TUGAS TERSTRUKTUR

TEKNOLOGI PENGOLAHAN NABATI II

ISOLASI DIOSKORIN DARI TEPUNG GADUNG (Dioscorea hispida Dennst) DENGAN TEKNIK EKSTRAKSI BERBANTU GELOMBANG MIKRO UNTUK MENGONTROL HIPERTENSI

Oleh:

Dewi Perceka Sari (125100100111038)Kelas D

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN

JURUSAN TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2015PENDAHULUAN

Tanaman gadung adalah tanaman umbi-umbian yang termasuk ke dalam golongan sumber pangan dan belum banyak dikenal oleh masyarakat luas. Masyarakat lebih mengenal gadung setelah diolah dalam bentuk keripik, padahal gadung sebagai salah satu komoditas mempunyai prospek cukup baik. Hal ini dikarenakan teknik budidaya gadung tidak memerlukan pemeliharaan yang rumit dan dapat tumbuh di mana saja.

Gadung (Dioscorea hispida Dennst.) mengandung karbohidrat yang cukup tinggi. Oleh karenanya, gadung sering dimanfaatkan untuk diolah menjadi tepung sebagai bahan dasar pembuatan kerupuk. Sebagai sumber karbohidrat, produk olahan gadung sangat berpotensi untuk dikembangkan dan dikonsumsi, meski kandungan karbohidratnya lebih rendah dibanding beras.Melihat besarnya potensi kandungan karbohidrat pada umbi gadung, maka perlu dikembangkan teknologi baru untuk memproduksi tepung gadung yang lebih baik. Produksi tepung gadung terkendala akan kandungan senyawa toksik berupa senyawa alkaloid (dioscorin) yang dapat menimbulkan keracunan pada manusia. Salah satu upaya mereduksi senyawa dioscorin yang telah ada adalah metode rumphius. Namun demikian, metode konvensional ini hanya mampu mereduksi senyawa racun relatif rendah. Hal ini terjadi karena dioscorin merupakan zat terlarut yang dikelilingi oleh matriks bahan yang tidak terlarut, sehingga laju perpindahan massanya ke fasa pelarut relatif rendah. Selain itu, ekstraksi dengan pemanasan konvensional bergantung pada fenomena konveksi dan konduksi, akibatnya sebagian besar panas hilang ke lingkungan (Hartati, 2010).Setelah dilakukan pengkajian ulang, beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa dioscorin memiliki beberapa fungsi penting, salah satunya adalah dapat menghambat aktivitas ACE (Angiotensin Converting Enzyme) yaitu enzim yang berperan dalam meningkatkan tekanan darah. Dioscorin menunjukkan penghambatan non kompetitif terhadap ACE.Diharapkan paper ini dapat menambah wawasan pembaca mengenai pemanfaatan umbi gadung yang tidak terbatas pada pembuatan tepung gadung saja. Tetapi juga pemanfaatan senyawa dioscorin yang diketahui memiliki senyawa antihipertensi melalui penghambatan aktivitas ACE.

PEMBAHASAN Umbi gadungGadung (Dioscorea hispida Dennst.) tergolong tanaman umbi-umbian yang tumbuh liar di hutan-hutan, pekarangan, maupun perkebunan. Gadung merupakan perdu memanjat yang tingginya dapat mencapai 5-10m. Batangnya bulat, berbulu, dan berduri yang tersebar sepanjang batang dan tangkai daun. Umbinya bulat dliputi rambut akar yang besar dan kaku, kulit umbi berwarna gading atau coklat muda, daging umbinya berwarna putih gading atau kuning. Umbinya muncul dekat permukaan tanah. Dapat dibedakan dari jenis-jenis dioscorea lainnya karena daunnya merupakan daun majemuk terdiri dari 3 helai daun. Bunga tersusun dalam ketiak daun, berbulu, dan jarang dijumpai.

Umbi gadung merupakan sumber pangan yang memiliki karbohidrat tinggi, meskipun tidak setinggi beras (Tabel 1). Gadung dapat memenuhi kebutuhan energi tubuh. Karbohidrat dalam gadung didominasi oleh pati. Selain memiliki kandungan karbohidrat, gadung juga memiliki zat alkaloid yang disebut dioskorin (C13H19O2N), yang dapat menyebabkan pusing apabila dikonsumsi.

Dioscorin

Dioscorin (C13H19O2N) adalah protein yang terdapat dalam umbi tanaman tropis dari keluarga Dioscorea spp. Dioscorin merupakan cadangan protein dalam umbi dan digunakan untuk pertumbuhan. Dioscorin memiliki ciri berupa padatan berwarna kuning kehijauan dengan titik leleh 54-55OC. Pada umbi-umbian yang termasuk ke dalam keluarga Dioscorea, kandungan dioscorin pada umbi segar belum dapat terdeteksi. Dioscorin sebagai protein masih berikatan dengan polisakarida. Polisakarida Larut Air (PLA) yang terdapat pada umbi-umbian keluarga Dioscorea merupakan glikoprotein yang sangat kental (Kurniawati dkk, 2015).Dioscorin memiliki beberapa fungsi penting. Dioscorin berfungsi sebagai cadangan protein pada umbi yam. Dioscorin juga menunjukkan adanya aktivitas penghambatan tripsin dan carbonic anhydrase. Dioscorin yang telah dimurnikan memperlihatkan aktivitas antioksidan terhadap penangkapan radikal bebas. Dioskorin juga berfungsi sebagai suatu senyawa immunomodulatory.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa dioscorin dapat menghambat angiotensin converting enzyme (ACE) yang menyebabkan peningkatan tekanan darah. Dalam penelitian yang dilakukan, dioscorin menunjukkan aktivitas antihipertensi secara in vivo. Selain itu, dioscorin memperlihatkan aktivitas penghambat ACE secara in vitro. Dalam dosis tertentu efektifitas dioscorin dalam menghambat ACE mencapai 50% jika dibandingkan dengan katropil yang merupakan obat standar untuk hipertensi. Dioscorin menunjukkan penghambatan non kompetitif terhadap ACE. Dioscorin yang telah mengalami hidrolisis oleh pepsin mengalami peningkatan aktivitas penghambatan ACE hingga 75%. Oleh karena itu, dioscorin dan hidrolisatnya diduga berpotensi untuk mengontrol hipertensi (Sumunar dkk, 2015). Ekstraksi gelombang mikro (Microwave Assited Extraction)Ekstraksi gelombang mikro merupakan teknik untuk mengekstraksi bahan-bahan terlarut di dalam bahan tanaman dengan bantuan gelombang mikro (Hartati, 2010). Dengan menggunakan teknik ini, diharapkan dioscorin yang terdapat pada umbi gadung dapat diekstrak secara maksimal. Jika tujuannya untuk pembuatan tepung gadung, maka ekstraksi ini dapat mereduksi dioscorin secara maksimal sehingga tepung gadung yang dihasilkan aman digunakan dalam produk pangan. Jika tujuannya untuk isolasi senyawa dioscorin, maka ekstraksi gelombang mikro ini cocok karena akan menghasilkan dioscorin dalam jumlah yang besar.Keuntungan proses ekstraksi gelombang mikro antara lain: waktu ekstraksi relatif cepat, kebutuhan pelarut minimal, yield ekstraksi meningkat, lebih akurat dan presisi (Hartati, 2010). Hal ini terjadi karena pemanasan menggunakan gelombang mikro berdasarkan tumbukan langsung dengan material polar atau pelarut dan diatur oleh dua fenomena yaitu konduksi ionik dan rotasi dipol yang berlangsung secara simultan. Kondisi ionik mengacu pada migrasi elektroforetik ion dalam pengaruh perubahan medan listrik. Resistansi yang ditimbulkan oleh larutan terhadap proses migrasi ion menghasilkan friksi yang akan memanaskan larutan. Rotasi dipol merupakan pengaturan kembali dipol-dipol molekul akibat medan listrik yang terus berubah dengan cepat. Gelombang mikro bekerja dengan melewatkan radiasi gelombang mikro pada molekul air, lemak, maupun gula yang sering terdapat pada bahan makanan. Molekul-molekul ini akan menyerap energi elektromagnetik tersebut. Proses penyerapan energi ini disebut sebagai pemanasan dielektrik. Molekul-molekul pada makanan bersifat dipol elektrik, artinya molekul tersebut memiliki muatan negatif pada satu sisi dan muatan positif pada sisi yang lain. Akibatnya, dengan kehadiran medan elektrik yang berubah-ubah yang diinduksikan melalui gelombang mikro, masing-masing sisi akan berputar untuk saling mensejajarkan diri satu sama lain. Pergerakan molekul ini akan menciptakan panas seiring dengan timbulnya gesekan antar molekul. Energi panas yang dihasilkan oleh peristiwa inilah yang berfungsi sebagai agen pemanasan (Mandal dkk, 2007).

Pemanasan gelombang mikro melibatkan tiga konversi, yaitu konversi energi listrik menjadi energi elektromagnetik, energi elektromagnetik menjadi energi kinetik, dan energi kinetik menjadi energi panas. Yang membedakan dengan pemanasan konvensional adalah: pada pemanasan konvensional, pemanasan terjadi melalui gradien suhu, sedangkan pada pemanasan gelombang mikro, pemanasan terjadi melalui interaksi langsung antara material dengan gelombang mikro. Hal tersebut mengakibatkan transfer energi berlangsung lebih cepat, dan berpotensi meningkatkan kualitas produk (Bagherian dkk., 2011). Perbedaan profil suhu pemanasan konvensional dan gelombang mikro disajikan pada gambar 1.Faktor-faktor yang mempengaruhi ekstraksi berbantu gelombang mikro adalah:1. Jenis pelarut

Penggunaan pelarut yang tepat akan mengoptimalkan proses ekstraksi. Pelarut dipilih berdasarkan pada kelarutan senyawa target, interaksi antara pelarut dengan matriks bahan serta kemampuan pelarut dalam menyerap energi gelombang mikro (Mandal dkk., 2007).

2. Volume pelarut

Secara umum, volume pelarut harus cukup guna meyakinkan bahwa bahan yang diekstrak terendam seluruhnya di dalam pelarut. Volume pelarut yang lebih banyak dapat meningkatkan perolehan ekstrak dalam ekstraksi konvensional, namun dalam ekstraksi berbantu gelombang mikro, volume pelarut yang lebih banyak dapat menghasilkan rendemen yang lebih rendah (Mandal dkk., 2009).

3. Waktu ekstraksiSecara umum, semakin meningkat waktu ekstraksi, maka jumlah analit terekstrak akan semakin tinggi. Namun bila dibandingkan dengan metode yang lain, ekstraksi dengan pemanasan gelombang mikro membutuhkan waktu yang jauh lebih singkat. Seringkali waktu ekstraksi 15-20 menit memberikan hasil yang baik. Bahkan pada ekstraksi pektin dari apel hanya membutuhkan waktu 40 detik untuk memperoleh hasil ekstraksi yang optimum (Wang dkk., 2007).4. DayaDaya microwave dan waktu merupakan dua faktor yang saling mempengaruhi. Kombinasi daya yang rendah dan waktu ekstraksi yang panjang merupakan pilihan yang bijak mengingat kombinasi tersebut dapat menghindari terjadinya degradasi termal produk. Secara umum, efisiensi ekstraksi dengan waktu ekstraksi yang singkat akan meningkat seiring dengan meningkatnya daya microwave dari 30-150 W Namun demikian pada daya yang lebih tinggi (400-1200 W), variasi daya tidak memberikan pengaruh yang nyata pada rendemen ekstraksi. HipertensiTekanan darah tinggi atau hipertensi merupakan kondisi medis di mana terjadi peningkatan tekanan darah secara kronis (dalam jangka waktu lama). Pada pemeriksaan tekanan darah akan didapat dua angka, yaitu angka yang lebih tinggi diperoleh pada saat jantung berkontraksi (sistolik) dan angka yang lebih rendah diperoleh saat jantung berelaksasi (diastolik). Tekanan darah tinggi biasanya terjadi kenaikan tekanan sistolik dan diastolic. Dikatakan tekanan darah tinggi jika pada saat duduk tekanan sistolik mencapai 140 mmHg atau lebih, atau tekanan diastolik mencapai 90 mmHg atau lebih, diukur di kedua lengan tiga kali dalam jangka waktu beberapa minggu.

Mekanisme terjadinya hipertensi adalah melalui terbentuknya angiotensin II dari angiotensin I oleh ACE (Angiotensin Converting Enzyme). Proses perubahan angiotensin I menjadi angiotensin II tidak saja terjadi di paru-paru, namun ACE ditemukan pula di sepanjang jaringan epitel pembuluh darah (Kurniawati, 2015). Prosedur pembuatan tepung gadung

Prosedur ekstraksi dioscorin dengan gelombang mikro

Pembuatan kapsul dioscorinSelama ini pembuatan dioscorin dalam bentuk kapsul (obat) belum terealisasikan. Hal ini mungkin disebabkan oleh penggunaan katropil yang lebih dulu dikenal. Kemungkinan proses pembuatan kapsul dari ekstrak dioscorin sama dengan pembuatan kapsul dari ekstrak bahan aktif berkhasiat obat lainnya, yaitu dengan cara dibuat serbuk dan dimasukkan dalam kapsul. Tidak menutup kemungkinan nantinya akan ada inovasi pangan yang mengunggulkan dioscorin sebagai bahan bakunya, sehingga dapat digunakan sebagai pangan fungsional, yang tidak hanya enak tapi juga bermanfaat.KESIMPULANGadung merupakan jenis umbi yang masuk dalam keluarga Dioscorea. Dalam gadung terdapat senyawa alkaloid berupa dioscorin yang diduga dapat menghambat konversi angiotensin I menjadi angiotensin II oleh enzim ACE.

Proses ekstraksi dioscorin menggunakan gelombang mikro, yang memiliki beberapa keunggulan dibandingkan ekstraksi konvensional antara lain: waktu yang relatif cepat, kebutuhan pelarut minimal, yield ekstraksi meningkat, lebih akurat dan presisi.Diharapkan nantinya muncul inovasi baru dalam bidang pangan yang menjadikan dioscorin sebagai bahan baku utama produknya. Sehingga dapat digunakan sebagai pangan fungsional, yang tidak hanya enak tapi juga bermanfaat.DAFTAR PUSTAKABagherian dkk. 2011. Comparisons between conventional, microwave and ultrasound assisted methods for extraction of pectin from grapefruit. Journal of ScienceDirect Volume 50, Issues 11-12, Pages 1237-1243

Hartati dkk. 2010. Reduksi Dioscorin dari Umbi Gadung melalui Ekstraksi Gelombang Mikro. Prosiding Seminar Nasional UNIMUS: Semarang

Kurniawati dkk. 2015. Efek Antihipertensi Senyawa Bioaktif Dioscorin pada Umbi-Umbian Keluarga Dioscorea : Kajian Pustaka. Jurnal Pangan dan Agroindustri Vol 3

Mandal, V., Dewanje, S., Mandal, S.C. 2009. Microwave Assisted Extraction of Total Bioactive Saponin Fraction from Gymnema sylvestre with Reference to Gymnemagenin, Phytochemical Analysis, 491-497Mandal, V; Mohan Y. 2007. Microwave assisted extraction an innovative and promising extraction tool for medicinal plant research. Pharmacognosy Reviews Vol 1

Sumunar dkk. 2015. Umbi Gadung (Dioscorea hispida Dennst) sebagai Bahan Pangan Mengandung Senyawa Bioaktif : Kajian Pustaka. Jurnal Pangan dan Agroindustri Vol 3

Wang, F dkk. 2007. Optimization of pectin extraction assisted by microwave from apple pomance using response surface methodology. J. Food Eng. Article in press.

Gambar 1. Profil suhu pemanasan konvensional dan gelombang mikro

Umbi gadung

Dibersihkan

Digiling

Dikeringkan

Dirajang

Dikupas

Tepung gadung

Solven diuapkan

Analisa kadar dioscorin

Diekstraksi pada daya dan suhu tertentu

600 ml etanol

Dimasukkan dalam labu MAE

Diayak

200 gram tepung gadung