801
PERBEDAAN KANDUNGAN SENYAWA BIOAKTIF DAN AKTIVITAS ANTIOKSIDAN TEPUNG BERAS ORGANIK VARIETAS LOKAL (PUTIH
VARIETAS CIANJUR, MERAH VARIETAS SAODAH, DAN HITAM VARIETAS JAWA)
THE DIFFERENCES BIOACTIVE COMPOUND CONTENT AND ANTIOXIDANT ACTIVITY OF ORGANIC RICE FLOUR LOCAL VARIETY
(WHITE VARIETIES CIANJUR, RED VARIETIES SAODAH, AND BLACK VARIETIES JAVA)
Adinda Galuh1), Fanny Aprilia P1), Gabriella Kohartono1), Jessica Novia1), Paini Sri Widyawati2), Anita Maya Suteja2), Thomas Indarto Putut Suseno2)
1) Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya
2) Staf Pengajar Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya
Jl. Dinoyo 42-44 Surabaya 60265, Email : wiwiedt@gmail.com ABSTRAK
Antioksidan merupakan senyawa bioaktif yang memiliki kemampuan menangkal radikal bebas sehingga dapat mencegah timbulnya penyakit yang berbahaya. Saat ini produk pangan mengandung antioksidan banyak dikembangkan, diantaranya beras organik. Beras organik dapat diolah menjadi tepung sebagai bahan dasar pembuatan berbagai macam produk, seperti roti, cookies, atau produk lainnya. Tepung beras memiliki beberapa variasi berdasarkan beras yang digunakan, yaitu tepung beras putih, merah, dan hitam. Masing-masing jenis tepung beras memiliki kadar senyawa bioaktif yang berbeda. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan kadar bioaktif dalam tepung beras varietas lokal (putih varietas Cianjur, hitam varietas Jawa, dan merah varietas Saodah) dan aktivitas antioksidannya. Ekstrak tepung beras organik ketiga varietas diperoleh dengan cara ekstraksi maserasi menggunakan pelarut metanol absolut (1:2 b/v). Rendemen, total fenol dan flavonoid, kemampuan menangkap radikal bebas DPPH dan mereduksi ion besi tertinggi diperoleh dari tepung beras merah, masing-masing sebesar 11,71%, 35,48 mg GAE/g sampel dry basis, 0,641 mg CE/g sampel dry basis, 0,71 mg ekuivalen vitamin E/g sampel dry basis, dan 306,21 mg ekuivalen vitamin E/g sampel dry basis. Namun demikian kandungan senyawa antosianin tertinggi dimiliki oleh tepung beras hitam yaitu sebesar 0,0214 mg/g sampel
dry basis.
Kata Kunci: senyawa bioaktif, aktivitas antioksidan, beras organik varietas lokal ABSTRACT
Antioxidants are bioactive compounds that have the ability to counteract free radicals that can prevent this deadly disease. Currently many food products contain
802
used for a wide range of products, such as bread, cookies, or other products. Rice flour has several varieties based on the rice using, which is rice flour white, red, and black. Each type of rice flour has different levels of bioactive compounds. This study aimed to determine the differences in the bioactive levels of local varieties of rice flour (Cianjur white varieties, Java black varieties, and Saodah red varieties) and antioxidant activity. Organic rice fluor is extracted by maceration extraction with methanol absolute (1:2 b/v). Red rice flour from Saodah varieties has the highest yield, total phenol, total flavonoid, DPPH scavenging activity, and Iron reduction power, i.e. 11.71%, 35,48 mg GAE/g sample dry basis, 0,641 mg CE/g sample dry basis, 0,71 mg equivalent vitamin E/g sample dry basis, and 306,21 mg equivalent vitamin E/g sample dry basis,
respectively. Nevertheless black rice fluor had the biggest total antocyanin, i.e. 0.0214 mg /g dry sample dry basis.
Keywords: bioactive compounds, antioxidant activity, local varieties of organic rice PENDAHULUAN
Kesadaran masyarakat akan kesehatan semakin meningkat. Salah satu cara dengan menjaga pola makan dan mengkonsumsi bahan makanan yang mengandung nilai gizi yang baik bagi tubuh. Hal ini terlihat dengan semakin bermunculan bahan pangan organik yang beredar di lingkungan masyarakat, diantaranya beras organik. Beras merupakan makanan pokok masyarakat Indonesia. Konsumsi beras organik ini meningkat dari tahun 2005 produksi dan kebutuhan pasar seimbang yakni 550.300 kwintal ke tahun 2009 produksi 577.080 kwintal dan kebutuhan pasar 1.141.102 kwintal (Ahmad 2007 dalam Pertanian Sehat Indonesia 2012).
Data WTO menunjukkan bahwa pada tahun 2000-2004 perdagangan produk pertanian organik telah mencapai nilai rata-rata US$ 17,5 milyar. Tahun 2010 pangsa pasar dunia produk pertanian organik akan mencapai US$100 milyar. Terjadi peningkatan preferensi konsumen terhadap produk organik, secara umum tingginya tingkat pertumbuhan permintaan produk pertanian organik di seluruh dunia mencapai rata-rata 20% per tahun (Pertanian Sehat Indonesia 2012).
Saat ini semakin bermunculan bahan pangan yang inovatif yang berbasis pangan organik untuk memvariasi konsumsi bahan pangan. Variasi bahan pangan ini menggunakan tepung sebagai bahan baku maupun bahan tambahan dalam proses pengolahannya. Beras merupakan salah satu bahan pangan yang dapat diolah menjadi tepung sehingga dapat digunakan untuk menghasilkan berbagai macam produk pangan. Beras organik mempunyai berbagai macam warna, seperti putih, merah, hitam, dan coklat. Pewarna alami dalam beras organik dapat digunakan sebagai sumber pewarna makanan dan sumber antioksidan. Beras organik merah varietas Saodah, putih varietas Cianjur, dan hitam varietas Jawa hingga saat ini belum banyak dikaji akan potensinya sebagai bahan tepung yang mempunyai efek positif terhadap kesehatan.
Beras mengandung senyawa potensial antioksidan terutama di lapisan luar. Sejumlah vitamin E dan -oryzanol dapat diekstrak dari beras. -oryzanol ini memiliki
803
alami dalam beras organik memiliki kapasitas antioksidan. Antioksidan utama dalam beras hitam yaitu 3-glukosida dan peonidin 3-glukosida. Prosianidin merupakan senyawa bioaktif utama dalam beras merah yang mempunyai aktivitas antioksidan. Pigmen alami dapat menekan perubahan oksidatif pada LDL manusia, mengurangi pembentukan oksida nitrat oleh aktivitas nitrat oksida sintase dan mencegah mutasi DNA yang disebabkan oleh oksigen reaktif (Gani et al. 2012).
Oleh karena itu penelitian ini difokuskan untuk menentukan kandungan senyawa fenolik, flavonoid, dan antosianin dalam tepung beras organik lokal (merah varietas Saodah, putih varietas Cianjur, dan hitam varietas Jawa) serta aktivitasnya menangkap radikal bebas 1,1-diphenyl-2-pikrilhidrazil (DPPH) dan mereduksi ion besi.
METODE PENELITIAN 1. Bahan Penelitian
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah Beras Putih varietas Cianjur, Beras Merah varietas Saodah, dan Beras Hitam varietas Jawa. Bahan tersebut diperoleh dari PT. Grahatama Semesta yang berada di Jl. Dr. Wahidin No. 88, Wadas, Kabupaten Sleman, DI. Yogyakarta.
2. Bahan Analisa
Bahan-bahan analisa yang digunakan dalam penelitian ini adalah reagen Follin-Ciocalteau (Merck), asam galat (Riedel-deHaen), katekin (Sigma), vitamin E (Sigma), DPPH (diphenil-1-picrylhydrazyl) (Sigma), metanol 96% (Fulltime), metanol p.a 95% (JT. Breaker), natrium karbonat (Riedel-deHaen), natrium nitrit (Merck), aluminium klorida (Schuchardt OHG), natrium hidroksida (Merck), asam klorida (Merck), kalium klorida (Merck), kalium asetat (Merck), asam asetat glasial (Merck), buffer fosfat 0,2M (Merck), kalium ferri sianida 1% (Merck), asam trikloroasetat 10% (Riedel-deHaen), ferri klorida (Merck), akuades, akuabides, dan alkohol 70% (teknis).
3. Metodologi Penelitian
Proses Penepungan
Proses penepungan dilakukan dengan cara merendam beras organik ke dalam air secukupnya selama 1 jam. Selanjutnya beras ditiriskan dan digiling. Tepung yang diperoleh dipanaskan dalam cabinet dryer hingga kering selama 18 2 jam. Selanjutnya tepung diayak dengan ukuran 40 mesh dan dikemas dengan plastik.
Ekstraksi Sampel
Ekstraksi sampel dilakukan berdasarkan metode Chakuton (2011). Setiap sampel ditambahkan pelarut metanol absolut, selanjutnya diekstraksi dengan cara maserasi menggunakan shaking waterbath pada suhu 32oC selama 1 jam. Lalu filtrat dipisahkan dari residu. Residu yang diperoleh diekstrak kembali sebanyak dua kali dengan perlakuan yang sama dengan ekstraksi yang pertama. Filtrat dikumpulkan dan
804
evaporator dengan suhu 50oC hingga didapatkan ekstrak pekat sebanyak 3 mL. Ekstrak pekat ini ditampung dalam microcup dan disimpan dalam freezer untuk dianalisa rendemen, total fenol, total flavonoid, total antosianin, kemampuan mereduksi ion besi, dan kemampuan menangkal radikal bebas DPPH.Setiap sampel dilakukan ulangan sebanyak 3 kali.
Analisa Rendemen
Rendemen yang diperoleh setiap ekstraksi sampel ditentukan dengan metode chakuton (2011) yang didasarkan pada perbandingan berat ekstrak yang diperoleh terhadap berat sampel dry basis.
Analisa Total Fenol
Total fenol dalam sampel dianalisa berdasarkan metode Muntana (2010) dengan modifikasi. Setiap sampel ditambahkan 1 mL Folin Ciocalteu 10% dimasukkan dalam labu takar 10 mL, lalu dihomogenkan dan didiamkan selama 3-5 menit. Selanjutnya ditambahkan 2 mL Na2CO3 7.5% dan akuades hingga tanda dan dihomogenkan
kembali. Absorbansi sampel diukur pada λ760 nm setelah 30 menit diruang gelap. Total fenol dinyatakan dengan mg ekuivalen asam galat/gram sampel dry basis.
Analisa Total Flavonoid
Total flavonoid sampel dianalisa berdasarkan metode Zhishen et al. (1999) dengan modifikasi. Ekstrak sampel dimasukan dalam labu takar 10 mL dan ditambahkan 0.15 mL NaNO2 5% dan 4 mL akuades kemudian pendiaman selama 5 menit. Lalu ditambahkan 0.3 mL AlCl3 5% dan didiamkan selama 6 menit. Selanjutnya
ditambahkan 2 mL NaOH 0.1M dan akuades hingga tanda. Pengukuran absorbansi pada λ510 nm. Total flavonoid dinyatakan dengan mg ekuavalen (+)- katekin/gram sampel
dry basis.
Analisa Total Antosianin
Total antosianin sampel dianalisa berdasarkan metode sompong et al. (2011) dengan modifikasi. 4 mL larutan pH 1 dan pH 4.5 dimasukan dalam masing-masing tabung reaksi dan ditambahkan ekstrak sampel. Pengukuran absorbansi sampel dilakukan pada pada λ 530 nm dan 700 nm setelah 15 menit. Total antosianin dinyatakan dalam mg/g sampel dry basis.
Analisa Kemampuan Reduksi Ion Besi
Kemampuan mereduksi sampel dianalisa berdasarkan metode Sreeramulu et al. (2009). 2.5 mL Buffer Fosfat pH 6.6 dan 2.5 mL K3Fe(CN)6) dimasukan dalam tabung reaksi
dan ditambahkan ekstrak sampel. Selanjutnya campuran dihomogenkan dan diinkubasi pada suhu 50oC selama 20 menit. Penghomogenan setelah penambahan 2.5 mL TCA 10% dan disentrifugasi dengan selama 10 menit. 2.5 mL supernatan ditambahkan
805
3
absorbansinya pada λ 700 nm.
Analisa Kemampuan Menangkap Radikal Bebas DPPH
Kemampuan mereduksi sampel dianalisa berdasarkan metode Sompong et al. (2011).3 mL larutan DPPH (4 mg/100 ml) dimasukkan dalam tabung reaksi dan ditambahkan ekstrak sampel. Selanjutnya sampel dihomogenkan dan diukur absorbansinya pada λ 515 nm setelah 30 menit diinkubasi. Kemampuan menangkap radikal bebas DPPH dinyatakan dengan persentase inhibisi.
HASIL DAN PEMBAHASAN Rendemen
Rendemen hasil ekstraksi tepung beras organik secara maserasi ditunjukkan pada Tabel 1. Hasil menunjukkan bahwa rendemen ketiga varietas tepung beras organik berkisar antar 10,87%-11,71%. Berdasarkan hasil uji statistik menunjukkan bahwa ketiga rendemen ekstrak tepung tidak berbeda secara signifikan.
Tabel 1. Persentase yield rata-rata hasil ekstraksi tepung Beras
Sampel Rendemen (%)
Tepung Beras Putih 10,87 0,98 Tepung Beras Merah 11,71 0,59 Tepung Beras Hitam 11,48 1,08
Ekstraksi tepung beras menggunakan pelarut metanol absolut secara maserasi disebabkan komponen bioaktif yang terkandung dalam beras bersifat polar dan pewarna alami dalam beras tidak tahan terhadap suhu tinggi. Metanol merupakan pelarut yang efektif mengekstrak senyawa antioksidan dalam beras dibandingkan etanol dan air. Kemampuan senyawa tersebut terekstrak dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain, polaritas, pH pelarut, lama waktu ektraksi, dan suhu ekstraksi.
Total Fenol
Pengujian kandungan total fenol berdasarkan kemampuan senyawa fenolik dalam sampel mereduksi ion molibdat dalam pereaksi Folin–Ciocalteau sehingga terbentuk senyawa kompleks berwarna biru. Fenol dalam tepung beras berperan sebagai antioksidan karena memiliki gugus hidroksil yang dapat berfungsi sebagai penyumbang atom hidrogen ketika bereaksi dengan senyawa radikal melalui mekanisme transfer elektron sehingga proses oksidasi dihambat (Widyastuti, 2010). Standar yang digunakan adalah asam galat karena senyawa ini sangat efektif mendonorkan atom hidrogen kepada ion molibdat dan membentuk kompleks yang berwarna biru, senyawa ini mempunyai gugus hidroksil pada posisi 2, 4, dan 6 dari cincin bensena.
806
beras merah memiliki total fenol yang paling tinggi yaitu 35,48 mg GAE/g sampel dry basis dibandingkan beras hitam dan putih.
Gambar 1. Total fenol pada ketiga varietas tepung beras organik varietas lokal.
Total Flavonoid
Flavonoid merupakan golongan fenolik yang dicirikan dengan struktur dasar C6-C3-C6, artinya kerangka karbonnya terdiri dari dua gugus C6 (cincin benzene tersubstitusi) dihubungkan dengan rantai alifatik tiga karbon (Robinson 1993). Flavonoid adalah suatu kelompok senyawa fenol yang memberikan warna merah, ungu, dan biru pada tumbuh-tumbuhan. Total flavonoid dapat ditentukan secara spektrofometri dengan reagen AlCl3 (Karadeniz et al. 2005). Prinsip dari metode
pewarnaan ini adalah pembentukan kompleks warna stabil antara AlCl3 dengan gugus
keto pada C-4 dan gugus hidroksil dengan C-3 atau C-5 dari flavon dan flavonol. Selain itu AlCl3 juga membentuk kompleks yang labil dengan gugus orto dihidroksil pada
cincin A atau B dari flavonoid (Fessenden dan Fessenden 1986). Data total flavonoid pada tepung beras putih, merah, dan hitam dapat dilihat pada Gambar 2.
807
terdapat pada tepung beras merah yaitu 0,641 mg ekuivalen (+)-katekin /g sampel dry basis, sedangkan pada tepung beras putih tidak mengandung senyawa flavonoid. Total flavonoid ini berkorelasi positif dengan total fenol dalam tepung beras, hal ini disebabkan flavonoid merupakan komponen terbesar dari senyawa fenolik (Shahidi dan Naczk 2004). Semakin tinggi kandungan total fenol, semakin tinggi kandungan senyawa flavonoidnya.
Total Antosianin
Total antosianin dalam tepung beras dianalisa berdasarkan metode pH diferensial. Pengukuran absorbansi dilakukan pada dua pH yang berbeda (pH 1.0 dan pH 4.5). Struktur kromofor antosianin akan mengalami transformasi dengan adanya perubahan pH (Xu dan Howard 2012). Antosianin terbagi menjadi tiga bagian besar yaitu antosianidin, aglikon, dan glikosida. Hingga saat ini telah ditemukan lebih dar i 550 jenis antosianidin. Antosianin termasuk komponen flavonoid, yaitu turunan polifenol pada tumbuhan yang mempunyai kemampuan antioksidan (Wang et al. 1997, Takamura dan Yamagi 1999). Sianidin-3-glukosida dan peonidin-3-glukosida merupakan jenis antosianin yang paling dominan pada beras (Hu et al. 2003).
Gambar 3. Total antosianin pada ketiga varietas tepung beras organik lokal Berdasarkan Gambar 3. dapat diketahui urutan total antosianin pada ketiga jenis tepung beras yang dianalisis dari yang paling besar hingga paling kecil sebagai berikut : tepung beras hitam> tepung beras merah > tepung beras putih. Perbedaan total antosianin ini terjadi karena adanya perbedaan genetik.
Kemampuan Reduksi Ion Besi
Daya reduksi merupakan indikator potensi suatu senyawa sebagai antioksidan (Kim 2005). Daya reduksi diukur berdasarkan kemampuan senyawa antioksidan untuk mereduksi ion Fe3+ menjadi Fe2+ (Kim 2005). Singh et al. (2005) menambahkan bahwa daya reduksi berkaitan dengan kemampuan senyawa antioksidan mendonasikan atom hidrogen. Senyawa radikal merupakan suatu spesies molekul yang mempunyai elektron
808
bersifat reaktif. Senyawa yang mempunyai daya reduksi kemungkinan dapat berperan sebagai antioksidan karena dapat menstabilkan radikal dengan mendonorkan elektron atau atom hidrogen sehingga senyawa radikal berubah menjadi lebih stabil. Data kemampuan reduksi ion besi pada tepung beras putih, merah, dan hitam dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Kemampuan reduksi ion besi pada ketiga varietas tepung beras organik lokal Berdasarkan data yang diperoleh diketahui bahwa tepung beras merah memiliki kemampuan reduksi ion besi yang paling tinggi (306,211 mg/g sampel), diikuti tepung beras hitam (301,656 mg/g sampel) dan paling rendah adalah tepung beras putih (131, 450 mg/g sampel). Kemampuan reduksi tepung beras merah sebanding kadar total fenol dan total flavonoid.
Kemampuan Menangkap Radikal Bebas DPPH
Aktivitas penangkap (scavenging) radikal bebas dari tepung beras organik varietas lokal dievaluasi dengan pengujian radikal 1,1-difenil-2-pikrilhidrazil (DPPH). DPPH sebagai radikal bebas akan mengambil ion hidrogen yang diberikan oleh antioksidan untuk mencapai kestabilannya. Hasil dari pengujian ini diketahui sebagai aktivitas senyawa antioksidan dalam menghambat terjadinya oksidasi.
809
Gambar 5. menunjukkan adanya perbedaan aktivitas antioksidan dari ketiga jenis tepung. Aktivitas antioksidan terbesar terdapat pada tepung beras merah, diikuti dengan tepung beras hitam dan tepung beras putih. Kemampuan menangkap radikal DPPH sebanding dengan kemampuan mreduksi ion besi yang ditentukan oleh kemampuan senyawa senyawa fenolik mendonorkan atom hidrogen atau elektron.
Korelasi Kandungan Senyawa Bioaktif dan Aktivitas Antioksidan
Hubungan antara kandungan senyawa bioaktif terutama senyawa fenolik atau flavonoid dengan aktivitas antioksidan (kemampuan menangkap radikal DPPH dan mereduksi ion besi) terlihat signifikan berdasarkan nilai korelasi dari persamaan regresi linear antara komponen yang terkait yang ditunjukkan pada Tabel 2. Data menunjukkan bahwa ada korelasi yang erat aktivitas mereduksi ion besi dan menangkap radikal DPPH dengan kadar total fenol dan flavonoid. Hal ini berarti semakin mudahnya senyawa fenolik mendonorkan atom atau elektron maka kemampuan mereduksi ion besi dan menangkap radikal bebas DPPH semakin besar. Sedangkan tidak adanya hubungan yang erat antara total flavonoid dengan total antosianin menunjukkan bahwa ada senyawa flavonoid lain yang terkandung dalam tepung beras organik.
Tabel 2. Nilai korelasi senyawa bioaktif dan aktivitas antioksidan
Pengujian Nilai Korelasi
Total Fenol dan DPPH 0.8671
Total Fenol dan Reduksi ion Fe 0.9996 Total Fenol dan Total Flavonoid 0.9995 Total Flavonoid dan Total Antosianin 0.4973
SIMPULAN
Tepung beras merah varietas Saodah mempunyai rendemen, total fenol, total flavonoid, aktivitas menangkap radikal DPPH dan mereduksi ion besi paling tinggi dibandingkan tepung beras hitam varietas Jawa dan putih varietas Cianjur. Ada korelasi yang erat antara aktivitas antioksidan dengan total fenol dan flavonoid. Ada dugaan terdapat flavonoid jenis lain, bukan antosianin yang berperan mendonorkan atom hidrogen atau elektron.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada Kementrian Riset dan Teknologi (Kemanristek) atas dana penelitian yang diberikan melalui Proyek Insentif Riset Sinas
810
Fessenden RJ, Fessenden JS. 1986. Kimia organik. Edisi Ketiga. Jilid 2. Erlangga. Gani A, Wani SM, Masoodi FA, Hameed G. 2012. Whole-grain cereal bioactive
compounds and their health benefits: a review. http://www.omicsonline.org/2157-7110/2157-7110-3-146.php (30 mei 2013) Hu CJ, Zawistowski, Ling W, Kitts DD. 2003. Black rice (Oryza sativa L. Indica)
pigmented fraction suppresses both reactive oxygen species and nitric oxide in chemical and biological model system. Journal of Agricultural and Food Chemistry 51:5271-5277.
Karadeniz F et al. 2005. Antioxidant activity of selected fruits and vegetables grown in Turkey. Turkish Journal of Agricultural and Forest 89:297–303
Kim DO, Heo HJ, Kim YJ, Yang HS, Lee CY. 2005. Sweet and sour cherry phenolics and their protective effects on neuronal cells. Journal of Agricultural Food Chemistry53:9921-9927.
Pertanian Sehat Indonesia. 2012. Jenis dan Manfaat Beras Organik. http://berassehat-petikwangi.weebly.com/2/post/2012/12/jenis-dan-manfaat-beras-organik.html ( 30 mei 2013)
Takamura H, Yamagami A. 1994. Ant oxidative activity of mono-acylated antochyanins isolated from muscat bailey a grape. Journal Agriculture Food Chemical 42: 1612-1615.
Robinson T. 1993. Kandungan organik tumbuhan tinggi. Edisi ke-4 Terjemahan Kosasih Padmawinata. Bandung: ITB Press.
Shahidi F. Naczk M. 1995. Phenolic compounds in grains. In: Food phenolics; source, Chemistry effects applications, pp 3-39. Technomic Publishing Company Inc., Lancaster PA.
Xu Z, Howard LR. 2012. Analysis of antioxidant-rich phytochemicals. UK: John Wiley & Sons, Ltd.
Wang H, Cao G, Prior RL. 1997. Oxygen radical absorbing capacity of anthocyanins. Journal Agriculture Food Chemical 45: 304-30.
Widyastuti N. 2010. Pengukuran Aktivitas Antioksidan dengan Metode Cuprac, DPPH, dan Frap Serta Korelasinya dengan Fenol dan Flavonoid Pada Enam Tanaman. Bogor: Institut Pertanian Bogor.
