi dengan serin menghasilkan sistationin dengan bantuan enzim sistationase. Selanjutnya dengan bantuan enzim sistationin liase, sistationin diubah menjadi sistein dan α-ketobutirat. Gabungan dari 2 reaksi terakhir ini dikenal sebagai trans-sulfurasi (Nugroho, 2012).
Tabel 1. Konsentrasi Asam Amino Pada Gaplek dan GF40 No
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Gaplek AA Kons (ppm) Asp* Glu 5,692 Ser 9,732 Glis 14,345 Arg 13,205 Ala 8,130 Tyr 12,350 Val* Iso* Leu 5,752
AA Asp Glu Ser His Glis Arg Ala Tyr Met val Iso Leu Lys
GF40 Kons (ppm) 272,151 288,071 93,477 61,381 129,596 104,325 147,923 68,287 108,152 47,082 14,957 148,557 151,747
Ket : * menandakan bahwa asam amino tidak terkuantifikasi Asp = asam asapartat, Glu = Glutamat, Ser = serin, His = Histidin, Glis = Glisin, Arg = Arginin, Ala = Alanin, Tyr = Tirosin, Met = Metionin, Val = Valin, Ile = Isoleusin, Leu = Leusin, Lys = Lisin, Phe = Fenilalanin
Gaplek merupakan suatu bahan pangan lokal yang memiliki kadar protein yang sangat rendah yaitu sebesar 1,8 %. Walaupun kadar protein yang sangat rendah, gaplek memiliki jenis asam amino yang bervariasi, antara lain (dapat dilihat pada Tabel 1) : asam aspartat, glutamat, serin, glisin, arginin, alanin, tirosin, valin, isoleusin, dan leusin, namun kadar asam amino yang terkandung dalam gaplek juga sangatlah kecil bahkan beberapa asam amino seperti asam aspartat, valin, dan isoleusin tidak terkuantifikasi. Suatu bahan makanan dapat diperkaya atau ditingkatkan gizinya melalui fermentasi (Winarno, 1997). Fortifikasi dengan tepung kedelai yang dilakukan pada gaplek serta adanya proses fermentasi dapat meningkatkan kadar serta memperkaya jenis asam amino seperti histidin, metionin, dan lisin yang muncul pada sampel GF40. Hal tersebut dapat dilihat pada Tabel 1. Perubahan asam amino ini diakibatkan oleh mikroorganisme pada ragi yang memiliki aktivitas proteolitik yang mampu menguraikan protein menjadi bentuk lebih sederhana yaitu asam amino sehingga kadarnya pun meningkat (Deliani, 2008). Selain itu tepung gaplek terfortifikasi ini juga memiliki keunggulan yaitu adanya asam amino essensial jenis arginin yang tidak dimiliki oleh kedelai, dimana kedelai merupakan salah satu jenis bahan pangan yang mengandung 9 jenis asam amino esensial (Deliani, 2008).
Proses fermentasi ini juga dapat berlangsung karena adanya mikororganisme (Rhizopus oligosporus). Menurut Hesseltine (1965) dalam Deliani (2008) jamur Rhizopus oligosporus bersifat proteolitik dan ini penting dalam pemutusan protein. Jamur ini akan mendegradasi protein selama fermentasi menjadi dipeptida dan seterusnya menjadi senyawa NH 3 atau N2 (Winarno, 1997). Sehingga, semakin lama proses fermentasi berarti semakin lama kesempatan jamur mendegradasi protein, sehingga kesempatan untuk terjadinya perubahan jenis asam aminopun semakin besar selagi jamur tersebut masih memiliki kemampuan tersebut (Deliani, 2008). Selain itu berdasarkan penelitian Mursyid (2005) menyatakan bahwa terjadi peningkatan kadar yang tajam pada 14 jenis asam amino selama 72 jam waktu fermentasi pada onggok yang digunakan sebagai bahan pakan ayam yaitu sebesar 246%. KESIMPULAN Kesimpulan Asam amino yang teridentifikasi dengan menggunakan metode Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) adalah aspartat, glutamat, serin, histidin, glisin, arginin, alanin, tirosin, metionin, valin, isoleusin, leusin, dan lisin. DAFTAR PUSTAKA Anonim, 2007. Potensi Ekspor Gaplek Indonesia Ke China Mencapai Us$150 Juta. http://www.antaranews.com/view/?i=1194593012&c=ekb&s= [28 Februari 2012] Anonim, 2010. Rapat Konsolidasi Percepatan Penganekarakaman http://kantorketahananpanganblora.blogspot.com/2010/02/rapat-konsolidasipercepatan.html [30 Maret 2012]
Pangan.
Arief, Ratna Wylis. 2007. Penentuan Kualitas Protein Jagung dengan Metode Protein Efficiency Ratio. http://www.puslittan.bogor.net//index.php?bawaan=publikasi/isi_informasi&kod=PG2 06/02&kd=1&id_menu=5&id_submenu=21&id=157 [12 Desember 2011] Aro S.O dan V.A. Aletor. 2012. Proximate composition and amino acid profile of differently fermented cassava tuber wastes collected from a cassava starch producing factory in Nigeria. Livestock Research for Rural Development. ISSN 0121-3784. 24 March 2012. Deliani, 2008. Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Kadar Protein, Lemak, Komposisi Asam Lemak dan Asam Fitat Pada Pembuatan Tempe. Tesis. Medan. Sekolah PascaSarjana Univeristas Sumatera Utara. DeMan, J.M. 1997. Kimia Makanan, Hal. : 105. Penerbit ITB, Bandung. Dwianingsih, E.A. 2010. Karakteristik Kimia Dan Sensori Tempe Dengan Variasi Bahan Baku Kedelai/Beras Dan Penambahan Angkak Serta Variasi Lama Fermentasi. Laporan Hasil Penelitian. Surakarta. Universitas Sebelas Maret.
Hadinataria, Nerissa. 2011. Pemanfaatan Tepung Kedelai (Glycine Max (L)) Dalam Optimalisasi Pembuatan Tepung Gaplek Berprotein Sebagai Bahan Substitusi Tepung Terigu. Skripsi. Salatiga. Universitas Kristen Satya Wacana, FSM-Kimia. Hesseltine, C.W. 1965. Research at Nothern Regional Laboratory on Fermented Food. Proc. Conf. Soybean Products for Protein in Human Foods, USDA. Hidayat, S. Prihatin and L. Budiono. 2000. Kontribusi Gaplek Sebagai Substitusi Makanan Pokok terhadap Kecukupan Energi dan Status Gizi Balita Keluarga Petani Tadah Hujan Semarang. Penelitian Hibah Bersaing. Linder, M.C. 1985. Nutrional Biochemistry and Metabolism. Elsiver Science Publishing Company, Inc., California Musryid W. M, Ali. 2005. Solid State-Fermentation on Cassava Pomace with Aspergillus oryzae: The Evaluation of Proteins and Amino Acids Content, Digestibility, and Bioavailability Energy For Broiler Roasters. Buletin Peternakan Vol. 29(2), 2005. ISSN 01246-4400. Nugroho, Heru Santoso Wahito. 2012. Metabolisme Asam Amino. Bahan Kuliah Biokimia D III Kebidananan, Dinkes, Ponorogo. Purwoko dan Handajani. 2007. Kandungan Protein Kecap Manis Tanpa Fermentasi Moromi Hasil Fermentasi Rhizopus oryzae dan R. oligosporus. Jurnal Ilmiah Biodiversitas Vol. 8, No:2, 223-227. ISSN : 1412-033X, April 2007. Rosallina, 2011.Konsumsi Tepung Terigu Nasional Melambat. http://www.tempo.co/read/news/2011/10/27/090363609/Konsumsi-Tepung-TeriguNasional-Melambat [7 Desember 2011] Rusli, Kurniawan Ridho. 2011. Giving Grounds Remaining Mixture Bran And Tofu Fermentation With Monascus Purpureus Performance And Eggs Quality Of Layer. Tesis. Padang. Universitas Andalas. Silvia, Ayu. 2009. Pengaruh Penambahan Varietas Berat Inokulum terhadap Kualitas Tempe Biji Durian (Durio zibethinus). Skripsi. Medan. Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. Winarno F.G. 1997. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
