TIPE III DAN TIPE IV PATI SINGKONG

(1)

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

(2)

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 umbi- umbian 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 7.6x10

⁷

CFU/ml, L. plantarum sa28k 1.1x10

⁸

CFU/ml, dan Bifidobacterium bifidum 7.1x10

⁷

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

(3)

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

(4)

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 umbi- umbian 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 7.6x10

⁷

CFU/ml, L. plantarum sa28k 1.1x10

⁸

CFU/ml, dan Bifidobacterium bifidum 7.1x10

⁷

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 1.0x10

⁸

CFU/ml) lebih baik daripada media dengan RS tipe III (rata-rata sebesar 8.9x10

⁷

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

(5)

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 84

^o

C, sedangkan RS tipe III memiliki suhu puncak gelatinisasi sebesar 60

^o

C. 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%.

(6)

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 Ir. C. C. Nurwitri, DAA Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Mengetahui

(7)

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.

(8)

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, cerita- cerita, 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,

(9)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR………

DAFTAR ISI………...

DAFTAR TABEL………...

DAFTAR GAMBAR………..

DAFTAR LAMPIRAN………...

I. PENDAHULUAN………...

A. LATAR BELAKANG………..

B. TUJUAN ...………...

C. MANFAAT ...………..

II. TINJAUAN PUSTAKA ...………..

A. BAHAN BAKU………...

1. Singkong (Manihot esculenta Crantz) ………..

2. Suweg (Amarphophallus campanulatus BL) ………

3. Ubi jalar (Ipomoea batatas L) ………...

B. PATI ………..

C. RESISTANT STARCH (RS)...

1. RS Tipe III………...

2. RS Tipe IV...……….

D. PROBIOTIK ...……….

1. Lactobacillus ...

2. Bifidobacterium ...………...

E. PREBIOTIK...………...…..

III. BAHAN DAN METODE...………

A. BAHAN DAN ALAT………...

i

iii

v

vi

vii

1

2

3

4

5

6

8

10

11

12

14

15

18

(10)

1. Analisis Kadar Air ...………

2. Rendemen ...………...

3. Uji Daya Cerna Pati ………

4. Kadar RS...………...

5. Derajat Putih ...

6. Densitas Kamba...

7. Densitas Padat...

8. Kadar Amilosa ...

9. Aktivitas air (a

w

) ...

10.Uji Kelarutan dalam Air...

11.Uji Amilograf ………...

12.Analisis Kadar Gula ...

13.Analisis Serat Pangan (Dietary Fiber) ...

14.Analisis Asam Lemak Rantai Pendek (SCFA) ...

D. PENGOLAHAN DATA ...

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN………

A. SELEKSI UMBI ...………

B. SELEKSI JENIS RS...………..

1. Analisis Fisiko-Kimia RS Tipe III dan RS Tipe IV...

2. Uji Prebiotik In Vitro ...

C. ANALISIS RS TERPILIH ...

1. Analisis Asam Lemak Rantai Pendek (Short Chain Fatty Acid)....

2. Analisis Serat Pangan (Dietary Fiber) ...

V. KESIMPULAN DAN SARAN...

A. KESIMPULAN...

B. SARAN...

DAFTAR PUSTAKA...

LAMPIRAN...

23

24

25

26

27

28

29

30

33

39

44

46

47

49

56

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Komposisi Rata-rata Singkong Segar ...

Tabel 2. Rendemen dan Kadar Air pati singkong, suweg, ubi jalar putih, dan ubi Cilembu ...

Tabel 3. Daya Cerna RS Tipe III ...

Tabel 4. Daya Cerna RS Tipe IV...

Tabel 5. Sifat Fisik Pati Alami, RS tipe III, dan RS tipe IV dari Pati

Singkong ...

5 30 32 33

34

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Umbi Singkong ...

Gambar 2. Umbi Suweg ...

Gambar 3. Ubi Jalar Putih dan Ubi Jalar Merah ...

Gambar 4. Ubi Cilembu ...

Gambar 5. Reaksi pembentukan ikatan silang antara pati dan natrium trimetafosfat ………...

Gambar 6. Diagram Alir Penelitian ………..

Gambar 7. (a) Granula pati singkong (b) Granula pati RS tipe III

(c) Granula pati RS tipe IV ...

Gambar 8. Viabilitas BAL pada berbagai media yang mengandung RS selama inkubasi 24 jam ...

Gambar 9. Viabilitas BAL pada media s-RS3 dan s-RS4 selama inkubasi 24 jam ...

Gambar 10. Viabilitas BAL pada media m-MRSB+RS3 dan m-MRSB+RS4 selama inkubasi 24 jam...

Gambar 11. Viabilitas BAL dalam media s-RS3 dan m-MRSB +RS3 dengan konsentrasi kultur 5% dan 1% selama inkubasi 24 jam ...

4 6 7 8

12 19

38

40

41

43

(13)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Uji Daya Cerna Pati RS Tipe IV ...

Lampiran 2. Jumlah sel L. casei subsp. Rhamnosus, L. plantarum, dan B. bifidum (t=24 jam)………..

Lampiran 3. Total BAL dalam media s-RS yang diinkubasi selama 24 jam (konsentrasi kultur 5%) ………...

Lampiran 4. Total BAL dalam media s-RS3 yang diinkubasi selama 24 jam (konsentrasi kultur 1 %) ………...

Lampiran 5. Total BAL dalam media m-MRSB + RS yang

diinkubasi selama 24 jam (konsentrasi kultur 5%) ………

Lampiran 6. Total BAL dalam media m-MRSB + RS yang

diinkubasi selama 24 jam (konsentrasi kultur 0.5%) ………….

Lampiran 7. Analisis statistik pertumbuhan BAL di media m-MRSB dan s-RS ...

Lampiran 8. Kadar RS pati alami, RS tipe III, dan RS tipe IV dari pati singkong ……….

Lampiran 9. Kadar amilosa pati alami, RS tipe III, dan RS tipe IV dari pati singkong………..

Lampiran 10. Kelarutan pati alami, RS tipe III dan RS tipe IV dari pati singkong………....

Lampiran 11. Analisis Short Chain Fatty Acid s-RS4 L. plantarum ………..

Lampiran 12. Analisis Dietary Fiber RS4 Singkong………...

56

57

58

59

60

61

62

64

65

66

67

70

(14)

Lampiran 1. Uji Daya Cerna Pati RS tipe IV

Jenis Umbi Daya Cerna (%)

Ulangan 1 Ulangan 2 Rata-rata

Singkong 20.39 22.00 21.20

Suweg 17.98 17.45 17.72

Ubi jalar putih 36.85 39.53 38.11

Ubi Cilembu 26.18 25.20 25.69

(15)

Lampiran 2. Jumlah sel L. casei subsp. Rhamnosus, L. plantarum, dan B. bifidum (t=24 jam)

Jenis BAL 10

^-6

10

^-7

10

^-8

CFU/ml

L. casei TBUD 179 15

1.6x10

⁹

TBUD 132 24

L. plantarum TBUD 211 30

2.3x10

⁹

TBUD 254 19

B. bifidum TBUD 158 14

1.5x10

⁹

TBUD 133 14

(16)

Lampiran 3. Total BAL dalam media air+ RS yang diinkubasi selama 24 jam (konsentrasi kultur 5%)

Jenis RS

Jenis BAL Ul 10

^-5

10

^-6

10

^-7

CFU/ml Rata-rata CFU/ml

RS 3

L. casei

1a 101 7 1

1.1x10

⁷

8.7x10

⁶

1b 116 17 4

2a 12 27 2 <2.5x10

⁷

(6.3x10

⁶

)

2b 90 10 0

L. plantarum 1a TBUD 210 31

1.8x10

⁸

1b TBUD 143 24

B. bifidum 1a 135 4 1

1.3x10

⁷

1b 133 3 1

RS 4

L. casei

1a 95 9 0

1.1x10

⁷

1.4x10

⁷

1b 89 27 5

2a 109 91 0

1.7x10

⁷

2b 97 85 2

L. plantarum

1a TBUD 66 18

9.1x10

⁷

1.0x10

⁸

1b TBUD 115 15

2a TBUD 115 7

1.1x10

⁸

2b TBUD 107 11

B. bifidum

1a 135 4 1

2.0x10

⁷

2.5x10

⁷

1b 133 3 1

2a TBUD 84 3

2.9x10

⁷

2b TBUD 33 4

(17)

Lampiran 4. Total BAL dalam media air+ RS yang diinkubasi selama 24 jam (konsentrasi kultur 0.5%)

Jenis RS

Jenis BAL Ul 10

^-4

10

^-5

10

^-6

CFU/ml

RS 3

L. plantarum 2a 12 27 2

7.8x10

⁶

2b 90 10 0

B. bifidum 2a TBUD 70 6

6.8x10

⁶

2b TBUD 66 7

(18)

Lampiran 5. Total BAL dalam media MRSB tanpa dekstrosa+ RS yang diinkubasi selama 24 jam (konsentrasi kultur 5%)

Jenis RS

Jenis BAL Ul 10

^-5

10

^-6

10

^-7

CFU/ml Rata-rata CFU/ml

RS 3

L. casei 1a TBUD 203 29

2.2x10

⁸

1b TBUD 227 22

L. plantarum 1a TBUD 140 10

1.4x10

⁸

1b TBUD 135 12

B. bifidum 1a TBUD 296 39

4.0x10

⁸

1b TBUD TBUD 39

RS 4

L. casei

1a TBUD 212 59

2.5x10

⁸

2.3x10

⁸

1b TBUD 226 46

2a TBUD 210 17

2.1x10

⁸

2b TBUD 226 22

L. plantarum

1a TBUD 114 28

2.4x10

⁸

1.9x10

⁸

1b TBUD TBUD 19

2a TBUD 141 9

1.4x10

⁸

2b TBUD 137 10

B. bifidum

1a TBUD 81 13

1.0x10

⁸

1.6x10

⁸

1b TBUD 120 6

2a TBUD 208 22

2.2x10

⁸

2b TBUD 237 20

(19)

Lampiran 6. Total BAL dalam media MRSB tanpa dekstrosa + RS yang diinkubasi selama 24 jam (konsentrasi kultur 0.5%)

Jenis RS

Jenis BAL Ul 10

^-4

10

^-5

10

^-6

CFU/ml

RS 3

L. casei 2a TBUD TBUD 119

1.0x10

⁸

2b TBUD TBUD 81

L. plantarum 2a TBUD TBUD 77

6.6x10

⁷

2b TBUD TBUD 55

B. bifidum 2a TBUD TBUD 85

7.95x10

⁷

2b TBUD TBUD 74

(20)

Lampiran 7. Analisis Statistik Pertumbuhan BAL di media m-MRSB dan s-RS

Univariate Analysis of Variance

Between-Subjects Factors

Value Label N

media A1 s-RS3 6

A2 s-RS4 6

A3 m-

MRSB+RS3 6

A4 m-

MRSB+RS4 6

BAL B1

Rhamnosus 8

B2 Plantarum 8

B3 Bifidum 8

Descriptive Statistics

Dependent Variable: viabilitas

media BAL Mean Std. Deviation N

s-RS3 Rhamnosus 8.650 3.3234 2

Plantarum 93.900 121.7638 2

Bifidum 9.900 4.3841 2

Total 37.483 69.8667 6

s-RS4 Rhamnosus 14.000 4.2426 2

Plantarum 100.500 13.4350 2

Bifidum 24.500 6.3640 2

Total 46.333 42.7816 6

m-MRSB+RS3 Rhamnosus 160.000 84.8528 2

Plantarum 103.000 52.3259 2

Bifidum 240.000 226.2742 2

Total 167.667 126.5570 6

m-MRSB+RS4 Rhamnosus 230.000 28.2843 2

Plantarum 190.000 70.7107 2

Bifidum 160.000 84.8528 2

Total 193.333 59.8888 6

Total Rhamnosus 103.163 107.1919 8

Plantarum 121.850 70.9310 8

Bifidum 108.600 137.2717 8

Total 111.204 104.0552 24

(21)

Lampiran 7 (lanjutan). Analisis Statistik Pertumbuhan BAL di media m-MRSB dan s-RS

Tests of Between-Subjects Effects Dependent Variable: viabilitas

Source

Type III Sum

of Squares df Mean Square F Sig.

Corrected Model 159798.285(a

) 11 14527.117 1.954 .133

Intercept 296792.800 1 296792.800 39.912 .000

A 117457.201 3 39152.400 5.265 .015

B 1478.271 2 739.135 .099 .906

A * B 40862.813 6 6810.469 .916 .516

Error 89233.685 12 7436.140

Total 545824.770 24

Corrected Total 249031.970 23

a R Squared = .642 (Adjusted R Squared = .313)

Post Hoc Tests

media

Homogeneous Subsets : viabilitas

Duncan

media N

Subset

1 2

s-RS3 6 37.483

s-RS4 6 46.333

m-MRSB+RS3 6 167.667

m-MRSB+RS4 6 193.333

Sig. .862 .616

Means for groups in homogeneous subsets are displayed.

Based on Type III Sum of Squares

The error term is Mean Square(Error) = 7436.140.

a Uses Harmonic Mean Sample Size = 6.000.

b Alpha = .05.

BAL

Homogeneous Subsets : viabilitas

Duncan

(22)

Lampiran 8. Kadar RS pati alami, RS tipe III, dan RS tipe IV dari pati singkong Sampel Bobot

sampel (g)

Bobot Awal Kertas Saring

(g)

Bobot Akhir Kertas Saring

(g)

Kadar RS (%)

Rata-Rata Kadar RS

(%) Pati Singkong 0.5438 0.5304 0.5517 3.9168

4.33 0.5211 0.5271 0.5518 4.7400

RS tipe III 0.5914 0.4954 0.5319 6.1718

6.52 0.5433 0.5051 0.5424 6.8655

RS tipe IV 0.5577 0.5053 0.5284 4.1420

4.29 0.5357 0.5237 0.551 4.4241

(23)

Lampiran 9. Kadar amilosa pati alami, RS tipe III, dan RS tipe IV dari pati singkong Sampel Ulangan Bobot

sampel (g)

Absorbansi Konsentrasi sampel dari standard (μg)

Amilosa

(μg/g) Amilosa

(%) Rata-Rata Amilosa

(%) Pati Singkong

1a 0.1207 0.348 1687 279.536 27.9536 27.9951 1b 0.349 1692 280.365 28.0365

2a 0.1064 0.295 1422 267.293 26.7293 26.6354 2b 0.293 1412 265.414 26.5414

RS tipe III

1a 0.1062 0.293 1412 265.913 26.5913 26.7326 1b 0.296 1427 268.738 26.8738

2a 0.1043 0.288 1387 265.964 26.5964 26.3567 2b 0.283 1362 261.169 26.1169

RS tipe IV

1a 0.1125 0.321 1552 275.911 27.5911 27.9022 1b 0.328 1587 282.133 28.2133

2a 0.1013 0.325 1572 310.365 31.0365 30.9378 2b 0.323 1562 308.391 30.8391

Faktor Pengenceran = 20

Standar Amilosa : 42.7 mg/100 ml (0.427 mg/ml)

(24)

Lampiran 10. Kelarutan pati alami, RS tipe III dan RS tipe IV dari pati singkong

Sampel Ul. A B C C-B Kelarutan

(%)

Rata-rata (%) Pati

singkong

1a 1.0265 0.6091 1.5927 0.9836 4.18

4.20 1b 1.0033 0.5956 1.5566 0.9610 4.22

RS tipe III 1a 1.0089 0.5916 1.4755 0.8839 12.44

12.27 1b 1.0101 0.6317 1.5017 0.8800 12.09

RS tipe IV 1a 1.0682 0.5622 1.5924 1.0302 3.56

4.25 1b 1.0108 0.6080 1.5690 0.9610 4.93

Keterangan : A = bobot sampel kering (g) B = bobot kertas saring (g)

C = bobot kertas saring dan endapan (g)

% kelarutan = A- (C-B) x 100%

A

(25)

Lampiran 11. Analisis Short Chain Fatty Acid s-RS4 L. plantarum

Parameter Kadar (% w/v) Rata-Rata (% w/v)

Ulangan 1 Ulangan 2

Asam format n.d n.d n.d

Asam asetat 0.05 0.03 0.04

Asam propionat n.d n.d n.d

Asam butirat n.d n.d n.d

(26)

Lampiran 11 (lanjutan). Analisis Short Chain Fatty Acid s-RS4 L. plantarum

(27)

Lampiran 11 (lanjutan). Analisis Short Chain Fatty Acid s-RS4 L. plantarum

(28)

Lampiran 12. Analisis Dietary Fiber RS4 singkong Ulangan Bobot

Sampel (g)

Bobot kertas (g)

Bobot Kertas + Endapan (g)

Kadar Dietary Fiber

(%)

Rata-Rata (%)

1 0.1075 0.6012 0.6128 8.84 8.72

2 0.1081 0.6123 0.6237 8.60

BL = 0.0021 g

% DF = (bobot

kertas+end

– bobot

kertas

) – BL x 100%

bobot

sampel

(29)

Tugas Akhir

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

ABSTRACT

Resistant starch (RS) is defined as the sum of starch and products of starch degradation not absorbed in the small intestine, thus can be fermented by colonic bacteria in large intestine. The starches from indigenous tubers are potential to be developed as RS. Viability of Lactic Acid Bacteria (LAB), i.e. Bifidobacterium bifidum,Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei subsp.

rhamnosus, in the presence of resistant starch was determined during 24 hour incubation in modified MRSB media and in water. Modified MRSB had the same composition with MRSB for commercial use but the glucose was replaced by RS from cassava starch(2.5%). The viability of LAB in modified MRSB was better than its viability in water that contained RS (p<0.05). There’s no significant difference between RS type III and RS type IV in stimulating the growth of LAB. The fermentation of RS type IV by LAB produced 0.04% acetic acid.

I. PENDAHULUAN

Prebiotik didefinisikan sebagai bahan makanan yang tidak dapat dicerna oleh usus manusia, tetapi dapat digunakan untuk mendorong pertumbuhan bakteri probiotik dalam usus besar sehingga dapat membantu meningkatkan kesehatan (Sievert dan Pomeranz, 1989; Shamai, Bianco-Peled, Shimoni, 2003). Frukto-oligosakarida (FOS), galakto-oligosakarida (GOS), dan inulin merupakan bahan prebiotik yang paling banyak dikenal.

Istilah resistant starch (RS) mulai diperkenalkan pada tahun 1980 oleh Hans Englyst yang menemukan bahwa ada beberapa pati yang tahan terhadap enzim amylase.

EURESTA (European Flair Concerted Action on Resistant Starch) mendefinisikan RS sebagai sejumlah pati dan produk degradasi pati yang tidak diserap di usus kecil individu

RS terdiri dari empat kategori, yaitu pati yang secara fisik terperangkap di antara dinding sel bahan pangan sehingga pati ini tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan (RS tipe I), granula pati yang secara alami tahan terhadap enzim pencernaan (RS tipe II), pati retrogradasi yang dihasilkan melalui proses pengolahan makanan (RS tipe III), dan pati yang dimodifikasi secara kimia (RS tipe IV) (Englyst et al., 1992; Scrabanja dan Kreft, 1998; Topping dan Clifton, 2001). Beberapa penelitian in vivo yang dilakukan pada hewan dan manusia menunjukkan bahwa RS memiliki potensi sebagai bahan prebiotik.

Penelitian dengan menggunakan RS yang

beramilosa tinggi menunjukkan bahwa

granula-granula pati tersebut membentuk pola

pelekatan yang khusus pada usus bagian atas,

baik pada usus babi maupun usus manusia,

dan diperkirakan dapat meningkatkan

viabilitas dari probiotik dengan cara

(30)

pati yang dimodifikasi secara kimia (RS tipe 4). Penelitian secara in vitro menunjukkan bahwa bifidobakteria dapat melekat pada pati yang dimodifikasi dengan dengan metode asilasi, oktenilsuksinilasi, karboksimetilasi, dan suksinilasi. Pelekatan ini bervariasi untuk setiap galur bakteri yang digunakan. (Brown et al., 1998). RS tipe 2 dan RS tipe 4 memiliki potensi untuk berperan sebagai prebiotik (Bird, Brown, dan Topping, 2000).

Beberapa jenis pati, seperti pati pisang dan pati kentang mentah, secara alami mengandung RS yang cukup tinggi. Kadar RS pada pati dapat ditingkatkan dengan melakukan retrogradasi untuk menghasilkan RS tipe III ataupun modifikasi kimia untuk menghasilkan RS tipe IV. Singkong, ubi jalar, ubi cilembu, dan suweg merupakan empat jenis umbi-umbian lokal yang dapat digunakan sebagai bahan dasar dalam pembuatan RS.

Dengan demikian, nilai tambah dari keempat umbi-umbian ini dapat ditingkatkan.

II. BAHAN DAN METODE A. Bahan dan Alat

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah singkong (Manihot esculenta Crantz) dan ubi cilembu yang diperoleh dari pasar tradisional di Bogor, suweg (Amorphophallus campanulatus BL) yang diperoleh dari Sumedang, dan ubi jalar putih (Ipomoea batatas L) yang diperoleh dari International Potato Center di Ciapus, Bogor. Bahan-bahan lain yang dipakai adalah NaOH 1 M, POCl

3

, HCl, enzim α-amilase (heat stable), enzim protease, dan enzim amyloglucosidase dari Merck; etanol, 78%, 85%, dan 95%, aseton, DNS, NaK-tartarat, protease pepton, yeast extract, natrium asetat, MgSO

4

, MnSO

4

, dikalium fosfat, triamonium sitrat,

NaOH padat, NaCl, CaCO

3

, Pb asetat, natrium fosfat, larutan Luff, larutan kalium iodida, natrium tiosulfat, indikator pati, KOH, iodin, isoamil alkohol, kristal timol, enzim pepsin, bufer pH 6.8, enzim pankreatin, natrium dodesilsulfat, H

2

SO

4

, standar asam format, standar asam asetat, standar asam propionat, standar asam butirat, dan

environmental orbital shaker, waterbath shaker, hot plate, penyaring vakum, whiteness meter, Brabender amilograf, Anoxomat anaerobic jar, mikropipet, gelas piala, erlenmeyer, gelas ukur, gelas pengaduk, fial, manik-manik, tip, pisau, talenan, ember, kain saring, dan blender.

B. Metodologi

Tahapan penelitian meliputi: (1) Seleksi umbi dan (2) Seleksi RS dan seleksi BAL. Diagram alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.

È Umbi

(Singkong, Suweg, Ubi Jalar Putih, Ubi Cilembu)

È

RS tipe III dan RS tipe IV È

È Jenis Umbi Terpilih

È

Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei subsp.

rhamnosus È Seleksi Umbi

Ekstraksi Pati

Pembuatan RS

Uji Daya Cerna & Rendemen

Seleksi RS

Inokulasi 5%

MRSB – dekstrosa + RS Air + RS

Inkubasi 24 jam, 37

^o

C

(31)

@ È Analisis Fisiko Kimia

Analisis kadar RS

Derajat putih

Densitas kamba

Densitas padat

Uji Amilograf

Kadar Amilosa

Aktivitas air (a

w

)

Uji kelarutan dalam air È

Jenis RS dan BAL terpilih

Analisis SCFA

Analisis Dietary Fiber Gambar 1. Diagram Alir Penelitian 1. Ekstraksi Pati

Umbi singkong, suweg, ubi jalar putih, dan ubi Cilembu diekstraksi patinya dengan metode ekstraksi basah. Umbi dikupas, dicuci, dihancurkan, diekstraksi dengan air (umbi: air=1:4), diendapkan, disaring, dikeringkan dengan oven (suhu 40

^o

C), disaring dengan saringan 100 mesh.

2. Pembuatan RS Tipe III

RS tipe III dibuat dengan dengan metode Lehmann (2002). Pati disuspensikan dalam air (20% w/w), di-autoklaf selama 30 menit pada suhu 121

^o

C, dididinginkan dan disimpan pada suhu 4

^o

C selama 24 jam, kemudian dikeringkan dengan freeze dryer.

3. Pembuatan RS Tipe IV

RS tipe IV dibuat dengan metode cross linking sebagai berikut:

sebanyak 100 gram pati dilarutkan dalam 150 ml akuades, pH diatur sampai 10.5 dengan NaOH 5%

sambil diaduk dengan kuat.

Selanjutnya ditambah dengan POCl

3

0.2% dari berat tepung, diinkubasi pada environmental orbital shaker (T

= 40

^o

C, kecepatan putaran 200 rpm,

4. Uji Prebiotik Secara In Vitro

a. Persiapan kultur BAL (Fardiaz, 1989)

BAL dibuka dari ampul dan disegarkan ke dalam 10 ml MRSB. MRSB tersebut kemudian dimasukkan ke dalam inkubator 37

⁰

C selama 48 jam.

Setelah 48 jam, BAL tersebut kembali disegarkan dengan mengambil 1 ml dari tabung MRSB lama ke tabung berisi MRSB baru. MRSB itu kemudian diinkubasi kembali selama 48 jam pada suhu 37

⁰

C. Metode ini dilakukan untuk setiap BAL (Lactobacillus casei subsp. rhamnosus, Lactobacillus plantarum, dan Bifidobacterium bifidum) yang digunakan. Bifidobacterium bifidum penanganannya sedikit berbeda karena bakteri ini hidup secara anaerobik (tanpa udara), maka inkubasi dilakukan dalam Anoxomat anaerobic jar.

b. Uji viabilitas BAL i) Persiapan Jumlah BAL

1 ml BAL

dipindahkan ke dalam

MRSB kemudian diinkubasi

selama 24 jam pada suhu

37

⁰

C. Kemudian 1 ml BAL

yang berumur 1 hari

tersebut dipipet dan

dimasukkan ke dalam

larutan pengencer NaCl

0.85% 9 ml dan divorteks

untuk memperoleh pengen-

ceran 10

^-1

. Selanjutnya

dibuat pengenceran desimal

sampai 10

^-7

dengan cara

yang sama. Pemupukan

dilakukan secara duplo pada

pengenceran 10

^-5

-10

^-8

de-

ngan menggunakan media

MRSA dalam cawan petri.

(32)

N: Jumlah mikroba (CFU/ml)

∑c: Jumlah koloni dari semua cawan (25-250 koloni)

n

1

: Jumlah cawan pada pengenceran perta-ma (25-250 koloni)

n

2

: Jumlah cawan pada pengenceran kedua (25-250 koloni)

d: Tingkat pengenceran terendah

ii) Penumbuhan BAL dalam media RS

Disiapkan RS steril, air steril @50 ml/sampel dan MRSB tanpa dekstrosa (MRSB modifikasi) steril

@50ml/sampel. Sebanyak 2.5 ml BAL yang berumur 1 hari dipipet dan dimasukkan ke dalam campuran larutan 50 ml MRSB modifikasi + 2.5% RS dan larutan 50 ml air steril + 2.5% RS. Larutan ini kemudian diinkubasi selama 24 jam pada suhu 37

⁰

C. Setelah inkubasi 24 jam, 1 ml larutan dipipet dan dimasukkan ke dalam larutan pengencer NaCl 0.85% 9ml dan divorteks untuk menda-patkan pengenceran 10

^-1

. Selan-

jutnya dibuat pengenceran sampai 10

^-7

dengan cara yang sama. Pemupukan dilakukan pada pengenceran 10

^-5

-10

^-8

dengan mengguna- kan media MRSA dalam cawan petri. Cawan pertri selanjutnya diinkubasi pada suhu 37

⁰

C dalam posisi terbalik. Pemupukan dila- kukan duplo setiap pengenceran. Perhitungan koloni dilakukan setelah 48 jam berdasarkan metode ISO dan dinyatakan dalam CFU/ml.

perbandingan berat pati yang diperoleh terhadap berat singkong tanpa kulit yang dinyatakan dalam persen (%).

3. Uji Daya Cerna Pati (Muchtadi et al, 1992)

4. Kadar RS (Kim et al., 2003) 5. Derajat Putih

Pengukuran untuk warna RS dan pati alami dilakukan dengan menggunakan alat whiteness meter.

Standar yang digunakan adalah MgO/BaSO

4

. Sebelum digunakan alat dikalibrasi terlebih dahulu, kemudian sampel dimasukkan ke dalam wadah dan diukur derajat putihnya.

6. Densitas Kamba (Khalil, 1999) 7. Densitas Padat (Khalil, 1999)

8. Kadar Amilosa (Metode Juliano, 1971 yang dimodifikasi)

9. Aktivitas Air (a

w

)

Pengukuran aktivitas air (a

w

) dilakukan dengan menggunakan alat a

w

meter ”Shibaura a

w

meter WA- 360”.

10. Uji Kelarutan Dalam Air (Muchtadi dan Sumartha, 1992)

11. Uji Amilograf

Uji amilograf dilakukan dengan menggunakan alat Brabender amilograf.

12. Analisis Kadar Gula Metode Luff Schrool (SNI 01-2892-1992)

13. Analisis Dietary Fiber

14. Analisis Short Chain Fatty Acid Analisis SCFA dilakukan dengan menggunakan HPLC (High

Performance Liquid Chromatography).

D. Pengolahan Data

Pengaruh jenis media dan jenis

RS terhadap pertumbuhan bakteri dapat

diketahui dengan menggunakan

rancangan percobaan acak lengkap (RAL)

faktorial. Program yang digunakan yaitu

program SPSS (Statistical Package for

Social Sciences), metode ANOVA

(Analysis of Variance) dan uji lanjut

Duncan pada taraf kepercayaan 0.05.

(33)

singkong, suweg, ubi jalar putih, dan ubi Cilembu. Pemilihan umbi yang akan diuji potensi prebiotiknya didasarkan pada persentase daya cerna RS 4 dan rendemen pati. Tahap pertama dari seleksi umbi ini adalah ekstraksi pati dari keempat jenis umbi. Ekstraksi pati dilakukan dengan metode ekstraksi basah.

Rendemen pati dihitung sebagai persentase perbandingan bobot pati yang diperoleh hasil ekstraksi dengan bobot umbi setelah dikupas. Ubi jalar memiliki rendemen yang paling tinggi dibandingkan ketiga umbi yang lain, diikuti oleh singkong, ubi Cilembu, dan suweg.

Rendemen keempat umbi tersebut relatif rendah jika dibandingkan dengan rendemen pati beberapa jenis umbi yang lain, seperti garut (13.44-17.52%), ganyong (17-18%), dan talas (16.78%) (Mariati, 2001; Damayanti, 2002; Ridal, 2003). Tabel 1 memperlihatkan rendemen dan kadar air (% bobot kering) pati singkong, suweg, ubi jalar putih, dan ubi Cilembu.

Tabel 1. Rendemen dan Kadar Air pati singkong, suweg, ubi jalar putih, dan ubi Cilembu

Jenis Umbi Rendemen

(%) Kadar Air (%bk)

Singkong 11.79 6.15

Suweg 6.12 9.23

Ubi Jalar Putih 14.47 8.69 Ubi Cilembu 11.76 8.20

Pati yang telah diekstraksi dari masing-masing umbi kemudian diretrogradasi untuk memperoleh RS tipe III. Retrogradasi terjadi karena kristalisasi kembali pati yang telah mengalami gelatinisasi. Pati disuspensikan di dalam air (20% w/v). Penelitian yang dilakukan oleh Edmonton dan Saskatoon (1998) pada RS tipe III dari beberapa jenis bahan,

Selama pembentukan gel kandungan air mempengaruhi pembengkakan granula pati dan pelepasan amilosa dari granula pati. Konsentrasi pati yang lebih rendah menyebabkan pembengkakan granula dan pelepasan amilosa yang lebih besar, namun rendahnya konsentrasi amilosa dalam suspensi akan membatasi pembentukan RS tipe III. Menurut Scrabanja et al.(1999), pembentukan RS tipe III dipengaruhi oleh perbandingan kadar amilosa dan amilopektin dan kondisi retrogradasi. Pati dengan kadar amilosa yang lebih tinggi akan membentuk lebih banyak RS tipe III (Escrapa et al., 1996). Akan tetapi, pada konsentrasi pati yang lebih tinggi, keterbatasan jumlah air akan menekan pembengkakan granula dan pelepasan amilosa. Dengan demikian, amilosa tidak akan dibebaskan dengan sempurna dari granula pati. Jadi, pembentukan RS tipe III, tidak hanya dipengaruhi oleh kandungan amilosa, tetapi juga dipengaruhi oleh pembengkakan granular dan pelepasan amilosa.

Setelah pati disuspensikan dalam air, suspensi tersebut di-autoklaf pada suhu 121

^o

C selama 30 menit untuk mengelatinisasi pati. Gelatinisasi granula pati melalui pengolahan panas sangat mempengaruhi kepekaannya terhadap hidrolisis enzimatis. Menurut Garcia- Alonso et al. (1999), gelatinisasi pati pada suhu 120

^o

C selama 20 menit dan diikuti dengan pendinginan di suhu ruang akan menghasilkan RS yang cukup tinggi.

Berbagai kombinasi waktu dan suhu telah digunakan dalam pembuatan RS tipe III dari berbagai sumber pati. Bahkan untuk pati-pati yang memiliki kadar amilosa normal, pemasakan pada suhu di atas 100

^o

C dapat meningkatkan kadar RS tipe III yang dihasilkan.

Suspensi pati yang telah

digelatinisasi kemudian didinginkan di

suhu 4

^o

C selama 24 jam dan dikeringkan

(34)

30

^o

C memiliki pengaruh yang kecil terhadap kandungan RS tipe III pada gel pati. Peningkatan suhu penyimpanan dari 30

^o

C sampai 60

^o

C menghambat pembentukan RS tipe III di dalam gel pati (Edmonton dan Saskatoon, 1998).

RS tipe III yang telah dibuat dari pati singkong, suweg, ubi jalar putih, dan ubi Cilembu kemudian diukur daya cernanya dengan menggunakan enzim α-amilase.

Prinsip dari pengujian ini adalah pengukuran jumlah maltosa hasil hidrolisis pati oleh enzim α-amilase. Daya cerna pati sampel dinyatakan sebagai persen relatif terhadap standar pati murni (soluble starch). Hasil pengukuran daya cerna RS tipe III dari keempat umbi dapat dilihat di Tabel 2.

Tabel 2. Daya Cerna RS tipe III Jenis

Umbi

Daya Cerna (%) Ulangan

1 Ulangan 2 Rata-

rata Singkong 55.85 51.72 53.78 Suweg 92.55 87.52 90.04 Ubi jalar

putih 44.33 32.19 38.26 Ubi

Cilembu

34.09 25.50 29.79

Data yang diperoleh dari hasil pengujian daya cerna memiliki perbedaan yang cukup jauh antar tiap ulangan untuk sampel yang sama, khususnya nilai daya cerna RS tipe III dari ubi jalar putih dan ubi Cilembu. Hasil ini disebabkan karena sampel yang digunakan, tidak dapat tersuspensi dengan sempurna di dalam air.

Hal ini menyebabkan hasil analisis tidak akurat karena sampel yang diambil tidak homogen. Untuk itu, dilakukan pengujian daya cerna RS tipe IV dalam memilih umbi yang akan digunakan dalam uji potensi prebiotik.

Modifikasi pati dengan ikatan silang menggunakan fosforus oksiklorida (POCl

3

) sebagai reagen dilakukan untuk memperoleh pati dengan kandungan RS tipe IV. Modifikasi dengan ikatan silang juga bisa dilakukan dengan menggunakan reagen-reagen lain, seperti sudium

ada dalam POCl

3

akan membentuk jembatan fosfat yang resisten terhadap enzim amilolitik.

RS tipe IV digunakan sebagai sampel dalam pengujian daya cerna karena relatif lebih sempurna tersuspensi di dalam air dan dengan demikian, sampel yang diambil lebih homogen. Hasil pengujian daya cerna RS tipe IV diperlihatkan di Tabel 3.

Tabel 3. Daya Cerna RS tipe IV Jenis Umbi Daya Cerna (%)

Singkong 21.20 Suweg 17.72 Ubi jalar putih 38.11

Ubi Cilembu 25.69 Meskipun daya cerna suweg adalah yang paling rendah di antara semua sampel yang ada (17.72%), namun rendemennya hanya sebesar 6.12%.

Dengan pertimbangan tersebut, RS tipe III dan RS tipe IV yang dipilih untuk diuji potensi prebiotiknya adalah RS dari pati singkong. Daya cerna RS tipe IV pati singkong tidak terlalu jauh berbeda dengan daya cerna RS tipe IV pati suweg, sedangkan rendemen pati singkong adalah yang tertinggi di antara ketiga umbi yang lainnya.

B. SELEKSI JENIS RS

Penelitian tahap kedua meliputi seleksi jenis RS pati singkong berdasarkan sifat fisiko kimianya dan kemampuannya dalam membantu viabilitas BAL.

1. Analisis Fisiko-Kimia RS Tipe III dan RS Tipe IV

Analisis sifat fisik yang dilakukan pada RS tipe III dan tipe IV dari pati singkong meliputi analisi kadar RS, derajat putih, densitas kamba, densitas padat, uji amilograf, kadar amilosa, a

w

, dan uji kelarutan dalam air. Hasil analisis tersebut terangkum dalam Tabel 4.

a. Kadar Resistant Starch (RS)

Kandungan RS pati

singkong, RS tipe III dan RS tipe

(35)

Tabel 4. Sifat Fisik Pati Alami, RS tipe III, dan RS tipe IV dari Pati Singkong

Parameter Pati Alami RS

tipe III

RS tipe IV

Kadar RS (% bb) 4.33 6.52 4.28 Derajat putih (%) 106.80 74.45 110.60 Densitas kamba (g/ml) 0.67 0.72 0.63 Densitas padat (g/ml) 0.88 0.81 0.84 Kadar amilosa (% bb) 27.32 26.54 29.42

aw 0.308 0.563 0.365

Uji kelarutan dalam air (% bb)

4.20 12.27 4.25

Uji Amilograf

Suhu Awal Gelatinisasi

(^oC)

69 51 67.5 Suhu

Puncak Gelatinisasi

(^oC)

84 60 84

Viskositas maksimum

(BU)

1.420 790 1.550 Gula Pereduksi (% bb) 0.07 0.23 0.16

Kandungan RS tipe III dalam bahan pangan umumnya rendah dan dapat ditingkatkan sampai 3% melalui proses pengolahan seperti pemanggangan ataupun ekstrusi. Kandungan RS tipe III dapat ditingkatkan dengan memanaskan dan mendinginkan secara berulang pati yang telah tergelatinisasi (Edmonton dan Saskatoon, 1998). Berry (1986) melaporkan bahwa debranching amilopektin kentang dengan pululanase sebelum retrogradasi pati dapat meningkatkan kadar RS tipe III. Hal ini berkenaan dengan semakin banyaknya rantai linier pati yang dihasilkan dari debranching. Haralampu (2000) menyebutkan bahwa dalam pengembangan produk RS komersial akan sangat baik untuk memulai dengan pati alami yang kandungan amilosanya tinggi.

Proses retrogradasi terbukti

memiliki kadar RS yang sedikit lebih rendah daripada pati alami.

Hal ini disebabkan karena konsentrasi fosfor oksiklorida yang ditambahkan tidak cukup banyak sehingga reaksi tidak berlangsung dengan sempurna.

Pembuatan pati termodifikasi dengan konsentrasi

fosfor 0.4 – 0.5% telah dilakukan oleh Woo et al. (1999) dan pati

termodifikasi tersebut mengandung pati yang lambat

dicerna (slowly digested starch) dan RS tipe IV. RS tipe IV yang dibuat dari pati jagung tinggi amilosa (high amylose maize starch) saat ini digunakan sebagai bahan tambahan pangan di Uni Eropa (Sajilata et al., 2006).

b. Derajat putih

Warna merupakan salah satu parameter penting yang mempengaruhi mutu produk pangan. Derajat putih pati ditentukan dengan mengukur perbandingan sinar yang dipantulkan oleh permukaan pati dengan sinar yang dipantulkan oleh permukaan bahan berwarna putih (MgSO

4

atau BaSO

4

).

Setiap jenis pati memiliki derajat putih yang berbeda-beda, tergantung pada genetik tanaman.

Hasil analisis menunjukkan rata- rata derajat putih RS tipe IV dari singkong (110.60%) lebih tinggi daripada pati alami singkong (106.80%) dan RS tipe III dari singkong (74.45%).

c. Densitas Kamba dan Densitas Padat

Densitas kamba dan

densitas padat sangat penting

diketahui terutama jika

dihubungkan dengan

pengemasan, penyimpanan dan

(36)

menunjukkan porositas bahan yaitu jumlah rongga diantara partikel-partikel bahan, sedangkan kadar air mempengaruhi bobot bahan.

Pati singkong memiliki densitas kamba sebesar 0.67 g/ml, setelah diretrogradasi menjadi RS tipe III densitas kambanya meningkat menjadi 0.72 g/ml, dan pati singkong yang dimodifikasi untuk membentuk RS tipe IV memiliki densitas kamba yang tidak jauh berbeda dengan densitas kamba pati aslinya, yaitu 0.63 g/ml. Densitas padat dari pati asli, RS tipe III, dan RS tipe IV tidak jauh berbeda, berkisar antara, berturut-turut sebesar 0.88, 0.81, dan 0.84 g/ml. Densitas kamba suatu pati menunjukkan untuk satuan berat yang sama, dibutuhkan volume ruang yang lebih kecil. Hal ini dapat

meningkatkan efisiensi pengemasan dan penyimpanan.

d. Kadar Amilosa

Kadar amilosa adalah banyaknya amilosa yang terdapat dalam granula pati. Pati dengan kadar amilosa tinggi sangat cocok digunakan dalam pembuatan RS tipe III (Haralampu, 2000).

Analisis kadar amilosa pati asli, RS tipe III, dan RS tipe IV dari singkong berturut-turut sebesar 27.32, 26.54, dan 29.42% berat basah.

e. Aktivitas air (a

w

)

Aktivitas air (a

w

) sangat mempengaruhi masa simpan bahan pangan terutama tepung- tepungan. Aktivitas air (a

w

) adalah jumlah air bebas yang dapat digunakan oleh mikroba untuk pertumbuhannya. Di dalam bahan pangan, air yang terikat kuat dengan komponen bukan air maka akan lebih sukar digunakan baik untuk aktivitas mikrobiologis maupun aktivitas kimia hidrolitik (Syarief dan Halid, 1993).

pertumbuhan kapang akan dihambat. Aktivitas air (a

w

) pati alami, RS tipe III dan RS tipe IV dari singkong berturut-turut sebesar 0.308, 0.563, dan 0.365.

Nilai a

w

yang dimiliki ketiga pati tersebut cukup aman untuk mencegah pertumbuhan mikroba penyebab kerusakan makanan.

f. Uji Kelarutan

Hasil uji kelarutan air menunjukkan bahwa RS tipe III memiliki kelarutan paling besar (12.27%), tiga kali lebih besar daripada kelarutan pati singkong (4.20%) dan (4.25%). Tingginya kelarutan RS tipe III disebabkan karena selama proses gelatinisasi, amilosa keluar dari granula pati.

Amilosa merupakan fraksi yang larut di dalam air, sedangkan amilopektin merupakan fraksi yang tidak larut (Winarno, 1995).

Kelarutan pati turut mempengaruhi kemudahannya untuk diaplikasikan ke dalam produk pangan.

g. Uji Amilograf

Hasil uji amilograf yang terdapat pada Tabel 4 menunjukkan bahwa RS tipe IV memiliki suhu puncak gelatinisasi yang sama dengan pati alaminya, yaitu 84

^o

C. RS tipe IV memiliki viskositas maksimum sebesar 1.550 BU (Brabender Unit), sedangkan pati singkong memiliki viskositas maksimum sebesar 1.420 BU. Modifikasi pati secara kimia akan mempengaruhi viskositas maksimum dan suhu gelatinisasi pati (Rutenberg dan Solarek,1984). Pati yang dimodifikasi dengan ikatan silang memiliki viskositas yang lebih besar daripada pati yang tidak dimodifikasi (Wurzburg, 1989).

RS tipe III memiliki suhu puncak

gelatinisasi dan viskositas

maksimum yang lebih rendah

daripada pati alaminya, berturut-

(37)

bentuk, ukuran, letak hilum yang unik, dan juga sifat birefringent- nya. Sifat birefrigent merupakan sifat granula pati yang dapat merefleksikan cahaya terpolarisasi sehingga terlihat seperti kristal hitam-putih jika dilihat di bawah mikroskop. Proses gelatinisasi dalam pembuatan RS tipe III menyebabkan pecahnya granula pati dan hilangnya sifat birefringent (Winarno, 1995).

Berbeda dengan granula pati pada RS tipe III, granula pati RS tipe IV tidak berbeda dari bentuk granula pati aslinya. Gambar 2 memperlihatkan gambar granula pati alami, RS tipe III, dan RS tipe IV dari pati singkong.

(a) (b)

(c)

Gambar 2. (a) Granula pati singkong (native starch) (b) Granula pati RS tipe III (c) Granula pati RS tipe IV.

2. Uji Prebiotik In-Vitro

Pengujian dilakukan secara in vitro pada media RS yang disuspensikan dalam air (s-RS) dan media MRSB modifikasi tanpa

jumlah sel L. casei subsp. rhamnosus, L. plantarum sa28K, dan B. bifidum, berturut-turut sebesar 1.6x10

⁹

CFU/ml, 2.3x10

⁹

CFU/ml, dan 1.5x10

⁹

CFU/ml.

a. Pengaruh Jenis Media

Viabilitas BAL pada berbagai media dengan penambahan kultur sebesar 5%

dari volume media, memperlihatkan bahwa BAL pada m-MRSB+RS tumbuh lebih baik daripada BAL pada s-RS (p<0.05). Analisis statistik untuk viabilitas BAL dapat dilihat pada Lampiran 7. Jumlah BAL di s-RS adalah sekitar 10

⁷

CFU/ml dan jumlah BAL di m-MRSB sekitar 10

⁸

CFU/ml. Menurut Fardiaz (1992), ketidakmampuan BAL untuk mensintesis vitamin- vitamin yang dibutuhkan menyebabkan bakteri ini tidak dapat tumbuh pada makanan- makanan yang kandungan vitaminnya rendah. Hal ini menyebabkan pertumbuhan BAL pada media m-MRSB+RS lebih baik daripada pertumbuhannya di media s-RS. Nutrisi yang terdapat di m-MRSB lebih lengkap daripada di media s-RS.

Pertumbuhan BAL di media m- MRSB didorong oleh adanya sumber nutrisi yang lain, yaitu yeast extract, protease peptone, dan mineral-mineral yang ada di dalamnya.

BAL yang ditumbuhkan

pada media yang sama tidak

memiliki perbedaan viabilitas

yang signifikan. L. plantarum

tumbuh lebih baik dibandingkan

dua BAL yang lain ketika

ditumbuhkan di media RS3 yang

disuspensikan dalam air (s-RS3)

dan media RS4 yang

(38)

4.0x10

⁸

CFU/ml. Di m-MRSB yang ditambahkan RS4 (m- MRSB+RS4), L. casei subsp.

rhamnosus tumbuh lebih baik daripada dua BAL yang lain (2.3x10

⁸

CFU/ml). Gambar 3 memperlihatkan viabilitas BAL pada berbagai media.

Gambar 3. Viabilitas BAL pada berbagai media yang mengandung RS selama inkubasi 24 jam

b. Pengaruh Jenis RS

Hasil uji Duncan menunjukkan bahwa pada media yang sama, jenis RS tidak berpengaruh nyata terhadap viabilitas BAL (p>0.05). Gambar 4 memperlihatkan viabilitas BAL pada media s-RS3 dan s-RS4.

Pertumbuhan BAL pada kedua jenis RS yang disuspensikan di air relatif sama, sekitar 10

⁷

-10

⁸

CFU/ml. L. casei subsp.

rhamnosus dan B.bifidum tumbuh lebih baik di s-RS4, sedangkan L.

plantarum tumbuh lebih baik di s- RS3, namun perbedaannya tidak signifikan.

Gambar 4. Viabilitas BAL pada media s-RS3 dan s-RS4 selama inkubasi 24 jam

Gambar 5. Viabilitas BAL pada media m- MRSB+RS3 dan m- MRSB+RS4 selama inkubasi 24 jam.

BAL yang ditumbuhkan di m-MRSB+RS3 dan m- MRSB+RS4 juga memiliki pertumbuhan yang relatif sama, sekitar 10

⁸

CFU/ml. L. casei subsp. rhamnosus dan L.

plantarum mengalami pertumbuhan lebih baik ketika

ditumbuhkan di m-MRSB yang mengandung RS4, meskipun perbedaannya tidak signifikan dibandingkan dengan L.

plantarum yang tumbuh di m- MRSB+RS3. Kadar gula pereduksi RS tipe III dan RS tipe IV, yang terdapat pada Tabel 5, relatif rendah. Hal ini menunjukkan bahwa BAL memanfaatkan RS dan bukan gula pereduksi sebagai sumber karbon untuk mempertahankan pertumbuhannya.

Penelitian dengan menggunakan RS yang beramilosa tinggi menunjukkan bahwa granula-granula pati tersebut membentuk pola pelekatan yang khusus pada usus bagian atas, baik pada usus babi maupun usus manusia, dan diperkirakan dapat meningkatkan viabilitas dari probiotik dengan cara menyediakan permukaan bagi probiotik untuk melekat (Topping, et al., 1997). Jadi, berkaitan dengan fungsinya sebagai prebiotik, RS lebih banyak berperan dalam

0 2 4 6 8 10

s-RS3 s-RS4 m-MRSB+RS3 m-MRSB+RS4 Jenis Media

Total BAL (log CFU/ml)

L.casei L.plant arum B. bif idum

0 2 4 6 8 10

s-RS3 s-RS4

Jenis RS Total BAL (log CFU/ml)

L. casei L. plantarum B. bifidum

0 2 4 6 8 10

m-MRSB+RS3 m-MRSB+RS4

Jenis RS Total BAL (log CFU/ml)

L. casei L. plantarum B. bif idum

(39)

BAL yang ditumbuhkan secara in vitro di media yang mengandung RS tidak mengalami peningkatan jumlah yang signifikan.

Penelitian Kleessen et al.

(1997) pemberian ransum mengandung pati kentang terretrogradasi pada tikus dapat menstimulir pertumbuhan berbagai bakteri kolon, khususnya organisme anaerobik fakultatif seperti lactobacilli, streptococci, dan enterobacteria. Pemberian ransum baru memberikan pengaruh signifikan setelah lima hari ransum diberikan, hal ini menunjukkan bahwa diperlukan waktu tertentu untuk adaptasi. Gee et al. (1991) meneliti kemampuan mikroflora pada usus tikus untuk mendegradasi 10% amilosa terretrogradasi yang ditambahkan ke dalam ransum meningkat selama dua minggu periode pemberian ransum. Sedikit modifikasi dalam struktur kimia pati memiliki potensi untuk merubah komposisi mikroflora usus (Kleessen et al., 1997).

Meskipun bahwa komposisi flora usus terbukti dipengaruhi oleh konsumsi RS, namun sulit untuk mengidentifikasi organisme tertentu yang menyebabkan perubahan ini. Sangat mungkin bahwa di dalam usus terdapat bakteri yang dapat mendegradasi RS (Kleessen, 1997). MacFarlane dan Englyst (1986) menunjukkan bahwa bakteri amilolitik yang berasal dari genus Bifidobacterium, Bacteroides, Fusobacterium, dan Butyrivibrio memegang peranan penting dalam fermentasi pati di kolon.

Hidrolisis RS oleh organisme-

tinggi sehingga menyebabkan pengaruh RS terhadap pertumbuhan BAL tidak terlihat secara nyata. Oleh karena itu, konsentrasi kultur BAL yang ditambahkan ke dalam media diturunkan menjadi 1%. Gambar 6 memperlihatkan viabilitas BAL pada media s-RS3 dan m- MRSB+RS3 dengan penambahan kultur BAL sebesar 5% dan 1%.

Gambar 6. Viabilitas BAL dalam media s-RS3 dan m-MRSB +RS3 dengan konsentrasi kultur 5% dan 1% selama inkubasi 24 jam

Konsentrasi kultur BAL yang ditambahkan ke dalam media m-MRSB+RS tidak berbeda terlalu jauh antara konsentrasi kultur BAL sebesar 5% dan konsentrasi sebesar 1%.

Penambahan kultur sebesar 5%

menyebabkan pertumbuhan yang lebih tinggi daripada pertumbuhan pada m-MRSB dengan konsentrasi kultur 1%, namun perbedaannya tidak sampai 1 log.

Di media s-RS3, penurunan konsentrasi kultur dari 5% menjadi 1% cukup berpengaruh terhadap viabilitas L. plantarum. Viabilitas L.

plantarum di s-RS dengan konsentrasi kultur 5% adalah

0 2 4 6 8 10

s-RS3 (5%) s-RS3 (1%) m-MRSB+RS3 (5%)

m-MRSB+RS3 (1%) Jenis Kultur

Total BAL (log CFU/ml)

L. casei L. plantarum B. bifidum

(40)

lebih tinggi daripada media dengan konsentrasi kultur 1%, perbedaannya kurang dari 1 log.

Jumlah B. bifidum pada s-RS3 dengan konsentrasi kultur 5%

adalah 1.3x10

⁷

CFU/ml, sedangkan jumlahnya pada s-RS3 dengan konsentrasi kultur 1%

adalah 6.8x10

⁶

CFU/ml.

C. ANALISIS RS TERPILIH

Jenis RS yang dipilih untuk dianalisis kadar asam lemak rantai pendek dan kandungan serat pangannya adalah s- RS4 yang telah diinokulasi L.plantarum selama 24 jam. Meskipun pertumbuhan BAL di m-MRSB+RS lebih baik daripada pertumbuhannya di s-RS, hasil ini kurang mewakili karena pertumbuhan BAL di m- MRSB+RS kemungkinan disebabkan karena nutrisi yang ada di m-MRSB+RS lebih lengkap daripada nutrisi dalam s-RS.

Pertumbuhan BAL didorong oleh adanya sumber N (yeast extract dan protease pepton) dan mineral (natrium asetat, dikalium fosfat, magnesium sulfat, dan mangan sulfat). dalam media m-MRSB.

Meskipun tidak berbeda nyata, pertumbuhan BAL di s-RS4 lebih baik daripada di s-RS3. Selain itu, RS 4 juga memiliki karakteristik fisiko kimia yang lebih baik sehingga lebih mudah diaplikasikan dalam proses pengolahan pangan.

1. Analisis Asam Lemak Rantai Pendek (Short Chain Fatty Acid)

Bakteri usus besar manusia menghidrolisis karbohidrat kompleks menjadi monosakarida-monosakarida penyusunnya. Monosakarida ini kemudian dimetabolisme menjadi beberapa produk akhir yang menyediakan energi untuk pertumbuhan bakteri. Hasil metabolisme yang utama adalah asam lemak rantai pendek atau Short Chain Fatty Acid (SCFA), yang terutama terdiri dari asetat, propionat, dan butirat (Cummings dan McFarlane, 1991). Penelitian yang dilakukan Brouns, et al. (2002) menunjukkan bahwa sekitar 50-60 % SCFA yang

ASI, SCFA yang dihasilkan sebagian besar terdiri dari asetat, propionat terdapat dalam jumlah yang lebih kecil, sedangkan butirat hampir tidak ada. Produk-produk fermentasi lainnya seperti etanol, format, suksinat, dan laktat ditemukan di dalam feses bayi, namun hanya ditemukan dalam jumlah sangat kecil di dalam feses orang dewasa (Wolin, et al., 1998).

Pada penelitian ini, hasil fermentasi L. plantarum terhadap RS yang disuspensikan di air (s-RS) hanya menghasilkan asam asetat (0.04% w/v), sedangkan asam propionat dan butirat tidak terdeteksi di dalam sampel. Menurut Henningsson, et al. (2002), sumber karbohidrat yang digunakan sebagai substrat fermentasi bakteri turut mempengaruhi komposisi SCFA yang dihasilkan. Beberapa penelitian in vitro dan in vivo menunjukkan bahwa pati merupakan substrat yang baik untuk menghasilkan asam butirat (De Schrijver, et al., 1999; Morita, et al., 1999). Meskipun demikian, penelitian yang dilakukan oleh Henningsson et al (2002) menunjukkan bahwa tikus-tikus yang diberi ransum pati beramilosa tinggi (high amyloze starch) menghasilkan butirat dengan proporsi paling rendah dibandingkan dengan substrat- substrat lain yang diuji, yaitu gum guar, pektin, dan wheat bran.

Perbedaan proporsi SCFA ini bergantung pada metode yang digunakan dalam meneliti pembentukan SCFA, sifat pati (Nordgard, et al., 1995; Annison dan Topping, 1994), dan waktu adaptasi (Le Blay, et al., 1999).