EFEK HIPOGLIKEMIK POLISAKARIDA LARUT AIR (PLA) UMBI TALAS KIMPUL (Xanthosoma sagittifolium)
TERHADAP GLUKOSA DARAH TIKUS WISTAR
TESIS
Oleh
YASTUTIK /147051002 /IPN
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU PANGAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
EFEK HIPOGLIKEMIK POLISAKARIDA LARUT AIR (PLA) UMBI TALAS KIMPUL (Xanthosoma sagittifolium)
TERHADAP GLUKOSA DARAH TIKUS WISTAR
Tesis
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
Gelar Magister pada Program Studi Ilmu Pangan di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
Oleh
YASTUTIK /147051002 /IPN
PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU PANGAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGESAHAN
Judul tesis : Efek Hipoglikemik Polisakarida Larut Air (PLA)
Umbi Talas Kimpul (Xanthosoma sagittifolium) Terhadap Glukosa Darah Tikus Wistar
Nama Mahasiswa : Yastutik
NIM : 147 051 002
Program Studi : Magister Ilmu Pangan
Menyetujui Komisi Pembimbing
(Dr.Ir. Herla Rusmarilin, MP) Ketua
(Prof. Dr. Jamaran Kaban, MSc) Anggota
Mengetahui Ketua Program Studi
(Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si)
Dekan Fakultas Pertanian
(Dr.Ir. Hasanuddin, MS)
Tesis ini telah diuji pada Tanggal : 28 Nopember 2016
PANITIA PENGUJI TESIS :
KETUA : Dr. Ir. HerlaRusmarilin, MP
ANGGOTA : Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc
PENGUJI : Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si
ABSTRAK
Polisakarida Larut Air (PLA) sering disebut sebagai serat pangan larut air yang bersifat hidrokoloid. Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap yaitu ekstraksi PLA dari umbi talas kimpul dan pengujian aktivitas hipoglikemik PLA umbi talas kimpul pada tikus wistar. Ekstraksi PLA dilakukan dengan 3 cara yaitu ekstraksi dengan air (aqueos) ekstraksi dengan cara fermentasi menggunakan ragi tempe dan ekstraksi dengan enzim papain. PLA yang dihasilkan di uji karakteristik kimia dan fungsional meliputi rendemen, kadar air, kadar serat kasar, kadar pati, kadar glukosa, gula pereduksi, total gula, daya larut, viskositas (cP), dextrose equivalen, dan derajat polimerisasi. Hasil ekstraksi terbaik di lanjutkan uji in vivo pada tikus winstar diinduksi dengan streptozotocin-nicotinamide. Penelitain ini mengunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) non faktorial
Hasil penelitian menunjukan ekstraksi PLA dengan ragi tempe menghasilkan PLA dengan tingkat kemurnian yang lebih tinggi dibandingkan ekstraksi dengan air dan ekstraksi dengan enzim papain, yang dapat dilihat dari kadar pati yang lebih rendah serta daya larut yang lebih tinggi dibandingkan kedua metode ekstraksi lainnya. PLA yang dihasilkan dengan ekstraksi menggunakan ragi tempe selanjutnya diuji aktivitas hipoglikemik pada tikus winstar hiperglikemik yang diinduksi dengan streptozotocin-nicotinamide. Hasil Penelitian menunjukkan PLA talas kimpul dapat menurunkan kadar glukosa darah tikus hiperglikemia tidak berbeda nyata dengan obat diabetes komersial (glibenklamid 5 mg) dengan signifikan (P<0,05). Pemberian PLA talas kimpul 400 mg/kg berat badan dapat menghambat laju absorbansi glukosa yang ditandai dengan kenaikan kadar glukosa darah yang rendah pada uji glucose tolerance test(GTT) yakni berturut-turut sebesar 27,62 dan 22, 21 %. Analisa asam lemak rantai pendek meliputi asam butirat, propionate dan asetat dari digesta sekum menggunakan Gas Chromatography (GC). SCFA yang dianalisis yaitu Asam asetat, asam propionate dan asam butirat. Asam asetat memiliki rerata kadar paling tinggi dibandingakan dengan asam propionate dan asam butirat.
Kata Kunci : Polisakarida larut air (PLA), Diabetes mellitus, Glukosa darah, Gas chromatography (GC), Short Chain Fatty Acid (SCFA).
ABSTRACT
Water soluble polysaccharide (WSP) is often referred to as dietary fiber which is water soluble hydrocolloid. This research was conducted in two stages: extraction of taro tuber purse WSP and WSP hypoglycemic activity test in wistar rats. Extractionsof WSP are done in 3 ways: extraction with water (aqueos), extraction by fermentation using tempeh yeast and extraction with papain enzyme. WSP which is produced had been tested to determine the chemical and functional characteristics including yield, moisture content, rough fiber content, starch, glucose, reducing sugars, total sugars, solubility, viscosity (cP), dextrose equivalent and the degree of polymerization. Best extraction results in in vivo tests in winstar rats are analyzed by using a completely randomized design (CRD) non factorial
The results showed that the extraction of WSP with tempe yeast produces WSP with higher purity than the extraction with water and the extraction with the papain enzyme, which can be seen from the starch content that lower with higher solubility than the two another extraction methods. WSP that produced by tempeh yeast extraction were tested for hypoglycemic activity in hyperglycemic wistar rats that are induced with streptozotocin-nicotinamide. The Research results showed that WSP from taro purse tuber can reduce hyperglycemic rats’s blood glucose levels that were not significantly different with commercial diabetes medications (glibenclamide 5 mg) with significantly approximately (P <0.05). Putat least 400 mg / kg WSP of Taro Purse Tuber can inhibit the glucose absorbance that had been signed by the increasing of lower blood glucose levels on the glucose tolerance test (GTT) that successively equals to 27.62 and 22 to 21%. Analysis of short chain fatty acids include butyric acid, propionate and acetate from the cecum digesta using Gas Chromatography (GC). SCFA were analyzed, namely acid acetate, propionate acid and butyric acid. Acetic acid has the highest average levels is compared with propionate acid and butyric acid
Keywords: water soluble polysaccharide (WSP), Diabetes mellitus, blood glucose, Gas chromatography (GC), Short Chain Fatty Acid (SCFA).
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Nganjuk pada tanggal 27 Januari 1982 sebagai anak pertama dari Ayah Suradji dan Ibu Painik. Penulis memiliki seorang suami yang bernama Ugik Romadi dan dua orang anak yang bernama Aurayasika Novelin R dan Moch. Arsyad Sakha R. Pendidikan dasar penulis ditempuh dan diselesaikan di SDN II Banaran Kulon Bagor pada tahun 1994. Pendidikan menengah pertama diselesaikan di SMPN 1 Bagor pada tahun 1997 dan Pendidikan Menengah Atas diselesaikan di SPP-SPMA Pemkab Nganjuk pada tahun 2000. Penulis melanjutkan studi perguruan tinggi pada Program Studi Penyuluhan Pertanian di Sekolah Tinggi Penyuluhan Pertanian Malang dan lulus pada tahun 2006.
Pada tahun 2006-2008 penulis bekerja sebagai Staf Penyelenggara Diklat pada Balai Besar Pelatihan Pertanian Lembang-Bandung. Sejak tahun 2009 penulis mutasi kerja ke Sekolah Tinggi Penyuluhan Pertanian Malang.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya yang telah memelihara dan memberi kesehatan serta kemudahan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul efek hipoglikemik ekstrak kasar polisakarida larut air (PLA) umbi talas kimpul (Xanthosoma sagitifolium)
terhadap glukosa darah tikus wistar.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu menyelesaikan Tesis ini. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada:
1. Dr. Ir. Herla Rusmarilin, M.P selaku dosen pembimbing I dan Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc selaku dosen pembimbing II, atas waktu dan kesabarannya dalam membimbing dan mengarahkan penulis hingga terselesaikan penyusunan tesis ini.
2. Ibu Dr.Ir. Elisa Julianti, M.Si selaku ketua program studi dan penguji serta Bapak Prof. Dr. Jansen Silalahi, MApp.Sc dan selaku penguji dalam memberikan koreksi, masukan serta saran pada penyusunan tesis ini
3. Seluruh dosen dan staff Program Studi Magister Ilmu Pangan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
4. Keluarga kecil ku, ayah Ugik Romadi, serta anak-anakku Aurayasika Novelin R dan Moch. Arsyad Sakha R, terimakasih atas Do’a, dukungan motivasi dan pengorbanannya selama ini.
5. Kedua orang tua dan adik-adiku yang telah memberikan doa, harapan dan motifasi dan dorongan demi terselesaikannya tesis ini.
6. Penulis juga mengucapkan terimakasih dan penghargaan kepada Yth. Bpk Yulianto Lab PAU Gizi dan Pangan Universitas Gajah Mada Jogyakarta dan Ibu Ir. Erliana Ginting, M.Sc Lab Kimia Pangan Balitkabi Malang atas ijin dan bantuannya selama penelitian.
7. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.
Akhirnya, penulis berharap bahwa tulisan ini memberikan informasi sekaligus bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, Nopember 2016 Penulis
DAFTAR ISI
Hal
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
RIWAYAT HIDUP ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... vi
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR LAMPIRAN ... viii
DAFTAR SINGKATAN ... ix PENDAHULUAN ... 1 Latar Belakang ... 1 Perumusan Masalah ... 4 Hipotesis Penelitian ... 4 Tujuan Penelitian ... 4 Kegunaan Penelitian ... 5 TINJAUAN PUSTAKA ... 6
Regulasi Gula Darah ... 6
Diabetes Melitus ... 7
Tipe Diabetes Melitus ... 9
Diabetes melitus tipe 1 ... 9
Diabetes melitus tipe 2 ... 10
Diabetes melitus tipe lain ... 11
Diabetes melitus gestational ... 12
Gejala Diabetes Melitus ... 14
Diagnosis Diabetes Melitus ... 14
Penatalaksanaan Diabetes Melitus ... 16
Terapi non farmokologi (pengaturan diet) ... 16
Olah raga (kegiatan fisik) ... 17
Terapi farmokologi ... 17
Herba Alami Untuk Diabetes Melitus ... 22
Pengujian Efek Hipoglikemik pada Tanaman Herba ... 23
Talas Kimpul (Xanthosoma sagittifolium) ………. 25
Polisakarida Larut Air (PLA)………… ... 29
Ekstraksi Polisakarida Larut Air (PLA) Pada Umbi Talas Kimpul .. 31
BAHAN DAN METODE PENELITIAN ... 34
Waktu dan Tempat Penelitian ... 34
Bahan Penelitian ... 34
Alat Penelitian ... 35
Metode Penelitian ... 35
Model Rancangan Penelitian ... 37
Pembuatan PLA Umbi Talas Kimpul ... 38
Parameter Penelitian ... 39
Rendemen PLA ... 39
Analisa kadar air ... 39
Analisis kadar serat ... 40
Analisa total gula ... 41
Analisa kadar glukosa ... 42
Analisa gula pereduksi ... 44
Analisa kadar pati ... 46
Analisis viskositas ... 47
Analisis daya larut ... 48
Analisis dextrose equivalent ... 48
Analisis derajat polimerasi ... 48
Pengujian In Vivo Terhadap Tikus Percobaan ... 49
Adaptasi hewan coba ... 49
Pembagian kelompok perlakuan ... 49
Induksi diabetes mellitus dengan streptozotocin-nicotinamide .. 51
Pengukuran kadar glukosa darah ... 51
Penimbangan berat badan hewan percobaan ... 52
Pengujian toleransi terhadap glukosa (GTT) ... 52
Pengujian absorpsi glukosa secara in situ ... 53
Analisa SCFA (short chain fatty acid) ... 54
HASIL DAN PEMBAHASAN ... 60
Karakteristik Kimia dan Fisika Ekstrak Polisakarida Larut Air Umbi Talas Kimpul (Xanthosoma sagittifolium) ... 60
Rendemen ekstrak PLA talas kimpul ... 62
Kadar air PLA talas kimpul ... 63
Kadar serat kasar PLA talas kimpul ... 64
Kadar pati PLA talas kimpul ... 66
Kadar glukosa ... 67 Gula reduksi ... 67 Total gula ... 70 Daya larut ... 71 Viskositas ... 72 Dextrose equivalent ... 73 Derajat polimerasi ... 73
Pengujian In Vivo PLA Talas Kimpul Terhadap Tikus Percobaan ... 74
Toleransi Terhadap Glukosa (GTT, Glukose tolerance test) ... 77
Perubahan Berat Badan Tikus ... 79
Komposisi Short Chain Fatty Acid (SCFA) ... 81
KESIMPULAN DAN SARAN ... 84
Kesimpulan ... 84
DAFTAR PUSTAKA ... 85 LAMPIRAN ... 94
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Pengujian efek hipoglikemik pada beberapa tanaman herba ... 24 2. Komposisi umbi talas kimpul segar dalam 100 g bahan ... 28 3. Karakteristik kimia dan fisika ekstrak polisakarida larut air (PLA) umbi talas
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Tanaman talas kimpul ... 27
2. Diagram alir pembuatan PLA ... 55
3. Diagram alir In Vivo pada tikus percobaan ... 56
4. Diagram Alir Toleransi Terhadap Glukosa (glucose tolerance test)) ... 57
5. Diagram Alir Pengujian Absorsi Glukosa Secara In Situ ... 58
6. Diagram Alir Analisis SCFA pada Caecum Tikus ... 59
7. Perbandingan rendemen PLA Umbi talas kimpul dari berbagai metode Ekstraksi ... 63
8. Perbandingan Kadar Serat Kasar PLA dari Berbagai Metode Ekstraksi ... 65
9. Kadar gula reduksi pada PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 68
10.Perbandingan total gula PLA dari Berbagai Metode Ekstraksi ... 70
11.Perbandingan viskositas (cP) ekstrak PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 72
12.Hubungan antar kelompok perlakuan dengan kadar glukosa darah tikus ... 76
13.Hubungan antara waktu periodic uji toleransi glukosa dengan kadar glukosa darah tikus (mg/dL) ... 78
14.Hubungan antar jenis perlakuan dengan berat badan selama penelitian ... 80
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Kurva Standard Glukosa, Fenol-Sulfat, DNS dan contoh cara menghitungnya.. 94
2. Analisis sidik ragam rendemen PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 96
3. Analisis Sidik Ragam Kadar Air PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 97
4. Analisis sidik ragam kadar serat PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 98
5. Analisis sidik ragam kadar pati PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 99
6. Analisis sidik ragam kadar glukosa PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 100
7. Analisis sidik ragam kadar gula pereduksi PLA dari berbagai metode ekstraksi 101 8. Analisis sidik ragam total gula PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 102
9. Analisis sidik ragam daya larut PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 103
10.Analisis sidik ragam viskositas PLA dari berbagai metode ekstraksi ... 104
11.Analisis sidik ragam dextrose equivalen PLA dari berbagai metode ekstraksi 105 12.Analisis sidik ragam derajat polimerisasi PLA dari berbagai metode ekstraksi 106 13.Analisa sidik ragam kadar glukosa darah tikus perminggu ... 107
14.Analisa sidik ragam kadar glucose tolerance test ... 108
15.Analisa sidik ragam berat badan tikus ... 109
16.Dokumentasi kegiatan ... 110
DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH
Singkatan dan Istilah Nama Pemakaian pertama kali pada halaman
GTT : Glucose Tolerance Test
PLA : Polisakarida Larut Air SCFA : Short Chain Fatty Acid
STZ : Streptozotocin
NA : Nicotinamide
GOD-PAP : Enzymatic photometric test
Ad Libitum : Pemberian makanan dan minuman secara bebas sehingga hewan dapat makan sesuai dengan kebutuhannya
Force Feeding : Pemberian makanan dengan paksa Biossay : Pengujian pada makhluk hidup
Diabetagonik : Senyawa kimia yang digunakan untuk menginduksi diabetes pada hewan coba
Hiperglikemik : Kondisi kadar gula darah yang tinggi (diatas normal) In situ : Pengujian dilakukan secara langsung ditempat terjadinya
absorpsi glukosa namun dikeluarkan dari tubuh tikus (menggunakan kantung usus terbalik)
Intraperitonial : Rongga perut (Peritoneal)
In Vivo : Penelitian dengan model hewan coba Retro Orbital plexus : Pembuluh darah sekitar mata
