Tanaman Sorgum
Tanaman sorgum merupakan salah satu tanaman pangan penting di beberapa negara seperti India, Cina, Nigeria, Amerika, Sudan, Argentina, Meksiko, Thailand dan Indonesia. Sorgum dikenal dengan beberapa nama seperti great millet dan quinea corn (Afrika Barat), Kafir corn (Afrika Selatan), dura (Sudan), mtama (Afrika Timur), jowar (India), koaling (Cina) milo atau milo maizena (Amerika Serikat), kafferkoren, soedagras, suikergierst atau suiker sorghum (Netherland), morokhosi (Jepang), (Mamoudou et.al. 2006). Menurut Ditjen Tanaman Pangan, Tanaman sorgum sebenarnya sudah sejak lama dikenal di Indonesia, namun pengembangannya tidak sebaik tanaman padi dan jagung, hal ini dikarenakan masih sedikit daerah yang memanfaatkan tanaman sorgum sebagai bahan pangan. Daerah-daerah yang pernah melakukan penanaman sorgum antara lain: Garut, Ciamis, Cirebon, Sukabumi, Indramayu, Brebes, Demak, Wonogiri, Bantul, Kulon Progo, Gunung Kidul, Pacitan, Lamongan, Sampang, serta daerah Nusa Tenggara Timur seperti Kupang, Ended dan Manggarai. (Kementan 2011).
Terdapat banyak jenis tanaman sorgum, antara lain:·sorgum berumur pendek atau semusim (Sorghum vulgare), sorgum makanan ternak, sorgum penghasil biji non saccharing, sorgum sapu, sorgum rumput dan sorgum tahunan. Sorgum makanan ternak varietas sachartum batangnya banyak mengandung gula sehingga dapat dipakai untuk membuat sirup selain untuk pakan ternak. Jenis-jenis sorgum penghasil biji non saccharing diantaranya milo, kafir, feteria dan heigari, batangnya tidak mengandung gula dan bijinya mengandung karbohidrat, protein dan lemak, daun untuk pakan ternak. Jenis tanaman sorgum sapu menghasilkan malai yang panjang tangkainya (30-90 cm). Jenis sorgum rumput dikenal sebagai rumput sunda, mempunyai sifat tahan kering dan tahan kekurangan air. Jenis ini dapat tumbuh mencapai ketinggian 1,5 meter. Sorgum tahunan (Sorgum helepensis) merupakan nenek moyang Sorgum vulgare. Jenis sorgum ini tidak menghasilkan biji, namun dapat dimanfaatkan untuk makanan ternak. (Kementan 2011). Salah satu jenis tanaman sorgum dan profil biji sorgum ditunjukkan pada Gambar 1.
(a)
(b) (c)
Gambar 1. Tanaman sorgum manis varietas 15011B (a), biji sorgum putih (b) dan biji sorgum merah (c)(Aqil et al. 2011)
Morfologi Biji Sorgum
Biji sorgum terdiri dari bagian-bagian utama yaitu kulit luar atau perikarp (8%), lembaga (10%) dan endosperm (82%) (Mudjisihono 1988). Sementara Earp et al. (2004) menyatakan bahwa bagian perikarp terdiri dari tiga lapisan yaitu, epikarp, mesokarp dan endocarp. Epikarp teridiri dari dua lapisan epidermis dan hipodermis. Epidermis merupakan bagian lapisan paling luar yang umumnya diselimuti lapisan kutikula dengan bagian permukaan mengandung lilin. Sel-sel epidermis merupakan sel yang panjang, berdinding tebal berbentuk persegi panjang dan sering mengandung bahan berpigmen. Hipodermis terletak di bawah epidermis dan dapat menjadi salah satu dari tiga lapisan sel tebal. Lapisan paling dalam dari perikarp adalah endokarp, terdiri dari lapisan sel berbentuk silang dan tabung. Fungsi utama dari lapisan ini adalah dalam transportasi air. Varietas sorgum dengan pericarp tebal biasanya memiliki kandungan polifenol yang lebih
7
tinggi (Beta et al. 1991). Dengan demikian, pemahaman yang lebih baik dari faktor genetik yang mempengaruhi perikarp akan memberikan informasi yang membantu peternak dalam memilih sorgum dengan karakteristik pengolahan yang lebih baik.
Sel-sel aleuron mengandung banyak mineral, vitamin yang larut dalam air, enzim autolytic dan minyak. Sel-sel aleuron juga mengandung protein tinggi dan phytin. Lapisan sel aleuron memainkan peran penting dalam otolisis dan mobilisasi konstituen kernel selama perkecambahan (Waniska 2000). Bentuk/morfologi biji sorgum dijelaskan dengan Gambar 2.
Gambar 2. Morfologi sorgum (Waniska, 2000)
Komposisi Kimia Sorgum
Komposisi kimia sorgum bervariasi tergantung varietas , tanah dan lingkungan penanamannya. Kadar protein sorgum berkisar antara 7,1-14,2%, lemak 2,4-6,5% dan karbohidrat 70,0-90,0% (Hulse et al. 1990). Menurut Suarni (2004) Kandungan zat gizi sorgum dalam beberapa komponen tidak berbeda jauh dengan serealia lain, misalnya terigu beras dan jagung. Biji sorgum kurang lebih mengandung pati 80,42%, protein 10,11%, lemak 3,65% dan serat kasar 2,74%. Sedangkan biji jagung kurang lebih mengandung pati 79,95%, protein 11,02%, lemak 5,42% dan serat kasar 4,24%. Menurut Léder (2004) faktor genetik sangat berpengaruh terhadap komposisi kimia dan sifat fungsional. Sorgum juga mengandung berbagai mineral esensial, seperti P, Mg, Ca, K, Na, Fe, Co, Cu, Mn, dan Zn.
Menurut Rooney dan Sullines (1977) kandungan tanin dalam biji sorgum cukup tinggi, yakni mencapai 0,40-3,60%. Komposisi biji sorgum tidak disosoh dari beberapa varitas di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi biji sorgum yang tidak disosoh
Komponen (%)
Varietas (galur)
UPCA IS-3259 Mandau Manggarai
(Selayar) Air 11,90 11,40 11,60 12,10 Tanin 3,98 1,82 3,76 1,71 Protein 9,86 8,96 9,98 8,42 Lemak 2,12 2,31 1,99 3,02 Serat 4,02 3,16 3,98 3,19 Karbohidrat 68,72 78,76 69,40 79,12 Abu 2,28 1,79 2,16 1,83 Amilosa 19,18 25,04 19,11 25,69 Sumber: Suarni (2004) Tanin Sorgum
Menurut Waniska (2000), berdasar kadar taninnya, sorgum dapat dikelompokkan menjadi 3 tipe yaitu, tipe I sorgum yang mengandung tanin sangat kecil, tipe II mengandung tanin pada testa yang berwarna dan tipe III mengandung tanin pada testa dan perikarp. Sorgum merupakan serealia dengan varietas genetik yang sangat banyak. Lebih dari 22.000 varietas sorgum ada di dunia. Cukup sulit untuk mengklasifikasikan sorgum, karena keragamannya yang luas.
Berdasarkan warna perikrap dikenal 4 jenis sorgum dengan kandungan tanin yang berbeda yaitu sorgum berwarna putih dengan kandungan tanin 0,25-0,46%, sorgum kuning (tanin 0,25-0,3%), sorgum berwarna krem (tanin 0,26-0,67%) dan sorgum merah (tanin 0,45-2,92%) (Osuntogun 1989).
Menurut Mudjisihono dan Suprapto (1987), sorgum diklasifikasikan ke dalam kelas Liliopsida/Monocotyledon, ordo Poales, famili Poaceae, genus Sorghum dan spesies S.bicolor L Moench. Biji sorgum terdiri dari 3 bagian utama yait lapisan luar (perikrap dan testa), endosperma (storage tissue) dan germ (embryo). Testa merupakan lapisan zat warna yang terletak antara kulit buji dan endosperm. Ketebalan testa bervariasi tergantung dari varietasnya yang berkisar
9
antara 10-140 mikron. Dalam lapisan testa tersebut terdapat senyawa polifenol yang disebut juga tanin, dalam kadar tinggi serta dapat menurunkan nilai gizi biji sorgum (Mudjisihono 1990).
Tanin merupakan polimer dari flavonoid yang sangat komplek. Tanin dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu tanin yang mudah dihidrolisa secara kimia atau oleh enzim (hydrolizable tannin) dan tanin yang ada dalam bentuk terkondenasi (condensed tannin). Menurut Dykes dan Rooney (2006) hydrolizable tannin tidak pernah ditemukan dalam sorgum.
Sejumlah laporan menunjukkan penurunan berat badan binatang (tikus, babi, kelinci, unggas) yang mengkonsumsi sorgum tanin tinggi (Muriu et al. 2002.). Mekanisme penurunan nilai gizi disebabkan adanya pengikatan protein makanan dan karbohidrat ke dalam kompleks tidak larut yang tidak dapat dipecah oleh enzim pencernaan. Mekanisme lain disebabkan karena pengikatan langsung enzim pencernaan termasuk sukrase, amilase, tripsin, dan lipase chymotrypsin, sehingga menghambat aktivitas enzim tersebut (Hagerman dan Butler 1981).
Penelitian untuk menurunkan kadar tanin pada sorgum sudah banyak dilakukan dengan perendaman dalam air, larutan asam, larutan alkali dan proses germinasi. Perendaman dalam larutan NaOH 0,05M pada suhu 30 C selama 24 jam dapat menghilangkan tanin sebanyak 75-85%. Perendaman dalam Na2CO3
pada suhu 30 C menghilangkan tanin sebanyak 77% (Chibber et.al. 1980 dalam Mudjisihono 1990). Pada perlakuan yang sama dengan NaOH 0,05M dapat menghilangkan tanin sebanyak 84% (Babiker 1991 dalam Ali Nawal et.al. 2009). Menurut Beta.et.al. perlakuan perendaman dengan NaOH 0,3% w/v atau 0,075M yang disertai dengan penyosohan dapat mengurangi kadar tanin sebesar 71-81%. Penelitian terbaru oleh Amrinola pada tahun 2010 dengan perlakuan perendaman dalam Na2CO3 0,3% selama 24 jam dapat menurunkan kadar tanin sorgum hingga 77,46%, sedangkan dengan NaOH 0,3% dan air distilata dengan waktu yang sama menurunkan kandungan tanin 69,3% dan 53,45%.
Pati
Kandungan pati dalam biji sorgum berkisar antara 32 sampai 79%. Pati banyak terdapat dalam organisme dalam bentuk molekul amilosa dan amilopektin
saling berikatan dengan ikatan hydrogen dan tersusun secara radikal dalam granula. Granula alami berbentuk pseudokristal berisi daerah kristal dan amorf. (Rooney and Pflugfelder 1986). Pati merupakan sumber energi yang murah bagi manusia karena tersedia dalam jumlah yang banyak di alam dan mudah dicerna oleh enzim pencernaan.
Pati tersusun oleh dua komponen karbohidrat utama, yaitu amilosa dan
amilopektin. Amilosa adalah polimer linier dari α-D- glukosa dan α-D- glukopiranosa yang terhubung satu sama lain melalui ikatan glikosidik α(14). Amilopektin merupakan polimer dari α-D-glukosa yang memiliki struktur percabangan, dimana terdapat dua jenis ikatan glikosidik, yaitu ikatan glikosidik
α(14) dan α(16). Amilosa memiliki struktur lurus dan lebih mudah larut dalam air karena banyak mengandung gugus hidroksil. Dibandingkan dengan amilopektin amilosa dalam air lebih sulit membentuk gel. Amilosa lebih mudah membentuk senyawa komplek dengan asam lemak dan molekul organik. Amilopektin memiliki sifat lebih mudah mengembang dan membentuk koloid dalam air (Mauro et al. 2003). Struktur amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Struktur amilosa (a) dan amilopektin dengan percabangan pada posisi O6 (b) (Pêres et al. 2009)
Pati dapat dikelompokkan menjadi tiga kelompok berdasarkan kemudahan untuk dicerna dalam saluran pencernaan yaitu pati yang dapat dicerna secara cepat
11
(rapidly digestible starch atau RDS), pati yang dapat dicerna secara lambat (slowly digestible starch atau SDS) dan pati resisten (resistant starch atau RS). Pati resistan atau RS merupakan bagian pati yang tidak dapat dicerna dalam usus halus, namun dapat difermentasi dalam usus besar. RS sering dikaitkan dengan kesehatan karena dapat mencegah resiko kanker kolon, efek hipoglikemik (menurunkan kadar gula darah setelah makan), serta berperan sebagai prebiotik. Pati resisten dapat dikelompokkan menjadi empat tipe yaitu RS I, RS II, RS III dan RS IV. RS I adalah pati yang terperangkap dalam jaringan pada serealia dan biji-bijian. RS II merupakan granula pati yang tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan, misalnya pati dari kentang mentah, pisang mentah dan tepung jagung. Pati resistant tipe III adalah pati yang terbentuk dari hasil retrogradasi pati, yaitu pati tergelatinasi yang diberi perlakuan pendinginan sehingga terbentuk pengkristalan kembali. Pati resisten tipe IV (RS IV) adalah pati hasil modifikasi secara kimia (Kusnandar 2010).
Kandungan pati dalam sorgum berkisar antara 60-75% dari jumlah kernel sorgum. Pati sorgum umumnya berbentuk bulat polygonal dengan kisaran ukuran diameter 2-30 µm. Pati tersusun oleh dua komponen molekul utama yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa terdiri dari rantai linier unit glukosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik 1-4, dengan berat molekul sekitar 250.000 tergantung dari spesies tanaman ataupun tingkat ketuaan biji sorgum. Amilopektin adalah polimer bercabang dengan ikatan glikosidik, mempunyai berat molekul 108 dan merupakan molekul terbesar yang ditemukan di alam dengan residu glukosa 595.238 (Hoseney 1986) Perbandingan amilosa dan amilopektin merupakan dasar klasifikasi pati, pati sorgum terdiri dari 20-30% amilosa dan 70-80% amilopektin terutama non waxy sorghum, pati heterowaxy sorgum terdiri dari 15-25% amilosa dan 75-85% amilopektin sedangkan pati waxy sorgum hampir 100% amilopektin. Densitas pati sorgum berkisar antara 1.4 sampai 1.6 g cm-3. Pati jagung dan pati sorgum mempunyai bentuk yang mirip, secara mikroskopis akan kesulitan membedakan antara granula kedua pati tersebut. (Rooney and Pflugfelder 1986).
Gelatinisasi pati adalah terganggunya granula yang bersifat perubahan irreversibel seperti pembengkakan granula, mencairnya kristal, hilangnya sifat birefringence, dan solubilisasi pati. Titik awal dan rentangan gelatinisasi
dipengaruhi oleh konsentrasi pati, metode observasi, jenis granular, dan heterogenitas dalam populasi granula. (Collado & Corke 2001 dalam Hedley 2001).
Menurut Zobel (1984), karena struktur kimia dan fisiknya, pati memiliki kemampuan untuk memutar cahaya terpolarisasi dan membentuk maltese cross, atau disebut birefringence. Hilangnya sifat iireversibel birefringence terjadi ketika pati tergelatinisasi. Gelatinisasi terjadi ketika input energi terjadi pada tingkat di mana ikatan hidrogen antarmolekul lepas. Rooney dan Pflugfelder (1986) menjelaskan proses gelatinisasi terjadi ketika, granula pati menyerap air, membengkak, memancarkan bagian dari amilosa, menjadi lebih rentan terhadap degradasi enzim dan kehilangan birefringence. French (1984) menggambarkan proses gelatinisasi sebagai berikut, selama pembengkakan reversibel, air memasuki daerah gel dan menyebabkan granula membengkak, meninggalkan daerah kristalin berubah, tapi dengan suhu yang lebih tinggi, daerah kristal meleleh atau larut, dan seluruh struktur kristal hancur. Gelatinisasi dicapai bila butiran kehilangan kristalinitasnya.
Ketika granula pati dipanaskan sampai suhu gelatinisasi dalam air berlebih, terjadi fenomena perpindahan panas dan kelembaban. Granula membengkak beberapa kali lipat dari ukuran awal, hilangnya struktur kristal dan terjadi penyerapan air di dalam struktur granular. Proses mengembang dari pati serealia terutama kandungan amilopektin dan amilosa yang bertindak sebagai pengencer dan penghambat pengembangan, khususnya terhadap lemak. Pengembangan maksimal juga terkait dengan berat molekul dan bentuk amilopektin tersebut (Tester dan Morrison 1990). Kusnandar (2010) juga menjelaskan bahwa pada dasarnya mekanisme gelatinasi terjadi dalam tiga tahap, yaitu: (1) penyerapan air oleh granula pati sampai batas yang akan mengembang secara lambat, dimana air secara berlahan dan bolak-balik berimbibisi ke dalam granula sehinga terjadi pemutusan ikatan hydrogen antara molekul-molekul granula, (2) pengembangan granula secara cepat karena penyerapan air secara cepat sampai kehilangan sifat birefrigience-nya dan (3) granula pecah jika cukup air dan suhu terus naik sehingga molekul amilosa keluar dari granula. Menurut Colonna dan Mercier (1985) tahapan perubahan pati selama proses gelatinisasi yaitu, struktur utuh,
13
pergerakan fase amorpous dan fase kristalin masih utuh serta kerusakan struktur penuh. Secara skematis, tahapan perubahan struktur pati selama gelatinisasi diperlihatkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Tahapan perubahan struktur pati selama gelatinisasi (Colonna dan Mercier 1985)
Profil gelatinisasi dapat dibagi dalam empat tipe, yaitu A, B, C dan D. Profil gelatinisasi tipe A memiliki pengembangan yang besar yang ditunjukkan dengan tingginya viskositas puncak namun viskositas mengalami penurunan yang tajam selama pemanasan. Contoh pati dari tipe A yaitu pati sagu. Profil gelatinisasi tipe B memiliki kemampuan pengembangan sedang yang ditunjukkan dengan lebih rendahnya viskositas puncak dibandingkan dengan tipe A dan viskositas mengalami penurunan yang tidak terlalu tajam selama pemanasan. Contoh pati dari tipe B yaitu pati jagung. Profil gelatinisasi tipe C memiliki kemampuan pengembangan terbatas yang ditunjukkan dengan tidak adanya viskositas puncak dan viskositas tidak mengalami penurunan bahkan meningkat selama pemanasan,
contoh pati kacang hijau. Profil gelatinisasi tipe D cenderung tidak memiliki kemampuan pengembangan sehingga tidak dapat membentuk pasta ketika dipanaskan (Collado et al. 2001).
Suhu gelatinisasi adalah suhu dimana sifat birefrigience dan pola difraksi sinar-X granula pati mulai hilang. Suhu gelatinisasi diawali dengan pembengkakan yang irreversible granula pati dalam air panas dan diakhiri tepat ketika granula pati kehilangan sifat kristalnya (Kusnandar 2010). Menurut Richana dan Suarni (2007) suhu awal gelatinisasi adalah suhu saat pertama kali viskositas mulai naik. Kadar lemak atau protein yang tinggi mampu membentuk kompleks dengan amilosa, sehingga membentuk endapan yang tidak larut dan menghambat pengeluaran amilosa dari granula. Dengan demikian diperlukan energi yang lebih besar untuk melepas amilosa sehingga suhu awal gelatinisasi yang dicapai akan lebih tinggi. Profil gelatinisasi berbagai jenis pati dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Profil gelatinisasi beberapa sumber pati (diukur pada konsentrasi yang sama) Pati Suhu Awal Gelatinisai ( C) Maksimum Viskositas (cP) Viskositas Akhir (cP) Viskositas Setback (cP) Jagung Jagung ketan (waxy sorghum) Kentang Tapioka Gandum Beras 81,1 ± 0,5 70,9 ± 0,3 65,6 ± 0,1 69,5 ± 0,5 85,5 ± 0,5 89,2 ± 0,1 2.974 ± 17 2.437 ± 6 5.523 ± 8 2.249 ± 13 2.499 ± 25 2.000 ± 13 3.157 ± 5 1.052 ± 13 2.352 ± 19 1.437 ± 11 3.272 ± 21 2.380 ± 13 1.308 ± 30 226 ± 7 480 ± 5 551 ± 6 1.302 ± 13 767 ± 16 Sumber: Kusnadar (2010)