SKRIPSI
RESISTANT STARCH TIPE III DAN TIPE IV PATI SINGKONG (Manihot esculenta Crantz), SUWEG (Amorphophallus campanulatus), DAN UBI JALAR (Ipomoea batatas L.) SEBAGAI PREBIOTIK
Oleh : RIBKA JULIANA F24102094
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Ribka Juliana. F24102094. Resistant Starch Tipe III dan Tipe IV Pati Singkong (Manihot esculenta Crantz), Suweg (Amorphophallus campanulatus), dan Ubi Jalar (Ipomoea batatas L) Sebagai Prebiotik. Dibawah bimbingan: Betty Sri Laksmi Jenie dan C.C. Nurwitri, 2006.
ABSTRAK Prebiotik adalah bahan makanan yang tidak dapat dicerna oleh usus manusia, tetapi bermanfaat untuk mendorong pertumbuhan bakteri probiotik dalam usus besar sehingga dapat membantu meningkatkan kesehatan. Resistant starch merupakan sumber prebiotik yang potensial karena sifatnya yang tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan manusia sehingga dapat dimetabolisme oleh bakteri yang ada di usus. RS tipe III adalah RS yang terbentuk dari retrogradasi pati, sedangkan RS tipe IV adalah RS yang terbentuk dari pati yang dimodifikasi secara kimia. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi prebiotik dari umbiumbian lokal, yaitu singkong, suweg, ubi jalar putih, dan ubi Cilembu sehingga diharapkan dapat meningkatkan nilai tambahnya. Penelitian terdiri dari dua tahap yaitu, tahap seleksi umbi yang akan digunakan dalam pengujian prebiotik secara in vitro dan tahap seleksi jenis RS dan Bakteri Asam Laktat (BAL) terpilih. Pemilihan umbi yang akan digunakan dalam pengujian prebiotik didasarkan pada daya cerna RS tipe IV dan rendemen pati. Umbi singkong dipilih untuk diuji potensi prebiotiknya karena daya cernanya lebih rendah dan rendemennya lebih tinggi dibanding suweg, ubi jalar, dan ubi Cilembu. Media yang digunakan dalam uji potensi prebiotik adalah media RS yang disuspensikan di dalam air (s-RS) dan media DeMann Rogosa Sharpe Broth (MRSB) tanpa dekstrosa (m-MRSB). m-MRSB memiliki komposisi yang sama dengan MRSB, tetapi dekstrosa dalam media diganti dengan RS (m-MRSB+RS). BAL yang digunakan adalah Lactobacillus casei subsp. rhamnosus, Lactobacillus plantarum sa28k, dan Bifidobacterium bifidum. Konsentrasi RS yang ditambahkan adalah 2.5% dan kultur yang ditambahkan ke dalam media sebesar 5% dan 1%. Jumlah awal L. casei subsp. rhamnosus dalam media adalah 7.6x107 CFU/ml, L. plantarum sa28k 1.1x108 CFU/ml, dan Bifidobacterium bifidum 7.1x107 CFU/ml . Viabilitas BAL di media m-MRSB yang mengandung RS lebih baik daripada viabilitasnya di media s-RS (p<0.05). Pada media yang sama, tidak terdapat perbedaan viabilitas yang signifikan di antara ketiga BAL yang digunakan. Jenis RS juga tidak berpengaruh nyata terhadap viabilitas BAL. Pati alami, RS tipe III, dan RS tipe IV memiliki kadar RS berturut-turut sebesar 4.33, 6.57, dan 4.28%. Hasil fermentasi L. plantarum di media RS tipe IV yang disuspensikan di air menunjukkan bahwa fermentasi tersebut menghasilkan asam asetat sebesar 0.04%, sedangkan keberadaan asam butirat ataupun propionat tidak terdeteksi di dalam sampel. RS tipe IV mengandung serat pangan sebesar 8.72%.
SKRIPSI
RESISTANT STARCH TIPE III DAN TIPE IV PATI SINGKONG (Manihot esculenta Crantz), SUWEG (Amorphophallus campanulatus), DAN UBI JALAR (Ipomoea batatas L.) SEBAGAI PREBIOTIK
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh: RIBKA JULIANA F24102094
2007 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Ribka Juliana. F24102094. Resistant Starch Tipe III dan Tipe IV Pati Singkong (Manihot esculenta Crantz), Suweg (Amorphophallus campanulatus), dan Ubi Jalar (Ipomoea batatas L) Sebagai Prebiotik. Dibawah bimbingan: Betty Sri Laksmi Jenie dan C.C. Nurwitri, 2006.
RINGKASAN Prebiotik adalah bahan makanan yang tidak dapat dicerna oleh usus manusia, tetapi bermanfaat untuk mendorong pertumbuhan bakteri probiotik dalam usus besar sehingga dapat membantu meningkatkan kesehatan. Resistant starch merupakan sumber prebiotik yang potensial karena sifatnya yang tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan manusia sehingga dapat dimetabolisme oleh bakteri yang ada di usus. RS tipe III adalah RS yang terbentuk dari retrogradasi pati, sedangkan RS tipe IV adalah RS yang terbentuk dari pati yang dimodifikasi secara kimia. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi prebiotik dari umbiumbian lokal, yaitu singkong, suweg, ubi jalar putih, dan ubi Cilembu sehingga diharapkan dapat meningkatkan nilai tambahnya. Penelitian terdiri dari dua tahap yaitu, tahap seleksi umbi yang akan digunakan dalam pengujian prebiotik secara in vitro dan tahap seleksi jenis RS dan Bakteri Asam Laktat (BAL) terpilih. Pemilihan umbi yang akan digunakan dalam pengujian prebiotik didasarkan pada daya cerna RS tipe IV dan rendemen pati. Hasil pengujian daya cerna RS tipe IV dari singkong 21.20%, suweg 17.72%, ubi jalar putih 38.11%, dan ubi Cilembu 25.96%. Ubi jalar putih memiliki rendemen tertinggi, yaitu 14.47%, diikuti oleh singkong (11.79%), ubi Cilembu (11.76%), dan suweg (6.12%). Dengan mempertimbangkan daya cerna terendah dan rendemen pati yang cukup memadai, umbi singkong dipilih untuk diuji potensi prebiotiknya. Media yang digunakan dalam uji potensi prebiotik adalah media RS yang disuspensikan di dalam air (s-RS) dan media DeMann Rogosa Sharpe Broth (MRSB) tanpa dekstrosa (m-MRSB). m-MRSB memiliki komposisi yang sama dengan MRSB, tetapi dekstrosa dalam media diganti dengan RS (m-MRSB+RS). BAL yang digunakan adalah Lactobacillus casei subsp. rhamnosus, Lactobacillus plantarum sa28k, dan Bifidobacterium bifidum. Konsentrasi RS yang ditambahkan adalah 2.5% dan kultur yang ditambahkan ke dalam media sebesar 5% dan 1%. Jumlah awal L. casei subsp. rhamnosus dalam media adalah 7.6x107 CFU/ml, L. plantarum sa28k 1.1x108 CFU/ml, dan Bifidobacterium bifidum 7.1x107 CFU/ml . Lactobacillus plantarum tumbuh sedikit lebih baik daripada dua BAL yang lain dan pertumbuhan L. plantarum di media air yang mengandung RS tipe IV (rata-rata sebesar 1.0x108 CFU/ml) lebih baik daripada media dengan RS tipe III (rata-rata sebesar 8.9x107 CFU/ml). Viabilitas BAL di media m-MRSB yang mengandung RS lebih baik daripada viabilitasnya di media s-RS (p<0.05). Pada media yang sama, tidak terdapat perbedaan viabilitas yang signifikan di antara ketiga BAL yang digunakan. Jenis RS juga tidak berpengaruh nyata terhadap viabilitas BAL Pati alami, RS tipe III, dan RS tipe IV memiliki kadar RS berturut-turut sebesar 4.33, 6.57, dan 4.28%. RS tipe IV memiliki derajat putih paling tinggi (110.60%), diikuti pati alami (106.80%) dan RS tipe III (74.45%). Pati alami, RS
tipe III, dan RS tipe IV memiliki densitas kamba berturut-turut sebesar 0.67, 0.72, dan 0.63 gr/ml, sedangkan densitas padatnya adalah 0.88, 0.81, dan 0.84 g/ml. Kadar amilosa RS tipe IV memiliki amilosa sebesar 29.42%, tidak berbeda nyata jika dibandingkan dengan pati alami (27.32%) dan RS tipe III (26.54%). Aktivitas air dari pati alami singkong 0.308, RS tipe III 0.563, dan RS tipe IV 0.365. Kelarutan pati alami singkong, RS tipe III, dan RS tipe IV berturut-turut sebesar 4.20, 12.27, dan 4.25%. RS tipe IV memiliki suhu puncak gelatinisasi yang sama dengan pati alami singkong, yaitu 84oC, sedangkan RS tipe III memiliki suhu puncak gelatinisasi sebesar 60oC. Viskositas maksimum pati alami singkong 1.420 BU, RS tipe III 790 BU, dan RS tipe IV 1.550 BU. Hasil fermentasi L. plantarum di media RS yang disuspensikan di air menunjukkan bahwa fermentasi tersebut menghasilkan asam asetat sebesar 0.04%, sedangkan keberadaan asam butirat ataupun propionat tidak terdeteksi di dalam sampel. RS tipe IV mengandung serat pangan sebesar 8.72%.
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN RESISTANT STARCH TIPE III DAN TIPE IV PATI SINGKONG (Manihot esculenta Crantz), SUWEG (Amorphophallus campanulatus), DAN UBI JALAR (Ipomoea batatas L.) SEBAGAI PREBIOTIK
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada jurusan Teknologi Pangan dan Gizi Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor Oleh: Ribka Juliana F24102094
Dilahirkan pada tanggal 21 September 1984 Di Jakarta, DKI Jakarta Tanggal Lulus: Januari 2007 Menyetujui, Bogor,
Januari 2007
Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, MS Dosen Pembimbing I Mengetahui
Dr. Ir. Dahrul Syah, MSc Ketua Departemen ITP
Ir. C. C. Nurwitri, DAA Dosen Pembimbing II
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena atas kasih sayang, kebaikan, dan hikmat-Nya penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Skirpsi ini dibuat berdasarkan hasil penelitian di laboratorium Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan sejak Mei – Desember 2006. Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.
Prof. Dr. Ir. Betty Sri Laksmi Jenie, MS., selaku dosen pembimbing akademik, atas bimbingan, pengarahan, motivasi, dan dukungan yang telah diberikan selama penulis menempuh pendidikan di Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan.
2.
Ir. C.C. Nurwitri, DAA, selaku dosen pembimbing II, atas bimbingan dan motivasi yang telah diberikan kepada penulis selama penelitian dan penulisan skripsi ini.
3.
Siti Nurjanah, STP, MSi atas kesediaannya menjadi dosen penguji serta bimbingan dan bantuan yang telah diberikan selama penulis melaksanakan penelitian.
4.
Antung Sima Firliyanti, STP atas bimbingan dan bantuan yang diberikan selama penulis melaksanakan penelitian.
5.
Papa dan Mama. Orang tua dan sahabat terbaik di dunia. Terima kasih untuk kasih sayang yang luar biasa, kesabaran, pengorbanan, kepercayaan, doa, dan dukungan yang senantiasa diberikan. Terima kasih telah mengajarkan saya untuk selalu mengutamakan Tuhan.
6.
Research Grant Program B Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan atas dana yang diberikan untuk melaksanakan penelitian ini.
7.
PT. Monsanto untuk beasiswa yang diberikan kepada penulis.
8.
Om Papi, Tante Mami, Ko Sammy, I’ Pipin, Ci Nen, dan segenap keluarga besar. Terima kasih untuk perhatian, bantuan, dan dukungan yang telah diberikan selama ini.
9.
Keluarga Pdt. Andreas Tairas. Terima kasih untuk doa, nasihat-nasihat, motivasi, dan bantuannya.
i
10. Sahabat-sahabat terbaik: Nanda Mehuli Giantine, Pretty Arinigora, dan Shinta. Terima kasih untuk keterbukaan, kesabaran, kehangatan, dan keceriaan yang diberikan sejak TPB sampai saat ini. 11. Ratih Woro Anggraini dan Manginar Marsaulina Purba, sahabat dan teman seperjuangan. Terima kasih untuk kerja sama, bantuan, pengertian, ceritacerita, dan canda tawa yang membuat penelitian ini tidak terlalu berat untuk dijalani. Karya tulis ini tidak akan bisa saya selesaikan tanpa bantuan kalian. 12. Syarifah Zarina, sahabat yang baru saya temukan tapi telah menjadi salah satu yang terbaik. Teman-teman baikku: Randy Adistya, Elvina “Tukep” Yohana, dan Adrinal Muluk terima kasih untuk semua bantuannya selama penulis melakukan penelitian dan kesediaannya menampung keluh kesah penulis. 13. Aponk, Bobby, Ulik, Izal, dan Didin terima kasih untuk semua bantuannya selama penulis melakukan penelitian dan mempersiapkan ujian skripsi. Keluarga besar JoJoPi: Putra, Ajeng, Dadik, Cihuy, Kong Yudhan, dan Stut. Teman-teman golongan C, terutama teman seperjuangan C5 (Karen, Fenni, Farah), Steisi, dan Prasna. Teman-teman TPG 39 terutama Tissa, Nuy, Dora, Inggrid, Yeye, Arvi, Hanna, Fany Nely, Ratry, Herold, dan Arif Tmin . 14. Teman-teman baik alumni SMU Regina Pacis : Aryo, Wenny, Wulan. 15. Bapak dan Ibu Heddi, rekan-rekan kerja di Realia Bogor (Irma, Adi, Teh Siti), dan rekan-rekan kerja di Mitra Lingua Jakarta (terutama Dodon, Maria, dan Lita). 16. Seluruh staff dan laboran Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, khususnya Bu Mar, Mbak Ari, dan Pak Wahid, terima kasih untuk semua bantuannya. 17. Dan semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu per satu. Akhirnya, penulis berdoa semoga Tuhan Yang Maha Kuasa membalas semua kebaikan yang telah diberikan. Penulis berharap semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pihak yang membutuhkannya. Bogor, Desember 2006
Penulis
ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR…………………………………………………………
i
DAFTAR ISI…………………………………………………………………...
iii
DAFTAR TABEL……………………………………………………………...
v
DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………..
vi
DAFTAR LAMPIRAN………………………………………………………... vii PENDAHULUAN………………………………………………………...
1
A. LATAR BELAKANG………………………………………………..
1
B. TUJUAN .......................……………………………………………...
2
C. MANFAAT ........................…………………………………………..
3
II. TINJAUAN PUSTAKA .......……………………………………………..
4
A. BAHAN BAKU……………………………………………………......
4
1. Singkong (Manihot esculenta Crantz) ……………………………..
4
2. Suweg (Amarphophallus campanulatus BL) ………………………
5
3. Ubi jalar (Ipomoea batatas L) ……………………………………...
6
B. PATI …………………………………………………………………..
8
I.
C. RESISTANT STARCH (RS)..................................................................... 10 1. RS Tipe III………………………………………...........................
10
2. RS Tipe IV.........………………………………………………….
11
D. PROBIOTIK .........…………………………………………………….
12
1. Lactobacillus .....................................................................................
14
2. Bifidobacterium ............................................…………………….....
14
E. PREBIOTIK....................................………………………..............…..
15
III. BAHAN DAN METODE............…………………………………………
18
A. BAHAN DAN ALAT………………………………………………...
18
B. METODE PENELITIAN…………………………………………….. 18 1. Ekstraksi Pati.............................………………………………….
18
2. Pembuatan RS Tipe III.................................................................... 20 3. Pembuatan RS Tipe IV......……………………………………...... 21 4. Uji Prebiotik Secara In Vitro ..........................................................
21
C. METODE ANALISIS....................……………………………………
23
iii
1. Analisis Kadar Air ................……………………………………… 23 2. Rendemen ................……………………………………………...
23
3. Uji Daya Cerna Pati ………………………………………………
23
4. Kadar RS.......................…………………………………………...
24
5. Derajat Putih ................................................................................... 25 6. Densitas Kamba............................................................................... 25 7. Densitas Padat.................................................................................. 25 8. Kadar Amilosa ................................................................................. 26 9. Aktivitas air (aw) .............................................................................
26
10.Uji Kelarutan dalam Air...................................................................
27
11.Uji Amilograf ……………………………………………………... 27 12.Analisis Kadar Gula ......................................................................... 28 13.Analisis Serat Pangan (Dietary Fiber) ............................................
28
14.Analisis Asam Lemak Rantai Pendek (SCFA) ................................
29
D. PENGOLAHAN DATA ....................................................................... 29 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN…………………………………………… 30 A. SELEKSI UMBI ..........................................………………………… 30 B. SELEKSI JENIS RS...........................……………………………….. 33 1. Analisis Fisiko-Kimia RS Tipe III dan RS Tipe IV.......................
33
2. Uji Prebiotik In Vitro ....................................................................
39
C. ANALISIS RS TERPILIH ................................................................... 44 1. Analisis Asam Lemak Rantai Pendek (Short Chain Fatty Acid)....
44
2. Analisis Serat Pangan (Dietary Fiber) ........................................... 46 V. KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................... 47 A. KESIMPULAN..................................................................................... 47 B. SARAN.................................................................................................
47
DAFTAR PUSTAKA.........................................................................................
49
LAMPIRAN........................................................................................................ 56
iv
