ISOLASI SENYAWA GLUCOMANNAN DALAM TANAMAN UMBI SINGKONG,
WALUR, DAN GADUNG
INDIGINOUS
INDONESIA
Husniati1, *, Anastasia Fitria Devi2, Medikasari3 dan M. Hanafi2
1)Baristand Industri Bandar Lampung, 2)Puslit Kimia LIPI, Puspiptek Serpong, 3)Jurusan THP FPUnila
E-mail: [email protected]
Diterima 17 November 2009, disetujui untuk diterbitkan 2 Desember 2009
ABSTRACT
The aims of this research are to isolate and identify the compound of glucomannan and to know the potential used of this compound from Indonesian indigenous tuber, i.e. cassava, walur and gadung. The research was done in laboratory scale. Glucomannan is a polysaccharide which is water soluble and can be used as dietary fibre, food additive, emulsifier, and thickener. Besides as food components, this compound can also be used as a supplement in medical treatment for patients with obesity, diabetes and constipacy. The isolation process was done by extraction method with water and precipitated with ethanol. The result showed that the content of glucomannan in cassava, walur and gadung was 1.2%, 2.6% and 3.6 %, respectively. Its structure was composed by mannose and glucose. The identification with 1H NMR gave a chemical shift of
3-4 ppm and 13C NMR gave signals with chemical shift of 60-80 ppm which showed spectra of complex
polysaccharide.
Keywords: glucomannan, indigenous tubers , NMR
1. PENDAHULUAN
Glucomannan adalah senyawa polisakarida yang banyak digunakan sebagai agen pembuat gel dan pengental makanan1) serta sebagai dietary fiber yang membantu mengatasi konstipasi2). Struktur
glucomannan ditemukan tersusun atas D-manosa dan D-glukosa dengan perbandingan 2:1 saling berikatan oleh ikatan β–(1,4). Gugus aktif glucomannan adalah gugus asetil yang memiliki peran dalam memberikan pengaruh terhadap solubilitas dan sifat gel dalam air3). Ikatan β-1-4-glycosidic pada glucomannan dipercaya
tidak tercerna oleh manusia, dengan kata lain glucomannan berlaku sebagai serat larut air dan nihil kalori. Karena itu, glucomannan cocok untuk digunakan sebagai bahan makanan bagi mereka yang membatasi asupan kalori1). Glucomannan juga memiliki potensi untuk menurunkan kadar kolesterol.
Penelitian yang dilakukan oleh Gallaher et al.4) menunjukkan kadar kolesterol dalam hati mencit menuruni
penurunan hampir 60% pada kelompok yang berdiet glucomannan dibandingkan dengan yang berdiet selain senyawa ini seperti selulosa.
Glucomannan banyak diproduksi dari Jepang dari umbi konjac sehingga sering disebut sebagai konjac glucomannan1), dan merupakan komoditi yang berpotensi untuk dipasarkan ke pasar internasional
termasuk Indonesia. Indonesia kaya akan varietas umbi Amorphophallus sp. yang memiliki kandungan glucomannan yang tinggi (6-17% dari berat umbi segar)1) antara lain suweg/gadung (A. campamulatus),
iles-iles (A. oncophyllus), dan walur (A. paeoniifolius). Cadangan karbohidrat tanaman Amorphophallus sp. disimpan terutama sebagai umbi berbentuk lonjong yang umumnya dipanen setelah 12 bulan masa penanaman. Umbi ini berdiameter antara 20 dan 30 cm dengan berat per umbinya 2-4 kg, dengan kulit luar berwarna coklat kusam. Karena ukurannya yang relatif besar, suweg juga dikenal sebagai yam elephant. Umbi ini tetap bagus kualitasnya bila disimpan dalam tempat kering dan berventilasi yang baik5).
Umbi lain yang menarik untuk dipelajari adalah singkong. Singkong sebagai tanaman andalan dari daerah Lampung memberikan kontribusi hampir 2/3 nya untuk kebutuhan masyarakat Indonesia. Luas areal tanam singkong di Lampung pada tahun 2006 mencapai 287.234 hektar dengan produktivitas rata-rata 19 ton/ha dan dapat ditingkatkan lagi menjadi 30 ton-40 ton/ha3). Kajian tentang kandungan glucomannan dalam
singkong masih jarang dijumpai.
Upaya memperoleh senyawa glucomannan dari umbi suweg, walur, dan singkong merupakan salah satu cara meningkatkan nilai tambah penggunaan tanaman tersebut untuk penerapannya pada industri terutama industri pangan berkaitan dengan sifat fungsional glucomannan tersebut. Mengingat tanaman
suweg, walur, dan singkong ini mudah tumbuh di iklim tropis Indonesia, penguasaan teknologi ekstraksi glucomannan dari ketiga umbi tersebut akan sangat bermanfaat untuk meningkatkan nilai ekonomi umbi-umbi ini.
Ekstraksi glucomannan yang telah dilakukan selama ini adalah dengan teknik pencucian dengan air. Kelemahan teknik ini adalah tidak dapat menghilangkan betakaroten yang bila tertinggal di dalam ekstrak dapat mengganggu kejernihan gel. Betakaroten dapat dihilangkan dengan pencucian menggunakan isopropanol. Glucomannan selanjutnya diekstrak dengan cara enzimatik menggunakan α-amylase1). Cara ini
rawan terhadap degradasi glucomannan oleh β-amylase yang merupakan kontaminan terhadap α-amylase. Metode lain untuk mengekstrak glucomannan adalah dengan penambahan bahan kimia seperti asam-asam amino atau garam-garam. Mengingat penggunaan glucomannan sebagai zat tambahan pada makanan, zat kimia yang ditambahkan haruslah yang tidak membahayakan. Penelitian ini bertujuan untuk menguasai teknologi ekstraksi glucomannan dari umbi suweg/gadung, walur, dan singkong asal Indonesia yang bermanfaat bagi kesehatan dan mudah untuk diaplikasikan serta dapat diketahui potensi senyawa dalam ketiga tanaman umbi tersebut .
2. METODE PENELITIAN
2.1. Bahan dan Alat
Bahan-bahan yang digunakan dalam isolasi ini adalah Sinkong (Manihot utilissima), walur (Dioscorea balcanica), dan gadung (Dioscorea opposita).Sedangkan alat yang digunakan adalah seperangkat alat penepungan bahan baku, inkubator suhu, sentrifuge, alat pengering oven, NMR (Nuclear Magnetic Resonance)
2.2.Proses Isolasi Glucomannan6,7)
Tahapan proses isolasi glucomannan dilakukan dengan cara menambahakan aquadest ke dalam bahan baku yang sebelumnya telah dilakukan penepungan dengan perbandingan 1:5. Selanjutnya dipanaskan selama 2 jam dengan pengadukan tetap pada suhu 45-55°C. Cairan supernatan didekantasi dan dilakukan sentrifugasi pada 8000 rpm selama 10 menit. Filtrat yang dihasilkan ditambahkan 95% etanol sebanyak tiga kali volumenya dan endapan yang terbentuk dipisahkan. Endapan dicuci dengan 95% etanol dan dikeringkan dalam oven 40°C selama 2 malam.
2.3. Identifikasi Struktur menggunakan NMR
Sampel dilarutkan dalam pelarut deuterium yang telah mengandung TMS (tetra metilsilan). Sampel dimasukkan ke dalam tube sampel holder tabung NMR setinggi kira-kira 4 cm, dan diukur dengan tube NMR gauge untuk memastikan sampel tepat pada bagian probe NMR pada saat diload oleh magnet, kemudian dilakukan shimming sesuai dengan parameter dari pelarut NMR yang digunakan, kemudian dilakukan proses tuning untuk mencari frekuensi optimum dan setting analisa yang dilakukan seperti 1H atau 13C-NMR, jumlah
scan, x-sweep (range panjang pergeseran kimia untuk proton -5 s.d 15,5 ppm), setelah itu alat dijalankan untuk analisis 1H NMR dan 13C NMR.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Hasil Isolasi Glucomannan
Pada penelitian ini telah diketahui potensi senyawa glucomannan dalam tanaman umbi-umbian yang diisolasi dari umbi singkong, walur, dan gadung. Untuk potensi tersebut ditunjukkan pada Tabel 1 sebagai rendemen senyawa glucomannan.
Singkong adalah tanaman berumbi dengan komponen terbesar adalah karbohidrat. Hasil isolasi glucomannan dari penelitian ini diperoleh bahwa senyawa tersebut memiliki rendemen 1,2%. Gadung adalah
Tabel 1. Rendemen senyawa glucomannan dalam umbi tanamanan singkong, walur, dan gadung Glucomanan dalam Sampel Rendemen (%)
Singkong 1,2
Walur 2,6
tanaman umbi yang dapat dimakan dan tergolong suku Dioscoreaceae9). Dari hasil penelitian rendemen
glucomannan dalam gadung adalah 3,6%. Walur merupakan tanaman lokal yang tergolong Amorphophallus. Sama halnya untuk kelompok Amorphophallus yang lain, tanaman ini mengandung glucomannan namun kandungan tertinggi ada pada spesies A. oncophyllus10). Glucomannan dalam walur pada penelitian ini
diperoleh 2,6% lebih rendah dibandingkan spesies Amorphophallus yang lain sekitar ~6%.Secara umum struktur glucomannan dituliskan seperti Gambar 1.
O H HO H HO OH O H H H OH O H O H HO OH HO H H H OH O H H HO H OH H H O CH3 O
Gambar 1. Struktur glucomannan yang tersusun atas glukosa, maltosa, dan gugus asetil8)
Hasil H-NMR dari sampel singkong dan gadung ditemui daerah pergeseran kimia antara 3-4 ppm dengan splitting yang bertumpuk yang menandakan bahwa puncak tersebut merupakan puncak yang dihasilkan oleh beberapa senyawa yang sama atau hampir sama, yang merupakan senyawa gula kompleks. Gambar 2 menunjukkan spektrum NMR dari ketiga sampel, singkong, gadung, dan walur.
Gambar 2a. Spektrum 13C-NMR dari singkong
Gambar 2c. Spektrum 13C-NMR dari gadung
Gambar 2d. Spektrum 1H-NMR dari gadung
Berbeda halnya spektra dari kedua sampel di atas, spektra sampel walur memberikan banyak puncak selain puncak pada daerah pergeseran kimia 3-4 ppm dari pengukuran 1H-NMR, hal ini kemungkinan
besar sampel tersebut masih merupakan senyawa campuran (Gambar 2e).
Melalui pengukuran 13C-NMR, daerah pergeseran kimia 170 ppm tidak dapat diketahui secara pasti
sebagai puncak atom karbonil dari senyawa asetil dikarenakan hasil perbandingan noise dan sampel relatif kecil.
4. KESIMPULAN
Senyawa glucomannan dalam tanaman umbi singkong, walur, dan gadung teridentifikasi memiliki struktur gabungan dari beberapa senyawa gula seperti manosa dan glukosa. Puncak-puncak spektra muncul pada daerah pergeseran kimia 3-4 ppm untuk 1H-NMR dan 60-80 ppm untuk 13C-NMR. Senyawa
glucomannan yang telah diisolasi secara ekstraksi diperoleh rendemen 1,2% dalam singkong, 2,6% dalam walur, dan 3,6% dalam gadung.
DAFTAR PUSTAKA
1. Wootton, A., Luker-Brown, M., Westcott, R. and Cheetham, P. 1993. The extraction of a glucomannan polysaccharide from konjac corms (elephant yam, Amorphophallus rivierii). J. Sci Food Agric., 61:429-433.
2. Loening-Baucke, V., Miele, E. and Staiano, A. 2004. Fiber (glucomannan) is beneficial in the treatment of childhood constipation. Pediatrics, 113(3): 259-264.
3. Anonim, 2008. Available from: http://www.Glucomannan/Glucomannan.htm
4. Gallaher, C., Munion, J., Hesslink, R., Wise, J. and Gallaher, D. 2000. Cholesterol reduction by glucomannan dan chitosan is mediated by changes in cholesterol absorption and bile acid and fat excretion in rats. Nutrient Metabol., 130: 2753-2759.
5. Soni, P., Sharma, H., Dobhal, N., Bisen, S., Srivastava, H. and Gharia, M. 1985. The starches of Dioscorea ballophylla and Amorphophallus campanulatus. Starch/stärke. 1: S6-9.
6. Zhauynbaeva, K.S., Malikova, M. Kh., Rakhimov, D.A. and Khushbaktova, Z.A., 3003. Water-soluble Polysaccharides from Narcissus poeticus and their biological activity. Chem. Nat. Comp., 39 (6):520-522
7. Lubis, E.H., Djubaedah, E., Alamsyah, R. dan Nurdin, N.K., 2004. Mempelajari Pengolahan Glukomanan Asal Iles-iles dan Penggunaannya dalam Produk Makanan. Warta IHP., 21 (2):31-41.
8. Zamora, A. 2005. Carbohydrates - Chemical Structure
http://www.scientificpsychic.com/fitness/carbohydrates2.html
9. Anonim, 2009. Gadung. http://id.wikipedia.org/wiki/Gadung diakses pada tgl 9 Oktober 2009 pukul 15,08 WIB.
10. Anonim, 1998. Umbi Bernilai Ekonomi Tinggi : Bunga Amorphophallus.
http://www.kr.co.id/web/detail.php?sid=183476&actmenu=46 diakses pada tgl. 9 Oktober 2009 pukul
