21
TINJAUAN PUSTAKA
Kedelai dan Tempe Kedelai (Glycine max) adalah tanaman semusim yang termasuk kelas Magnoliopsida, ordo Fabales, family Fabaceae dan genus Glycine (Wikipedia 2007), berasal dari Cina dan kemudian dikembangkan ke berbagai negara seperti, Amerika, Amerika Latin dan Asia. Kedelai dapat dibudidayakan di daerah sub tropis dan tropis dengan teknis budidaya yang sederhana. Kedelai merupakan sumber protein nabati yang efisien, dalam arti bahwa untuk memperoleh jumlah protein yang cukup diperlukan kedelai dalam jumlah yang kecil. Nilai protein kedelai jika difermentasi dan dimasak akan memiliki mutu yang lebih baik dari jenis-jenis kacang-kacangan lain. Disamping itu, protein kedelai merupakan satusatunya leguminosa yang mengandung semua asam amino esensial (tabel 1). Asam amino tersebut tidak dapat disintesis oleh tubuh, jadi harus dikonsumsi dari luar. Meskipun kadar minyaknya tinggi (sekitar 18%), tetapi ternyata kadar lemak jenuhnya rendah dan bebas terhadap kolesterol serta rendah nilai kalorinya. Kedelai juga dikenal paling rendah kandungan racun kimia serta residu pestisidanya karena bersifat antioksidan dan bisa digunakan sebagai penopang kesehatan badan dan umur panjang. Kedelai banyak dikonsumsi oleh manusia sebagai salah satu alternatif untuk menggantikan protein hewani yang relatif lebih mahal (Cahyadi 2007). Indonesia merupakan salah satu negara yang dipandang sebagai negara yang kaya akan pengalaman fermentesi tradisional, dibuktikan dengan adanya tempe sebagai bahan makanan hasil fermentasi tradisional dari kedelai yang sudah dikenal selama berabad-abad. Dalam kehidupan masyarakat Indonesia selama ini, dipercaya bahwa tempe dapat meningkatkan kesuburan wanita karena mengandung fitoestrogen. Beberapa abad sebelum masehi, bangsa cina memanfaatkan kedelai untuk dijadikan susu, yaitu dengan cara merebusnya, kemudian digiling, diperas, dan diambil airnya. Resep tersebut kemudian menyebar ke negara-negara lain, seperti Jepang, Amerika termasuk Indonesia. Bahkan pada zaman orde Lama, adanya susu kedelai ini cukup membantu. Saat itu, bangsa Indonesia mengalami kekurangan susu sapi sehingga anak-anak balita
22
cukup tertolong oleh susu kedelai ini, karena nilai gizinya hampir sama dengan susu sapi. Perlu diketahui bahwa dari tumbuhan berupa semak dengan tinggi mencapai 50 cm ini, memiliki biji tanaman yang berbentuk polong seperti kacang ternyata mengandung berbagai zat seperti lemak tak jenuh linoleat, oleat, arakhidat, serta zat lainnya yang telah dipercaya mampu memberikan manfaat bagi dunia kesehatan (Cahyadi 2007). Tabel 1. Kandungan asam amino esensial biji kedelai Asam Amino Isoleusin Leusin Lisin Fenilalanin Tirosin Sistin Treonin Triptofan Valin Metionin
Jumlah (mg/g N) 340 480 400 310 200 110 250 90 330 80 (Cahyadi 2007)
Kandungan gizi biji kedelai cukup tinggi, terutama kandungan proteinnya yang mencapai ± 34%, karbohidrat 34.8% (Deptan 2005). Sedangkan menurut Cahyadi (2007), kandungan protein pada kedelai 34.9%, dan karbohidrat 34.8%, dimana kedelai merupakan sumber protein nabati yang efisien, dalam arti bahwa untuk memperoleh jumlah protein yang cukup diperlukan kedelai dalam jumlah yang kecil. Selain mengandung protein dan karbohidrat, kedelai juga mengandung zat besi, kalsium, vitamin A dan vitamin B1 (Tabel 2). Kedelai mengandung senyawa anti gizi (antitrypsin, hemaglutinin, asam fitat, dan oligosakarida penyebab timbulnya gas dalam lambung atau glukosa, saponin, estrogen dan senyawa penyebab alergi) (Koswara 1995). Dalam keadaan kering, kacang kedelai mentah mengandung 2-4 mg isoflavon/gram. Konsentrasi Isoflavon dalam produk kedelai sangat beraneka ragam tapi semua makanan tradisional asal kedelai seperti susu kedelai, tempe dan tahu, merupakan sumber Isoflavon yang baik, dengan
23
kandungan isoflavon antara 30-40 mg per gelas atau potong. Setengah mangkuk tepung kedelai mengandung kurang lebih 50 mg isoflavon (IHME 2007). Tabel 2. Komposisi kimia biji kedelai kering per 100 gram Komponen Kalori (kkal) Protein (gram) Lemak (gram) Karbohidrat (gram) Kalsium (mg) Fosfor (mg) Besi (mg) Vitamin A (SI) Vitamin B1 (mg) Air (gram)
Jumlah 331.0 34.9 18.1 34.8 227.0 585.0 8.0 110.0 1.1 7.5 (Cahyadi 2007)
Kedelai mengandung isoflavon dan fitokimia yang dapat melindungi tubuh dari kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas, meningkatkan sistem kekebalan, serta melawan serangan penyakit seperti diabetes, ginjal, anemia, rematik, diare, hepatitis dan hipertensi. Kandungan total isoflavon sekitar 5.1 – 5.5 mg/g protein kedelai. Jenis isoflavon yang ditemukan dalam kedelai dan hasil olahannya tempe adalah daidzein 10.5 – 85 dan genistein 26.8 – 120.5 mg/100g berat kering, yang mempunyai efek estrogenik bagi manusia dan hewan dalam kinerja reproduksi (Heinnermen 2003). Tempe adalah makanan tradisional yang merupakan makanan asli Indonesia. Tempe dibuat dengan cara kedelai difermentasi dengan cendawan. Fermentasi tempe terjadi karena aktivitas kapang Rhizopus sp. pada kedelai rebus sehingga membentuk massa yang padat dan kompak. Proses fermentasi tersebut membuat nilai gizi hasil olahan ini bertambah baik. Sebagian besar asam lemak yang diproduksi adalah asam lemak tidak jenuh yang bersifat esensial. Kualitas protein tinggi ditandai dengan daya cerna yang tinggi yaitu sebesar 86.1% (Koswara, 1992). Menurut Shurtleff & Aoyagi (1979), tempe yang baik adalah tempe yang berwarna putih, kompak, dan beraroma khas.
24
Kedelai mengalami berbagai perubahan komposisi selama proses pembuatannya. Aktivitas enzim protease kapang menyebabkan protein terurai menjadi asam amino bebas yang bersifat lebih mudah dimanfaatkan oleh tubuh. Murata et al (1967), menyatakan bahwa pada umumnya jumlah asam amino bebas, baik yang esensial maupun nonesensial dalam kedelai meningkat akibat fermentasi. Meskipun demikian, jumlah total asam amino tempe relatif sama dengan jumlah total asam amino kedelai. Keterlibatan mikroorganisme pada proses pembuatan tempe terutama terjadi pada saat perendaman (oleh bakteri pembentuk asam) dan saat fermentasi (oleh aktivitas kapang). Sebagai akibat dari perubahan-perubahan tersebut tempe menjadi lebih enak, lebih begizi dan lebih mudah dicerna. Salah satu faktor penting dalam perubahan tersebut adalah terbentuknya senyawa-senyawa isoflavon dalam bentuk bebas (aglikon) dan terbentuknya senyawa faktor-II (6,7,4’-trihidroksi isoflavon), yang hanya terdapat pada tempe dan tidak terdapat pada kedelai. Senyawa faktor II dapat berikatan dengan reseptor hormon estrogen dalam tubuh dapat mengurangi keluhan psikovasomotor khususnya semburan atau hentakan panas di dada sebagaimana yang dialami perempuan saat memasuki masa menopause (Pawiroharsono 2007). Tempe merupakan sumber vitamin yang baik terutama vitamin B. Selain itu, tempe juga merupakan sumber mineral khususnya kalsium, fosfor dan besi. Beberapa mineral lain juga terdapat dalam tempe walau dalam jumlah kecil, seperti Mg (236 mg/100 g bk), Zn (3.8 mg/100 g bk) dan Mn (1.2 mg/100 g bk) dan Mn (1.2 mg/100 g bk) (Shurtleff & Aoyagi 1979). Menurut Cahyadi (2007), tempe merupakan sumber vitamin B seperti riboflavin, niasin, biotin, asam pantotenat, dan vitamin B6 yang meningkat jumlahnya selama fermentasi, kecuali vitamin B1 karena dipergunakan oleh kapang tempe sebagai sumber nutrisinya. Tempe merupakan sumber vitamin B12 di dalam tempe berkisar antara 1.5 – 6.3 mikrogram per 100 gram tempe kering, ini merupakan suatu jumlah yang dapat mencukupi kebutuhan seorang per hari. Dibandingkan dengan kedelai mentah, nilai gizi tempe lebih baik karena pada kedelai mentah terdapat zat-zat antinutrisi seperti antitripsin dan oligosakarida penyebab kelebihan gas dalam lambung (flatulensi). Fermentasi kapang
25
menghilangkan kedua senyawa tersebut serta meningkatkan daya cerna kedelai. Di samping itu, terjadi pula perbaikan tekstur dan flavour sehingga menjadi lebih disukai. Tempe mempunyai potensi untuk dikembangkan karena senyawa isoflavon yang dimilikinya. Senyawa isoflavon terbukti mempunyai efek hormonal, khususnya efek estrogenik. Aktivitas estrogenik isoflavon diketahui terkait dengan struktur kimianya yang mirip dengan dietylstilbesterol, yang biasanya digunakan sebagai obat yang memiliki sifat estrogenik (Pawiroharsono, 2007).
Isoflavon Isoflavon tergolong kelompok flavonoid yang banyak ditemukan dalam buah-buahan, sayur-sayuran dan biji-bijian. Isoflavon kedelai terdapat dalam empat bentuk, yaitu 1) Glikosida: daidzin, genistin, dan glisitin; 2) Asetil glikosida: 6-0 Asetildaidzin, -genestin dan –glisitin; 3) Malonil glikosida: 6-0 Malonildaidzin, -genestin dan –glisitin; 4) Aglikon: daidzein, genistein dan glisitein. Isoflavon yang dominan pada kedelai terdapat dalam bentuk glikosida (genistin dan daidzin) sedangkan yang dominan pada tempe adalah aglikon (genistein dan daidzein) yang dihasilkan dari pelepasan glukosa dari glikon. Glikosida dipertahankan oleh tanaman dalam bentuk inaktif sebagai antioksidan (Yulianto 2003). Genistein dalam tempe akan mempengaruhi kenaikan rasio uterus dibandingkan dengan berat badan pada masa prapubertas (Casanova 1999). Isoflavon mempunyai struktur hampir sama dengan estrogen. Oleh sebab itu isoflavon sering disebut sebagai fitoestrogen atau estrogen nabati. Struktur kimia senyawa isoflavon terlihat pada gambar 1. Wuryani (1995) menyatakan bahwa senyawa fitoestrogen seperti genistin dan daidzin dalam bentuk glikosida, serta daidzein dan genistein dalam bentuk aglikon adalah isoflavon utama yang ditemukan dalam kedelai dan produk fermentasi kedelai (tempe). Senyawa isoflavon yang dominan pada tepung kedelai dan tepung tempe adalah daidzein dan genistein. Kandungan total isoflavon pada tepung kedelai impor varietas americana adalah 22.93 mg/100g bk dan kandungan total isoflavon pada tepung tempe kedelai impor varietas americana 77.98 mg/100g bk (tabel 3)
26
(Astuti 1999). Hasil penelitian Nakajima et al. (2005) kandungan total isoflavon (aglikon dan glikosida) dalam tempe yang berasal dari kedelai kuning adalah 102.7 mg per 100 g berat basah dan kandungan total isoflavon dalam tempe yang berasal dari kedelai hitam adalah 103.2 mg per 100 g berat basah.
Gambar 1. Struktur Isoflavon (Winarsi 2005) Tabel 3. Hasil analisis senyawa isoflavon tepung kedelai dan tepung tempe.
Komponen
Tepung kedelai
Tepung kedelai
Tepung tempe
(mg/100g bb)
(mg/100g bb) (mg/100g bk)
Tepung tempe (mg/100g bk)
Faktor II
0.04
0.37
0.04
0.41
Daidzein
14.59
27.10
15.68
30.20
Glisitein
0.97
0.74
1.04
0.83
Genistein
5.74
41.76
6.17
46.54
Total isoflavon
21.34
69.97
22.93
77.98
Keterangan : bb = berat basah, bk = berat kering
( Astuti 1999)
Dosis isoflavon yang digunakan oleh manusia berkisar 0.4 – 10 mg/kg berat badan/hari sedangkan dosis isoflavon pada rodensia berkisar 10 – 100 mg/kg berat badan/hari (Whitten dan Patisaul 2001). Fungsi utama dari isoflavon yang memiliki struktur mirip estrogen ini adalah untuk kinerja reproduksi (Guyton 1996).
27
Biologi Umum Tikus Tikus (Ratus norvegicus) adalah hewan yang digolongkan pada kelas Mamalia, ordo Rodentia, family Muridae dan genus Rattus yang distribusinya sangat luas karena kebiasaan makannya meliputi semua jenis makanan (Omnivora) (Wikipedia 2007). Tikus merupakan salah satu hewan percobaan yang banyak digunakan sebagai model dalam penelitian. Hewan ini memiliki keistimewaan yaitu umur relatif pendek, sifat produksi dan reproduksi menyerupai mamalia besar, lama produksi ekonomis (2.5 – 3 tahun), lama kebuntingan berkisar 21 – 23 hari, umur sapih 21 hari, umur pubertas 50 – 60 hari, angka kelahiran tinggi (6 – 12 ekor per kelahiran), memiliki siklus estrus yang pendek (4 – 5) dengan karakteristisk setiap fase siklus yang jelas, lama estrus 9 – 12 jam, interval antar generasi relatif pendek dan berukuran kecil sehingga memudahkan dalam pemeliharaan serta efisien dalam mengkonsumsi pakan (10 g/100 g bb) (Smith dan Mangkoewidjojo 1988). Ditambahkan oleh Smith dan Mangkoewidjojo (1988), bahwa berat badan tikus betina dewasa sekitar 250 – 300 gr dan mulai dikawinkan umur 65 – 110 hari karena jika dikawinkan terlalu muda atau terlalu tua (lebih dari 10 minggu) akan mengurangi fertilitas. Tikus yang baru lahir memiliki berat lahir antara 5 – 6 g. Tikus bersifat poliestrus yaitu hewan yang memiliki siklus birahi lebih dari dua kali dalam satu tahun. Perkawinan yang terjadi dalam jangka waktu 24 jam dapat diketahui dengan mengamati sumbat vagina atau memeriksa adanya spermatozoa dalam usapan vagina (Malole dan Pramono 1989).
Ovarium Ovarium sebagai organ reproduksi primer pada betina mempunyai peranan dwifungsi yaitu sebagai kelenjar eksokrin yang menghasilkan ovum dan sebagai endokrin yang menghasilkan hormon-hormon reproduksi. Ovarium terletak dekat rongga pelvis menggantung pada dinding perut oleh mesovarium, ligamen ini banyak mengandung pembuluh darah. Ovarium tertanam dalam bursa ovari (Nalbandov 1990).
Nalbandov (1990) menyatakan bahwa kerjasama antara
hormon gonadotropin dari hipofise dan hormon-hormon ovarium dalam siklus
28
ovarium menghasilkan folikel matang, pertumbuhan dan terbentuknya korpus luteum. Gonadotropin mengaktifkan korpus luteum sehingga melepaskan progesteron yaitu hormon gonadal yang merangsang mucosa uterus untuk mempersiapkan implantasi jika terjadi fertilisasi. Perkembangan ovum dan folikel pada ovari dipengaruhi oleh produksi FSH pada pituitari menyebabkan folikel menjadi berongga dan menghasilkan estrogen. Ovariektomi
adalah
tindakan
operasi
pemotongan,
pengambilan,
pengamputasian organ ovarium dari rongga abdomen. Berdasarkan penelitian Nurdin (2002) pemulihan tikus ovariektomi hingga jahitan siap dilepas adalah 20 hari. Dilakukannya Ovariektomi pada tikus betina menyebabkan terjadinya atropi pada uterus. Turner dan Bagnara (1976) menjelaskan keadaan ini, bahwa atropi uterus ini disebabkan oleh karena menurunnya konsentrasi estrogen dalam darah, sehingga tidak terjadi penebalan endometrium dan kelenjar uterus berada dalam keadaan tidak mengeluarkan sekresi sehingga uterus mengecil dan bobotnya menurun.
Uterus Tikus mempunyai uterus berbentuk dupleks dengan dua serviks, tanpa badan uterus dan pemisahan tanduk uterus secara sempurna (Gambar 2). Seluruh organ tersebut melekat pada dinding pinggul dan dinding perut dengan perantaraan ligament uterus yang lebar (Ligamentum lata uteri), melalui ligamentum
lata
uteri
membentuk
ligamentum
uterus
yang
melingkar
(Ligamentum tetes uteri) (Nalbandov 1990). Serviks uterus merupakan otot sfinkter yang terletak di ujung bawah uterus berdekatan dengan vagina. Lumen serviks dibatasi oleh epitel yang berbentuk silindris. Sekresinya berupa mukus yang jumlah dan kekentalannya berubah-ubah sesuai tahapan siklus (Nalbandov 1990). Kelenjar uterus selama fase folikuler terlihat sederhana dan lurus dengan sedikit cabang, sedangkan selama fase luteal saat progesteron bekerja terhadap uterus akan terlihat endometrium bertambah tebal secara mencolok, diameter dan panjang kelenjar meningkat secara cepat, menjadi bercabang dan berkelok-kelok. Estrogen menyebabkan meningkatnya faskularisasi dan aktivitas mitosis uterus
29
yang lebih besar mengakibatkan organ bertambah berat. Kenaikan berat uterus seimbang dengan jumlah estrogen yang diberikan (Nalbandov 1990).
Gambar 2. Uterus Tikus (Nalbandov 1990) Uterus sangat berperan penting bagi perkembangan dan diferensiasi embrio sebagai sumber nutrisi, tempat implantasi, dan sebagai penunjang fetus sampai waktu normal kelahiran. Perubahan utama perkembangan embrio dalam fetus selama fase praimplantasi terjadi ketika embrio berkembang dari stadium sel ke-4 atau sel ke-8 menjadi morula, kemudian blastosis. Embrio masih dilindungi oleh membran tambahan, zona pellusida, dan sangat tergantung pada cadangan makanan sitoplasma telur, tetapi saat pelepasan zona, kebutuhan nutrisi embrio praimplantasi yang tumbuh cepat sangat bergantung pada unsur pokok cairan uterus (yang disebut dengan susu uterus atau histotrof). Selama fase ini akan terbentuk ruang (spatial) antara embrio dan uterus, pada spesies politokus hal ini menyangkut penyebaran (spacing) embrio ke seluruh tanduk uterus (Hunter 1995) Uterus diketahui lebih banyak mengandung reseptor estrogen alfa (ERα) dari pada reseptor estrogen beta (ERβ), sedangkan isoflavon bersifat antagonis terhadap reseptor estrogen alfa (ERα) sehingga pada jaringan yang banyak mengandung ERα, senyawa ini menempati reseptor estrogen (Anderson et al. 1995). Menurut Persky et al (2002) Isoflavon bertindak estrogen antagonis ketika estrogen endogen dalam konsentasi tinggi, sedangkan bertindak estrogen agonis saat estrogen endogen dalam konsentrasi rendah. Genestein sebagai senyawa
30
isoflavon dengan efek estrogenik terkuat mempunyai afinitas yang lebih tinggi terhadap ERβ bila dibandingkan dengan ERα (Kuiper et al. 1997).
Hormon Estrogen Estrogen adalah hormon steroid yang dihasilkan oleh sel teka interna dari folikel ovarium, corpus luteum, plasenta dan dalam jumlah sedikit oleh korteks adrenal dan testes. Estrogen terdapat dalam bentuk estradiol-17β, estron dan estriol (gambar 3). Pada manusia, estradiol merupakan estrogen paling banyak disekresi dan paling kuat, dalam hati mudah teroksidasi menjadi estron, dan mengalami hidrasi menjadi estriol. Ketiga bentuk estrogen ini mengalami konjugasi dengan asam sulfat atau glukoronat di dalam hati (Pineda 1989). Kekuatan estrogenik ß-estradiol adalah 12 kali kekuatan estron dan 80 kali estriol, sehingga ß-estradiol dianggap merupakan estrogen utama (Guyton 1996). Estrogen merupakan hormon steroid pada betina yang bertanggungjawab pada perkembangan duktus kelenjar mammae, bersama oksitosin dan PGF2α meningkatkan frekuensi kontraksi uterus. Estrogen berpengaruh pada otak yang ada hubungannya dengan tingkah laku estrus, mengontrol perubahan pada alat kelamin betina, produksi lendir pada uterus yang akan mengubah aktivitas metabolismenya. Kesemuanya berlangsung guna mempersiapkan uterus untuk menerima ovum dan spermatozoa (Hafez 2000). Menurut Guyton (1994), fungsi utama estrogen adalah untuk menimbulkan proliferasi sel dan pertumbuhan jaringan organ-organ kelamin serta jaringan lain yang berkaitan dengan reproduksi. Konsentrasi estrogen menjelang ovulasi mencapai kadar tertinggi dalam tubuh dan berfungsi menekan produksi follicle stimulating hormone (FSH) dan merangsang pelepasan luteinizing hormones (LH) sehinga terjadi ovulasi. Peningkatan estrogen dalam darah menyebabkan pituitari mengurangi produksi follicle stimulating hormone (FSH) dan meningkatkan pelepasan luteinizing hormones (LH) dan Luteotropic hormone (LTH). Produksi follicle stimulating hormone (FSH) mencapai puncak yang disertai meningkatnya luteinizing
hormones
(LH)
menyebabkan
folikel
mencapai
fase
akhir
pertumbuhannya dan menjadi pecah. luteinizing hormones (LH) menyebabkan terjadinya ovulasi dan perubahan folikel kosong menjadi korpus luteum dan atas
31
pengaruh Luteotropic hormone (LTH) dihasilkan progesteron. Progesteron menghambat pengeluaran follicle stimulating hormone (FSH) dan estrogen yang akan mempengaruhi keseimbangan luteinizing hormones (LH), Luteotropic hormone (LTH) serta korpus luteum selanjutnya. Secara struktural dan fungsional korpus luteum berkurang, maka pengeluaran progesteron dan estrogen mencapai kadar rendahnya dan menyebabkan follicle stimulating hormone (FSH) akan meningkat lagi dan siklus baru akan dimulai kembali (Wodzicka-Tomaszewska et al. 1991).
Estriol
Estradiol
Estron
Gambar 3. Bentuk-bentuk Estrogen (Guyton 1996)
Produksi estradiol selama fase luteal menginisiasi luteolisis. Hal ini dimediasi oleh pembentukan reseptor oksitosin dalam endometrium ternak betina. Keluarnya oksitosin dari CL mengikat reseptor menghasilkan PGF2α dan terjadi luteolisis. Menurut Beard et al (1994), terdapat korelasi positif antara konsentrasi estradiol dan jumlah reseptor oksitosin uterus. Fitoestrogen pada kedelai dan tempe mempunyai efek uterotropik karena isoflavon dengan aktivitas estrogen dapat menstimulir penebalan endometrium sehingga uterus membesar dan bobotnya meningkat (Astuti 1999).
