karakterisasi sifat fungsional dan bioaktif ubi kelapa ... · dioscorea dikenal mengandung senyawa...
TRANSCRIPT
1
LAPORAN AKHIR
PENELITIAN UNGGULAN PERGURUAN TINGGI
JUDUL
KARAKTERISASI SIFAT FUNGSIONAL DAN BIOAKTIF
UBI KELAPA (Dioscorea alata) UNTUK BAHAN BAKU
PRODUK PANGAN BERKHASIAT OBAT
(MEDICINAL FOODS)
Tahun ke 2 dari rencana 2 tahun
Ketua/Anggota Tim
Prof. Dr. Ir. Harijono, MAppSc. NIDN 0004035305
Dr. Teti Estiasih, STP, MP NIDN 0026127001
Dr. dr. Endang Sriwahyuni, MS NIDN 0008105208
Dibiayai oleh :
Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi,
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Melalui DIPA Universitas Brawijaya
Nomor: 023.04.2.414989/2014, Tanggal 5 Desember 2013, dan berdasarkan
SK Rektor Universitas Brawijaya Nomor 157 Tahun 2014 Tanggal 10 April 2014
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
Nopember 2014
3
RINGKASAN
Tanaman umbi yang tumbuh di bawah tegakan di kawasan hutan merupakan umbi
inferior dengan nilai ekonomi rendah karena belum dimanfaatkan maksimum. Umbi-
umbian tersebut meliputi iles-iles atau porang, suweg, dan Dioscorea. Keluarga
Dioscorea dikenal mengandung senyawa bioaktif yang berpotensi sebagai obat yaitu
diosgenin, dioscorin, dan polisakarida larut air (PLA). Diosgenin merupakan saponin
steroidal yang diketahui bersifat sebagai antikanker, antidiabetes, dan dapat menurunkan
kadar kolesterol darah. Dioscorin berfungsi sebagai antikanker, antihipertensi, dan
antioksidan. Adapun polisakarida dari Dioscorea berfungsi sebagai antidiabetes,
antikanker, dan penurun kolesterol.
Hasil Penelitian Tahun 1 menunjukkan bahwa ubi kelapa ungu dan kuning
mengandung senyawa bioaktif PLA, diosgenin, dan dioscorin yang dengan cara sederhana
senyawa bioaktif tersebut dapat diekstrak sehingga diperoleh ekstrak kasar PLA, ekstrak
kasar dioscorin, dan ekstrak kasar diosgenin. Ekstrak kasar PLA ubi kelapa ungu dan
kuning mempunyai kemampuan menurunkan kadar gula darah pada kondisi hiperglikemia
serta kemampuan menghambat peningkatan kadar gula darah. Ekstrak PLA kasar ubi
kelapa juga mampu memperbaiki profil lipid darah pada kondisi hiperkolesterolemia.
Ekstrak dioscorin kasar ubi kelapa ungu dan kuning mampu menurunkan tekanan darah
pada kondisi hipertensi. Ekstrak diosgenin kasar ubi kelapa kuning dan ungu mempunyai
kemampuan memperbaiki profil lipid pada kondisi hiperkolesterolemia.
Pada penelitian ini dilakukan pengujian efek hipokolesterolemik, hipotensif,
hipoglikemik tepung ubi kelapa ungu dan kuning. Pada pengujian efek
hipokolesterolemik, digunakan 4 kelompok tikus yang terdiri dari masing-masing 5 ekor
yaitu kelompok tikus normal yang diberi pakan standar AIN-93M, kelompok tikus
hiperkolesterolemia yang diberi pakan standar AIN-93M, kelompok tikus
hiperkolesterolemia yang diberi pakan tepung ubi kelapa ungu, dan kelompok tikus
hiperkolesterolemia yang diberi pakan tepung ubi kelapa kuning. Tikus dibuat
hiperkolesterolemia dengan pemberian asupan kolesterol murni dan asam kolat sampai
tercapai kadar total kolesterol > 200 mg/dL. Analisis kadar total kolesterol, HDL
kolesterol, LDL kolesterol, dan trigliserida dilakukan setiap minggu selama 4 minggu
percobaan.
Pada pengujian efek hipotensif, digunakan 4 kelompok tikus yang terdiri dari
masing-masing 5 ekor yaitu kelompok tikus normal yang diberi pakan standar AIN-93M,
kelompok tikus hipertensi yang diberi pakan standar AIN-93M, kelompok tikus hipertensi
yang diberi pakan tepung ubi kelapa ungu, dan kelompok tikus hipertensi yang diberi
pakan tepung ubi kelapa kuning. Tikus dibuat hipertensi dengan pemberian garam sampai
tekanan darah > 200 mmHg. Analisis tekanan darah dilakukan setiap minggu selama 4
minggu percobaan.
Hasil penelitian menunjukkan kadar protein, serat pangan, serat kasar dan pati tepung
ubi kelapa ungu lebih besar daripada tepung ubi kelapa kuning. Kadar air dan abu tepung
ubi kelapa kuning lebih besar daripada tepung ubi kelapa ungu. Ubi kelapa ungu dan
kuning mengandung senyawa bioaktif PLA, diosgenin, dan dioscorin yang kemungkinan
berperan pada penurunan kadar kolestreol darah,dan tekanan darah tinggi. Kadar
polisakarida larut air, dioscorin dan diosgenin tepung ubi kelapa ungu lebih tinggi daripada
tepung ubi kelapa kuning. Te;ung ubi kelapa ungu dan kuning mempunyai kemmapuan
menurunkan kadar kolesterol darah pada kondisi hiperkolesterolemia dan menurunkan
tekanan darah pada kondisi hipertensi. Efek hipokolesterolemik dan hipotensif tepung ubi
kelapa ungu lebih baik dibandingkan ubi kelapa kuning.
Kata kunci: Dioscorea, ubi kelapa, diosgenin, dioscorin, polisakarida larut air, pangan
berkhasiat obat
43
aktivitas ACE. Penurunan tekanan darah hingga mencapai 90.6 mmHg dapat
diklasifikasikan tekanan darah dalam kondisi normal.
Dioscorin menunjukkan penghambatan non kompetitif terhadap ACE (Hsu et al.,
2002). ACE merupakan dipeptidylcarboxypeptidase yang mengubah dekapeptida pada
angiotensin I yang tidak aktif, menjadi vasoconstrictor (senyawa yang menyebabkan
penyempitan pembuluh darah) yang kuat, yaitu oktapeptida pada angiotensin II.
Selanjutnya, senyawa yang memperlambat aliran darah, akan diinaktif oleh ACE. Oleh
karena itu, penghambatan ACE menjadi target utama di dalam antihipertensi (Vercruysse
et al., 2005)
BAB 7. KESIMPULAN
Kadar protein, serat pangan, serat kasar dan pati tepung ubi kelapa ungu lebih besar
daripada tepung ubi kelapa kuning. Adapun kadar air dan abu tepung ubi kelapa kuning
lebih besar daripada tepung ubi kelapa ungu. Ubi kelapa ungu dan kuning mengandung
senyawa bioaktif PLA, diosgenin, dan dioscorin yang kemungkinan berperan pada
penurunan kadar kolestreol darah,dan tekanan darah tinggi. Kadar polisakarida larut air,
dioscorin dan diosgenin tepung ubi kelapa ungu lebih tinggi daripada tepung ubi kelapa
kuning. Te;ung ubi kelapa ungu dan kuning mempunyai kemmapuan menurunkan kadar
kolesterol darah pada kondisi hiperkolesterolemia dan menurunkan tekanan darah pada
kondisi hipertensi. Efek hipokolesterolemik dan hipotensif tepung ubi kelapa ungu lebih
baik dibandingkan ubi kelapa kuning.
DAFTAR PUSTAKA
Alais, C. and G. Linden. 1999. Food. Biochemistry. Aspen publisher, USA. Pp: 38-51.
Al-Habori, M. and A. Raman. 1998. Antidiabetic and hypocholesterolaemic effects of
fenugreek. Pytotherapy Research 12: 233-42.
Anonymous 2007, Budidaya gadung, Direktorat Jenderal Tanaman Pangan - Departemen
Pertanian, Accessed November 2008.
Anonymous. 1987. Root Crops, 2nd
Edn., pp:308.
Anonymous. 2005. What are the advantages of using konjac flour rather than all purpose
flour? http://www.konjacfoods.com/thickener.htm. diakses tanggal 15 Mei 2008.
44
Anonymous. 2011a. Ubi Kelapa Potensial untuk Bahan Pangan,
http://www.sinartani.com/komoditas/pangan/2860.html. diakses tanggal 28
September 2011.
Anonymous. 2011b. Ubi kelapa. http://id.wikipedia.org/wiki/Ubi kelapa. diakses tanggal
28 September 2011.
Barbosa, G.V., Enrique Ortega Rivas, Pablo Juliano, Hong Yan. 2005. Food Powders.
Kluwer Academic Plenum Publisher. New York.
Boeckner, L. and K. Schledewitz. n.a. Dietary fiber, nebguide. University of Nebraska,
Lincoln.
Braun, L. 2008, Wild yam Dioscorea sp., Complementary Medicine March/April.
Chan,Y-C., Hsu, C-K., Wang, M-F., Liao, J-W. and Su, T-Y. 2006, Beneficial effect of
yam on the amyloid β-protein, monoamine oxidase B and cognitive deficit in mice
with accelerated senescence, J Sci Food Agric 86:1517–1525.
Chou, S-T., Chiang, B-H., Chung, Y-C., Chen, P-C. and Hsu, C-K. 2006, Effects of
storage temperatures on the antioxidative activity and composition of yam, Food
Chem. 98: 618–623.
Cliff, K.R., A.A. Sarafadeen, O.W. Andrew and N.A. Helen. 2006. Fundamentals and
derived properties of yam (Dioscorea species) starch powder and applications in
Tablet and Capsule formation. Starch/strake, 58: 418-424.
Dai, H.-F., Deng, S.-M., Tan, N.-H. and J. Zhou. 2005. A new steroidal glycoside from
ophiopogon japonicus (thunb.) ker-gawl. Journal of Integrative Plant Biology
Formerly Acta Botanica Sinica 47(9): 1148−52.
Fu, Y.C., L.H. Ferng, and P.Y. Huang. 2006. Quantitative Analysis of Allantion and
allantoic Acid in Yam Tuber, Mucilage, Skin and Bulbil of The Dioscorea sp. Food
Chem, 94 : 541-549.
Ghosh, S. M. Ahire, S. Patil, A. Jabgunde, M.B. Dusane, B.N. Joshi, K. Pardesi, S. Jachak,
D.D. Dhavale, and B.A. Chopade. 2012. Antidiabetic Activity of Gnidia glauca and
Dioscorea bulbifera: Potent Amylase and Glucosidase Inhibitors. Evidence-Based
Complementary and Alternative Medicine. Volume 2012 (2012), Article ID 929051,
10 pages. doi:10.1155/2012/929051
Greenfield, J. and J.M. Davis. 2004. Wild yam (dioscorea villosa l.). Medicinal Herb
Production Guide.
Guillon, F., Champ, M. and J.F. Thibault. 2000. Chapter 13: Dietary fibre functional
products. in G.R. Gibson & C.M. Williams (eds), Functional food concept to
products, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, England.
Harijono. 2006, 'Pengembangan proses detoksifikasi umbi-umbian secara mikrobiologis',
Jurusan THP, FTP, Universitas Brawijaya Malang.
45
Harijono. 2008a.Detoksifikasi umbi gadung (dioscorea hispida dennst) dengan pemanasan
terbatas dalam pengolahan tepung gadung (kajian lama proses curing pada suhu
500C). Jurusan THP, FTP, Universitas Brawijaya Malang.
Harijono. 2008b. Detoksifikasi umbi gadung (dioscorea hispida dennst) dengan cara
pemanasan dan pengemasan untuk pembuatan tepung gadung. Jurusan THP, FTP,
Universitas Brawijaya Malang.
Harijono. 2008c. Isolasi, purifikasi dan karakterisasi enzim β-glukosidase pada gadung
(dioscorea hispida dennst). Jurusan THP, FTP, Universitas Brawijaya Malang.
Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2009. Pengembangan Teknologi Pengolahan
Umbi Gadung dan Gembili untuk Pangan dan Bahan Obat dalam rangka Penguatan
Petani dan Ketahanan Pangan. Laporan Penelitian Hibah Kompetitif. Jurusan THP.
FTP. Universitas Brawijaya Malang.
Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2010a. Uji efek hiperkolesterolemik
polisakarida larut air dari gadung. Laporan Penelitian Mandiri. Jurusan THP. FTP.
Universitas Brawijaya Malang.
Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2010b. Uji efek hipotensif dioscorin terikat
polisakarida larut air dari gadung. Laporan Penelitian Mandiri. Jurusan THP. FTP.
Universitas Brawijaya Malang.
Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2010c. Pengembangan pangan mengandung
PLA gadung dan gembili bagi penderita diabetes. Laporan Penelitian Hibah
Kompetensi. Jurusan THP. FTP. Universitas Brawijaya Malang.
Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2011. Pengembangan pangan mengandung
PLA gadung dan gembili bagi penderita diabetes. Laporan Penelitian Hibah
Kompetensi. Jurusan THP. FTP. Universitas Brawijaya Malang.
Hou, W-C., Lee, M-H., Chen, H-J., Liang, W-L., Han, C-H., Liu, Y-W. and Lin, Y-H.
2001. Antioxidant activities of dioscorin, the storage protein of yam (Dioscorea
batatas Decne) tuber. J. Agric. Food Chem. 49: 4956-4960.
Hsu, F-H., Lin, Y-H., Lee, M-H., Lin, C-L.and Hou, W-C. 2002. Both dioscorin, the tuber
storage protein of yam (Dioscorea alata cv. Tainong No. 1), and its peptic
hydrolysates exhibited angiotensin converting enzyme inhibitory activities. J. Agric.
Food Chem., 50 (21): 6109-6113.
Hu, S.H., Wang, J.C., Lien, J.L., Liaw, E.T. and Lee, M.Y. 2006. Antihyperglycemic
effect of polysaccharide from fermented broth of pleurotus citrinopileatus. Applied
Microbiology and Biotechnology 70(1): 107-13.
Huang, W., Zhao, H., Ni, J., Zuo, H., Qiu, L., Li, H. & Li, H. 2008, 'The best utilization of
d. Zingiberensis c.H. Wright by an eco-friendly process', Bioresource Technology,
vol. 99, pp. 7407-11.
46
Integrated Taxonomic Information System. 2011. Dioscorea alata (TSN 43372).
Integrated Taxonomic Information System.
http://www.itis.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_value=4
3372. diakses tanggal 28 September 2011 .
Ishida, B.K. 1988, 'Improved diosgenin production in dioscorea deltoidea cell cultures by
immobilization in polyurethane foam', Plant Cell Reports, vol. 7, pp. 270-3.
Jefferson, A. and Cowbrough, K. 2005, 'Carbohydrates and fibre: A review of functionality
in health and wellbeing', Food Science and Technology Bulletin: Functional Foods,
vol. 2, no. 3, pp. 31-8.
Joy, P.P., Thomas, J., Mathew, S. & Skaria, B.P. 1998, Medicinal plants, Kerala
Agricultural University, Aromatic and Medicinal Plants Research Station, Kerala.
Kaimal, A. & Kemper, K.J. 1999, 'Wild yam (dioscoreaceae)', Longwood Herbal Task
Force, <http://www.mcp.edu/herbal/default.htm>.
Kasno,A.; Saleh, N. dan Ginting, E. 2006. Pengembangan pangan berbasis kacang-
kacangan dan umbi-umbian guna pemantapan ketahanan pangan nasional. Buletin
Palawija No.12.
Kaufmann, B., Rudaz, S., Cherkaoui, S., Veuthey, J.-L. & Christen, P. 2007, 'Influence of
plant matrix on microwave-assisted extraction process. The case of diosgenin
extracted fromfenugreek (trigonella foenum-graecum l.)', Phytochemical Analysis,
vol. 18, pp. 70-6.
Liao, Y.-H., Tseng, C.-Y. & Chen, W. 2006, 'Structural characterization of dioscorin, the
major tuber protein of yams, by near infrared raman spectroscopy', Journal of
Physics Conference Series, vol. 28, pp. 119-22.
Lin, S., Wang, D., Yang, D., Yao, J., Tong, Y. & Chen, J. 2007, 'Characterization of
steroidal saponins in crude extract from dioscorea nipponica makino by liquid
chromatography tandem multi-stage mass spectrometry', Analytica Chimica Acta,
vol. 599 pp. 98-106.
Lingga, P. dkk. 1995. Bertanam Ubi-ubian. Jakarta. Penebar Swadaya.
Liu, B., Lockwood, G.B. & Gifford, L.A. 1995, 'Supercritical fluid extraction of diosgenin
from tubers of dioscorea nipponica', Journal of Chromatography A, vol. 690, pp.
250-3.
Liu, M.-J., Wang, Z., Ju, Y., Wong, R.N.-S. & Wu, Q.-Y. 2005, 'Diosgenin induces cell
cycle arrest and apoptosis in human leukemia k562 cells with disruption of ca2+
homeostasis', Cancer Chemoter Pharmacol, vol. 55, pp. 79-90.
Liu, Y.-W., Shang, H.-F., Wang, C.-K., Hsu, F.-L. & Hou, W.-C. 2007,
'Immunomodulatory activity of dioscorin, the storage protein of yam (dioscorea alata
cv. Tainong no.1) tuber ', Food and Chemical Toxicology, vol. 45, pp. 2312-8.
47
Liu, J.; Yang, F.; Lu, C.; Yang, Y.; Wen, C.; Hua, K. & Wu, S. 2008. Polysaccharides
from Dioscorea batatas Induce Tumor Necrosis Factor-r Secretion via Toll-like
Receptor 4-Mediated Protein Kinase Signaling Pathways. J. Agric. Food Chem., 56,
9892–9898.
Liu, J.Y., F.L. Yang, C.P. Lu, Y.L. Yang,C.L. Wen, K.F. Hua, and S.H. Wu. 2009.
Polysaccharides from Dioscorea batatas Induce Tumor Necrosis Factor # Secretion
Via Toll-like Receptor 4-Mediated Protein Kinase Signaling Pathways. Journal of
Agricultural and Food Chemistry. 56 : 9892-9898.
Liu, Y-H., Y-S. Lin, D-Z. Liu, C-H. Han, C-T. Chen, M. Fan, and W-C. Hou. 2009b.
Effects of different types of yam (Dioscorea alata) products on the blood pressure of
spontaneously hypertensive rats. Biosci. Biotechnol. Biochem. 73(6): 1371-1376.
Myoda, T., Matsuda, Y., Suzuki, T., Nakagawa, T., Nagai, T. & Nagashima, T. 2006,
'Identification of soluble proteins and interaction with mannan in mucilage of
dioscorea opposita thunb. (chinese yam tuber)', Food Sci. Technol. Res., vol. 12, no.
4, pp. 299-302.
Osagie, A.U., 1992. The Yam tuber in storage. Postharvest Research Unit, University of
Benin. Benin City.pp:33-84.
Quanhong, L., Caili, F., Yukui, R., Guanghui, H. & Tongyi, C. 2005, 'Effects of protein-
bound polysaccharide isolated from pumpkin on insulin in diabetic rats', Plant Foods
for Human Nutrition, vol. 60, no. 13-16.
Rachmawati, E., 1993, Pembuatan Chip Kimpul (Xanthosoma sagittifolium (L) Schott)
Kajian Dari Cara Proses Serta Konsentrasi Garam dan Abu, Jurusan Teknologi
Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya (unpublished). Malang.
Ramdath, D, R.L.C. Isaacs, S.Teelucksingh, and T.M.. S. Wolever. 2004. Glycaemic
index of selected staples commonly eaten in the Caribbean and the effects of boiling
v. crushing. British Journal of Nutrition 91: 971–977
Riley, C. K., Wheatley, A. O., and Asemota, H. N. 2006. Isolation and characterization of
Starches from eight Dioscorea alata cultivars grown in Jamaica. African Journal of
Biotechnology 5 (17): 1528-1536
Rolland, S.A., N.G. Amani, D. Dufour, S. Guilois and P. Colonna, 2003. Macromolecular
characteristics of ten yam (Dioscorea spp) starches. J.Sci.Food. Agric. 83: 927-936.
Ruzaidi, A., Abbe Maleyki, Amin, I., Nawalyah, A. G., Muhajir, H., Pauliena, M. B. S. M.
J. & Muskinah, M. S. 2008. Hypoglycaemic Properties of Malaysian Cocoa
(Theobroma Cacao) Polyphenols-Rich Extract, International Food Research Journal
15(3).
Shajeela, P.S., V. R. Mohan, L. Louis Jesudas and P. Tresina Soris. 2011. Nutritional and
antinutritional evaluation of wild yam (Dioscorea spp.). Tropical and Subtropical.
Agroecosystems 14: 723-730
48
Siddaraju, N.S., Ahmed, F., and Urooj, A. 2008. Effect of Incorporation of Dioscorea alata
Flour on the Quality and Sensory Attributes of Indian Dehydrated Products. World
Journal of Dairy & Food Sciences 3 (2): 34-38.
Sunarharum, WB; Harijono & Estiasih, T. 2009. Ekstraksi Polisakarida Bioaktif dari
Gadung dan Gembili dan Potensinya untuk Terapi Diabetes dan Penurun Kadar
Kolesterol Darah. Laporan Penelitian. Universitas Brawijaya, Malang.
Tomshich, S.V., Komandrova, N.A., Kalmykova, E.N., Prokof'eva, N.G., Momontova,
V.A., Gorovoi, P.G. & Ovodov, Y.S. 1997, 'Biologically active polysaccharides from
medicinal plants of the far east', Chemistry of Natural Compounds, vol. 23, no. 2, pp.
146-9.
Tong, H., Liang, Z. & Wang, G. 2008, 'Structural characterization and hypoglycemic
activity of a polysaccharide isolated from the fruit of physalis alkekengi l',
Carbohydrate Polymers, vol. 71, no. 2, pp. 316-23.
Udensi, E.A., Oselebe, H.O, & Iweala, O.O. 2008.The Investigation of Chemical
Composition and Functional Properties of Water Yam (Dioscorea alata): Effect of
Varietal Differences. Pakistan Journal of Nutrition 7 (2): 342-344.
Udensi, E.A., H.O. Oselebe, and A.U. Onuoha. 2010. Antinutritional Assessment of D.
alata Varieties. Pakistan Journal of Nutrition 9 (2): 179-181
Wang, Q., Pagán, J. & Shi, J. 2002, 'Pectin from fruits', in J. Shi, G. Mazza & M.L.
Maguer (eds), Functional foods, biochemical and processing aspects, CRC PRESS,
Boca Raton vol. 2Lovkova, M.Y., Buzuk, G.N., Sokolova, S.M. & Kliment‟eva, N.I.
2001, 'Chemical features of medicinal plants (review)', Applied Biochemistry and
Microbiology, vol. 37, no. 3, pp. 229-37.
Winarno,F.G. 2002. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
Yang, D-J. and Lin, J-T. 2008, Effects of different storage conditions on steroidal
saponins in yam (Dioscorea pseudojaponica Yamamoto) tubers, Food Chem. 110:
670–677.
Zhang, Y., Liang, J., Fu, E. & Li, B. 2007, 'Effect of modified enzymatic catalysis on the
extraction of diosgenin from dioscorea zingiberensis c. H. Wright', Chem. Eng.
Technol., vol. 30, no. 11, pp. 1488-94.