2
TINJAUAN PUSTAKA
Beras yang berasal dari tanaman padi (Oryza sativa L.) termasuk dalam jenis serealia yaitu biji-bijian dari famili rumput-rumputan (gramine).Beras mengandung karbohidrat yang tinggi, sehingga menjadi bahan makanan pokok manusia, pakan ternak dan industri yang menggunakan karbohidrat sebagai bahan baku. Selain padi, yang tergolong dalam serealia antara lain jagung (Zea mays), gandum (Triticum sp), cantel (Sorghum sp), barley (Horgeum vulgare), rye (Secale cereale) dan oats (Avena sative) (Muchtadi et al.2010). Struktur Fisik Gabah Pada kegiatan perontokkan, butiran biji padi terlepas dari malainya yang disebut gabah. Gabah umumnya memiliki bentuk oval memanjang, berwarna kuning kecokelatan dan memiliki tekstur kasar (Patiwiri 2006). Stuktur umum gabah terdiri dari tiga bagian yaitu kulit biji, butir biji dan lembaga. Gabah dapat diuraikan menjadi bagian-bagian seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Struktur fisik butiran gabah (Patiwiri 2006) Bagian terluar kulit biji gabah berupa sekam yang terdiri dari 3 lapisan yaitu palea, lemma dan glume (Patiwiri 2006). Palea dan lemmamerupakan sel epidermis terluar yang berisi sel memanjang sampai mendekati persegi dengan panjang 100µm. Pada bagian ini terdapat rambut dengan panjang 150-250µm (Muchtadi et al. 2010). Di bawah lapisan sekam terdapat pericarp yang memilikisel isodiametris berdinding tebal dan memanjang. Pericarp terdiri dari epicarp, mesocarp dan tegmen. Tegmen terdiri dari dua lapisan yaitu spermoderm dan periderm yang mengandung lemak (Muchtadi et al. 2010). Di bawah lapisan perikarpterdapat lapisan testa dan aleuron. Lapisan aleuron terdiri dari sel-sel parenkim dengan dinding tipis setebal 2 µm. Dalam sitoplasma sel aleuron berisi padat dengan aleurin (butiran aleuron) yaitu tipe dari butiran protein. Dalam butiran
3
aleuronjuga terdapat butiran lipida(Muchtadi et al. 2010). Bagian paling dalam adalahendosperm yangtersusun dari sel-sel parenkim yang berdinding tebal radial memanjang dan padat. Sel tersebut berisi granula pati dan beberapa butiran protein. Bagian lembaga pada gabah relatif kecil dan terdapat pada sisi ventral biji. Lembaga merupakan sel parenkim yang mengandung lemak sebesar 15-20% dari total lemak yang ada (Muchtadi et al. 2010). Porsi terbesar di dalam butiran gabah ditempati oleh endosperm, yaitu sebanyak 72.5%, sekam 20%, bekatul 5.5% dan lembaga 2% (Patiwiri 2006). Menurut Muchtadi et al. (2010), butiran beras pecah kulit disusun oleh perikarp 12%, aleuron dan testa 4-6%, embrio 2-3% dan endosperm 89-94%. Sekam mempunyai berat 18-28% dari berat butir gabah pada tingkat kadar air 13% berat basah. Sketsa irisan penampang butiran beras ditunjukkan pada Gambar 1. Kualitas Fisik Beras Gabah yang telah dikupas kulit sekamnya disebut beras pecah kulit (BPK). Pada struktur butiran beras pecah kulit terdiri dari endosperm, lapisan perikarp testa dan aleuron atau secara ringkas berupa endosperm dan lapisan bekatul (Patiwiri 2006). Beras pecah kulit jarang langsung dikonsumsi karena rasanya yang kurang enak dan tekstur yang lebih keras, namun lebih kaya zat gizi karena lapisan bekatul mengandung protein, lemak dan vitamin B 2 .Untuk mendapatkan rasa nasi yang enak, umumnya beras pecah kulit diolah lebih lanjut menjadi beras sosoh. Derajat Sosoh Beras sosoh atau beras putih adalah butiran beras yang telah terbebas dari bekatul yang telah digosok untuk mendapatkan warna putih mengkilap. Beras sosoh memiliki rasa yang lebih enak daripada beras pecah kulit serta memiliki warna yang menarik (Patiwiri 2006). Derajat sosoh adalah tingkat terkelupasnya lapisan bekatul dari suatu butiran beras. Semakin banyak bekatul yang dihilangkan, maka semakin tinggi derajat sosoh beras tersebut. Apabila bekatul dihilangkan seluruhnya dari suatu butiran beras, maka besarnya derajat sosoh beras tersebut adalah 100%. Beras Kepala, Beras Patah dan Beras Menir Beras dipisahkan menjadi beberapa ukuran, yaitu beras kepala, beras patah dan menir. Beras kepala dan beras patah umumnya dikonsumsi dalam bentuk nasi. Sedangkan beras menir karena bentuknya yang kurang menarik jika dimasak dalam bentuk nasi,umumnya dimasak menjadi bubur atau diolah menjadi tepung beras sebagai bahan baku pembuatan bihun atau kue. Tingginya beras patah dari hasil penggilingan, disamping disebabkan oleh kinerja mesin penggilingan, juga dapat disebabkan oleh kualitas gabah sebelum digiling. Dengan penanganan pascapanen yang kurang tepat khususnya pada proses pengeringan dan pengangkutan, gabah dapat menjadi mudah patah atau retak bahkan telah patah sebelum digiling (Patiwiri 2006). Persyaratan standar mutu beras berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) terdiri dari komponen umum dan komponen fisik beras. Komponen umum terdiri dari bebas hama penyakit, bebas bauapek, asam dan bau asing lainnya,
4
bebas bahan kimia serta bebas campuran bekatul. Sedangkan komponen kualitas fisik beras ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1Komponen fisik berasa Komponen Mutu Derajat Sosoh (min) Kadar air (maks) Beras kepala (min) Butir utuh (min) Butir patah (maks) Butir menir (maks) Butir merah (maks) Butir kuning/rusak (maks) Butir mengapur (maks) Butir asing (maks) Butir gabah (maks) Campuran var lain (maks) a
Satuan
Mutu I
Mutu II
Mutu III
Mutu IV
Mutu V
% % % % % % % % % % % %
100 14 100 60 0 0 0 0 0 0 0 5
100 14 95 50 5 0 0 0 0 0 0 5
100 14 84 40 15 1 1 1 1 0.02 1 5
95 14 73 35 25 2 3 3 3 0.05 2 10
85 15 60 35 35 5 3 5 5 0.2 3 10
Sumber : Patiwiri (2006).
Komposisi Kimia Komposisi kimia beras sangat bervariasi, tergantung faktor genetika varietas padi dan pengaruh lingkungan. Umumnya beras mengandung air, karbohidrat, protein, lemak, vitamin dan mineral (Muchtadi et al. 2010). Komposisi kimia beras pecah kulit dan beras giling dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2Komposisi kimia beras pecah kulit dan beras gilinga Komposisi
Satuan
Beras pecah kulit
Beras giling
Kadar Air Kalori Protein Lemak Karbohidrat Serat kasar Abu Kalsium Fosfor Riboflavin Besi Thiamin Niacin
(%) (kkal/100 g) (g/100 g) (g/100 g) (g/100 g) (g/100 g) (g/100 g) (mg/100 g) (mg/100 g) (mg/100 g) (mg/100 g) (mg/100 g) (mg/100 g)
14.0 352 8.3 1.9 74.9 0.7 1.1 9 183 0.07 1.6 0.29 3.9
14.0 354 7.1 0.5 77.8 0.4 0.6 8 104 0.05 1.2 0.10 2.3
a
Sumber : Juliano (1972).
5
Karbohidrat Karbohidrat adalah senyawa organik yang terdapat di alam yang jumlahnya paling banyak dan bervariasi, disusun oleh tiga jenis atom yaitu karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O) dengan rumus molekul umum C x (H 2 O) y yang menunjukkan hidrat dan karbon (Kusnandar 2010). Karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi karbohidrat sederhana (monosakarida dan disakarida), oligosakarida dan polisakarida. Selain pengelompokkan tersebut, karbohidrat juga dapat dikelompokkan menjadi karbohidrat yang dapat dicerna dan tidak dapat dicerna. Karbohidrat yang dapat dicerna adalah monosakarida (glukosa, galaktosa dan fruktosa), disakarida (maltosa, laktosa dan sukrosa) dan polisakarida (maltodekstrin, amilosa dan amilopektin). Karbohidrat yang tidak dapat dicerna antara lain oligosakarida (rafinosa, stakiosa dan verbaskosa) dan polisakarida (selulosa, hemiselulosa, lignin, pektin dan pati resisten). Karbohidrat merupakan penyusunterbanyak dari serealia yang umumnya berbentuk pati (bagian utama), pentosan, selulosa, hemiselulosa dan gula bebas. Dalam beras pecah kulit terkandung 85-90% pati, 2-2.5% pentosan dan 0.6-1.1% gula (Muchtadi et al. 2010). Di dalam beras, pati terdapat dalam bentuk granula. Granula pati berwarna putih mengkilap, tidak berbau dan tidak berasa. Granula pati memiliki struktur kristalin yang terdiri atas unit kristal dan unit amorf. Daerah kristalin pada kebanyakan pati tersusun atas fraksi amilopektin, sedangkan fraksi amilosa banyak terdapat pada daerah amorf (Kusnandar 2010). Daerah kristal dan amorf digambarkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Model struktur kristalin (Kusnandar 2010) Granula pati selalu disusun oleh dua polimer yaitu amilosa dan amilopektin. Ilustrasi susunan amilosa dan amilopektin dalam granula pati dapat dilihat pada Gambar 3. Rasio amilosa dan amilopektin dalam granula pati berbeda-beda untuk setiap sumber pati, tetapi umumnya kandungan amilopektin lebih besar dibandingkan anilosa (Kusnandar 2010).
6
Gambar 3 Ilustrasi susunan amilosa dan amilopektin (Kusnandar 2010) Amilosa memiliki rantai glukosa yang panjang dan tidak bercabang, sedangkan amilopektin terdiri dari rantai glukosa yang bercabang. Rantai glukosa amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada Gambar 4. Perbandingan antara jumlah amilosa dan amilopektin dalam suatu jenis pati akan menentukan sifat fisiknya. Semakin sedikit kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amilopektin, semakin lengket nasi yang dibuat dari beras tersebut.
Gambar 4 Struktur kimia amilosa dan amilopektin (Kusnandar 2010) Pati bersifat tidak larut dalam air dingin, tetapi bila dipanaskan dengan air akan membentuk pasta, karena granula pati membengkak (menyerap air) dan tidak dapat kembali lagi ke kondisi semula. Proses perubahan ini disebut sebagai gelatinisasi pati. Struktur amilosa yang tidak bercabang membuat amilosa terikat lebih kuat sehingga sulit tergelatinisasi dan akibatnya sulit dicerna. Sementara amilopektin yang memiliki struktur bercabang memiliki ukuran molekul lebih besar dan lebih terbuka, sehingga lebih mudah tergelatinisasi dan akibatnya lebih mudah dicerna. (Rimbawan dan Siagian 2004). Gelatinisasi pati adalah peristiwa hilangnya sifat birefringence granula pati akibat penambahan air secara berlebihan dan pemanasan pada waktu dan suhu tertentu, sehingga granula pati membengkak dan tidak dapat kembali pada kondisi semula (irreversible). Mekanisme gelatinisasi pati ditampilkan pada Gambar 5.
7
Granula pati tersusun dari amilosa (berpilin) dan amilopektin (bercabang)
Masuknya air merusak kristalinitas amilosa dan merusak helix. Granula membengkak Adanya panas dan air menyebabkan pembengkakan tinggi. Amilosa berdifusi keluar dari granula Granula mengandung amilopektin, rusak dan terperangkap dalam matriks amilosa membentuk gel
Gambar 5 Mekanisme gelatinisasi pati (Kusnandar 2010) Pada dasarnya proses gelatinisasi terjadi melalui 3 fase yaitu : (1) air secara perlahan-lahan dan bolak-balik berimbisisi ke dalam granula, (2) ditandai dengan pengembangan granula dengan cepat, (3) jika suhu naik terus, maka molekul amilosa terdifusi keluar granula. Kadar lemak atau protein yang tinggi mampu membentuk kompleks dengan amilosa, sehingga membentuk endapan yang tidak larut dan menghambat pengeluaran amilosa dari granula. Amilosa mampu membentuk struktur kristal karena adanya interaksi molekuler yang kuat. Kristalisasi terjadi bila larutan pekat amilosa didinginkan perlahan-lahan. Kristalisasi ini sering pula dilihat sebagai retrogradasi, proses dimana molekul pati menjadi tidak larut dalam air secara irreversible sehubungan dengan pembentukan ikatan intermolekuler yang kuat. Penemuan tentang pencernaan dan penyerapan hasil pencernaan pati dalam usus kecil yang tidak sempurna sebagai fenomena normal, telah meningkatkan perhatian pada fraksi pati yang tidak dapat dicerna. Fraksi tersebut selanjutnya dikenal sebagai “pati resisten”, dan penelitian-penelitian lebih lanjut memperlihatkan bahwa fraksi pati tersebut mempunyai fungsi fisiologis mirip dengan serat pangan (Muchtadi 2011). Berdasarkan daya cernanya, pati diklasifikasikan sebagai berikut : (1) pati dapat dicerna. Pati ini dapat dicerna oleh enzim-enzim pencernaan, baik yang cepat dicerna (PCD) maupun yang lambat dicerna (PLD), dan (2) pati resisten. Pati resisten pertama kali dikemukakan oleh Englyst sebagai fraksi kecil pati yang tahan terhadap hidrolisis oleh enzim α-amilase dan pullulanasae secara in vitro. Pati resisten adalah pati yang tidak dapat dicerna dalam usus kecil (Muchtadi 2011). Pati resisten dikelompokkan menjadi 4 macam, yaitu PR 1 , PR 2 , PR 3 dan PR 4 (dikenal juga dengan sebutan pati tipe I, II, III dan IV).PadaTabel 3 disajikan beberapa macam PR beserta jenis pangan sebagai sumbernya.
8
Tabel 3Klasifikasi pati resistena Jenis Pati Resisten
Deskripsi
Sumber Pangan
Resistensi diminimalkan
PR 1
Terproteksi secara fisik
Penggilingan, pengunyahan
PR 2
Granula pati resisten tipe B tidak tergelatinisasi, lambat dicerna oleh α-amilase Pati teretrogradasi
Serealia yang digiling secara penuh atau parsial, biji-bijian dan kacangkacangan Kentang mentah, pisang mentah, kacang-kacangan, jagung Kentang yang dimasak (dipanaskan) dan didinginkan, roti, cornflakes Produk pangan yang diformulasi dengan pati termodifikasi
Kondisi pengolahan
PR 3
PR 4
a
Pati termodifikasi secara kimia akibat adanya ikatan silang dengan pereaksi
Pengolahan pangan dan pemasakan
Agak sulit dicerna
Sumber : Muchtadi (2011).
Protein Protein adalah makromolekul yang mengandung atom karbon (C), oksigen (O), hidrogen (H) dan nitrogen (N). Beberapa rantai protein juga mengandung atom sulfur (S). Protein disusun oleh beragam monomer asam amino yang berikatan satu sama lain melalui ikatan peptida (Kusnandar 2010). Protein merupakan molekul polipeptida berukuran besar yang disusun oleh lebih dari 100 buah asam amino dengan urutan tertentu, dihubungkan satu sama lain secara kovalen oleh ikatan peptida. Sebagaimana protein, asam amino juga mengandung atom C, H, O dan N. Di antara asam amino tersebut, terdapat pula asam amino yang mengandung atom S, yaitu metionin. Terdapat 20 jenis asam amino di alam yang dapat membentuk struktur protein. Sembilan di antara asam amino tersebut adalah asam amino esensial yaitu isoleusin, leusin, metionin, fenilalanin, treonin, valin, lisin, histidin dan agrinin (Kusnandar 2010). Asam amino memiliki dua buah gugus fungsional yang terikat pada atom karbon, yaitu gugus amin (NH 2 ) yang bersifat basa dan gugus karboksil (-COOH) yang bersifat asam. Struktur umum asam amino dapat dilihat pada Gambar 6. Gugus R (rantai samping)
R H3N Gugus Amin
CH
C O
O Gugus Karboksil
Gambar 6 Struktur umum asam amino (Kusnandar 2010)
9
Protein merupakan bagian terbesar penyusun serealia setelah air dan karbohidrat. Protein tanaman dibagi atas dua kelompok yaitu protein cadangan dalam biji dan protein fungsional dalam bagian vegetatif dari tanaman. Protein cadangan dapat dibagi menjadi empat fraksi berdasarkan urutan pelarut yaitu albumin (larut air), globulin (larut garam), prolamin (larut alkohol) dan glutelin (larut dalam alkali dan asam). Pada serealia fraksi utama proteinnya adalah prolamin dan globulin (Muchtadi et al. 2010). Kualitas protein beras dianggap tertinggi diantara protein serealia, terutama karena kandungan lisinnya relatif tinggi. Asam amino esensial yang terdapat pada beras antara lain isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptophan dan valin (Muchtadi et al. 2010) Lemak Lemak adalah salah satu kelompok lipid sederhana yang disintesis dari asam lemak dan gliserol. Lemak tersusun oleh atom utama karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O). Asam lemak penyusun lemak dapat dikelompokkan menjadi asam lemak esensial dan asam lemak non esensial. Lemak yang diperlukan oleh manusia adalah asam lemak esensial, yaitu asam lemak yang tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia sehingga harus disuplai dari pangan, misalnya asam oleat, linoleat dan linolenat (Kusnandar 2010). Kandungan lemak tertinggi pada serealia terdapat dalam lembaga dan lapisan aleuron. Kurang lebih 80% lemak dalam beras pecah kulit terdapat dalam fraksi dedak-bekatul. Kadar lemak beras 2% dari total berat terdiri dari lemak netral 77.3%, fosfolipida 16.5%, glikolipida 9.8%. Asam lemak oleat, linoleat dan palmitat merupakan asam lemak utama dari bekatul (Muchtadi et al. 2010). Mineral Menurut Kusnandar (2010), mineral adalah komponen anorganik yang terdapat dalam tabel periodik unsur. Di antara mineral yang ada di alam, hanya 17 mineral yang diperlukan oleh tubuh manusia yaitu yang disebut dengan mineral esensial. Mineral esensial dapat dikelompokkan menjadi mineral makro dan mikro. Yang termasuk mineral makro adalah kalsium (Ca), fosfor (P), magnesium (Mg), sodium (Na), klor (Cl), potasium (K) dan sulfur (S). Sedangkan yang termasuk mineral mikro adalah iodin (I), seng (Zn), besi (Fe), tembaga (Cu), flor (F), selenium (Se), molibdenum (Mo), mangan (Mn) dan cobalt (Co). Kandungan mineral dalam beras tergantung dari perbedaan komposisi dan ketersediaan nutrisi tanah tempat tumbuhnya. Mineral terdistribusi pada semua bagian biji, tetapi yang paling banyak terdapat pada lapisan perikarp dan aleuron. Mineral yang terdapat pada serealia adalah kalium, fosfor, belerang, magnesium, klorida, kalsium, natrium dan silikon. Sedangkan mineral yang dalam jumlah sedikit adalah besi, seng, mangan dan tembaga (Muchtadi et al. 2010).
Vitamin Vitamin adalah senyawa organik berantai pendek yang diperlukan oleh tubuh manusia untuk mempertahankan kesehatan dan kebugaran. Vitamin dikelompokkan berdasarkan kelarutannya, yaitu vitamin larut air (vitamin B dan
10
C) dan vitamin larut lemak (vitamin A, D, E dan K). Vitamin B sering disebut B kompleks karena terdiri atas berbagai jenis vitamin, yaitu B 1 (thiamin), B 2 (riboflavin), B 3 (niasin, asam nikotinat), B 4 (kolin), B 5 (asam pentotenat), B 6 (pirodoksin), vitamin B 12 (sianokobalamin) serta biotin dan folasin (Kusnandar 2010). Kandungan vitamin dalam beras yang terutama adalah thiamin, riboflavin, niasin dan pirodoksin. Jenis vitamin lainnya yaitu asam pentotenat, biotin, inositol, vitamin B 12 dan vitamin E. Beras Pratanak Proses pratanak merupakan proses pemberian air dan uap panas terhadap gabah sebelum gabah tersebut dikeringkan. Tujuan dari pratanak adalah untuk menghindari kehilangan dan kerusakan beras, baik ditinjau dari nilai gizi maupun rendemen yang dihasilkan (Hariyadi 2006). Pengolahan beras pratanak sangat beragam, umumnya gabah akan melalui tiga tahapan proses yaitu perendaman (steeping), pengukusan (steaming) dan pengeringan (drying). Setelah proses pengeringan, gabah selanjutnya digiling hingga diperoleh beras pratanak. Proses pratanak berpengaruh lebih nyata terhadap sifat fisik butiran beras dibandingkan dengan sifat kimianya. Proses pratanak dipilih karena cenderung menurunkan indeks glikemik beras (Widowatiet al. 2007). Proses pratanak adalah proses gelatinisasi pati di dalam beras. Pada proses gelatinisasi pati terjadi pengembangan granula secara irreversible dan kompaknya granula pati. Kejadian tersebut membutuhkan kandungan air 30-35% dan panas kurang lebih 26 kkal per kg gabah untuk kesempurnaan proses. Pada Tabel 4 dapat dilihat terjadinya perubahan zat gizi pada proses pratanak. Tabel 4Kandungan zat gizi beras (100 g) hasil berbagai cara pengolahana Jenis Beras
Air (g)
Energi (kkal)
Protein (g)
Lemak (g)
Karbohidrat (g)
Beras pecah kulit Beras setengah giling Beras giling Beras parboiled
13 12 13 12
335 353 360 364
7.4 7.6 6.8 6.8
1.9 1.1 0.7 0.6
76.2 78.3 78.9 80.1
a
Sumber : Damarjati (1981).
Secara umum proses pratanak akan mengubah sifat fungsional beras yaitu terjadinya peningkatan kandungan amilosa dan serat pangan serta penurunan daya cerna pati. Difusi dan pelekatan komponen penyusun bekatul dan sebagian sekam berpengaruh nyata meningkatkan kandungan serat pangan, terutama serat pangan tidak larut. Oleh karena itu butiran beras pratanak lebih kokoh dan tidak mudah patah saat penggilingan, sehingga meningkatkan mutu giling (Widowatiet al. 2009). Perbedaan sifat fungsional beras giling dan beras pratanak dapat dilihat pada Tabel 5.
11
Tabel 5Sifat fungsional beras giling dan beras pratanaka Sifat Fungsional Amilosa Serat pangan tak larut Serat pangan larut Serat pangan total Daya cerna pati a
Beras Giling (%)
Beras Pratanak (%)
22.04 3.64 2.06 5.69 72.88
23.87 6.64 2.53 9.17 40.84
Sumber : Widowati et al.(2009).
Pada zaman dahulu proses pratanak ini ditujukan untuk mendapatkan gabah yang lebih mudah dikupas sekamnya.Proses pratanak padi bukannya statis, tetapi berkembang dalam aspek ekonomi, nutrisi dan praktis dalam rangka modifikasi hasil berasnya. Proses pratanak dimulai dengan timbulnya isu dari media massa, bahwa orang yang makan nasi pratanak akan terhindar dari penyakit beri-beri yang disebabkan kekurangan vitamin B 1 (thiamin). Peningkatan nilai gizi pada beras pratanak disebabkan oleh proses difusi dan panas yang melekatkan vitamin-vitamin dan nutrien lainnya dalam endosperm, serta derajat sosoh beras yang rendah akibat mengerasnya lapisan aleuron yang mengakibatkan sedikitnya bekatul dan nutrien yang hilang. Beras pratanak memiliki kandungan vitamin B yang lebih tingi dibandingkan beras biasa serta kandungan minyak dan lemak yang rendah dibandingkan dengan beras biasa sehingga beras pratanak lebih tahan lama untuk disimpan (Nuraheni 1980). Perendaman bertujuan untuk memasukkan air ke dalam ruang interseluler dari sel-sel pati endosperm dan sebagian air diserap oleh sel-sel pati tersebut sampai tingkat tertentu sehingga cukup untuk proses gelatinisasi. Selama perendaman, gabah harus benar-benar terendam air. Perendaman umumnya dilakukan dengan dua cara yaitu perendaman dengan menggunakan air bersuhu kamar dan perendaman menggunakan air panas (Akhyar 2009). Pemasakkan bertujuan untuk melunakkan struktur sel-sel pati endosperm sehingga tekstur granula pati endosperm menjadi seperti pasta akibat proses gelatinisasi. Pemasakkan dilakukan agar gelatinisasi pati dan sterilisasi yang homogen dari gabah tercapai, yaitu dengan menggunakan uap panas yang bersuhu tinggi dengan tekanan uap yang rendah (Akhyar 2009). Pengeringan gabah pratanak bertujuan untuk mengurangi kadar air sampai tingkat optimal untuk penggilingan dan penyimpanan, serta memaksimalkan hasil giling. Pengeringan juga mempengaruhi tekstur dan warna produk hasil akhir. Pengeringan sebaiknya dilakukan segera setelah pemasakkan. Penundaan pengeringan menyebabkan proses gelatinisasi terus berlanjut sehingga warna menjadi gelap. Penundaan pengeringan juga menyebabkan pertumbuhan mikroba meskipun gabah pratanak dalam keadaan steril, karena suhu dan kadar air tersebut sangat disukai oleh mikroba, terutama kapang dan cendawan. Akan tetapi bila pengeringan terlalu cepat akan menyebabkan retak (Akhyar 2009). Prinsip proses pengeringan bahan adalah pemindahan uap air bahan melalui cara evaporasi. Evaporasi terjadi terutama pada permukaan bahan tersebut, yaitu
12
melalui proses difusi dari air di dalam bahan ke permukaan bahan akibat panas yang diberikan baik secara konveksi, konduksi maupun radiasi (Damarjati 1981). Pada proses penggilingan beras, gabah kering giling yang telah dibersihkan dari kotoran dilakukan proses penghilangan sekam sehingga diperoleh beras pecah kulit (brown rice), dilanjutkan dengan proses penyosohan sehingga diperoleh beras giling. Penyosohan akan menyebabkan lapisan bekatul terpisahkan, yang berarti kehilangan protein, lemak, vitamin dan mineral yang lebih banyak. Proses pengolahan beras pratanak mampu mengurangi kehilangan zat gizi pada proses penggilingan. Beras Pratanak Bertekanan Pada tahun 1985 telah dikembangkan proses baru dari proses pratanak yaitu dengan pemberian tekanan tinggi. Dalam proses ini, padi hanya sebagian direndam, atau bahkan hanya dicuci bersih kemudian proses gelatinisasi dengan mengukusnya pada tekanan tinggi. Teknologi pengolahan ini juga dikenal parboiling kadar air rendah dan menjadi ciri yang membedakan dengan proses pratanak normal atau konvensional (Unnikrishan dan Bhattacharya 1987). Proses pratanak bertekanan memiliki beberapa keunggulan diantaranya mengurangi bahkan meniadakan proses perendaman, meningkatkan pengembalian investasi pabrik, mengurangi waktu dan biaya pengeringan (Unnikrishan dan Bhattacharya 1987). Kendala utama pengolahan beras pratanak bertekanan yaitu pada proses memasak nasi yang membutuhkan waktu lebih lama dan kekerasan nasi umumnya akan meningkat. Indeks Glikemik Indeks glikemik (IG) pangan merupakan tingkatan pangan menurut efeknya terhadap kadar gula darah. Pangan menaikkan gula darah dengan cepat, memiliki kadar indeks glikemik tinggi. Sebaliknya yang menaikkan gula darah dengan lambat, memiliki indeks glikemik rendah. Indeks glikemik pangan menggunakan indeks glikemik glukosa murni sebagai pembandingnya (IG glukosa murni adalah 100) (Rimbawan dan Siagian 2004). Indeks glikemik juga dapat didefinisikan sebagai rasio antara luas kurva respon glukosa makanan yang mengandung karbohidrat total setara dengan 50 gram terhadap luas kurva respon glukosa setelah makan 50 gram glukosa, pada hari yang berbeda dan pada orang yang sama. Kedua tes tersebut dilakukan pada pagi hari setelah puasa 12 jam dan penentuan kadar gula ditentukan selama 2 jam. Dalam hal ini, glukosa atau roti tawar sebagai standar (nilai 100) dan nilai makanan yang diuji merupakan persen terhadap standar tersebut. Berbagai faktor dapat menyebabkan IG pangan yang satu berbeda dengan pangan lainnya. Bahkan, pangan dengan jenis yang sama bila diolah dengan cara berbeda dapat memiliki IG yang berbeda, karena pengolahan dapat menyebabkan perubahan struktur dan komposisi kimia pangan. Varietas tanaman yang berbeda juga menyebabkan perbedaan pada IG. Faktor-faktor yang mempengaruhi IG pangan, adalah proses pengolahan, perbandingan amilosa dan amilopektin, kadar gula, daya osmotik pangan, kadar serat, lemak, protein serta antigizi pangan (Rimbawan dan Siagian 2004).
13
Respon glikemik dan daya cerna pati tidak berhubungan dengan panjangnya rantai sakarida, melainkan oleh ukuran partikel (Ludwig 2000). Karbohidrat sederhana tidak semuanya memiliki IG lebih tinggi daripada karbohidrat kompleks. Jenis gula yang terdapat dalam pangan mempengaruhi indeks glikemik pangan tersebut. Fruktosa memiliki IG sangat kecil (IG=23), sedangkan sukrosa memiliki IG sedang (IG=65). Selain itu, kehadiran gula di dalam pangan juga menghambat gelatinisasi pati dengan cara mengikat air. Semakin kecil ukuran partikel, semakin mudah pati terdegradasi oleh enzim sehingga semakin cepat pencernaan karbohidrat pati yang dapat menyebabkan IG pangan tersebut semakin tinggi (Rimbawan dan Siagian 2004). Struktur amilosa-amilopektin yang berbeda menyebabkan daya cerna yang berbeda. Amilosa mempunyai struktur tidak bercabang sehingga amilosa terikat lebih kuat. Granula pati yang lebih banyak kandungan amilosanya, mempunyai struktur yang lebih kristalin. Dengan demikian amilosa sulit tergelatinisasi dan sulit dicerna. Selain itu, amilosa juga mudah bergabung dan mengkristal sehingga mudah mengalami retrodagasi yang bersifat sulit untuk dicerna. Amilopektin memiliki struktur cabang, ukuran molekul lebih besar dan lebih terbuka sehingga mudah tergelatinisasi dan lebih mudah dicerna (Rimbawan dan Siagian 2004). Jenis serat berpengaruh terhadap indeks glikemik pangan. Dalam bentuk utuh serat dapat bertindak sebagai penghambat fisik pada pencernaan. Akibatnya IG cenderung lebih rendah. Serat terlarut dapat menurunkan respon glikemik pangan secara nyata, sedangkan serat kasar mempertebal kerapatan dan ketebalan campuran makanan dalam saluran pencernaan. Serat menghambat laju makanan pada saluran pencernaan dan menghambat pergerakan enzim, proses pencernaan menjadi lambat, sehingga respon glukosa darah menjadi rendah. Selain menurunkan IG pangan, serat juga dapat mengurangi resiko terkena kanker kolon, diabetes, penyakit jantung dan penyakit saluran pencernaan (Rimbawan dan Siagian 2004). Pangan yang mengandung lemak dan protein tinggi cenderung memperlambat laju pengosongan lambung, sehingga pencernaan makanan di usus halus juga diperlambat. Oleh karena itu, pangan berkadar lemak tinggi mempunyai IG lebih rendah daripada pangan sejenisnya, berlemak rendah. Menurut Ludwig (2000), laju penyerapan karbohidrat dan indeks glikemik akan meningkat setelah mengkonsumsi makanan rendah lemak. Setiap jenis makanan memiliki IG yang berbeda-beda. Makanan yang memiliki IG rendah akan menghasilkan kenaikkan dan penurunan kadar gula darah yang tidak terlalu curam sesaat setelah makanan tersebut dicerna dan dimetabolisme oleh tubuh. Metode perhitungan nilai indeks glikemik pangan uji yaitu dengan menganggap nilai indeks glikemik pangan acuan adalah 100. Menurut Miller (1996) berdasarkan respon glikemiknya, pangan dikelompokkan menjadi 3 kelompok yaitu : 1) bahan pangan dengan nilai IG rendah (<55), 2) bahan pangan dengan nilai IG sedang (55-70) dan 3) bahan pangan dengan nilai IG tinggi (>70). Pati yang dicerna dan diserap oleh tubuh akan menyebabkan kenaikkan kadar gula darah (plasma glucose). Puncak kenaikkan akan terjadi sekitar 15-45 menit setelah dikonsumsi, tergantung dari kecepatan pencernaan dan penyerapan karbohidrat dalam tubuh manusia. Kadar glukosa darah akan kembali normal setelah dua sampai tiga jam. Hormon yang diproduksi oleh tubuh untuk
14
menurunkan kadar glukosa dalam darah adalah hormon insulin. Hormon insulin akan diproduksi sebanding dengan jumlah glukosa yang terkandung dalam darah. Hormon insulin dihasilkan di kelenjar Langerhans pada pankreas. Hormon insulin bertugas meningkatkan laju transpor glukosa ke dalam sel dan laju perubahan glukosa menjadi glikogen (Wardlaw 1999). Kadar glukosa darah normal menurut Sardesai (2003) berkisar antara 55140 mg/dl. Kadar glukosa darah minimum sebesar 40-60 mg/dl diperlukan untuk menyediakan energi bagi susunan saraf pusat, yang memerlukan glukosa sebagai sumber energi utama. Otot dan jaringan adiposa juga menggunakan glukosa sebagai energi utama. Hormon yang berperan dalam meningkatkan kadar glukosa darah adalah hormon adrenalin dan glukagen. Kedua hormon ini dihasilkan di kelenjar adrenal (Wardlaw 1999).
