KAJIAN AKTIVITAS ANTIOKSIDAN DAN KADAR ANTIKOLESTEROL PADA ANGKAK DENGAN VARIASI JENIS SUBSTRAT (BERAS, JAGUNG DAN GAPLEK)
Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh derajat Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret
Jurusan/Program Studi Teknologi Hasil Pertanian
Oleh HADI WIYOTO H0605051
FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010
i
KAJIAN AKTIVITAS ANTIOKSIDAN DAN KADAR ANTIKOLESTEROL PADA ANGKAK DENGAN VARIASI JENIS SUBSTRAT (BERAS, JAGUNG DAN GAPLEK)
yang dipersiapkan dan disusun oleh HADI WIYOTO H0605051 telah dipertahankan di depan Dewan Penguji pada tanggal : 14 April 2010 dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Susunan Tim Penguji
Ketua
Ir. MAM. Andriani, MS NIP. 195005251986092001
Anggota I
Ir. Nur Her Riyadi P., MSi NIP. 195505201982111002
Surakarta,
April 2010
Mengetahui Universitas Sebelas Maret Fakultas Pertanian Dekan
Prof. Dr. Ir. H. Suntoro, MS NIP. 195512171982031003
ii
Anggota II
Ir. Choirul Anam, MT., MP. NIP. 196802122005011001
KATA PENGANTAR
Puji syukur penyusun panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan merangkumnya dalam skripsi berjudul “Kajian Aktivitas Antioksidan dan Kadar Antikolesterol pada Angkak dengan Variasi Jenis Substrat (Beras, Jagung dan Gaplek)”. Penelitian dan penyususnan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian dari Jurusan/Program Studi Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam penelitian dan penyusunan skripsi ini tentunya penulis tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Prof. Dr. Ir. H. Suntoro, MS selaku Dekan Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Ir. Kawiji, MS selaku Ketua Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Ir. Bambang Sigit Amanto, Msi selaku pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan dan arahan selama menempuh kuliah di Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta. 4. Ir. MAM. Andriani, MS dan Ir. Nur Her Riyadi P, MS selaku dosen pembimbing utama dan pendamping yang telah memberikan bimbingan dan nasehat selama penulisan dan penyusunan skripsi ini. 5. Ir. Choirul Anam, MT., MP. selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan. 6. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknologi Hasil Pertanian pada khususnya serta seluruh staf pengajar di Fakultas Pertanian Universitas Sebelas Maret Surakarta pada umumnya, terimakasih atas ilmu yang telah diberikan selama penulis menempuh kuliah. Semoga kelak bermanfaat.
iii
7. Ibu Sri Liswardani, STP., Pak Slamet, Pak Giyo, Pak Joko, terima kasih banyak atas segala bantuannya. 8. Ayah, Ibu, mas Luri beserta keluarga, mas Mun beserta keluarga, mbak Sur, mbak Asih, mbak Nur, mbak Wid beserta keluarga yang senantiasa memberikan doa, nasehat, semangat serta dukungan kepada penulis. 9. Rahadhilla Meita Fitriasari yang senantiasa memberikan doa, nasihat, motivasi, bantuan, selalu ada di saat susah dan senang, senantiasa menjadi pendengar yang baik dan selalu bersabar kepada penulis. 10. Teman seperjuangan Dita, Merlyta, Niken, Tina dan Fendi terima kasih atas kerja sama, pengertian dan kebersamaannya. 11. Helmi, Pramudita, mas Erwin, Irawan, Windi, mbak Pipit, bang Andri, Ilham, Jati, dan teman-teman mahasiswa Jurusan THP angkatan 2005 (H0605) yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Terima kasih untuk semuanya. 12. Teman-teman kos Klampis Ireng yang selalu memberikan motivasi dan dukungan kepada penulis. 13. Teman-teman mahasiswa Jurusan THP dan ITP angkatan 2004, 2006 – 2009. 14. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian penulisan skripsi ini. Pada penulisan skripsi ini penulis menyadari bahwa ‘tidak ada yang sempurna di dunia ini kecuali ciptaan-Nya’. Namun penulis tetap berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca.
Surakarta,
April 2010
Penulis
iv
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL.....................................................................................
i
HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................
ii
KATA PENGANTAR ..................................................................................
iii
DAFTAR ISI .................................................................................................
v
DAFTAR TABEL .........................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
viii
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
ix
RINGKASAN ...............................................................................................
x
SUMMARY ..................................................................................................
xi
BAB I
PENDAHULUAN .........................................................................
1
A. Latar Belakang .........................................................................
1
B. Perumusan Masalah .................................................................
3
C. Tujuan Penelitian .....................................................................
4
D. Manfaat Penelitian ...................................................................
4
BAB II LANDASAN TEORI .....................................................................
5
A. Tinjauan Pustaka ......................................................................
5
1. Beras...................................................................................
5
2. Jagung ................................................................................
8
3. Gaplek Singkong ................................................................
13
4. Angkak ...............................................................................
16
5. Antioksidan ........................................................................
19
6. Antikolesterol (Lovastatin) ................................................
22
B. Kerangka Berpikir ....................................................................
24
C. Hipotesis...................................................................................
25
BAB III METODE PENELITIAN...............................................................
26
A. Tempat dan Waktu Penelitian ..................................................
26
B. Bahan dan Alat .........................................................................
26
1. Bahan .................................................................................
26
v
2. Alat .....................................................................................
26
C. Tahapan Penelitian ...................................................................
26
1. Produksi Kapang Monascus purpureus .............................
26
2. Pembuatan Suspensi Monascus purpureus .......................
27
3. Pembuatan Angkak ............................................................
27
4. Uji Antioksidan ..................................................................
28
5. Uji Antikolesterol (Lovastatin) ..........................................
29
D. Rancangan Penelitian ...............................................................
29
E. Analisis Data ............................................................................
29
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .............................
30
A. Aktivitas Antioksidan Angkak .................................................
30
B. Kadar Antikolesterol Angkak ..................................................
32
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN......................................................
35
A. Kesimpulan ..............................................................................
35
B. Saran.........................................................................................
35
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
36
LAMPIRAN ..................................................................................................
41
vi
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Nilai Nutrisi Beras (per 100 gram Porsi Makanan) .......................
6
2.2
Komposisi Kimiawi dari Beras dan Beberapa Pangan Lainnya ....
7
2.3
Nilai Nutrisi Jagung Putih (per 100 gram Porsi Makanan) ............
10
2.4
Kadar Kalori, Protein dan Karbohidrat pada Berbagai Makanan Mentah (dalam 100 gram) ..............................................................
11
2.5
Kandungan Amilosa Biji Jagung dari Beberapa Varietas ..............
11
2.6
Nilai Nutrisi Singkong (per 100 gram Porsi Makanan) .................
14
2.7
Persyaratan Mutu/ Kualitas Gaplek Singkong (dalam persen) ......
16
4.1
Aktivitas Antioksidan Angkak Berbagai Jenis Substrat ................
31
4.2
Kadar Antikolesterol Angkak Berbagai Jenis Substrat ..................
33
vii
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
2.1
Reaksi Antara Radikal DPPH (C18H12N5O6) dengan Antioksidan
21
2.2
Rumus Bangun dari Lovastatin (C24H36O5) ...................................
24
2.3
Diagram Alir Kerangka Berpikir ...................................................
25
3.1
Diagram Alir Proses Penelitian ......................................................
28
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
1.
Produksi Kapang dan Pembuatan Suspensi Kapang M. purpureus ..
41
2.
Uji Aktivitas Antioksidan Angkak ....................................................
42
3.
Uji Kadar Antikolesterol (Lovastatin) Angkak ................................
43
4.
Hasil Analisa ANOVA......................................................................
45
5.
Foto Penelitian ..................................................................................
47
ix
KAJIAN AKTIVITAS ANTIOKSIDAN DAN KADAR ANTIKOLESTEROL PADA ANGKAK DENGAN VARIASI JENIS SUBSTRAT (BERAS, JAGUNG DAN GAPLEK)
HADI WIYOTO H0605051 RINGKASAN Angkak merupakan salah satu produk fermentasi beras dengan menggunakan kapang Monascus purpureus. Secara tradisional substrat yang digunakan untuk memproduksi angkak adalah beras. Pada umumnya, beras pera yang memiliki kadar amilosa tinggi lebih cocok digunakan untuk memproduksi angkak daripada beras dengan amilosa rendah. Substrat lain yang bisa digunakan untuk memproduksi angkak adalah jagung dan gaplek. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi jenis substrat (beras, jagung dan gaplek) terhadap aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol pada angkak serta untuk mengetahui jenis substrat yang mampu menghasilkan aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol paling tinggi pada angkak. Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu faktor (jenis substrat : beras, jagung dan gaplek), dengan 3 kali ulangan. Data hasil penelitian dianalisa dengan menggunakan ANOVA pada tingkat α = 0,05 serta dilanjutkan dengan DMRT pada tingkat α yang sama. Hasil penelitian menunjukkan bahwa jenis substrat mempengaruhi aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol angkak. Substrat beras memiliki aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan substrat jagung dan gaplek. Aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol angkak dengan substrat beras berturut-turut sebesar 45,6100% dan 0,026600%. Aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol angkak dengan substrat jagung berturut-turut sebesar 44,0500% dan 0,022833%, sedangkan aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol angkak dengan substrat gaplek berturut-turut sebesar 42,8333% dan 0,013200%.
Kata kunci : beras, jagung, gaplek, Monascus purpureus, angkak, aktivitas antioksidan, antikolesterol
x
STUDY OF ANTIOXYDANT ACTIVITY AND ANTICHOLESTEROL CONTENT ON RED YEAST RICE WITH SUBSTRATES VARIATION (RICE, CORN AND DRIED CASSAVA)
HADI WIYOTO H0605051 SUMMARY Red yeast rice is one of rice fermented product use Monascus purpureus. Traditionaly the substrates to produce red yeast rice is rice. Usually the rice with high amylose content is proper to produce red yeast rice than low amylose. The other substrates that can be used to produce red yeast rice are corn and dried cassava. The purposes of this research are to know the effect of substrates variation (rice, corn and dried cassava) on antioxidant activity and anticholesterol content in red yeast rice and also to know which substrates that produce the highest antioxidant activity and anticholesterol content. Design of this research is Completely Randomized Design that consist of one factor (the kind of substrates : rice, corn and dried cassava) with 3 replication. Then the data is analyzed with ANOVA at level of confident α = 0.05, and continued with DMRT at the same level. This result shows that the kind of substrates effect to antioxidant activity and anticholesterol content on red yeast rice. Rice substrates have higher antioxidant activity and anticholesterol content than the corn substrates and dried cassava substrates. Antioxidant activity and anticholesterol content on red yeast rice by rice substrates successively 45,6100% and 0,026600%. Antioxidant activity and anticholesterol content on red yeast rice by corn substrates successively 44,0500% and 0,022833%, while antioxidant activity and anticholesterol content on red yeast rice by dried cassava substrates successively 42,8333% and 0,013200%.
Key word : rice, corn, dried cassava, Monascus purpureus, red yeast rice, antioxidant activity, anticholesterol.
I. PENDAHULUAN
A. Latar belakang Angkak merupakan salah satu produk fermentasi beras dengan menggunakan kapang Monascus sp (Ardiansyah, 2005). Melalui proses
xi
fermentasi fasa padat dengan menggunakan kapang dari Monascus, butir beras yang tadinya berwarna putih akan diselimuti pigmen merah yang dihasilkan selama fermentasi. Metabolit yang terbentuk selama proses fermentasi umumnya berupa senyawa-senyawa poliketida seperti monascin, ankaflavin, rubropuctatin dan monascorubrin yang merupakan pigmen warna. Selain itu, proses fermentasi juga menghasilkan beberapa senyawa metabolit sekunder bentuk poliketida lain seperti monakolin K yang identik dengan lovastatin atau mevinolin serta senyawa monakolin lainnya yang berfungsi sebagai antikolesterol (Tisnadjaja, 2006). Senyawa antioksidan memiliki peran yang sangat penting dalam kesehatan. Berbagai bukti ilmiah menunjukkan bahwa senyawa antioksidan mengurangi resiko terhadap penyakit kronis seperti kanker dan penyakit jantung koroner. Karakter utama senyawa antioksidan adalah kemampuannya untuk menangkap radikal bebas. Radikal bebas merupakan molekul yang sangat reaktif karena memiliki elektron yang tidak berpasangan dalam orbital luarnya sehingga dapat bereaksi dengan molekul sel tubuh dengan cara mengikat elektron molekul sel tersebut (Amrun dan Umiyah, 2005). Karena secara kimia molekulnya tidak lengkap, radikal bebas cenderung mengambil partikel sel dari molekul lain, yang kemudian menimbulkan senyawa tidak normal dan memulai reaksi berantai yang dapat merusak sel-sel penting dalam tubuh (Anonima, 2009). Menurut Albert (1989) dalam Aryantha, dkk. (2004), lovastatin digolongkan ke dalam kelompok obat statin. Lovastatin sebagai agen hiperkolesterolemia mampu menurunkan kadar serum kolesterol, LDL, trigliserol dan VLDL dalam darah. Amita (2006), menyatakan bahwa dibanding penurun kolesterol lainnya (pengikat asam empedu, asam nikotinat, asam fibrat, penghambat absorpsi kolesterol), statin memiliki efek penurunan 1 LDL-C terbesar. Sehingga statin dijadikan obat utama untuk mengatasi hiperkolesterolemia Menurut Jenie, dkk. (1994), angkak secara tradisional diproduksi dengan meggunakan substrat beras. Pada umumnya, angkak yang beredar di
xii
pasaran terdapat dalam bentuk beras utuh. Winarno dan Titi (1994) menyatakan bahwa berbagai varietas beras dapat digunakan untuk memproduksi angkak, namun beras pera yang memiliki kadar amilosa tinggi lebih cocok digunakan untuk memproduksi angkak daripada beras dengan amilosa rendah. Berbagai varietas beras dapat digunakan sebagai medium pertumbuhan kapang M. purpureus. Santoso (1985) dalam Kasim, dkk. (2006) melaporkan bahwa beras pera dengan intensitas amilosa yang tinggi dan amilopektin yang rendah merupakan substrat yang baik untuk pembuatan angkak dan kandungan lovastatinnya. Beras yang lengket atau ketan mempunyai intensitas amilosa yang sangat rendah (<9%), beras yang sangat pulen mempunyai kandungan amilosa yang rendah (9-20%), beras yang pulen berintensitas amilosa tinggi (20-25%), sedangkan beras pera memiliki intensitas amilosa yang lebih tinggi yakni 25-30%. Kandungan protein pada beras umumnya berkisar antara 610%. Substrat beras biasa digunakaan dalam produksi pigmen angkak. Substrat lainnya adalah jagung, singkong, tepung tapioka dan gaplek, ubi, sagu, terigu, suweg dan kentang serta campuran onggok-ampas tahu (Yuan, 1980 dalam Kasim, dkk., 2006). Sedangkan Rahayu, dkk. (1993) menyatakan bahwa bahan berkarbohidrat lain seperti jagung dan cantel dapat pula digunakan sebagai media pertumbuhan dalam pembuatan angkak. Jagung merupakan salah satu jenis bahan makanan yang mengandung sumber hidrat arang yang dapat digunakan untuk menggantikan (mensubtitusi) beras karena jagung memiliki kalori yang hampir sama dengan kalori yang terkandung pada padi. Kandungan protein dan karbohidratnya pun hampir mendekati protein dan karbohidrat pada padi (Anonim, 1993). Menurut Suarni dan Widowati (2005), komponen utama jagung adalah pati, yaitu sekitar 70% dari bobot biji. Komponen karbohidrat lain adalah gula sederhana, yaitu glukosa, sukrosa dan fruktosa, 1-3% dari bobot biji. Pati terdiri atas dua jenis polimer glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. Komposisi amilosa dan amilopektin di dalam biji jagung terkendali secara genetik.
xiii
Gaplek merupakan salah satu cara pengolahan ubi kayu yang paling sederhana. Gaplek terutama mengandung zat pati seperti halnya beras. Tetapi berbeda dengan beras, jagung dan padi-padian lain, gaplek hanya memiliki kadar protein yang sangat rendah (Hastuti dan Rahardjo, 1983). Dari gaplek ubi kayu dapat dibuat tiwul, gatot dan dan macam-macam makanan lainnya (Tjokroadikoesoemo, 1986). Berdasarkan latar belakang di atas maka perlu dilakukan penelitian mengenai pembuatan angkak dengan menggunakan substrat beras, jagung dan gaplek. Penelitian ini dicobakan dengan menggunakan substrat berupa beras, jagung dan gaplek yang merupakan komoditi lokal yang masih jarang digunakan sebagai bahan baku dalam pembuataan angkak. Pemilihan jagung dan gaplek sebagai substrat dalam pembuatan angkak dikarenakan jagung dan gaplek memiliki kandungan karbohidrat yang hampir setara dengan beras selain itu juga harganya lebih murah. Penelitian ini juga bertujuan untuk menguji aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol (lovastatin) dalam angkak yang dibuat dari beras, jagung dan gaplek yang diinokulasi dengan Monascus purpureus. B. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang dikemukakan di atas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut : 1. Bagaimanakah pengaruh jenis substrat (beras, jagung dan gaplek) terhadap sifat aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol (lovastatin) dalam angkak ? 2. Jenis substrat manakah yang mampu menghasilkan aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol (lovastatin) paling tinggi pada angkak ? C. Tujuan penelitian Tujuan dari penelitian ini yaitu: 1. Mengetahui pengaruh variasi jenis substrat (beras, jagung dan gaplek) terhadap aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol pada angkak.
xiv
2. Mengetahui jenis substrat yang mampu menghasilkan aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol paling tinggi pada angkak. D. Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah yang dapat bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang pertanian dan pangan pada khususnya, mengenai potensi beras, jagung dan gaplek dalam pembuatan angkak. Selain itu, penelitian ini dapat memberikan acuan untuk memilih bahan baku dalam pembuatan angkak sehingga dapat menghasilkan angkak dengan aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol yang tinggi. II. LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka 1. Beras Menurut Anonimb (2009), kata “beras” mengacu pada bagian bulir padi (gabah) yang telah dipisah dari sekam. Sekam (Jawa merang) secara anatomi disebut “palea” (bagian yang ditutupi) dan “lemma” (bagian yang menutupi). Taksonomi tanaman padi sebagai berikut: Division
: Spermatophyta
Sub divisio
: Angiospermae
Klas
: Monocotyledoneae
Ordo
: Poales
Familia
: Poaceae
Genus
: Oryza
Spesies
: Oryza sativa
(Anonimb, 2009) Beras merupakan sereal yang paling populer di Indonesia. Dalam pengertian sehari-hari yang dimaksud beras adalah gabah yang bagian kulitnya sudah dibuang dengan cara digiling dan disosoh menggunakan alat pengupas dan penggiling (huller) serta penyosoh (polisher). Gabah
xv
yang hanya terkupas bagian kulit luarnya (sekam) disebut beras pecah kulit (brown rice). Beras pecah kulit tersusun atas perikarp 1-2%, aleuron dan testa 4-6%, embrio 2-3% dan endosperm 89-94%. Sedangkan beras pecah kulit yang seluruh atau sebagian dari kulit arinya telah dipisahkan dalam proses penyosohan disebut beras giling (milled rice). Beras yang biasa dikonsumsi atau dijual di pasar adalah dalam bentuk beras giling. Proses penggilingan dan penyosohan yang baik akan menghasilkan butiran beras utuh (beras kepala) yang maksimal dan beras patah yang minimal (Muchtadi dan Sugiyono, 1992).
Kadar zat gizi yang terdapat dalam beras dari varietas-varietas yang berlainan tidaklah sama. Terutama kadarnya akan zat putih telur 5 terdapat perbedaan yang agak tinggi antara suatu varietas dengan varietas lainnya. Perbedaan akan kadar zat gizi putih telur ini disebabkan oleh pembawaan atau sifat varietas (Siregar, 1981). Nilai nutrisi beras dapat dilihat pada Tabel 2.1 di bawah ini. Tabel 2.1 Nilai Nutrisi Beras (per 100 gram Porsi Makanan) Nutrisi Beras Komponen Utama Air, 10.46 g Energi, 370 kcal Energi, 1548 kj Protein, 6.81 g Total Lemak, 0.55 g Karbohidrat, 81.68 g Serat, 2.8 g Ampas, 0.49 g
Asam Amino Tryptophan, 0.079 g Threonine, 0.244 g Isoleucine, 0.294 g Leucine, 0.563 g Lysine, 0.246 g Methionine, 0.16 g Cystine, 0.14 g Phenylalanine, 0.364 g Tyrosine, 0.228 g
Mineral Kalsium, Ca, 11 mg Besi, Fe, 1.6 mg Magnesium, Mg, 23 mg Phospor, P, 71 mg Potassium, K, 77 mg Sodium, Na, 7 mg Seng, Zn, 1.2 mg Tembaga, Cu, 0.171 mg Mangan, Mn, 0.974 mg Selenium, Se, 15.1 mcg Vitamin Vitamin C, 0 mg Thiamin, 0.18 mg Riboflavin, 0.055 mg Niacin, 2.145 mg Asam Pantothenic, 0.824 mg Vitamin B-6, 0.107 mg Folate, 7 mcg Vitamin B-12, 0 mcg Vitamin A, 0 IU
xvi
Valine, 0.416 g Arginine, 0.568 g Histidine, 0.16 g Alanine, 0.395 g Asam Aspartic, 0.64 g Asam Glutamic, 1.328 g Glycine, 0.31 g Proline, 0.321 g Serine, 0.358 g
Vitamin A, RE, 0 mcg_RE
Sumber : Anonimc, 2009
Komposisi kimiawi dari beras dan beberapa pangan lainnya dapat dilihat pada Tabel 2.2 di bawah ini.
Tabel 2.2 Komposisi Kimiawi dari Beras dan Beberapa Pangan Lainnya Bahan makanan Beras pecah kulit Jagung kuning Ubi kayu Ubi jalar Kentang
Kadar (%) Lemak Hidrat arang 0,6 76 5 68 0,9 37 0,5 27 0,2 21
Protein 8 10 1 2
Air 12 15 51 64 73
Sumber : Siregar, 1981
Sebagaimana bulir serealia lain, bagian terbesar beras didominasi oleh pati (sekitar 80-85%). Beras juga mengandung protein, vitamin (terutama pada bagian aleuron), mineral dan air. Pati beras dapat digolongkan menjadi dua kelompok yaitu amilosa (pati dengan struktur tidak bercabang) dan amilopektin (pati dengan struktur bercabang). Komposisi kedua golongan pati ini sangat menentukan warna (transparan atau tidak) dan tekstur nasi (lengket, lunak, keras, atau pera) (Anonim, 2006). Astawan (2006) menyatakan bahwa komponen kimia beras berbeda-beda tergantung pada varietas dan cara pengolahannya. Selain sebagai sumber energi dan protein, beras juga mengandung berbagai unsur mineral dan vitamin. Sebagian besar karbohidrat beras adalah pati (8590%), sebagian kecil pentosan, selulosa, hemiselulosa dan gula. Dengan demikian sifat fisikokimia beras terutama ditentukan oleh sifat fisikokimia
xvii
patinya. Sebagian besar butir beras terdiri dari karbohidrat jenis pati. Hampir 90% berat kering beras adalah pati yang terdapat dalam bentuk granula. Pati beras terbentuk oleh dua jenis molekul polisakarida, yang masing-masing merupakan polimer dari glukosa. Kedua molekul tersebut adalah amilosa dan amilopektin. Beras biasa mengandung amilosa tinggi yaitu lebih besar dari 2%. Secara umum varietas beras biasa dapat digolongkan ke dalam 3 golongan berdasarkan pada kandungan amilosanya yaitu : golongan amilosa rendah, sedang dan tinggi. Beras dengan golongan amilosa rendah jika mempunyai kandungan amilosa 10-20%, misalnya beras cisadane dengan kandungan amilosa 20%. Apabila kandungan amilosa beras antara 20-25% maka dapat digolongkan ke dalam amilosa sedang, contohnya adalah beras IR 64 dengan kandungan amilosa 24%, dan golongan amilosa tinggi dengan kandungan amilosa 25-32%, contohnya adalah beras IR 36 dengan kandungan amilosa 25% (Riwan, 2008). Berbagai varietas beras dapat digunakan sebagai medium pertumbuhan kapang M. purpureus. Santoso (1985) dalam Kasim, dkk. (2006) melaporkan bahwa beras pera dengan intensitas amilosa yang tinggi dan amilopektin yang rendah merupakan substrat yang baik untuk pembuatan angkak dan kandungan lovastatinnya. Beras mempunyai kandungan amilosa yang berkaitan erat dengan tingkat kepulenannya. Beras dengan struktur lengket atau ketan mempunyai intensitas amilosa yang sangat rendah (<9%), beras yang sangat pulen mempunyai kandungan amilosa yang rendah (9-20%), beras yang pulen berintensitas amilosa tinggi (20-25%), sedangkan beras pera memiliki intensitas amilosa yang lebih tinggi yakni 25-30%. Kandungan protein pada beras umumnya berkisar antara 6-10%. Winarno dan Titi (1994) menyatakan bahwa semakin tinggi kadar amilosa beras semakin sesuai untuk produksi angkak. Sedangkan ketan tidak cocok untuk produksi angkak karena kelekatannya. 2. Jagung
xviii
Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting, selain gandum dan padi. Sebagai sumber karbohidrat utama di Amerika Tengah dan Selatan, jagung juga menjadi alternatif sumber pangan di Amerika Serikat. Penduduk beberapa daerah di Indonesia (misalnya di Madura dan Nusa Tenggara) juga menggunakan jagung sebagai pangan pokok. Selain sebagai sumber karbohidrat, jagung juga ditanam sebagai pakan ternak (hijauan maupun tongkolnya), diambil minyaknya (dari biji), dibuat tepung (dari biji, dikenal dengan istilah tepung jagung atau maizena) dan bahan baku industri (dari tepung biji dan tepung tongkolnya). Tongkol jagung kaya akan pentosa, yang dipakai sebagai bahan baku pembuatan furfural. Jagung yang telah direkayasa genetika juga sekarang ditanam sebagai penghasil bahan farmasi (Anonimd, 2009). Sistematika taksonomi tanaman jagung adalah sebagai berikut Kingdom
: Plantae (tumbuh-tumbuhan)
Divisio
: Spermatophyta (tumbuhan berbiji)
SubDivisio
: Angiospermae (berbiji tertutup)
Classis
: Monocotyledone (berkeping satu)
Ordo
: Graminae (rumput-rumputan)
Familia
: Graminaceae
Genus
: Zea
Species
: Zea mays L.
(Anonimd, 2009). Jagung merupakan salah satu jenis bahan makanan yang mengandung sumber hidrat arang
yang dapat digunakan untuk
menggantikan (mensubstitusi) beras karena jagung memiliki kalori yang hampir sama dengan kalori yang terkandung pada padi. Kandungan protein dan karbohidratnya pun hampir mendekati protein dan karbohidrat pada padi (Anonim, 1993). Nilai nutrisi jagung putih dapat dilihat pada Tabel 2.3 di bawah ini.
xix
Tabel 2.3 Nilai Nutrisi Jagung Putih (per 100 gram Porsi Makanan) Nutrisi Jagung Putih Komponen Utama Mineral Air, 75.9 g Kalsium, Ca, 2 mg Energi, 86 kcal Besi, Fe, 0.52 mg Energi, 360 kj Magnesium, Mg, 37 mg Protein, 3.22 g Phospor, P, 89 mg Total Lemak, 1.18 g Potassium, K, 270 mg Karbohidrat, 19.02 g Sodium, Na, 15 mg Serat, 2.7 g Seng, Zn, 0.45 mg Ampas, 0.62 g Tembaga, Cu, 0.054 mg Mangan, Mn, 0.161 mg Selenium, Se, 0.6 mcg Asam Amino Vitamin Tryptophan, 0.023 g Vitamin C, 6.8 mg Threonine, 0.129 g Thiamin, 0.2 mg Isoleucine, 0.129 g Riboflavin, 0.06 mg Leucine, 0.348 g Niacin, 1.7 mg Lysine, 0.137 g Asam Pantothenic, 0.76 mg Methionine, 0.067 g Vitamin B-6, 0.055 mg Cystine, 0.026 g Folate, 45.8 mcg Phenylalanine, 0.150 g Vitamin B-12, 0 mcg Tyrosine, 0.123 g Vitamin A, 0 IU Valine, 0.185 g Vitamin A, RE, 0 mcg_RE Arginine, 0.131 g Vitamin E, 0.09 mg_ATE Histidine, 0.089 g Alanine, 0.295 g Asam Aspartic, 0.244 g Asam Glutamic, 0.636 g Glycine, 0.127 g Proline, 0.292 g Serine, 0.153 g Sumber : Anonime, 2009
xx
Kadar kalori, protein dan karbohidrat pada berbagai makanan mentah dapat dilihat pada Tabel 2.4 di bawah ini.
Tabel 2.4 Kadar Kalori, Protein dan Karbohidrat pada Berbagai Makanan Mentah (dalam 100 gram) Bahan mentah Beras/padi Jagung Ubi kayu basah Gaplek tepung Ketela rambat Kentang Sagu Cantel
Kadar kalori (kal) 350 320 136 352 125 85 341 304
Kadar protein (gr) 8 8 1,2 1,5 1,8 2 9
Kadar KH (gr) 73 63 32 85 28 19 85 58
Sumber : Anonim, 1993
Komponen utama jagung adalah pati, yaitu sekitar 70% dari bobot biji. Komponen karbohidrat lain adalah gula sederhana, yaitu glukosa, sukrosa dan fruktosa, 1-3% dari bobot biji. Pati terdiri atas dua jenis polimer glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. Komposisi amilosa dan amilopektin di dalam biji jagung terkendali secara genetik. Secara umum, baik jagung yang mempunyai tipe endosperma gigi kuda (dent) maupun mutiara (flint), mengandung amilosa 25-30% dan amilopektin 70-75%. Namun jagung pulut (waxy maize) dapat mengandung 100% amilopektin (Suarni dan Widowati, 2005). Kandungan amilosa biji jagung dari beberapa varietas dapat dilihat pada Tabel 2.5 di bawah ini. Tabel 2.5 Kandungan Amilosa Biji Jagung dari Beberapa Varietas
xxi
Varietas
Amilosa (%)
Amilopektin(%)
31,05 30,14 29,92 28,50 4,25 34,55
68,95 69,86 70,08 71,50 95,75 65,45
Srikandi Putih Srikandi Kuning Anoman Lokal nonpulut Lokal pulut Sukmaraga
Sumber: Suarni (2005) dalam Suarni dan Widowati (2005)
Menurut Richana dan Suarni (2005), dibanding sumber pati lain, jagung mempunyai beragam jenis pati, mulai dari amilopektin rendah sampai tinggi. Jagung dapat digolongkan menjadi empat jenis berdasarkan sifat patinya, yaitu jenis normal mengandung 74-76% amilopektin dan 2426% amilosa, jenis waxy mengandung 99% amilopektin, jenis amilomaize mengandung 20% amilopektin atau 40-70% amilosa, dan jagung manis mengandung sejumlah sukrosa di samping pati. Jagung normal mengandung 15,3-25,1% amilosa, jagung jenis waxy hampir tidak beramilosa, jagung amilomize mengandung 42,6-67,8% amilosa, jagung manis mengandung 22,8% amilosa. Biji jagung tersusun dalam tongkol dengan susunan teratur memanjang dan ditutup oleh seludang (klobot). Terdapat juga susunan biji yang teratur (mozaik). Diameter tongkol adalah 3-5 cm dan mengandung biji 300-1000 biji. Warna butir jagung bermacam-macam : putih, kuning, jingga kemerah-merahan bahkan ada yang kebiruan, ungu dan hitam. Berdasarkan bentuk butir dapat dibedakan atas 5 jenis sebagai berikut : a. Jagung keras (flint), butirnya keras dan rata bagian ujungnya. b. Jagung lekuk (dent) butirnya keras tetapi bagian ujungnya mempunyai permukaan yang berlekuk. c. Jagung manis, butirnya lemah, berlekuk dan rasanya manis. d. Jagung tepung, khusus untuk menghasilkan tepung. e. Jagung berondong (popcorn), butirnya kecil-kecil tetapi akan pecah dan mekar bila digoreng (Syarief dan Irawati, 1988). Jagung mengandung karbohidrat sekitar 71-73% yang terutama terdiri dari pati, sebagian kecil gula dan serat. Pati terutama terdapat di
xxii
bagian endosperma, gula terutama di lembaga dan serat pada bagian kulit (Syarief dan Irawati, 1988). Berdasarkan warna biji, jagung dapat dibedakan menjadi dua yaitu jagung kuning dan jagung putih. Jagung putih lebih disukai dalam industri pangan, sedangkan jagung kuning banyak dipakai untuk pakan. Tipe biji tergantung pada komposisi endosperma. Endosperma jagung terdiri dari jagung keras (horny) dan bagian tepung lunak (floury) (Subandi, dkk., 1988). Menurut Rahayu, dkk. (1993), secara tradisional pembuatan angkak dilakukan dengan menggunakan bahan dasar beras sebagai substrat atau media tumbuh jamur Monascus purpureus. Namun demikian, penelitian menunjukkan bahwa bahan berkarbohidrat lain seperti jagung dan cantel dapat pula digunakan sebagai media pertumbuhan. 3. Gaplek Singkong Ubi kayu (Manihot esculenta Crantz) telah di kenal di Indonesia sejak awal abad ke-19 dan sering disebut singkong atau ketela pohon. Sebagai bahan pangan utama di Indonesia, ubi kayu menduduki tempat ketiga setelah padi dan jagung (Affandi, 1906 dalam Setyono, dkk., 1990). Menurut Tjokroadikoesoemo (1986), karena sifat-sifatnya yang mudah dan mampu berproduksi tinggi sekalipun ditanam di tanah kering, ubi kayu dapat berperan sebagai sumber bahan pangan yang murah dan mudah didapat, terurama oleh penduduk pedesaan dan daerah pegunungan terpencil yang di tempat itu bahan makanan yang lebih mahal dan bergizi harganya tidak terjangkau oleh penduduk. Klasifikasi tanaman singkong adalah sebagai berikut: Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Sub Divisi
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledoneae
Ordo
: Euphorbiales
xxiii
Famili
: Euphorbiaceae
Genus
: Manihot
Spesies
: Manihot utilissima Pohl.; Manihot esculenta Crantz sin
(Prihatman, 2000 dalam Wahyu 2008). Ubi kayu (Manihot esculenta Crantz) dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa hal, seperti warna daging, rasa daging, dan besar kadar racun sianida dalam umbi. Berdasarkan warna daging umbi, ubi kayu (Manihot esculenta Crantz) dibedakan menjadi dua macam, yaitu ubi kayu kuning dan ubi kayu putih. Berdasarkan rasa umbinya, ubi kayu dibedakan menjadi dua golongan, yaitu ubi kayu pahit dan ubi kayu manis. Rasa pahit ubi disebabkan oleh kandungan asam sianida dalam umbi. Semakin besar kandungan asam sianida, maka rasanya akan semakin pahit (Winarno, 1981). Nilai nutrisi singkong dapat dilihat pada Tabel 2.6 di bawah ini. Tabel 2.6 Nilai Nutrisi Singkong (per 100 gram Porsi Makanan) Nutrisi Singkong Komponen Utama Air, 59.68 g Energi, 160 kcal Energi, 669 kj Protein, 1.36 g Total lemak, 0.28 g Karbohirat, 38.05 g Serat, 1.8 g Ampas, 0.62 g
Asam Amino Tryptophan, 0.019 g Threonine, 0.028 g Isoleucine, 0.027 g Leucine, 0.039 g Lysine, 0.044 g Methionine, 0.011 g Cystine, 0.028 g Phenylalanine, 0.026 g Tyrosine, 0.017 g Valine, 0.035 g Arginine, 0.137 g Histidine, 0.02 g
Mineral Kalsium, Ca, 16 mg Besi, Fe, 0.27 mg Magnesium, Mg, 21 mg Phospor, P, 27 mg Potassium, K, 271 mg Sodium, Na, 14 mg Seng, Zn, 0.34 mg Tembaga, Cu, 0.1 mg Mangan, Mn, 0.384 mg Selenium, Se, 0.7 mcg Vitamin Vitamin C, 20.6 mg Thiamin, 0.087 mg Riboflavin, 0.048 mg Niacin, 0.854 mg Asam Pantothenic, 0.107 mg Vitamin B-6, 0.088 mg Folate, 27 mcg Vitamin B-12, 0 mcg Vitamin A, 25 IU Vitamin A, RE, 2 mcg_RE Vitamin E, 0.19 mg_ATE
xxiv
Alanine, 0.038 g Asam Aspartic, 0.079 g Asam Glutamic, 0.206 g Glycine, 0.028 g Proline, 0.033 g Serine, 0.033 g Sumber: Anonimf, 2009
Pati singkong mengandung 83% amilopektin (Chan, 1983 dalam Wahyu, 2008). Menurut Kearsley and Dziedzic (1995) dalam Hidayat (2008), dibandingkan pati lainnya, pati ubi kayu mengandung amilopektin yang tinggi (87%). Sedangkan menurut Ceballos (2007), singkong tradisional memiliki kandungan amilosa antara 17-25%. Gaplek adalah salah satu produk usaha pengawetan untuk memperpanjang masa simpan ubi kayu. Ubi kayu segar biasanya hanya memiliki masa simpan selama 2-3 hari saja. Gaplek pada pengertian umum adalah hasil pengeringan dari ubi kayu segar yang telah dikupas kulitnya dan dicuci. Biasanya pengeringan tersebut dilakukan dengan cara penjemuran di bawah sinar matahari. Gaplek yang dihasilkan biasanya berwarna putih sampai putih kekuning-kuningan, berbau agak asam dan mempunyai kadar air 10-12% (Yulineri, dkk., 1997). Ubi kayu dalam keadaan segar tidak tahan lama. Untuk pemasaran yang memerlukan waktu lama, ubi kayu harus diolah dulu menjadi bentuk lain yang lebih awet, seperti gaplek, tapioka, tapai, peuyeum, keripik singkong dan lain-lain (Anonim, 2000). Gaplek merupakan ubi kayu yang telah dikupas kulitnya, kemudian dibelah menurut sumbunya menjadi dua atau empat, kemudian dijemur. Penjemuran dapat dilakukan dengan cara bahan ditempatkan di atas atap, dijemur di atas tanah dengan alas ataupun tidak dan digantung. Dari gaplek ubi kayu dapat dibuat tiwul, gatot dan dan macam-macam panganan lainnya (Tjokroadikoesoemo, 1986). Menurut Hastuti dan Rahardjo (1983), gaplek ialah ubi kayu tak berkulit yang dikeringkan. Sesuai dengan bentukya, gaplek ini ada yang berasal dari ubi kayu yang utuh, yang dibelah, ada yang berasal dari irisan ubi maupun serutan ubi. Gaplek umumnya berwarna putih kotor dibagian
xxv
luarnya dan putih kekuningan serta bersih di bagian dalamnya. Gaplek terutama mengandung zat pati seperti halnya beras. Tetapi berbeda dengan beras, jagung dan padi-padian lain, gaplek hanya memiliki kadar protein yang sangat rendah. Damarjati dan Widowati (1993), menyatakan bahwa gaplek yang dibuat secara tradisional mempunyai mutu yang rendah (berwarna coklat kehitaman), cepat diserang serangga dan hanya mempunyai masa simpan selama 1-2 bulan. Persyaratan mutu gaplek dapat dilihat pada Tabel 2.7 di bawah ini.
Tabel 2.7 Persyaratan Mutu/ Kualitas Gaplek Singkong (dalam persen) Jenis mutu Mutu I Mutu II Mutu III
Kadar air Maks (%) 14 14 15
Kadar pati maks (%) 70 68 65
Kadar serat Maks (%) 4 5 6
Kadar kotoran maks (%) 4 5,5 7
Sumber : Hastuti, 1983
Ampas tapioka dalam medium limbah cair tapioka dapat digunakan sebagai sumber karbon pengganti tepung beras untuk produksi angkak oleh M. purpureus, dalam sistem fermentasi cair. Bahkan mampu meningkatkan intensitas pignen merah yang dihasilkan (Jenie, dkk., 1994). 4. Angkak Angkak adalah produk fermentasi beras menggunakan kapang Monascus sp. Angkak berasal dari China. Pembuatan pertama dilakukan oleh dinasti Ming yang berkuasa pada abad ke-14 sampai abad ke-17. Dalam teks tradisional The Anchient Chinese Pharmacopoenia disebutkan bahwa angkak digunakan sebagai obat untuk melancarkan pencernaan dan sirkulasi darah. Di beberapa negara Asia seperti Taiwan, Jepang, Korea dan Hongkong, angkak diproduksi untuk keperluan sebagai pewarna alami makanan (Ardiansyah, 2005). Menurut Rahayu, dkk. (1993), angkak merupakan hasil fermentasi beras menggunakan jamur Monascus purpureus yang menghasilkan pigmen merah dan kuning. Pigmen yang dihasilkan mempunyai kestabilan
xxvi
yang tinggi, mudah dicerna dan tidak beracun. Produk ini mula-mula berasl dari cina, kemudian disebarluaskan oleh para pembuat “rice wine” ke taiwan. Angkak banyak dikenal dengan nama anka, red rice, chinnese red rice, ankak, angquac, beni koji dan aga koji. Mikroorganisme yang berperan dalam fermentasi angkak adalah Monascus purpureus (Steinkraus, 1996). Menurut Hesseltine (1965) dalam Rahayu, dkk. (1993), jamur Monascus purpureus diklasifikasikan sebagai berikut :
Divisio
: Amastigomycotina
Sub Divisio
: Ascomycotina
Classis
: Ascomycetes
Sub Classis
: Plectomycetidae
Ordo
: Eurotiales
Familia
: Monascaceae
Genus
: Monascus Melalui proses fermentasi fasa padat dengan menggunakan kapang
dari Monascus, yang terkadang disebut kapang merah, beras yang semula putih bersih akan berubah menjadi merah. Bulir-bulir beras yang tadinya berwarna putih akan diselimuti pigmen merah yang dihasilkan selama fermentasi. Metabolit yang terbentuk selama proses fermentasi umumnya berupa senyawa-senyawa poliketida seperti
monascin, ankaflavin,
rubropuctatin dan monascorubrin yang merupakan pigmen warna. Selain itu, proses fermentasi juga menghasilkan beberapa senyawa metabolit sekunder bentuk poliketida lain seperti monakolin K yang identik dengan lovastatin atau mevinolin serta senyawa monakolin lainnya (Tisnadjaja, 2006). Salah satu fenomena unik dari jamur M. purpureus adalah kemampuan untuk menghasilkan cairan granular melalui ujung hifa. Pada saat jamur masih muda, cairan yang dikeluarkan tidak berwarna tetapi cairan tersebut secara perlahan-lahan berubah menjadi merah kekuningan
xxvii
atau merah oranye. Produksi pigmen angkak tersebut tidak hanya terdapat pada cairan yang dikeluarkan tetapi juga pada bagian dalam hifa. Warna merah tersebut mampu mendifusi ke dalam substrat. Warna merah tersebut terdiri dari dua macam pigmen, yang merah yaitu monascorubrin (C22H24O5) dan kuning yaitu monascoflavin (C17H22O4) (Steinkraus, 1983 dalam Rahayu, dkk., 1993). Menurut Suwanto (1985) dalam Kasim, dkk. (2005), terdapat enam komponen utama dari pigmen yang dihasilkan oleh M. purpureus. Keenam pigmen tersebut adalah rubropunktatin (merah), monaskorubrin (merah), monaskin (kuning), ankaflavin (kuning), rubropunktamin (ungu) dan monaskorubramin (ungu). Angkak dibuat dari beras sebagai substrat dengan fermentasi padat. Beras yang digunakan adalah beras pera karena memiliki kadar amilosa tinggi tetapi rendah amilopektin. Dengan memasukkan sekitar 25 gram nasi ke dalam cawan petri, yang kemudian disterilisasi menggunakan otoklaf pada suhu 121oC selama 15 menit, sterilisasi ini dilakukan. Usai tahap ini, didinginkan hingga 36oC, kemudian diinokulasi dengan 2 gram inokulum Monascus purpureus. Setelah itu, campurkan diaduk hingga rata dan diinkubasikan pada suhu 27-32oC selama 14 hari. Selama masa inkubasi, kapang Monascus purpureus akan tumbuh dan berkembang biak dengan cepat, menutupi permukaan beras dengan pigmen merah (Astawan, 2006). Menurut Hesseltine (1965) dalam Steinkraus (1996), pembuatan angkak dalam skala laboratorium dapat dilakukan dengan memasukkan 50 gram beras dan air sebanyak 30 ml ke dalam gelas beker yang tertutup guna mencegah terjadinya kontaminasi yang dapat terjadi karena udara. Atau dapat dilakukan dengan mencuci beras tersebut, kemudian dilakukan perendaman selama 24 jam dan ditiriskan. Selanjutnya gelas beker yang berisi beras disterilkan dengan autoklaf hingga diperoleh beras yang steril dan didinginkan pada suhu kamar. Kemudian dilakukan inokulasi dengan menambahkan 5 ml inokulum berupa suspensi askospora dari kultur M.
xxviii
purpureus berumur 25 hari yang ditumbuhkan pada media Sabaround’s agar, media yang sangat baik bagi pertumbuhan dan produksi pigmen. Inkubasi dilakukan pada suhu 25-30oC. Selama inkubasi, beras menjadi memerah dan menghasilkan panas. Pada saat itu, sebaiknya dilakukan pengadukan sehingga uap air yang ada tidak mengendap dan pada akhir fermentasi bisa diperoleh biji angkak yang tidak melekat satu sama lain. Selanjutnya dilakukan pengeringan angkak pada suhu 40oC (Sooksan and Gongsakdi, 1982 dalam Steinkraus, 1996).
5. Antioksidan Antioksidan merupakan zat yang berfungsi melindungi tubuh dari serangan radikal bebas. Yang termasuk ke dalam golongan zat ini antara lain vitamin, polipenol, karotin dan mineral (Anonim, 2008). Antioksidan merupakan
senyawa
yang
dapat
menghambat
spesies
oksigen
reaktif/spesies nitrogen reaktif (ROS/RNS) dan juga radikal bebas sehingga
antioksidan
dapat
mencegah
penyakit-penyakit
yang
dihubungkan dengan radikal bebas seperti arsinogenesis, kardiovaskuler dan penuaan (Halliwell and Gutteridge, 2000 dalam Rohman dan Riyanto, 2005). Antioksidan alam telah lama diketahui menguntungkan untuk dipergunakan dalam bahan pangan karena umumnya derajat toksisitasnya rendah, sedangkan antioksidan sintetik banyak digunakan pada bahan non pangan (Cahyadi, 2006). Menurut Santoso (2006), antioksidan dalam kaitan ini adalah substansi atau senyawa yang ditambahkan dalam lemak atau pangan berlemak untuk mencegah oksidasi sehingga memperpanjang daya simpannya. Idealnya, antioksidan yang digunakan dalam pangan harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut : (1) tidak memberikan efek yang secara fisiologi berbahaya; (2) tidak memberikan flavor, bau atau warna yang tidak dikehendaki pada pangan yang diawetkan; (3) efektif pada konsentrasi rendah; (4) larut dalam lemak atau minyak; (5) bertahan
xxix
sehingga memberikan perlindungan pada pangan; (6) mudah tersedia dan cukup murah. Radikal bebas adalah molekul yang sangat reaktif karena memiliki elektron yang tidak berpasangan dalam orbital luarnya sehingga dapat bereaksi dengan molekul sel tubuh dengan cara mengikat elektron molekul sel tersebut (Amrun dan Umiyah, 2005). Karena secara kimia molekulnya tidak lengkap, radikal bebas cenderung mengambil partikel sel dari molekul lain, yang kemudian menimbulkan senyawa tidak normal dan memulai reaksi berantai yang dapat merusak sel-sel penting dalam tubuh (Anonima, 2009). Menurut Sianturi (2006), polusi udara, asap rokok, alkohol, emisi kendaraan bermotor, dan sinar ultraviolet yang berlebihan adalah faktorfaktor eksternal yang memacu pertumbuhan radikal bebas di dalam tubuh manusia. Anonima (2009) menambahkan jika di suatu tempat terjadi reaksi oksidasi dimana reaksi tersebut menghasilkan hasil samping berupa radikal bebas (·OH) maka tanpa adanya kehadiran antioksidan, radikal bebas ini akan menyerang molekul-molekul lain disekitarnya. Hasil reaksi ini akan dapat menghasilkan radikal bebas lain yang siap menyerang molekul lainnya lagi. Akhirnya akan terbentuk reaksi berantai yang sangat membahayakan. Berbeda halnya bila terdapat antioksidan. Radikal bebas akan segera bereaksi dengan antioksidan membentuk molekul yang stabil dan tidak berbahaya. Penambahan antioksidan (AH) primer dengan konsentrasi rendah pada lipida dapat menghambat atau mencegah reaksi autooksidasi lemak dan minyak. Penambahan tersebut dapat menghalangi reaksi oksidasi pada tahap inisiasi maupun propagasi (reaksi 1). Radikal-radikal antioksidan (A*) yang terbentuk pada reaksi tersebut relatif stabil dan tidak mempunyai cukup energi untuk dapat bereaksi dengan molekul lipida lain dan membentuk radikal lipida baru (Gordon, 1990 dalam Ardiansyah, 2008). Inisiasi
: R* + AH ----------> RH + A*
xxx
Radikallipida Propagasi : ROO* + AH -------> ROOH + A* Reaksi 1. Penghambatan antioksidan primer terhadap radikal lipida (Gordon, 1990 dalam Ardiansyah, 2008). Besarnya konsentrasi
antioksidan
yang ditambahkan dapat
berpengaruh pada laju oksidasi. Pada konsentrasi tinggi, aktivitas antioksidan grup fenolik sering lenyap bahkan antioksidan tersebut menjadi prooksidan (Reaksi 2). Pengaruh jumlah konsentrasi pada laju oksidasi tergantung pada struktur antioksidan, kondisi dan sampel yang akan diuji. AH + O2
-----------> A* + HOO*
AH + ROOH ---------> RO* + H2O + A* Reaksi 2. Antioksidan bertindak sebagai prooksidan pada konsentrasi tinggi (Gordon, 1990 dalam Ardiansyah, 2008). Uji DPPH adalah suatu metode kolorimetri yang efektif dan cepat untuk memperkirakan aktivitas antiradikal. Uji kimia ini secara luas digunakan dalam penelitian produk alami untuk isolasi antioksidan fitokimia dan untuk menguji seberapa besar kapasitas ekstrak dan senyawa murni dalam menyerap radikal bebas. Radikal DPPH adalah suatu senyawa organik yang mengandung nitrogen tidak stabil dengan absorbansi kuat pada λ max 517 nm dan berwarna ungu gelap. Setelah bereaksi dengan senyawa antioksidan, DPPH tersebut akan tereduksi dan warnanya akan berubah menjadi kuning. Perubahan tersebut dapat diukur dengan spektrofotometer dan diplotkan terhadap konsentrasi (Reynertson, 2007 dalam Sa’ad, 2009).
xxxi
Gambar 2.1 Reaksi Antara Radikal DPPH (C18H12N5O6) dengan Antioksidan Mekanisme reaksi penangkapan radikal DPPH oleh antioksidan adalah DPPH• + AH ® DPPH-H + A•. Reaksi yang cepat dari radikal DPPH terjadi dengan beberapa fenol, misalnya α-tokoferol tetapi reaksi sekunder lambat menyebabkan penurunan absorbansi yang progresif sehingga keadaan steady state tidak akan dicapai untuk beberapa jam. Kebanyakan penelitian yang menggunakan metode DPPH melaporkan aktivitas scavengingnya setelah reaksi 15 atau 30 menit (Pokorny et al., 2001). Dalam uji DPPH, kemampuan scavenging terhadap DPPH dilakukan dengan mengamati penurunan absorbansi pada 515-517 nm. Penurunan absorbansi terjadi karena penambahan elektron dari senyawa antioksidan pada elektron yang tidak berpasangan pada gugus nitrogen dalam struktur senyawa DPPH. Larutan DPPH berwarna ungu. Intensitas warna ungu akan menurun ketika radikal DPPH tersebut berikatan dengan hidrogen. Semakin kuat aktivitas antioksidan sampel maka akan semakin besar penurunan intensitas warna ungunya (Osawa dan Namiki, 1981). 6. Antikolesterol (Lovastatin) Kolesterol adalah molekul biologis yang berperan sangat penting dalam sintesis membran sel, prekusor sintesis hormon steroid, hormon korteks adrenal dan sintesis asam-asam empedu dan vitamin D. Kolesterol terdiri atas high density cholesterol (HDL), low density cholesterol (LDL)
xxxii
dan trigliserida. HDL bertugas untuk membawa kolesterol dari aliran darah ke hati. LDL bertugas membawa kolesterol kembali ke aliran darah. Kolesterol dapat berasal dari dua sumber yaitu eksogen (makanan) atau endogen (disintesis dalam tubuh). Hiperkolesterolemia disebabkan kadar kolesterol melebihi 239 mg/mL dalam darah (Aryantha, dkk., 2004). Lovastatin adalah suatu pro-drug, yang di dalam tubuh akan segera terhidrolisis menghasilkan suatu senyawa yang dapat menghambat kerja dari HMG-CoA reduktase, yaitu sebuah enzim yang mengkatalisis perubahan HMG-CoA menjadi mevalonat, yang merupakan sebuah tahap penting dalam biosintesis kolesterol. Hambatan enzim ini meningkatkan densitas reseptor LDL dalam sel hati sehingga terjadi penurunan LDL kolesterol. Aktivitas lovastatin ini memiliki arti penting secara medis sebagai obat anti hiperkolesterolemia (Hardmann et al., 1996 dalam Nauli dan Udin, 2006). Formula empiris dari lovastatin adalah C24H36O5 dengan berat molekul 404.55 g/mol. Lovastatin hadir dalam bentuk lakton non aktif dan asam hidroksi terbuka aktif semi polar dan larut baik dalam etanol (Albert,1989 dalam Aryantha, dkk., 2004). Bentuk aktif dari lovastatin adalah dalam bentuk asam hidroksi terbuka karena dapat berperan sebagai inhibitor kompetitif HMG-CoA. Lovastatin tidak larut dalam air, larut sebagian dalam etanol, metanol, asetonitril, etil asetat dan larut sempurna dalam kloroform. Lovastatin mempunyai titik leleh 174,5 oC, rotasi optik pada konsentrasi 0,5 gram dalam 100 ml asetonitril sebesar 325o. Lovastatin mempunyai serapan maksimum sinar ultraviolet pada λ 235,238, dan 247 nm (Saimee, 2003 dalam Aryantha, dkk., 2004). Monascus juga menghasilkan beberapa zat antihiperkolesterolemia berupa senyawa statin, yang diberi nama monakolin J, K dan L. Senyawa yang paling potensial adalah monakolin K atau mevinolin atau lovastatin, yaitu senyawa hipolipidemik yang menginhibisi kerja HMG-CoA reduktase. Enzim ini berperan dalam metabolisme HMG-CoA menjadi asam mevalonat (Blanc et al., 1998; Z. Hai, 1998; Keane, 1999 dalam
xxxiii
Wibowo, dkk., 2006). Endo et al. (1976) dalam Aryantha, dkk. (2004), menemukan bahwa secara alami kapang Monascus menghasilkan senyawa yang menghambat biosintesis kolesterol dan disebut lovastatin (mevanolin, monakolin K). Prinsip kerja lovastatin terhadap HMG-CoA reduktase sama dengan prinsip kerja inhibitor kompetitif enzim. HMG-CoA reduktase dilambangkan sebagai enzim utama. Lovastatin sebagai inhibitor kompetitif dan HMG-CoA sebagai substrat. HMG-CoA reduktase adalah enzim utama yang mendukung sintesis kolesterol di organ hati dengan cara berikatan dengan mengubah HMG-CoA menjadi mevalonat. Ketika lovastatin hadir dalam bentuk asam hidroksi terbuka dengan konsentrasi lebih dari konsentrasi substrat (HMG-CoA) maka HMG-CoA reduktase akan lebih cenderung berikatan dengan lovastatin sehingga jumlah dan frekuensi sintesis kolesterol tereduksi (Omura, 1992 dalam Aryantha, dkk., 2004).
Gambar 2.2 Rumus Bangun dari Lovastatin (C24H36O5) Dibanding penurun kolesterol lainnya (pengikat asam empedu, asam nikotinat, asam fibrat, penghambat absorpsi kolesterol), statin memiliki efek penurunan LDL-C terbesar. Sehingga statin dijadikan obat utama untuk mengatasi hiperkolesterolemia. Saat ini, tersedia beberapa statin di pasaran, yaitu simvastatin, lovastatin, pravastatin, fluvastatin, atorvastatin, dan rosuvastatin (Amita, 2006). B. Kerangka Berfikir
xxxiv
Beras, jagung dan gaplek merupakan sumber karbohidrat dengan kandungan amilosa tinggi. Sebagai sumber amilosa maka beras, jagung dan gaplek dapat digunakan sebagai substrat dalam pembuatan angkak. Agar terbentuk angkak maka substrat beras, jagung dan gaplek diinokulasi dengan kapang Monascus purpureus. Angkak yang dihasilkan selanjutnya akan dianalisa aktivitas antioksidannya dan kadar antikolesterolnya.
Beras, Jagung, Gaplek (sumber amilosa) Monascus purpureus Angkak
Antioksidan Antikolesterol Gambar 2.3 Diagram Alir Kerangka Berpikir C. Hipotesis Diduga angkak yang dibuat dari jagung mempunyai aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol yang lebih tinggi dibandingkan dengan angkak yang dibuat dari beras dan gaplek.
III. METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Rekayasa Proses Pengolahan dan Hasil Pertanian, Jurusan Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sebelas Maret Surakarta dan Laboratorium Kimia Farmasi, Fakultas Farmasi, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan November 2009 sampai April 2010. B. Bahan dan Alat Penelitian
xxxv
1. Bahan Bahan yang digunakan untuk membuat angkak dalam penelitian ini adalah beras putih (varietas IR 64), jagung putih (varietas Srikandi Putih), gaplek (singkong varietas Malang-1), aquadest, biakan Monascus purpureus dalam PDA miring. Sedangkan bahan yang digunakan untuk analisa aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol adalah methanol, larutan DPPH 0,1 mM, asetonitril, aquabidest dan asam fosfat 0,1%. 2.
Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pisau, penumbuk, mortar, ayakan, autoklaf, alat pengering, labu takar, pipet ukur, mikro pipet, pro pipet, hot plate, bunsen, ose, erlenmeyer, pengaduk, gelas ukur, tabung reaksi, vortex, timbangan analitik, spektrofotometer UV-Vis, HPLC dan lain-lain.
C. Tahapan Penelitian 1. Produksi Kapang Monascus purpureus Biakan
murni
Monascus
purpureus,
diperbanyak
dengan
memindahkan kultur kapang tersebut ke dalam beberapa tabung reaksi yang berisi media PDA miring dan diinkubasi selama 5-7 hari. Kegiatan ini dilakukan dengan cara mengambil 1 ose kultur bakteri secara aseptis kemudian diinokulasikan dalam tabung reaksi.
2. Pembuatan Suspensi Monascus 26 purpureus Pembuatan suspensi Monascus purpureus dilakukan dengan cara menuangkan 2 ml aquades steril ke dalam tabung reaksi berisi media miring
biakan
murni
Monascus
purpureus,
kemudian
digojog
menggunakan ose untuk melepaskan spora-spora Monascus purpureus dan menuangkannya ke dalam erlenmeyer yang berisi substrat padat beras putih, jagung maupun gaplek. 3. Pembuatan Angkak
xxxvi
Pembuatan angkak dilakukan dengan cara memasukkan 100 gram bahan (beras, jagung maupun gaplek) rendaman 40 jam ke dalam erlenmeyer, kemudian disterilisasi menggunakan autoklaf pada suhu 121°C selama 15 menit. Selanjutnya, bahan tersebut didinginkan hingga mencapai suhu sekitar 36°C. Bahan hasil perendaman kemudian diinokulasi dengan 2 ml suspensi Monascus purpureus. Setelah itu, campuran tersebut diaduk hingga rata dan diinkubasi pada suhu 27-32°C selama kurang lebih 30 hari, hingga terbentuknya pigmen merah yang menyelubungi beras yang disebut angkak. Angkak ini kemudian dikeringkan dengan alat pengering pada suhu 40°C selama 15 jam. Pengeringan ini bertujuan untuk mengeringkan angkak. Angkak yang sudah kering kemudian dibuat serbuk. Serbuk angkak diekstrak dengan menggunakan metanol untuk diuji aktivitas antioksidan dan diekstrak dengan menggunakan asetonitril untuk diuji kadar antikolesterol.
Beras, jagung dan gaplek @100 gr
Rendam selama 40 jam dan ditiriskan Disterilisasi 121oC selama 15 menit Didinginkan sampai suhu 36oC 2 ml kultur M. purpureus
Diinkubasi pada suhu 27-32°C xxxvii selama 30 hari
Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Penelitian 4. Uji Aktivitas Antioksidan Analisa terhadap aktivitas antioksidan dilakukan dengan metode DPPH (Osawa dan Namiki, 1981). 0,05 gram sampel diekstrak dalam 10 ml methanol, kemudian divortek selam 1 jam atau didiamkan semalam. Dari larutan tersebut diambil 100 µl kemudian diencerkan menjadi 5 ml. Kemudian ditambahkan 0,1 mM DPPH sebanyak 1 ml dan divortek. Simpan dalam ruang gelap selama 30 menit, kemudian ditera absorbansinya pada panjang gelombang 516 nm. 5. Uji Kadar Antikolesterol (Lovastatin) Lovastatin dapat diukur dari serbuk angkak,1 gram serbuk angkak diekstrak dengan 2 mL asetonitril dan 0,1 mL asam fosfat 0,1%, dibiarkan selama 30 menit, kemudian larutan disentrifuse dengan kecepatan 3000 rpm selama 10 menit. Selanjutnya disaring dengan kertas whatman dan supernatannya diinjeksikan pada kolom HPLC maka kadar antikolesterol dapat diukur (Kasim, dkk., 2005). Penentuan kadar antikolesterol
xxxviii
dilakukan dengan menggunakan HPLC, pada kolom C18, fase gerak metanol : asetonitril : asam formiat : air (35 : 40 : 15 : 10), panjang gelombang (λ) 254 nm, dan flow/pressure 1/88 kg cm m-1, terhadap ekstrak hasil pemisahan dengan asetonitril. Kadar antikolesterol diperoleh dengan membandingkan luas area lovastatin sampel dengan luas area lovastatin standar. Sebagai standar digunakan tablet lipovas 200 mg yang mengandung 20 mg lovastatin (Nauli dan Udin, 2006). D. Rancangan Penelitian Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu faktor yaitu jenis substrat, dengan 3 kali ulangan. Adapun substrat yang digunakan terdiri dari beras, jagung dan gaplek. Perlakuan Substrat Beras (B) Substrat Jagung (J) Substrat Gaplek (G)
Ulangan 2 B2 J2 G2
1 B1 J1 G1
3 B3 J3 G3
E. Analisis Data Data yang diperoleh dari hasil penelitian selanjutnya dianalisis dengan metode ANOVA dan apabila ada perbedaan maka dilanjutkan dengan uji beda nyata menggunakan DMRT (Duncan Multiple Range Test) dengan tingkat signifikansi α = 0,05. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Aktivitas Antioksidan Angkak Kapang M. purpureus menghasilkan metabolit, antara lain zat warna, zat antihiperkolesterolemia, asam-asam organik dan enzim. Zat warna Monascus terdiri dari ankaflavine dan monascine (berwarna kuning), rubropunctatine dan monascorubrine (jingga) serta rubropunctamine dan monascorubramine (ungu) (Pastrana et al., 1995; K. Lakrod et al., 2000 dalam Wibowo dkk., 2006). Beras yang diinokulasi dengan Monascus memiliki
xxxix
kemampuan yang lebih besar dalam mereduksi, scavenging dan kemampuan mengkelat serta memiliki kandungan total fenol yang lebih tinggi dibandingkan dengan beras yang tidak diinokulasi (Yang et al., 2006 dalam Kim et al., 2007). Menurut Chairote et al. (2009), antioksidan dalam angkak terdiri dari beberapa senyawa seperti flavonoid, polifenol, karotenoid, alkaloid dan vitamin. Beberapa metabolit sekunder yang diproduksi oleh jamur Monascus merupakan komponen yang disusun dari poliketida. Komponen tersebut adalah pigmen dan komponen fenolik yang memiliki aktivitas antioksidan. Produksi pigmen yang semakin pekat diiringi dengan kenaikan jumlah antioksidan yang dihasilkan. Sedangkan Aniya et al. (2000) dalam Chairote et al. (2009) melaporkan bahwa satu dari metabolit sekunder dari Monascus merupakan senyawa antioksidan dalam bentuk dimerumic acid yang akan menghambat NADPH dan besi penyebab peroksidasi lemak. Serta Wong and Bau (1977) dalam Timotius (2004) menyatakan bahwa Monascus mampu menghasilkan antioksidan dan asam dimerumat (dimerumic acid). Aktivitas antioksidan beberapa jenis angkak dari hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 4.1 di bawah ini.
Tabel 4.1 Aktivitas Antioksidan Angkak dari Berbagai Jenis Substrat Sampel Angkak dari gaplek Angkak dari jagung Angkak dari beras
Aktivitas Antioksidan (%) 42,8333a 30 44,0500b 45,6100c
Keterangan : angka dengan notasi yang sama berarti tidak beda nyata pada tingkat kepercayaan 95%
Berdasarkan Tabel 4.1 dapat diketahui bahwa aktivitas antioksidan angkak yang dibuat dari bebagai substrat berkisar antara 42,8333% 45,6100%. Angkak dari beras memiliki aktivitas antioksidan paling tinggi bila dibandingkan dengan aktivitas antioksidan angkak dari jagung dan gaplek. Hal ini dikarenakan angkak dari beras mempunyai pigmen warna
xl
yang lebih pekat bila dibandingkan dengan angkak dari jagung dan gaplek. Menurut Chairote et al. (2009), produksi pigmen yang semakin pekat diiringi dengan kenaikan jumlah antioksidan yang dihasilkan. Menurut Widjayanti (2000), pembentukan pigmen kuning, merah dan oranye dengan substrat cassava sangat rendah dibandingkan dengan substrat beras. Perbedaan komposisi nutrisi dari masing-masing substrat juga dapat mempengaruhi produksi pigmen. Vitamin B (Lin, 1973 dalam Widjayanti, 2000), asam amino (McHan and Johnson, 1970 dalam Widjayanti, 2000) dan garam zinc (Lin dan Demain, 1991 dalam Widjayanti, 2000) dapat mempengaruhi produksi pigmen. Kandungan protein beras umumnya berkisar antara 6-10%. Beras juga mengandung vitamin B, fosfat, kalium, asam amino dan garam zinc. Kandungan senyawa-senyawa ini dapat mempengaruhi produksi pigmen (Lin, 1973 dalam Kasim, dkk., 2005). Produksi pigmen berlawanan dengan tingkat pulen (stickiness) substrat (Widjayanti, 2000). Pembentukan angkak kurang baik pada gaplek. Hal ini dikarenakan gaplek lebih pulen dari beras dan jagung. Tingkat kepulenan berkaitan erat dengan kandungan amilosa. Semakin tinggi kandungan amilosa maka semakin rendah tingkat kepulenan (semakin pera) suatu bahan. Singkong memiliki kandungan amilosa antara 17-25% (Ceballos, 2007), beras IR 64 memiliki kandungan amilosa 24% (Riwan, 2008) dan jagung putih mengandung amilosa 31,05% (Suarni, 2005 dalam Suarni dan Widowati, 2005). Apabila ditinjau dari kandungan amilosa maka jagung memiliki kandungan amilosa paling tinggi. Akan tetapi, aktivitas antioksidan angkak yang dihasilkan dari jagung ternyata lebih rendah dari beras. Hal ini dikarenakan jagung putih tergolong jagung mutiara (Zea mays var. indurata) yang mempunyai bentuk agak bulat dengan bagian luar keras dan licin. Penyebab biji yang keras karena bagian luar endosperma seluruhnya terdiri dari pati keras yang menguntungkan sebagai daya tahan terhadap serangan hama dan jamur (Noble dan Andrizal, 2003). Oleh karena itu, miselia dari Monascus sulit untuk menembus lapisan endosperma biji
xli
jagung sehingga aktivitas antioksidan yang dihasilkan menjadi kurang optimal. B. Kadar Antikolesterol (Lovastatin) Angkak Lovastatin adalah suatu pro-drug yang di dalam tubuh akan segera terhidrolisis menghasilkan suatu senyawa yang dapat menghambat kerja dari HMG-CoA reduktase, yaitu sebuah enzim yang mengkatalisis perubahan HMG-CoA menjadi mevalonat yang merupakan sebuah tahap penting dalam biosintesis kolesterol. Hambatan enzim ini meningkatkan densitas reseptor LDL dalam sel hati sehingga terjadi penurunan LDL kolesterol. Aktivitas lovastatin ini memiliki arti penting secara medis sebagai obat anti hiperkolesterolemia (Hardmann et al., 1996 dalam Nauli dan Udin, 2006) dan diindikasikan dapat menurunkan resiko arteriosklerosis (Cottingham, 1998 dalam Nauli dan Udin, 2006). Lovastatin merupakan produk metabolit sekunder yang dihasilkan oleh Monascus setelah fase stasioner pada pertumbuhan Monascus. Pembentukan produk metabolit sekunder ini dihasilkan oleh mikroorganisme sebagai upaya untuk mempertahankan hidup dalam kondisi terbatasnya nutrien. Ciri dari metabolit sekunder ini adalah metabolit tersebut umumnya tidak diproduksi selama fase pertumbuhan cepat (trofofase) tetapi dibentuk selama tahap produksi subsekuen (idiofase) (Kasim, dkk., 2006). Kadar Antikolesterol beberapa jenis angkak dari hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 4.2 di bawah ini. Tabel 4.2 Kadar Antikolesterol Angkak dari Berbagai Jenis Substrat Sampel Angkak dari gaplek Angkak dari jagung Angkak dari beras
Kadar Antikolesterol (%) 0,013200a 0,022833b 0,026600c
Keterangan : angka dengan notasi yang sama berarti tidak beda nyata pada tingkat kepercayaan 95%
Berdasarkan Tabel 4.2 dapat diketahui bahwa kadar antikolesterol angkak yang dibuat dari bebagai substrat berkisar antara 0.013200% 0,026600%. Angkak dari beras memiliki kadar antikolesterol paling tinggi bila
dibandingkan dengan kadar antikolesterol angkak dari jagung dan gaplek.
xlii
Menurut Chang et al. (2002) dan Samie et al. (2003) dalam Lopez et al. (2004) mengemukakan bahwa produksi lovastatin atau mevacor pada medium beras lebih tinggi kandungannya dari substrat yang lain. Hal ini dikarenakan beras mengandung asam amino methionin yang merupakan asam amino esensial bagi biosintesis lovastatin karena merupakan precursor langsung (Stocking dan Williams, 2003 dalam Kasim, dkk., 2005). Asam amino methionin pada beras lebih tinggi daripada jagung dan gaplek. Menurut Anonimc (2009), asam amino methionin pada beras sebesar 0,16%. Sedangkan asam amino methionin pada jagung putih dan singkong berturutturut sebesar 0,067% (Anonime, 2009) dan 0,011% (Anonimf, 2009). Pigmen juga dapat mengindikasikan banyaknya lovastatin yang diproduksi (Kasim, dkk., 2006). Semakin pekat warna pigmen yang dihasilkan maka semakin banyak lovastatin yang diproduksi. Hal ini terbukti dengan angkak dari beras mempunyai pigmen warna yang lebih pekat bila dibandingkan dengan angkak dari jagung dan gaplek. Selain memproduksi pigmen, Monascus juga menghasilkan enzim α dan β-amilase, glukoamilase, protease, dan lipase (Lin, 1973; Steinkraus, 1983 dalam Permana, dkk., 2006). Kapang M.purpureus menghasilkan enzim amilase yang berfungsi menghidrolisis amilosa menjadi glukosa dan maltosa melalui pemutusan ikatan (1,4)-glukosida. Glukosa mudah digunakan untuk metabolisme mikroba (Kasim, dkk., 2006). Oleh karena itu, semakin tinggi kandungan amilosanya maka semakin banyak amilosa yang terhidrolisis sehingga semakin banyak lovastatin yang diproduksi. Singkong memiliki kandungan amilosa antara 17-25% (Ceballos, 2007), beras IR 64 memiliki kandungan amilosa 24% (Riwan, 2008) dan jagung putih mengandung amilosa 31,05% (Suarni, 2005 dalam Suarni dan Widowati, 2005). Apabila ditinjau dari kandungan amilosa maka jagung memiliki kandungan amilosa paling tinggi. Akan tetapi, kadar antikolesterol angkak yang dihasilkan dari jagung ternyata lebih rendah dari beras. Hal ini dikarenakan jagung putih tergolong jagung mutiara (Zea mays var. indurata) yang mempunyai bentuk agak bulat dengan bagian luar keras dan licin. Penyebab biji yang keras
xliii
karena bagian luar endosperma seluruhnya terdiri dari pati keras yang menguntungkan sebagai daya tahan terhadap serangan hama dan jamur (Noble dan Andrizal, 2003). Oleh karena itu, miselia dari Monascus sulit untuk
menembus
lapisan
endosperma
biji
jagung
sehingga
kadar
antikolesterol yang dihasilkan menjadi kurang optimal.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil antara lain adalah sebagai berikut : 1. Jenis substrat mempunyai pengaruh terhadap aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol dari angkak yang dihasilkan. 2. Angkak dari beras memiliki aktivitas antioksidan paling tinggi (45,6100%) bila dibandingkan dengan aktivitas antioksidan angkak dari jagung (44,0500%) dan gaplek (42,8333%). 3. Angkak dari beras memiliki kadar antikolesterol paling tinggi (0,026600%) bila dibandingkan dengan kadar antikolesterol angkak dari jagung (0,022833%) dan gaplek (0,013200%). 4. Hipotesa awal penelitian ini adalah angkak dari jagung memiliki aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol paling tinggi. Akan tetapi, berdasarkan penelitian angkak dari beras yang memiliki aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol paling tinggi sehingga hipotesa dari penelitian ini ditolak. B. SARAN Dari hasil penelitian dapat diberikan saran antara lain yaitu: 1. Sebaiknya digunakan substrat beras dalam pembuatan angkak karena dapat menghasilkan aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol yang lebih tinggi dibandingkan dengan substrat jagung dan gaplek. 2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai potensi beras, jagung dan gaplek ditinjau dari segi kandungan amilosa dan senyawa penyusunnya
xliv
yang mempengaruhi pembuatan angkak untuk mengetahui aktivitas antioksidan dan kadar antikolesterol yang dihasilkan.
DAFTAR PUSTAKA
Amita. 2006. Optimalisasi Manfaat Statin. http://www.majalah-farmacia.com (diakses tanggal 18 Juli 2009). Amrun, Moch. H dan Umiyah. 2005. Pengujian Antiradikal Bebas Difenilpikril Hidrazil (DPPH) Ekstrak Buah Kenitu (Chrysophyllum cainito L.) Dari Daerah Sekitar Jember. Jurnal Ilmu Dasar Vol. 6, No. 2, hal : 110-114. Anonim. 1993. Teknik Bercocok Tanam Jagung. Kanisius. Yogyakarta. Anonim.
2000. Gaplek. http://bebas.vlsm.org/v12/artikel/pangan/DIPTI/ GAPLEK.PDF (diakses tanggal 14 Juli 2009).
Anonim. 2006. Teknologi Pengolahan Beras. htpp://www.eBookPangan.com (diakses tanggal 24 Juli 2009). Anonim.
2008. Antioksidan. http://www.dokter.net/Blog/Antioksidan.htm (diakses tanggal 14 Juli 2009).
Anonima. 2009. Radikal Bebas. http://www.konsepsehat.com/radikal-bebas (diakses tanggal 18 Juli 2009). Anonimb. 2009. Beras. http:// www.ipteknet.com (diakses tanggal 24 Juli 2009). Anonimc. 2009. Beras Putih. http://www.asiamaya.com/nutrients/berasputih.htm (diakses tanggal 06 Maret 2010). Anonimd. 2009. Jagung. http://www.scribd.com (diakses tanggal 14 Juli 2009). Anonime.
2009. Jagung Putih. http://www.asiamaya.com/nutrients/jagung putih.htm (diakses tanggal 06 Maret 2010).
Anonimf.
2009. Singkong. http://www.asiamaya.com/nutrients/singkong.htm (diakses tanggal 06 Maret 2010)
Ardiansyah. 2005. Minum Angkak Menyehatkan. http://www.journal.agric.food. chem.com (diakses tanggal 18 Juli 2009).
xlv
Ardiansyah. 2008. Antioksidan dan Peranannya Bagi Tubuh. htpp://www. ardiansyah.multiply.com/jurnal/item/14/ (diakses tanggal 24 Juli 2009).
Aryantha, Nyoman P., Siska Widayanti dan Yuanita. 2004. Eksplorasi Fungi Deuteromycetes (Aspergillus36sp. dan Penicillium sp.) Penghasil Senyawa Anti Kolesterol Lovastatin. Laporan Akhir Penelitian Dasar, Fakultas MIPA, ITB. Bandung. Astawan,
Made. 2006. Beras Pera yang Difermentasikan. http://cybermed.cbn.net.id/detail.aspx.htm (diakses tanggal 14 Juli 2009).
Cahyadi, Wisnu. 2006. Analisis dan Aspek Kesehatan Bahan Tambahan Pangan. Bumi Aksara. Jakarta. Ceballos,
Hernan. 2007. Penemuan: Singkong Lebih Bernutrisi. http://www.indobic.or.id/berita.php (diakses tanggal 31 Januari 2010).
Chairote, Em-on., Chairote, Griangsak and Lumyong, Saisamorn. 2009. Red Yeast Rice Prepared from Thai Glutinous Rice and the Antioxidant Activities. Chiang Mai J. Sci. 2009; 36(1) : 42-49. Damarjati, Djoko S. dan Widowati. 1993. Prospek Pengembangan Kasava dan Potensi Tepung Kasava dalam Pengembangan Agroindustri di Pedesaan. Upgrading Sub Laboratoriun Biologi, UNS, Surakarta : 4-6 Agustus 1993. Hastuti, Pudji dan Pamudji Rahardjo. 1983. Pengolahan Hasil Tanaman Serealia dan Palawija. Depdiknas. Jakarta. Hidayat, Beni. 2008. Pengembangan Formulasi Produk Mie Berbahan Baku Pati Ubi Kayu. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008 Universitas Lampung, 17-18 November 2008 ISBN : 978-979-1165-747 VII-311. Jenie, B.S.L., Ridawati dan Winiati Pudji Rahayu. 1994. Produksi Angkak oleh Monascus purpureus dalam Medium Limbah Cair Tapioka, Ampas Tapioka dan Ampas Tahu. Buletin Teknologi dan Industri Pangan, volume V, No.3, hal: 60-64. Kasim, Ernawati., Nandang Suharna dan Novik Nurhidayat. 2006. Kandungan Pigmen dan Lovastatin pada Angkak Beras Merah Kultivar Bah Butong dan BP 1804 IF 9 yang Difermentasi dengan Monascus purpureus Jmba. Jurnal Biodiversitas volume 7, no 1, hal: 7-9.
xlvi
Kasim, Ernawati., Sri Astuti dan Novik Nurhidayat. 2005. Karakterisasi Pigmen dan Kadar Lovastatin Beberapa Isolat Monascus purpureus. Jurnal Biodiversitas volume 6, no 4, hal: 247-250. Kim, Seong Yeong., Yoon Sook Kim, Young Soon Kim, Jin Man Kim, and Hyung Joo Suh. 2007. The Application of Monascal Rice in Rice Beverage Preparation. http://www.netlanna.info/food/Articles/11023679.pdf (diakses tanggal 05 Februari 2010). Lopez, JL Casas., JA Sanchez Perez, JM Fernandez Sevilla, FG Acien Fernandez, E Molina Grima and Y Chisti. 2004. Fermentation Optimization for the Production of Lovastatin by Aspergillus Terreus: Use of Response Surface Methodology. J Chem Technol Biotechnol 79:1119-1126. Muchtadi, Tien R. dan Sugiyono. 1992. Petunjuk Laboratorium Ilmu Pengetahuan Bahan Pangan. PAU Pangan dan Gizi IPB. Bogor. Nauli, Tigor dan Linar Z. Udin. 2006. Model Fermentasi Lovastatin. Akta Kimindo Vol. 1 No. 2 April 2006: 99-104. Noble, Pither dan Andrizal. 2003. Pedoman Penanganan Pasca Panen Jagung. Direktorat Pengolahan dan Pemasaran Hasil Tanaman Pangan. Departemen Pertanian. Jakarta. Osawa, T. dan Namiki, M. A. 1981. A Novel Type of Antioxidant Isolated From Leaf Wax of Eucalyptus Leaves. Agric. Biol. Chem. 45 :735-739. Permana, Djumhawan R., Sunnati Marzuki dan D. Tisnadjaja. 2006. Analisis Kualitas Produk Fermentasi Beras (Red Fermented Rice) dengan Monascus purpureus 3090. Jurnal Biodiversitas, Volume 5, Nomor 1 Halaman: 7-12. Pokorny, Jan, Nedyalka Yanishlieva and Michael Gordon. 2001. Antioxidant in Food. CRC Press Cambridge. England. Rahayu, Endang S., R. Indrati, T. Utami, E. Harmayani, dan M.N. Cahyanto. 1993. Bahan Pangan Hasil Fermentasi. PAU Pangan dan Gizi UGM. Yogyakarta. Richana,
Nur dan Suarni. 2005. Teknologi Pengolahan http://balitsereal.litbang.deptan.go.id/bjagung/duatiga.pdf. tanggal 14 Juli 2009).
xlvii
Jagung. (diakses
Riwan.
2008. Hubungan antara Varietas dengan Komposisi Beras. http://tekhnologi-hasil-pertanian.blogspot.com. (diakses tanggal 18 Juli 2009).
Rohman, Abdul dan Sugeng Riyanto. 2005. Daya Antioksidan Ekstrak Etanol Daun Kemuning (Murraya paniculata (L) Jack) Secara In Vitro. Jurnal Majalah Farmasi Indonesia Vol 16 (3), 136 – 140. Sa’ad, Muhammad. 2009. Uji Aktivitas Penangkapan Radikal Isolat A dan B Fraksi IV Ekstrak Etanol Daun Dewandaru (Eugenia uniflora L.) dengan metode DPPH. Skripsi. Fakultas Farmasi UMS. Surakarta. Santoso, Umar. 2006. Antioksidan. Sekolah Pascasarjana UGM. Yogyakarta. Setyono, A., Suismono dan A. M. Fagi. 1990. Pengembangan Teknologi Pengolahan Ubi Kayu dalam Menjunjung Agroekologi di Pedesaan. Prosiding Seminar Nasional UPT-EGP. Lampung. Sianturi,
G. 2006. Antioksidan Memerangi Radikal http://www.gizi.net/cgi-bin/berita/antioksidan/index.shtml tanggal 18 Juli 2009).
Bebas. (diakses
Siregar, Hadrian. 1981. Budidaya Tanaman Padi di Indonesia. Sastra Hudaya. Jakarta. Steinkraus, Keith H. 1996. Hand Book of Indigenous Fermented Food: Second Edition. Marcel Dekker Inc. New York. Suarni dan S. Widowati. 2005. Struktur, Komposisi, dan Nutrisi Jagung. http://balitsereal.litbang.deptan.go.id/bjagung/tiganol.pdf (diakses tanggal 14 Juli 2009). Subandi, Mahyudin Syam dan Adi Widjono. 1988. Jagung. Pusat Penelitian dan Pengembangan Tanaman Pangan. Bogor. Syarief, Rizal dan Anies Irawati. 1988. Pengetahuan Bahan Unit Industri Pertanian. PT. Mediyatama Sarana Perkasa. Jakarta. Timotius, K. H. 2004. Produksi Pigmen Angkak oleh Monascus. Jurnal. Teknol. dan Industri Pangan, Vol. XV, No. 1 Th. 2004. Tisnadjaja, Djadjat. 2006. Bebas Kolesterol dan Demam Berdarah dengan Angkak. Penebar Swadaya. Jakarta. Tjokroadikoesoemo, Soebiyanto. 1986. HFS dan Industri Ubi Kayu Lainnya. Gramedia. Jakarta.
xlviii
Wahyu, Maulana Karnawidjaja. 2008. Pemanfaatan Pati Singkong Sebagai Bahan Baku Edible Film. Beswan Djarum, Rso Bandung, Universitas Padjadjaran, Fakultas Teknologi, Industri Pertanian, Jurusan Teknologi Industri Pangan. Wang, Jyh-Jye and Pan, Tzu-Ming. 2003. Effect of Red Mold Rice Supplements on Serum and Egg Yolk Cholesterol Levels of Laying Hens. J. Agric. Food Chem. 2003, 51, 4824-4829. Wibowo, Marlia Singgih, Tiana Milanda dan Elin Julianti. 2006. Transformasi Gen Resistensi Higromisin (hph) ke Kapang Monascus purpureus Mutan Albino Melalui Mediasi Agrobacterium tumefaciens. Laporan Penelitian Fundamental. ITB. Bandung. Widjayanti, Retno Dumilah Esti. 2000. Membandingkan Beras dan Cassava Sebagai Substrat untuk Produksi Pigmen Monascus dengan Fermentasi Padat. Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia Vol. 2 No. 2 (Mei 2000) hal : 23-26. Winarno, F. G. 1981. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. Winarno, F. G. dan Titi, S. R. 1994. Bahan Tambahan Untuk Makanan dan Kontaminan. Pustaka Sinar Harapan. Jakarta. Yulineri, Titin., Riani Hardiningsih dan Suciatmih. 1997. Keberadaan Kapang pada Gaplek : Pengaruh Terhadap Kualitas dan Daya Simpan. Berita Biologi Jurnal Biologi Ilmiah vol. 4 (1). Pusat Penelitian dan Pengembangan Biologi-LIPI.
xlix
