UBI KAYU, MAKANAN SI MISKIN YANG KAYA NUTRISI?

BioTrends Vol.7 No.1 Tahun 2016

UBI KAYU, MAKANAN SI MISKIN YANG KAYA NUTRISI? HARTATI Pusat Penelitian Bioteknologi LIPI Jl. Raya Bogor KM. 46. Cibinong Telp. 021-8754587/ Fax: 021-8754588 email: [email protected] / [email protected]

D

i Indonesia dan beberapa negara di belahan benua Afrika ubi kayu kerap diidentikkan sebagai makanan orang miskin, kampungan dan murahan.Berbagai laporan tentang ubi kayu menyebutkan bahwa ubi kayu adalah makanan pokok yang ditanam petani miskin di lahan marginal di Afrika, Asia dan Amerika Latin. Bahkan dari media ditanah air, kita kerap membaca bahwa standar masyarakat dianggap kekurangan pangan dan gizi kalau mereka hanya mengkonsumsi ubi kayu. Pandangan tentang ubi kayu sebagai bahan pangan miskin nutrisi,banyaknya masyarakat berekonomi lemah yang mengkonsumsi ubi kayu, serta faktor harga yang lebih murah dibanding beras menyebabkan stigma negatif ini semakin melekat. Di Indonesia bagian Timur yang sebagian besar masyarakatnya sebelumnya mengkonsumsi ubi kayu sebagai makanan pokok pun mulai bergeser meninggalkan ubi kayu, terutama dikalangan generasi mudanya, karena dianggap kurang modern. Dan jika hal ini terjadi, maka dampak jangka panjang yang akan dirasakan adalah hilang atau berkurangnya biodiversitas ubi kayu di daerah tersebut. Tak dapat dipungkiri bahwa budaya memakan ubi kayu sebagai makanan pokok ikut berkontribusi terhadap pemeliharaan

keragaman ubi kayu. Seperti di daerah Maluku Tenggara yang penduduknya mengkonsumsi makanan tradisional enbal yang terbuat dari ubi kayu dengan kandungan asam sianida (HCN)tinggi, di daerah tersebut masih banyak ditemukan keragaman jenis ubi kayu dengan HCN tinggi. Pemerintah telah mencanangkan program diversifikasi pangan melalui Keppres No. 68 tentang Ketahanan Pangan. Dalam pasal 9 Keppres No. 68 tentang Ketahanan Pangan disebutkan bahwa diversifikasi pangan diselenggarakan untuk meningkatkan ketahanan pangan dengan memperhatikan sumberdaya, kelembagaan dan budaya lokal. Akan tetapi pola konsumsi masyarakat, baik di desa maupun di kota, berdasarkan data BPS dari 1999-2004 masih di dominasi kelompok gramineae (beras, jagung, dan gandum dalam bentuk terigu), sementara konsumsi kelompok umbi-umbian justru mengalami penurunan. Sementara di negara lain seperti Suriname, ubi kayu termasuk makanan pokok yang setara posisinya seperti beras dan menjadi salah satu makanan yang umum disajikan di restoran. Di Eropa harga ubi kayu segar bahkansangat mahal dan susah didapatkan. Tapi benarkah stigma “makanan miskin” yang terlanjur melekat 48

pada ubi kayu ini semiskin kandungan nutrisinya? Secara umum jawabannya adalah benar karena dibandingkan dengan makanan pokok lainnya seperti gandum, beras, jagung dan sorgum, umbi ubi kayu memang memiliki kandungan nutrisi yang terbatas, terutama untuk protein dan asam amino esensial serta mikronutrisi esensial seperti vitamin A, vitamin B kompleks (tiamin, riboflavin dan niasin), dan beberapa mineral seperti besi,seng, selenium, mangan dan pospor. Kandungan mineral yang tinggi hanya dari kandungan kalsium. Kadar protein umbi ubi kayu hanya berkisar antara 0,4-1,5 g per 100 g berat basahdan kandungan protein ini lebih banyak terkonsentrasi di bagian korteks, yaitu bagian yang terletak diantara kulit terluar dan daging umbi ubi kayu yang akan hilang atau terbuang dalam proses pengolahan, sementara jagung, gandum dan sorgum memiliki kandungan protein sampai 10 g per berat basah. Kandungan asam amino esensial ubi kayu terutama untuk methionin, sistein dan triptopansangat rendah,walaupun untuk arginin, asam glutamat dan asam aspartat cukup tinggi. Nutrisi memiliki peran yang sangat vital pada aktivitas metabolisme dan sebagai cadangan energi pada tubuh sehingga kekurangan mikronutrisi dapat menyebabkan masalah


yang cukup besar, terutama untuk anak-anak dibawah lima tahun serta wanita hamil dan menyusui. Kekurangan nutrisi pada masyarakat yang hanya mengkonsumsi ubi kayu tanpa tambahan bahan pangan lain berpotensi menyebabkan berbagai penyakit seperti kekerdilan, kebutaan dan turunnya daya imun tubuh terhadap infeksi penyakit, anemia dan lain-lain.

Biofortifikasi ini diyakini lebih efektif dan menjadi strategi jangka panjang untuk mengatasi malnutrisi di negara pengkonsumsi ubi kayu sebagai makanan pokok. Berikut ini adalah beberapa pendekatan yang dilakukan untuk biofortifikasi protein, vitamin dan mineral pada ubi kayu. Biofortifikasi protein Biofortifikasi protein dan asam amino esensial dapat dilakukan dengan beberapa pendekatan Merubah stigma ubi kayu “miskin seperti transfer serta overekspresi nutrisi” melalui perakitan ubi heterologartificial storage kayu kaya nutrisi protein(ASP), manipulasi faktor transkripsi yang terkait dengan Stigma miskin nutrisi ini perlu asimilasi nitrogen,dan modulasi dihilangkan dengan melakukan jalur biosintesis famili pengayaan nutrisi ubi kayuuntuk aspartat.ASP adalahgen sintetis masyarakat yang menggunakan yang mengkode protein yang ubi kayu sebagai makanan pokok. terdiri dari sembilan asam amino

Gambar 1. Ubi kayu berumbi putih dari budidaya konvensional dan target ubi kayu kaya beta karoten (Source:nairawebs.com) Para pemulia dan ahli bioteknologi sejak beberapa tahun terakhir mulai mengembangkan ubi kayu kaya nutrisi melalui proses biofortifikasi untuk mengatasi malnutrisi terutama di negaranegara berkembang seperti Afrika. Biofortifikasi adalah proses pemuliaan tanaman yang bertujuan untuk meningkatkan zat gizi yang esensial pada tanaman.

esensial dengan komposisi yang ideal dan seimbang.Ada beberapa faktor yang menentukan pemilihan sumber ASP untuk overekspresi, diantaranya adalah tidak menimbulkan reaksi alergi, pentingnya nilai nutrisi yang akan ditingkatkan, serta stabilitas dan daya simpan di jaringan target. Biofortifikasi ASP yang telah berhasil dilakukan pada ubi kayu 49

adalah overekspresi gene ASP1 yang berasal dari Arabidopsis thaliana. Teknik yang digunakan adalah teknik yang umum untuk perakitan tanaman transgenik, yaitu melalui transformasi dengan agrobakterium pada kalus remah (friable embriogenic callus, FEC) ubi kayu. Ada dua jenis promoter kuat yang digunakan untuk proses transfer genASP1 pada ubi kayu, yaitu CaMV 35S dan patatin. Hasil transformasi dengan promoterCaMV 35S menunjukkan tidak ada peningkatan kandungan protein pada umbi ubi kayu walaupun seharusnya dengan pemakaian promoter kuat CaMV 35S, gen dapatterekspresi di seluruh tanaman.Patatin merupakan promoter kuat yang spesifik bekerja di umbi. Hasil analisis ekspresi genASP1 pada ubi kayu menunjukkan bahwa terjadi peningkatan protein di jaringanumbi dan daun, dengan peningkatan protein tertinggi terjadi di daun. Pertanyaannya kenapa ASP1 lebih terekspresi di daun dan bukan di umbi, padahal patatin spesifik bekerja di umbi? Kemungkinan ini terjadi karena source dan sink ASP1 yang berasal dari Arabidopsissebenarnya berbeda.Penggunaan istilah source-sinkdiarahkan pada integrasi produksi gula dan asam amino pada proses fotosintesis dengan penggunaan gula dan asam amino untuk penyimpanan/cadangan makanan,pertumbuhan, pengaturan dan produksi. Sources bisa diartikan sebagai bagian tanaman dimana fiksasi karbon dioksida terjadi, sementara sink adalah tempat dimana hasil asimilasi disimpan. Dalam kasus ASP1, bisa jadi ASP1 berasal dan kerjanya di daun, tapi protein hasil kerja ASP1 disimpan di


umbi.Faktor lainnya adalah di promoter. Agar lebih terekpresi di umbi, mungkin harus dicari promoter yang lebih kuat dari patatin yang juga spesifik bekerja di umbi. Permasalahannya adalah ternyata mencari promoter baru bukanlah hal yang mudah. Selain ASP1, gen artifisial ASP lain yang telah berhasil ditransfer ke ubi kayu adalah zeolin. Zeolin merupakan produk fusi antara paseolin (simpanan protein utama dalam kacang Phaseolus vulgaris) dan protein gamma-zein dari jagung yang mengarahkan fusi polipeptida untuk membentuk protein stabil dalam retikulum endoplasma. Ekspresi zeolin dibawah kontrol promoter patatin dan CaMV 35S mampu meningkatkan protein pada umbi ubi kayu sampai empat kali dibandingkan kontrol yang tidak disisipi gen zeolin. Sejauh ini sepertinya belum ada biofortifikasi protein yang cukup maksimal di umbi ubi kayu karena ASP1 lebih terekspresi di daun daripada di umbi. Sementara untuk zeolin, walaupun hasil analisis ekspresi protein umbi naik empat kali, tapi produk transformasinya masih belum stabil. Beberapa kandidat sumber ASPlain yang mungkin bisa dipilih untuk biofortifikasi protein di ubi kayu adalah overekspresi ASP dari Fonio“hungry rice”(Digitaria exilis) atau protein albumin dari biji bunga matahari (sunflower seed albumin, SSA) yang kaya asam amino bersulfur seperti metionin dan sistein. ASP SSA telah berhasil ditransfer ke padi dan kacang chickpeawalau sayangnya ternyata setelah pengujian tidak ada peningkatan protein yang berarti pada beras dan kacang. Alternatif lain adalah overekspresi protein albumin dari biji

Amaranthus hypochondriacus(AmA1). AmA1 telah berhasil disisipkan pada tanaman kentang, tapi untuk ubi kayu belum dan kemungkinan besar protein ini juga dapat diproduksi di umbi ubi kayu.Sumber lain adalah protein sporamin dari ubi jalar,dan dioscorin dari yam. Karena organ penyimpan ubi kayu dan yam memiliki kesamaan, kemungkinan ekspresi dioscorin pada umbi ubi kayu akan memberi manfaat kesehatan pada konsumen. Sudah banyak simpanan protein yang telah berhasil diidentifikasi dari tanaman, tapi kebanyakan tidak memiliki komposisi asam amino yang sesuai dengan yang dibutuhkan oleh tubuh, terutama jika dibandingkan dengan protein dari telur, susu atau daging sapi. Bioforifikasi seharusnya bisa menghasilkan tanaman dengan komposisi protein atau asam amino yang sesuai dengan kebutuhan harian, mungkin dengan melakukan mutagenesis ataupun dengan mendesain ulang komposisi protein agar sesuai dengan rekomendasi kebutuhan harian tubuh. Walau peningkatan protein di ubi kayu sudah mulai menunjukkan titik terang, tapi masih banyak penelitian yang harus dilakukan agar produksi protein yang dihasilkan stabil, tepat target dan dapat memenuhi kebutuhan harian protein dan asam amino untuk tubuh. Biofortifikasi vitamin Perbaikan kandungan vitamin pada ubi kayu sudah dilakukan oleh kelompok peneliti dari ETHZurich untuk vitamin B6 dan B1, tetapi overekspresi vitamin B1 belum menyamai keberhasilan B6. Ada dua enzim yang berperan dalam sintesis vitamin B6, yaitu PDX1 dan PDX2. Strategi yang dilakukan adalah dengan 50

memproduksi ubi kayu transgenik melalui overekspresi gen PDX1 dan PDX2 yang berasal dari Arabidopsis.Overekspresi gen PDX1 dan PDX2 dilakukan dibawah kontrol promoter CaMV35Syang memungkinkan PDX1 and PDX2 diekspresikan diseluruh bagian tanaman, dan patatin untuk peningkatan ekspresi di umbi. Peningkatan kandungan vitamin B6 adalah 3,948.2 kali dibanding kontrol tanpa transfer gen, dan hasil uji lapang menunjukkan performa tanaman transgenik ini stabil di lapang. Selain itu tanaman transgenik ini juga mengandung vitamin B6 dalam bentuk yang tidak difosforilasi sehingga B6 tetap stabil setelah proses pemanasan dan dimasak. Biofortifikasi beta karoten dapat dilakukan dengan beberapa pendekatan, diantaranya dengan melakukandown regulasi gen penyandi beta karotene hydroxilase dan isopentenyl diphosphate isomerase, dan overekspresigen 1 deoxy D– xylulose 5 phospate synthase (DXS) atau gen pythoene sintase. Beta karotene hydroxilase adalah enzim regulator yang mengkatalisis hidroksilasi beta karoten menjadi beta cryptosantin dan dari beta cryptosantin ke zea xantin. Beberapa penelitian melaporkan bahwa akumulasi provitamin A pada umbi ubi kayu dikontrol oleh single nucleotide polymorphism (SNP) pada gen phytoene synthase. Beberapa gene yang telah ditransfer untuk peningkatan beta karoten di ubi kayu, diantaranya adalah gen phytoene synthase crtB dari Erwinia herbicolor dan DXS dari Arabidopsis thaliana. Biofortifikasi mineral


Biofortifikasi ubi kayu dengan Fe dilakukan dengan mengekspresikan gen asimilasi Fe dari Chlamydomonas reinhardtii, FEA1, pada umbi. Peningkatan kandungan besi pada tanaman transgenik mencapai 10-36 ppm, jumlah yang mencukupi untuk memenuhi kebutuhan harian zat besi dengan mengkonsumsi 500 g ubi kayu. Ekspresi gen FEA1 pada umbi tidak merubah kandungan besi di daun. Ekspresi FEA1 pada ubi kayu juga mengurangi aktivitas Fe (III) chelate reductase sehingga penyerapan Fe lebih maksimal.

memberikan keuntungan pada konsumen karena mencegah timbulnya reaksi alergi pada konsumen, terutama terhadap konsumen yang sensitif terhadap gluten seperti penderita autis. Selain itu, indeks glikemik pati dan mocaf ubi kayu juga rendah sehingga cocok untuk menjadi makanan sehat bagi penderita diabetes. Adanya stigma ubi kayu sebagai makanan miskin muncul karena adanya perbedaan paradigma dalam memandang bahan pangan. Di Jepang petani ubi maupun petani padi sama makmurnya Penguatan ubi kayu sebagai karena masyarakat Jepang bahan baku makanan sehat dan menghargai ubi sama seperti tanaman multi ekonomi menghargai makanan pokok lainnya. Artinya ubi kayu sama Aplikasi ubi kayu sangatlah banyak penting dan mulianya seperti bukan hanya untuk industri padi, jagung, sorgum, talas pangan tapi juga untuk industri ataupun kentang. Usaha pakan, tekstil, bioetanol, kertas, menghilangkan stigma negatif dan lem, biorefinery, industri pati dan merubah paradigma harusnya tepung serta produk turunannya dilakukan oleh pemerintah dan seperti industri MSG, pemanis, bersinergi dengan masyarakat dan asam organik (asam laktat, sitrat media. Kalau media dapat dan malat), asam amino untuk menggambarkan ubi kayu sebagai pakan ternak, dll. Ubi kayu banyak makanan orang miskin, digunakan untuk pembuatan seharusnya media juga dapat produk antara tepung dan pati. merubah opini publik sehingga ubi Pati banyak dimanfaatkan untuk kayu dipandang sebagai tanaman memperbaiki tekstur, viskositas, bernilai ekonomi tinggi. Saat ini daya pengikat air, kelembaban banyak komunitas petani di tanah dan menjaga homogenitas air yang mencoba menghilangkan produk. Kelebihan pati ubi kayu stigma negatif ubi kayu tersebut dibanding pati yang lain adalah sehingga ubi kayu tidak lagi dilihat pada rasanya yang hambar sebagai tanaman orang miskin sehingga dapat diaplikasikan tapi lebih ke tanaman industri untuk pembuatan makanan yang tidak hanya menjadi sumber berflavor, seperti puding instan. pangan bagi petani miskin tapi Perbaikan karakter tepung ubi juga dapat mendatangkan uang ke kayu menjadi MOCAF sehingga kantong-kantong petani. memiliki karakter menyerupai Introduksi bibit unggul ke petani, terigu membuat MOCAF dapat termasuk produk rekayasa diaplikasikan pada hampir semua genetik, serta diseminasi alih produk pangan berbasis tepung teknologi, termasuk teknologi terigu, terutama produk kue dan pascapanen pembuatan mocaf bakery. MOCAF juga bebas gluten, kaya beta karoten merupakan konsumsi tepung free gluten salah satu peran yang telah 51

diambil pemerintah melalui lembaga penelitian seperti LIPI untuk penguatan peran ubi kayu sebagai bahan baku makanan sehat dan tanaman multi ekonomi yang dapat mensejahterakan petani dan mendukung ketahanan pangan. Berbagai upaya yang digalakkan dengan mensinergikan antara pemerintah, industri dan masyarakat tersebut diharapkan akan membawa angin segar perubahan terhadap status ubi kayu kedepan, terutama merubah stigma ubi kayu yang miskin nutrisi dan identik dengan orang miskin menjadi primadona makanan sehat dan berkelas. Daftar Pustaka Ariani M. 2010. Diversifikasi Konsumsi Pangan di Indonesia: Antara Harapan dan Kenyataan. http://pse.litbang.pertanian.g o.id/ind/pdffiles/Mono277.pdf. Abhary M, Siritunga D, Stevens G, Taylor NJ, Fauquet CM. (2011) :Transgenic Biofortification of the Starchy Staple Cassava(Manihot esculenta) Generates a Novel Sink for Protein,PLoS one,6, 1-9. Fauquet CM, Taylor N. (2002): The Potential for Biotechnology to Improve the Nutritional Value of Cassava,Food and Nutrition Bulletin, 3, 364-366. Ihemere UE, Narayanan NN, Sayre RT. (2012). Iron Biofortification and Homeostasis in Transgenic Cassava Roots Expressing the Algal Iron Assimilatory Gene, FEA1,Frontiers in Plant Science, 3, 1-22.


Montagnac JA, Davis CR, Telengech PK, Maling’a JN, Tanumihardjo SA. (2009) : Nyende AB, Gichuki ST, Nutritional Value of Cassava Wanjala BW. (2015) : Gene for Use as a Staple Food and Expression of Beta Carotene Recent Advances for Genes in Transgenic Improvement,CRFSFS, 8, 182Biofortified Cassava, 3 194. Biotech, 5, 465-472. Potrykus I. (2003) : Nutritional Improvement of Rice to Reduce Malnutrition in Developing Countries. Dalam Vasil IK (ed). Plant Biotechnology 2002 and Beyond, Kluwer Academic Publisher, 401-406.

tectant,Frontiers in Plant Science,4,1-7

Zhang P, Jaynes JM, Potrykus I, Gruissem W, Puonti-Kaerlas J. (2003) : Transfer and Expression of an Artificial Storage Protein (ASP1) Gene in Cassava (Manihot Vanderschuren H, Boycheva S, Teesculenta Crantz),Transgenic Li K, Szydlowski N, Res, 12, 243-50. GruissemW, Fitzpatrick TB. (2013): : StrategiesforVitaminB6Biofor tificationofPlants:adualroleas amicronutrientandastresspro

52

UBI KAYU, MAKANAN SI MISKIN YANG KAYA NUTRISI?

Recommend Documents