Peranan ekstrak dan tepung sorgum dalam penghambatan kanker secara in vitro dan in vivo pada mencit BALB c
PERANAN EKSTRAK DAN TEPUNG
SORGUM (Sorghum bicolor L.) DALAM
PENGHAMBATAN KANKER SECARA IN VITRO
DAN IN VIVO PADA MENCIT BALB/c
YUSZDA K. SALIMI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER
INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul “Peranan Ekstrak
dan Tepung Sorgum (Sorghum bicolor L.) dalam Penghambatan Kanker secara in
vitro dan in vivo pada Mencit BALB/c” merupakan karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Januari 2012
Yuszda K. Salimi
F 261060021
ABSTRACT
YUSZDA K. SALIMI. The Role Sorghum Extract and Flour (Sorghum bicolor L.)
in Cancer Inhibition in vitro and in vivo in BALB/c mice. Under direction of
FRANSISKA R. ZAKARIA, BAMBANG PONTJO PRIOSOERYANTO, and
SRI WIDOWATI.
Sorghum is a rich source of various phytochemicals including tannins,
phenolic acids, anthocyanins, phytosterols and policosanols. These
phytochemicals have potential to significantly impact human health. The aims of
this study were extraction of sorghum bioactive compounds, evaluation of the
extract activity in enhancing lymphocyte cell proliferation and cancer cell
inhibition by in vitro test, and evaluation of sorghum flour activity in cancer
inhibition on the mice induced by azoxymethane (AOM) and dextran sulfate
sodium (DSS). Degree of polishing affected the chemical composition and
phytochemicals where the content in 50% polished sorghum was higher than in
100%. The bioactive compounds of sorghum was extracted from whole and half
polished sorghum (S50) by using hexane, ethyl acetate and ethanol. The result
showed that sorghum contained flavonoids, phenol hydroquinones, sterols, and
tannins, while sorghum extract mainly contained phenolic compounds that were
higher in ethyl acetate extract than in ethanol extract or hexane extract. Total
phenol content correlated with their ability as free radicals scavenger based on
DPPH analysis. The sorghum extracts were tested on mouse lymphocytes and
cancer cells in vitro using cell culture and MTT methods. The result showed that
sorghum extract enhanced cell proliferation of lymphocyte but inhibited
proliferation of cancer cells. The level of cancer cell inhibition was depended on
the concentration of sorghum extract that was added on cancer cell culture.
Sorghum extracts inhibited proliferation of A 549 cancer cells ≤ 24 %, HCT 116 ≤
22%, Hela ≤ 25 %, and Raji cancer cells ≤ 80 %. Sorghum flour activity was
tested on BALB/c mice induced with azoxymethane (AOM) and dextran sulfate
sodium (DSS). BALB/c mice (n = 24) were divided into 4 groups of 6. Group A is
the standard negative control diet treated with cornstarch as the carbohydrate
source. Group B is the positive control treated with standard diet, C is a group
treated with source of carbohydrate from 50% sorghum and 50% cornstarch and
D is the group treated with 100% sorghum. Group B, C, and D were
intraperitoneal injection of AOM (10 mg/kg body weight), followed by 1%
(weight/volume) DSS in drinking water for 7 days. The result showed that
sorghum flour can inhibit carcinogenesis on the mice which were induced by
AOM and DSS. The body weight and diet consumption of mice group B < C < D.
Mice group diet with sorghum flour as 50% and 100% source of carbohydrate (C
and D) showed higher levels on cancer inhibition based on the histopathological
profile than the group without sorghum (B). The results were supported by the
COX-2 expression that was observed by DAB immunohistochemical staining. It
is assumed that phytochemical compounds and fiber in sorghum work
synergically on the mice group diet with sorghum flour in inhibiting colon cancer.
Keywords: sorghum, phytochemicals, cancer, mice, AOM, DSS
RINGKASAN
YUSZDA K. SALIMI. Peranan Ekstrak dan Tepung Sorgum (Sorghum Bicolor L.
Moench) dalam Penghambatan Kanker secara in vitro dan in vivo pada Mencit
BALB/c. Dibimbing oleh FRANSISKA R. ZAKARIA, BAMBANG PONTJO
PRIOSOERYANTO dan SRI WIDOWATI.
Kanker adalah penyakit yang disebabkan oleh adanya pertumbuhan sel
tidak normal, cepat dan tidak terkendali yang diawali mutasi genetik. Prevalensi
kanker diperkirakan pada tahun 2020 akan menjadi 15 juta kasus dengan tingkat
mortalitas sekitar 12 juta jiwa. Penyebab kanker sekitar 90 - 95% berasal dari
faktor eksternal dan sekitar 30 - 35% diantaranya terkait dengan pola makan yang
salah. Sorgum merupakan salah satu serealia sebagai sumber karbohidrat dan serat
pangan yang juga mengandung sejumlah senyawa fitokimia seperti tanin, asam
fenolik, antosianin, dan fitosterol. Senyawa fitokimia yang terkandung dalam
sorgum mempunyai aktivitas antioksidan.
Sorgum belum banyak dikenal di Indonesia karena belum tersedia di pasarpasar dan hanya dikonsumsi sebagian kecil masyarakat di daerah gunung kidul
pada masa paceklik. Sejalan dengan hal tersebut, penelitian ini dilaksanakan
dengan tujuan meningkatkan peranan sorgum sebagai pangan fungsional
pencegah kanker. Secara rinci tujuan khusus dari penelitian ini adalah
menganalisis komponen kimia dan fitokimia tepung biji sorgum varietas kawali
berdasarkan tingkat penyosohan, menguji pengaruh ekstrak sorgum dalam
meningkatkan proliferasi sel limfosit dan menghambat proliferasi sel kanker
secara in vitro serta mengevaluasi aktivitas tepung sorgum secara in vivo pada
mencit percobaan dalam kaitannya sebagai pangan fungsional untuk
penghambatan kanker.
Penelitian tahap pertama difokuskan pada analisis komponen kimia dan
fitokimia sorgum utuh (tanpa sosoh) dan yang disosoh (DS 50%). Hasil penelitian
tahap pertama menunjukkan karbohidrat pati merupakan komponen kimia yang
paling banyak terdapat pada sorgum. Komponen kimia lainnya seperti protein,
lemak, mineral, dan serat pangan -glukan yang terkandung dalam sorgum tanpa
sosoh lebih tinggi dari sorgum yang disosoh. Tepung sorgum yang diekstraksi
berdasarkan tingkat kepolaran pelarut menunjukkan rendemen ekstrak yang
berbeda, ekstrak etanol > etil asetat > heksana. Kandungan flavonoid dan fenol
hidroquinon terkonsentrasi pada ekstrak etil asetat dan etanol. Hal ini seiring
dengan kadar total fenol dan aktivitas antioksidan pada ekstrak etil asetat lebih
tinggi dari ekstrak etanol dan ekstrak heksana.
Penelitian tahap kedua menguji potensi ekstrak sorgum utuh (S0) dan
sorgum sosoh (S50) terhadap proliferasi sel limfosit limfa (splenosit) tikus dan
berbagai alur sel kanker secara in vitro. Ekstrak heksana, etil asetat, dan etanol S0
dan S50 menunjukkan peningkatan proliferasi sel limfosit tikus yang
mengindikasikan kemampuan sorgum dalam meningkatkan fungsi sel limfosit
yang juga berarti peningkatan respon imun. Penghambatan ketiga ekstrak sorgum
terhadap proliferasi sel kanker kolon HCT 116, sel kanker paru-paru A549, sel
kanker servik HeLa, dan sel kanker limfoma Raji umumnya menunjukkan hasil
positif. Ekstrak etil asetat dan etanol S0 dan S50 menunjukkan penghambatan
proliferasi yang tinggi (> 50%) pada sel kanker limfoma Raji.
Penelitian tahap ketiga menguji secara in vivo pada mencit percobaan jenis
BALB/c sebanyak 24 ekor untuk mengevaluasi aktivitas biologis tepung sorgum
yang disosoh sebagian (S50) dalam kaitannya dengan penghambatan kanker
kolon. Masa perlakuan didahului oleh masa adaptasi selama seminggu. Pada masa
adaptasi, mencit diberi pakan standar (kontrol) sebagai makanan dan air sebagai
minuman (ad libitum). Pada akhir masa adaptasi mencit dikelompokkan ke dalam
empat kelompok A, B, C, dan D. Kelompok A merupakan kelompok mencit
kontrol negatif dengan perlakuan ransum standar yang menggunakan sumber
karbohidrat maizena 100%. Kelompok B merupakan kelompok mencit kontrol
positif dengan perlakuan ransum standar dan diinduksi karsinogen AOM dan
DSS, kelompok C merupakan kelompok mencit perlakuan dengan sumber
karbohidrat sorgum 50% dan maizena 50% dan kelompok D merupakan
kelompok mencit perlakuan dengan sumber karbohidrat sorgum 100% dengan
induksi karsinogen yang sama.
Evaluasi aktivitas biologis tepung sorgum terhadap mencit secara
makroskopis dilakukan dengan mengamati tingkah laku mencit setiap hari, berat
badan setiap 3 hari, konsumsi ransum setiap hari. Mencit yang diberi sorgum (C
dan D) memiliki rata-rata kenaikan bobot badan dan jumlah konsumsi ransum
yang lebih tinggi dibandingkan kelompok yang tidak diberi sorgum (B). Secara
histopatologi dilakukan dengan mengamati jaringan kolon dengan pewarnaan
hematoksilin-eosin (HE) dan imunohistokimia (IHK) dengan antibodi antiCOX-2.
Hasil menunjukkan kelompok mencit yang diberi sorgum (C dan D) memiliki
profil histopatologi penanda colitis lebih rendah dan berbeda nyata dengan
kelompok kontrol positif (B). Kelompok mencit yang diberi sorgum 100% (D)
mampu menghambat pertumbuhan kanker kolon lebih tinggi dari kelompok yang
diberi sorgum 50% (C) dan yang tidak diberi sorgum (B). Hal ini sejalan dengan
hasil imunohistokimia, COX-2 yang tertampil pada kelompok B > C > D.
Potensi tepung biji sorgum dalam penghambatan kanker kolon diduga disebabkan
oleh komponen bioaktif senyawa fitokimia yang mampu berikatan dengan
metabolit reaktif hasil detoksifikasi sehingga dapat segera dinetralkan lalu
dikeluarkan dari kolon. Serat -glukan yang terkandung dalam sorgum diduga
mampu memodulasi mikrobiota penghasil butirat sehingga menghambat
karsinogenesis kanker kolon.
Kata Kunci : sorgum, in vitro, in vivo, sel kanker, mencit BALB/c, kanker kolon.
© Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2012
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau
seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
PERANAN EKSTRAK DAN TEPUNG
SORGUM (Sorghum bicolor L.) DALAM
PENGHAMBATAN KANKER SECARA IN VITRO
DAN IN VIVO PADA MENCIT BALB/c
YUSZDA K. SALIMI
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Penguji pada Ujian Tertutup : Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS
Dr. Ir. Endang Prangdimurti, M.Si
Penguji pada Ujian Terbuka : Prof. Dr. Ridwan Tahir, MS
Dr. Ir. Slamet Budiyanto. M.Si
Judul Disertasi
: Peranan Ekstrak dan Tepung Sorgum (Sorghum bicolor L.)
dalam Penghambatan Kanker secara in vitro dan in vivo pada
Mencit BALB/c
Nama
: Yuszda K. Salimi
NRP
:
F261060021
Disetujui,
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Fransiska R. Zakaria, M.Sc
Ketua
Prof. drh. Bambang P. Priosoeryanto, PhD., APVet.
Anggota
Dr. Ir. Sri Widowati, MApp.Sc
Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi, M.Sc
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr.
Tanggal Ujian : 20 Januari 2012
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Segala puji hanya kepada Allah SWT atas karunia dan rahmatNya yang
selalu dilimpahkan sehingga disertasi yang berjudul “ Peranan Ekstrak dan
Tepung Sorgum (Sorghum bicolor L.) dalam Penghambatan Kanker secara in
vitro dan in vivo pada mencit BALB/c “ berhasil diselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang tak
terhingga kepada kedua orang tua, Alm. Kasiru Salimi dan Ibunda Fatmah Salimi
Buluati, suami tercinta Masrin M. Ali, SE dan Ananda Mahirah Salsabila Ali dan
Ahmad Kamaluddin Ali atas segala cintanya, kasih sayang, pengertian, kesabaran,
dukungan dan doanya. Adik Abdul Haris ST, Netty Setyawaty SKM, M.Kes atas
dukungan dan doanya sehingga penulis selalu semangat untuk menyelesaikan
studi ini.
Penghargaan dan terima kasih penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Ir.
Fransiska R. Zakaria, MSc selaku Ketua Komisi pembimbing, Prof. drh. Bambang
Pontjo Priosoeryanto, PhD., APVet., dan Dr. Ir. Sri Widowati, MApp.Sc sebagai
anggota komisi pembimbing yang selalu sabar dan bijaksana memberikan
bimbingan, motivasi dan bantuan bahan penelitian sehingga penulis memperoleh
kemudahan dalam menyelesaikan penelitian dan disertasi ini. Terima kasih
kepada Ketua Program Studi Ilmu Pangan (IPN) Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi
dan seluruh staf PS-IPN. Terima kasih penulis sampaikan Prof. Dr. drh. Maria
Bintang, MS dan Dr. Ir. Endang Prangdimurti, MSi selaku penguji pada ujian
tertutup dan Prof. Dr. Ir. Ridwan Tahir dan Dr. Ir. Slamet Budiyanto selaku
penguji pada ujian terbuka.
Terima kasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI) atas
beasiswa BPPS dan bantuan penelitian melalui program Hibah Bersaing 20082010 dan Hibah Doktor 2011, Departemen Pertanian melalui program KKP3T
tahun 2009 dan Stem Cell Cancer Institute Jakarta atas donasi sel kanker. Terima
kasih penulis sampaikan pada Rektor Universitas Negeri Gorontalo (UNG) dan
rekan-rekan dosen UNG.
Terima kasih yang tulus penulis sampaikan pada guru TK, SD, SLTP,
SLTA, dan dosen-dosen S1, S2, S3 yang telah memberikan ilmu dengan tulus
sehingga penulis sampai pada jenjang ini.
Terima kasih kepada teman-teman di Ilmu Pangan, angkatan 2006, 2007,
dan 2008. Triana Setyawardani, Elvira Syamsir, Didah NF, Puspita Sari, Irma
Isnafia, Andarini, Paini Widyawati, Emma Rochima, Rahman Karnila, Nurhayati,
Andi Early, Mega Safithri, Yanti, atas dukungan, motivasi, serta menjadi tempat
berbagi suka dan duka selama menyelesaikan studi S3 di Program Studi Ilmu
Pangan.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Nur Fathonah Sadek, Sri
Anggarini, Akhyar, Selma, Nindira dan staf laboratorium IPB, Bu Silmi, Pak
Taufik, Pak Wahid, Pak Adi, Pak Kasnadi, Pak Sobirin, Bu Ari, Bu Martinah, Bu
Sri, Bu Kiki, Bu Sari, serta seluruh keluarga, sahabat dan semua pihak yang tidak
dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu selama ini.
Semoga Allah SWT senantiasa meridhoi segala usaha kita dan semoga karya
ilmiah ini dapat bermanfaat.
Bogor, Januari 2011
Yuszda K, Salimi
F 261060021
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Gorontalo pada tanggal 23 Maret 1971 sebagai anak
sulung dari pasangan Kasiru Salimi (Almarhum) dan Fatmah Buluati. Sekolah
dasar hingga menengah penulis selesaikan di Gorontalo. Pendidikan sarjana
ditempuh di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Hasanuddin Makassar, lulus pada tahun 1997. Pada tahun 2001,
penulis diterima di Program Studi Biokimia Sekolah Pascasarjana IPB dan
menamatkannya pada tahun 2005. Kesempatan untuk melanjutkan program
doktor pada program studi Ilmu Pangan Sekolah Pascasarjana IPB diperoleh pada
tahun 2006. Beasiswa pascasarjana diperoleh dari beasiswa BPPS DIKTI.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Jurusan Kimia Fakultas
pendidikan MIPA Universitas Negeri Gorontalo sejak tahun 1998 hingga
sekarang.
Selama mengikuti pendidikan program doktor ini, penulis mendapatkan
bantuan dana penelitian dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI)
melalui Hibah Bersaing 2008-2010 dan Hibah Doktor 2011. Penulis juga aktif
mengikuti beberapa seminar nasional maupun lokal IPB serta pelatihan yang
menunjang program doktor. Karya ilmiah dengan judul “ Pengaruh Penyosohan
Serealia Sorgum terhadap Kandungan Gizi, Ekstrak -glukan dan Aktivitas
Proliferasi Sel limfosit” telah diterbitkan pada jurnal Saintek Volume 6 Nomor γ
pada bulan November β011. Artikel berjudul “Aktivitas Ekstrak Sorgum
(Sorghum bicolor L) terhadap Penghambatan Proliferasi Sel Kanker kolon HCT
116” , telah diterima dan akan diterbitkan jurnal Entropi Volume 7 Nomor β pada
bulan Agustus 2012. Desiminasi karya ilmiah ini juga disajikan dalam bentuk
poster pada International Society for Nutraceutical and Function Food (ISNFF)
International Conference, Bali 11-15 Oktober 2010 dan pada Seminar
International Perhimpunan Alumni Mahasiswa Indonesia Belanda, Jakarta 21
November 2011.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ……….…………………………..………..……………
xxiii
DAFTAR GAMBAR ……………………………………..……..…………
xxv
DAFTAR LAMPIRAN…………………………..…..……………………..
xxvii
DAFTAR SINGKATAN……………………..…………..………………...
xxix
PENDAHULUAN………………………..………………………………....
1
Latar belakang……………..…..…….…………………………………..
1
Hipotesis……...………………….……………………………………..
3
Tujuan Penelitian ..………...………..…………………………………..
4
Manfaat Penelitian ……….…………….………………………………..
4
Ruang Lingkup Penelitian……………...…………..……………………
5
TINJAUAN PUSTAKA…………………....………………………………
7
Sorgum……………..……………………...…………………………….
7
Kanker….……………………………...………………………….……..
16
Kultur Sel……………………………..………………………………….
33
KARAKTERISTIK EKSTRAK SORGUM BERDASARKAN TINGKAT
PENYOSOHAN………………...…………………………………………..
Abstrak…………………………………...……………………………....
37
37
Abstract.………………...………………………………………………..
37
Pendahuluan……………………..……………………………………….
38
Bahan dan Metode…………………...…………………………………..
39
Waktu dan Tempat Penelitian…………………….…………………..
39
Bahan dan Alat..…………………..………………………………….
39
Metode Penelitian……………………..……………………………...
40
Analisis Data…………….……………………………………………
46
Hasil dan Pembahasan……………..…………………………………….
46
Pengaruh Derajat Sosoh Terhadap Komposisi Kimia………………..
46
Ekstraksi Sorgum………….…………….……………………………
50
Pengujian Komponen Fitokimia……………...………………………
52
Total Fenol dan Aktivitas Antioksidan Ekstrak Sorgum………….….
53
Simpulan…………..……………………………………………………..
55
AKTIVITAS EKSTRAK SORGUM TERHADAP PENGHAMBATAN
PROLIFERASI BEBERAPA ALUR SEL KANKER SECARA IN
VITRO………………………………………………………………………………...
57
Abstrak…………….……………………………………………………..
57
Abstract…………….…………………………………………………….
57
Pendahuluan…………………...…………………………………………
58
Metode Penelitian……………..…………………………………………
59
Waktu dan Tempat………………..………………………………….
59
Bahan dan Alat..…………….………………………………………..
59
Metode Penelitian…………………….………………………………
59
Hasil dan Pembahasan…………………...………………………………
64
Sitotoksik ekstrak sorgum terhadap Artemia salina Leach…………..
64
Aktivitas ekstrak sorgum terhadap proliferasi limfosit………………
65
Kemampuan ekstrak sorgum dalam menghambat proliferasi
beberapa alur sel kanker…………………………………………...…
Simpulan…………………………………………………………………
68
76
TEPUNG SORGUM MENGHAMBAT KANKER KOLON PADA
MENCIT BALB/c YANG DIINDUKSI AZOKSIMETANA (AOM) DAN
DEKSTRAN SODIUM SULFAT (DSS)……………………………...........
77
Abstrak…………….……………………………………………………..
77
Abstract…………….…………………………………………………….
77
Pendahuluan…………………...…………………………………………
78
Bahan dan Metode..…………..………………………………………….
79
Waktu dan Tempat………………..…………………………………..
79
Bahan dan Alat…..………….………………………………………...
79
Metode Penelitian…………………….………………………………
81
Hasil dan Pembahasan…………………...………………………………
93
Pengaruh pemberian tepung sorgum terhadap konsumsi ransum dan
bobot badan mencit BALB/c...............................................................
93
Pengamatan secara makroskopis mencit BALB/c ……………..…….
96
Evaluasi mikroskopis mencit BALB/c yang diinduksi Azoksimetana
(AOM) dan Dekstran Sodium Sulfat (DSS) dengan pewarnaan
Hematoksilin-eosin (HE) dan imunohistokimia (IHK)........................
98
Simpulan…………………………………………………………………
110
PEMBAHASAN UMUM……………….………………………………….
111
SIMPULAN DAN SARAN………………………………………………..
115
Simpulan…………………………………………………………………
115
Saran…….……………………………………………………………….
116
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….
117
LAMPIRAN………………………………………………………………...
127
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Bagan alir ruang lingkup penelitian... …………………………...............
6
2
Tanaman dan biji sorgum...................…………………………...............
8
3
Penampang melintang biji sorgum............................................................
10
4
Struktur
12
5
Struktur asam fenolik sorgum (Awika et al. 2004)....…………...............
6
Struktur komponen flavonoid sorgum (Dicko et al. 2006)……...............
14
15
7
Struktur antosianin dan 3-deoksiantosianidin sorgum (Awika et al.
2004)..........................................................................................................
15
8
Karsinogenesis kanker oleh senyawa kimia (Levi 2000)..........................
18
9
Karsinogenesis kanker kolon (Powell et al. 1993)....................................
10
Metabolisme Azoksimetana (Rosenberg et al. 2009)...............................
11
Reaksi MTT (3[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5- diphenyltetrazolium
bromide)....................................................................................................
36
12
Biji sorgum berdasarkan tingkat penyosohan ………………..................
48
13
Indeks stimulasi proliferasi sel limfosit ekstrak tepung sorgum non
sosoh.........................................................................................................
66
14
Indeks stimulasi proliferasi sel limfosit tepung ekstrak sorgum DS 50%.
67
15
Mikrograf penghambatan sel kanker oleh ekstrak sorgum.......................
70
16
Pengaruh ekstrak sorgum terhadap penghambatan proliferasi sel kanker
Hela, HCT116, A549................................................................................
71
17
Pengaruh ekstrak sorgum terhadap penghambatan sel kanker Raji..........
73
18
Diagram alir pengujian in vivo pada mencit BALB/c...............................
83
19
Kurva konsumsi ransum mencit selama 19 minggu ………….................
94
20
Kurva pertambahan bobot badan mencit selama 20 minggu …...............
95
21
Patologi anatomi mencit............................................................................
97
(1,γ)(1,4)-D-glukan (Laroche & Michaud 2006).....................
21
25
22
Fotomikrograf jaringan ginjal mencit.......................................................
99
23
Fotomikrograf jaringan hati mencit..........................................................
101
24
Fotomikrograf kolon mencit kelompok B…………………….................
102
25
Fotomikrograf kolon mencit......................................................................
103
26
Fotomikrograf kolon mencit BALB/c dengan histopatologi
imunohistokimia........................................................................................
106
Perkiraan model penghambatan kanker oleh komponen bioaktif
sorgum......................................................................................................
109
27
KARAKTERISTIK EKSTRAK SORGUM BERDASARKAN
TINGKAT PENYOSOHAN
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh informasi komponen kimia dan
fitokimia yang terdapat pada sorgum berdasarkan derajat penyosohan. Sorgum
diekstraksi berdasarkan tingkat kepolaran dengan pelarut heksana, etil asetat dan
etanol. Hasil menunjukkan derajat penyosohan mempengaruhi komposisi kimia
dan fitokimia. Sorgum utuh (non sosoh) mempunyai sejumlah komponen kimia
flavonoid, fenol hidrokuinon, sterol, dan tanin yang lebih tinggi dari sorgum yang
telah disosoh 50% dan 100%. Senyawa fitokimia, terutama fenolik lebih
terkonsentrasi pada ekstrak etil asetat. Total fenol ekstrak etil asetat sorgum >
ekstrak etanol > ekstrak heksana. Kadar total fenol berkorelasi dengan
kemampuan menangkal radikal bebas yang ditunjukkan melalui pereaksi DPPH.
Ini mengindikasikan bahwa polifenol merupakan kontributor terhadap sifat
antioksidan pada biji sorgum.
Kata Kunci : sorgum sosoh, ekstrak heksana, ekstrak etil asetat, ekstrak etanol,
fitokimia
ABSTRACT
This study was conducted to obtain information of chemical components
and phytochemicals found in sorghum based on the degree of polishing. Sorghum
was extracted based on solvent polarity with hexane, ethyl acetate and ethanol.
The results indicated that the degree of polishing affected the chemical
composition and phytochemicals. Unpolished whole sorghum has chemical
flavonoids, phenols hydroquinone, sterols, and tannins that are higher than
sorghum which was polished 50% and 100%. Phytochemical compounds, mainly
phenolic, are more concentrated in the ethyl acetate extract. Total phenol in ethyl
acetate extract of sorghum > ethanol extract > hexane extract. Total phenol
content of the extract was highly correlated with the ability to function as
scavenger of free radicals as shown by DPPH reagent. This indicates that the
polyphenols are contributors to the antioxidant properties in grain sorghum.
Keywords: sorghum polished, hexane extract, ethyl acetate extract, ethanol
extract, phytochemical
PENDAHULUAN
Sorgum merupakan serealia yang sangat penting untuk memenuhi
kebutuhan karbohidrat dan telah dimanfaatkan sebagai sumber bahan pangan
pokok ke-5 di dunia setelah gandum, beras, jagung dan barley (FAO 2005).
Sorgum merupakan bahan pangan pokok di negara semi tropis baik di Afrika
maupun Asia. Konsumen sorgum sering diidentikkan dengan masyarakat
marginal. Sifat inferior ini berimplikasi pada kurang berkembangnya komoditas
sorgum. Perhatian pemerintah masih kurang dalam pengembangan sorgum di
Indonesia, padahal sorgum berpotensi sebagai sumber karbohidrat alternatif
pengganti beras yang dapat menunjang program diversifikasi pangan. Tepung
sorgum dapat sebagai pendamping tepung beras dan terigu, diolah menjadi aneka
pangan tradisional, aneka cake dan cookies. Sorgum sosoh dapat dikonsumsi
sebagai mana layaknya nasi dan aneka produk bentuk butiran (brondong/pop
sorghum, renginang, tape, wajik). Tepung sorgum dapat sebagai pendamping
tepung beras dan terigu, diolah menjadi aneka pangan tradisional, aneka cake dan
cookies. Saat ini sudah dikembangkan produk sorgum instan seperti nasi sorgum
instan, bubur dan sereal sarapan (Widowati 2010).
Sorgum mempunyai prospek yang sangat baik untuk dikembangkan secara
komersial di Indonesia, karena didukung oleh kondisi agroekologi dan
ketersediaan lahan yang cukup luas. Luas lahan kering mencapai 23.3 juta hektar
yang tersebar di pulau Sumatra, Jawa, Bali, Nusa Tenggara, Kalimantan, Sulawesi
dan belum dimanfaatkan sekitar 39% (Direktorat Serealia 2004).
Analisis komponen kimia merupakan analisis yang diterapkan untuk
mengetahui nutrisi yang terkandung dalam suatu bahan pangan. Prinsip ekstraksi
adalah melarutkan senyawa polar dalam pelarut polar dan senyawa non polar
dalam senyawa non polar. Secara umum ekstraksi dilakukan secara berturut-turut
mulai dengan pelarut non polar (n-heksana), lalu pelarut kepolarannya menengah
atau semi polar (etilasetat) kemudian pelarut bersifat polar (etanol) (Harborne
1996).
Metode ekstraksi yang umum digunakan adalah maserasi (penggunaan
pelarut organik). Maserasi merupakan proses perendaman sampel dengan pelarut
organik dengan beberapa kali pengocokan atau pengadukan dalam temperatur
ruangan.
Proses
ini
sangat
menguntungkan
karena
perendaman
akan
mengakibatkan pemecahan membran sel akibat perbedaaan tekanan antara di
dalam sel dan di luar sel sehingga metabolit sekunder yang ada dalam sitoplasma
akan terlarut dalam pelarut organik.
Komposisi kimia dan senyawa fitokimia terdistribusi dengan kadar yang
berbeda pada setiap bagian. Perbedaan komposisi kimia dan kadar fitokimia pada
biji atau buah sangat dipengaruhi oleh tingkat ketuaan atau kematangan, kondisi
tanah, kondisi lingkungan dan cara pengolahan (Chludil et al. 2008).
Perbedaan distribusi komponen kimia dan senyawa fitokimia pada sorgum
serta perbedaan kelarutan dalam berbagai pelarut mendasari dilakukannya analisis
kimia dan pengujian keberadaan senyawa fitokimia. Pemilihan ekstraksi dengan
pelarut berdasarkan tingkat kepolaran diharapkan mampu mengekstrak secara
maksimal komponen bioaktif yang terdapat pada sorgum. Komponen bioaktif
yang terlarut dalam ekstrak diharapkan dapat berfungsi menghambat sel kanker
melalui aktivitas biologisnya.
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan mulai Januari – Maret 2010 di Laboratorium
Kimia SEAFAST Center dan Departemen Ilmu & Teknologi Pangan IPB.
Bahan dan Alat
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah sorgum varietas
kawali dari daerah gunung kidul, Yogyakarta. Bahan kimia untuk analisis, terdiri
dari n-heksan, etil asetat, etanol, Folin Ciocalteu Fenol, asam galat, asam
askorbat, enzim termamyl, dan 1,1-difenil-2-pikrilhidrasil (DPPH). Peralatan
antara lain : satake polisher, dismill, evaporator, spektrofotometer dan alat
penunjang lainnya.
Metode Penelitian
Proses penyosohan dan penepungan biji sorgum
Sorgum
yang
digunakan
adalah
varietas
Kawali
karena
banyak
dibudidayakan petani di Indonesia dan telah digunakan oleh peneliti sebelumnya.
Pembersihan biji sorgum dari material selain biji sorgum, seperti potongan batang,
daun, sorgum yang tidak sehat (kecil, keriput, dan pecah), batu-batuan, dll.
Selanjutnya biji sorgum yang telah bersih tersebut disosoh dengan alat satake
polisher berdasarkan waktu penyosohan 10, 20, 30, 40, 50, 60 detik. Kulit akan
terpisah selama proses penyosohan. Rendemen hasil sosohan dihitung sebagai
persen bobot hasil dari bobot awal sebelum disosoh. Dari tahapan di atas,
diperoleh sorgum sosohan. Biji sorgum hasil penyosohan selanjutnya dibuat
tepung dengan menggunakan alat dishmill menjadi tepung sorgum dengan ukuran
partikel 60 mesh.
DS (%) =
∑produk sampingan hasil sosoh biji serealia waktu sosoh tertentu
∑produk sampingan hasil sosoh biji serealia waktu sosoh sempurna
RS (%) =
∑ biji serealia waktu sosoh tertentu
x 100%
∑ biji serealia utuh
Keterangan :
DS = derajat sosoh (%)
RS = rendemen biji serealia tersosoh (%)
Komposisi Kimia Sorgum
Analisis komponen kimia tepung biji sorgum non sosoh, DS 50% dan DS
100% dilakukan dengan metode AOAC (2004). Analisis proksimat biji sorgum
yang dilakukan meliputi kadar air (metode oven), kadar abu (metode tanur), kadar
lemak (metode ekstraksi soxhlet), protein (metode mikro-kjeldahl), dan
karbohidrat (by difference).
Kadar air (AOAC 2004). Tepung sorgum ditentukan kadar airnya dengan
metode gravimetrik. Tepung sorgum sebanyak 2 g dimasukkan dalam wadah
kosong yang sudah diketahui beratnya. Sampel dikeringkan dalam oven vakum
suhu 70oC selama 24 jam. Kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang.
x 100%
Selisih berat sampel setelah pemanasan merupakan jumlah kadar air yang
terkandung dalam sampel.
Kadar abu metode tanur (AOAC 2004). Tepung sorgum sebanyak 5 g
dimasukkan dalam wadah kosong yang sudah diketahui beratnya. Sampel
dimasukkan ke dalam tanur dengan suhu 300oC selama 1 jam, kemudian suhu
tanur dinaikkan hingga 450oC selama 6 jam. Sampel didinginkan ke dalam
desikator selama 15 menit, lalu ditimbang apabila beratnya sudah konstan.
Kadar protein total metode Kjeldahl (AOAC 2004). Penentuan protein
berdasarkan oksidasi bahan-bahan berkarbon dan konversi nitrogen menjadi
amonia. Tepung sorgum ±5 gram dimasukkan ke dalam labu Kjeldahl. Kemudian
ditambahkan 1.9 ± 0.1 g K2SO4, 40 ± 10 mg HgO, dan 2 ± 0.1 mL H2SO4 serta
ditambahkan beberapa butir batu didih. Sampel dididihkan selama 1-1.5 jam
sampai cairan menjadi jernih. Selanjutnya didinginkan, setelah dingin
ditambahkan air perlahan-lahan, kemudian didinginkan kembali. Setelah dingin,
isi labu dipindahkan ke alat distilasi. Labu dibilas 5-6 kali dengan air 1-2 ml air.
Air bilasan ini dipindahkan ke alat distilasi. Di bawah kondensor diletakkan
erlenmeyer yang berisi 5 ml larutan H3BO3 dan 2-4 tetes indikator (campuran
metilen merah dan metilen biru). Ujung tabung kondensor terendam di bawah
larutan H3BO3. Pada alat distilasi ditambahkan 8-10 mL larutan NaOH-Na2S2O3,
kemudian dilakukan destilasi sampai tertampung kira-kira 15 ml distilat dalam
erlenmeyer. Distilasi dititrasi dengan HCl 0.02 N sampai terjadi perubahan warna
menjadi abu-abu. Hal ini juga dilakukan terhadap blanko.
Persentase kadar nitrogen dalam sampel dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut:
N (%) =
(mL HCl sampel-mL HCl blanko) x normalitas HCl x 14.007
mg sampel
% Protein = % N x faktor konversi
x 100
Penentuan Kadar Serat Pangan ( Asp et al.1983)
Tepung sorgum ± 5 g ditimbang dan dimasukkan ke dalam labu Erlemeyer.
Ditambahkan 25 ml buffer natrium fosfat 0.1 M pH 6 sambil diaduk. Enzim
termamyl ditambahkan 0.1 ml. Labu erlenmeyer ditutup dengan aluminium foil
dan diinkubasi dalam penangas air suhu 100oC selama 15 menit. Dibiarkan dingin
kemudian ditambahkan 20 ml air destilata dan pH diatur menjadi 1.5 dengan HCl.
Ditambahkan 100 mg enzim pepsin, labu erlenmeyer ditutup dan diinkubasi
dalam penangas air bergoyang pada suhu 40oC selama 60 menit. Kemudian
ditambahkan 20 ml air destilata dan pH diatur menjadi 6.8 menggunakan NaOH.
Enzim pankreatin ditambahkan 100 mg, labu erlenmeyer ditutup dan diinkubasi
dalam penangas air bergoyang pada suhu 40oC selama 60 menit. pH diatur
menjadi 4.5 menggunakan HCl. Dilakukan penyaringan dengan menggunakan
Crucible (porosity 2) yang telah diketahui beratnya dan mengandung 0,5 celite
kering. Dilakukan pencucian 2 x 10 ml air destilata. Selanjutnya antara residu dan
filtrat dipisahkan untuk analisis lebih lanjut.
Residu (analisis serat pangan tidak larut). Residu ditambahkan 2 x 10 ml
etanol 95% dan 2 x 10 ml aseton. Dikeringkan pada suhu 105oC sampai mencapai
berat konstan (semalam). Ditimbang setelah didinginkan dalam desikator (D1).
Kemudian diabukan pada suhu 550oC selama 5 jam. Ditimbang setelah
didinginkan dalam desikator.
Filtrat (analisis serat pangan yang larut). Filtrat (100ml) ditambahkan
400 ml etanol 95% dalam keadaan hangat (suhu 60oC). Biarkan mengendap
selama 1 jam. Dilakukan penyaringan menggunakan crucible (porosity 2) yang
telah diketahui beratnya dan mengandung 0.5 gram celite. Cuci dengan 2 x 10 ml
etanol 78%, 2x 10 ml etanol 95% dan 2 x 10 ml aseton. Dikeringkan pada suhu
105oC selama semalam. Ditimbang setelah didinginkan dalam desikator (D2).
Diabukan pada suhu 555oC selama 5 jam. Ditimbang setelah didinginkan dalam
desikator (I2). Blanko dibuat sesuai dengan prosedur diatas tetapi tanpa sampel
(B1 dan B2).
D1-I1-B1
% Serat pangan tidak larut = --------------------- x 100
W
% Serat pangan larut
D2-I2-B2
= --------------------- x 100
W
Keterangan :
W = berat sampel (gram)
D = berat setelah pengeringan (gram)
I = berat setelah pengabuan (gram)
B = berat blanko bebas abu (gram)
Kadar Pati (AOAC 2004)
Tepung sorgum sebanyak 2 g dimasukkan ke dalam labu erlemeyer,
ditambahkan 200 ml larutan HCl 3% dan dipanaskan pada pendingin balik tegak.
Setelah dingin dan dinetralkan dengan NaOH 10%. Larutan diencerkan sampai
500 ml di dalam labu takar, kemudian disaring. Sebanyak 10 ml larutan (filtrat)
dipipet dan dimasukkan ke dalam labu erlemeyer 250 ml dan ditambahkan 25 ml
larutan luff Schoorl, 15 ml air suling dan beberapa batu didih.
Larutan dipanaskan pada pendingin balik tegak. Pemanas diatur sehingga
isi labu erlemeyer mendidih dalam waktu kurang lebih 3 menit dan dipertahankan
selama 10 menit. Kemudian didinginkan secara cepat pada air mengalir serta
ditambahkan 10 ml KI 30% dan 25 ml H2SO4 25% secara perlahan. Setelah reaksi
selesai dititrasi dengan larutan tiosulfat 0,1 N yang telah distandarisasi (a ml).
Larutan kanji digunakan sebagai petunjuk. Blanko dibuat seperti diatas (b ml).
A x F x 0.9
Kadar pati (%) = ---------------- x 100%
mg
dimana :
A = angka tabel Luff Schoorl, berdasarkan selisih ml titrasi (b-a)
F = faktor pengenceran
mg = bobot contoh (mg)
0.9 = angka perbandingan
Ekstraksi tepung sorgum metode maserasi (Houghton & Raman 1998).
Ekstraksi tepung sorgum utuh (S0), sorgum derajat sosoh 50% (DS50),
sorgum derajat sosoh 100% (DS100) berdasarkan tingkat kepolaran pelarut, yaitu
heksana (nonpolar), etil asetat (semipolar), dan etanol (polar). Tepung sorgum 100
gram dimaserasi dengan pelarut heksana 400 ml pada suhu ruang selama 24 jam.
Perbandingan tepung dengan pelarut 1:4 (b/v). Campuran tersebut disaring
menggunakan saringan vakum. Filtrat heksana diuapkan dengan rotavapor pada
suhu 40oC dan sisa pelarut heksana dihembuskan dengan gas nitrogen sampai
bobot tetap. Substrat heksana berupa padatan yang tidak lolos dalam filterisasi
kemudian digunakan sebagai sampel untuk ekstraksi dengan pelarut etil asetat.
Ekstraksi dengan pelarut etil asetat diulangi lagi seperti prosedur ekstraksi
heksana. Substrat etil asetat berupa padatan yang tidak lolos dalam filterisasi
kemudian digunakan sebagai sampel untuk ekstraksi dengan pelarut etanol.
Ekstraksi dengan pelarut etanol diulangi lagi seperti prosedur ekstraksi heksana.
Rendemen ekstrak dihitung sebagai persentase bobot ekstrak kering (tanpa
pelarut) dengan bobot tepung awal.
Analisis fitokimia kualitatif
Analisis fitokimia dilakukan untuk mengetahui keberadaan alkaloid,
flavonoid, sterol, triterpenoid, fenol hidrokuinon, saponin, dan tannin dalam
ekstrak sorgum (Harborne 1996).
Analisis Flavonoid dan Fenolik. Penentuan adanya flavonoid dan
senyawa fenolik dilakukan dengan melarutkan 0.1 g sampel dengan metanol
sampai semua sampel terendam, kemudian dipanaskan. Larutan dipipet dan
diteteskan pada 2 spot plate masing-masing 5 tetes. Pada spot plate pertama
ditambahkan NaOH 10% (b/v), timbulnya warna merah menandakan positif
senyawa fenol hidrokuinon. Pada spot plate kedua ditambahkan 1 tetes H2SO4
pekat, timbulnya warna merah menandakan positif senyawa flavonoid .
Analisis Triterpenoid dan Sterol. Penentuan adanya triterpenoid dan
sterol dilakukan dengan menambahkan etanol pada 0.1 g sampel dan dipanaskan
lalu disaring. Filtrat diuapkan dan ditambahkan eter. Lapisan eter yang terbentuk
dipipet dan diteteskan pada spot plate lalu ditambahkan pereaksi LB (3 tetes asetat
anhidrat dan 1 tetes H2SO4). Adanya triterpenoid ditandai dengan timbulnya
warna merah atau ungu, sedangkan adanya sterol ditandai dengan adanya warna
hijau.
Analisis Flavonoid, Saponin dan Tanin. Penentuan adanya flavonoid,
saponin dan tanin dilakukan dengan memasukkan 0.1 g sampel dalam gelas piala,
lalu ditambahkan 10 mL air panas dan didihkan selama 5 menit. Kemudian
dimasukkan masing-masing 3 mL larutan ke dalam 2 tabung reaksi. Pada tabung
pertama dimasukkan serbuk mg dan beberapa tetes HCl pekat dan amil alkohol.
Campuran dikocok dan dibiarkan memisah, adanya flavonoid ditunjukkan adanya
warna merah coklat pada lapisan amil alkohol. Pada tabung reaksi kedua
dilakukan pengocokan secara vertikal selama 10 detik dan dibiarkan selama 10
menit. Adanya busa yang stabil menunjukkan adanya saponin, sedangkan sisa
campuran didihkan lagi selama 10 menit lalu disaring. Filtrat ditambahkan dengan
beberapa mL larutan FeCl3 1% (b/v). Timbulnya warna biru atau hijau kehitaman
menunjukkan adanya tanin.
Analisis total fenol (Sahreen et al. 2010).
Total fenol dari ekstrak sorgum ditentukan dengan metode spektrometri.
Ekstrak sorgum (± 1000 mg/ml) sebanyak 1 ml ditambahkan 4 ml larutan natrium
karbonat (75 g/l) kemudian dikocok. Pereaksi Folin-Ciocalteu fenol sebanyak 0.2
mL ditambahkan dan dikocok lagi. Setelah homogen ditambahkan akuades hingga
10 ml dan dikocok kembali. Campuran dibiarkan pada suhu kamar selama 1 jam
dan diukur
725 nm. Total fenol ditentukan dengan menggunakan larutan standar
asam gallat. Hasil yang diperoleh dinyatakan dengan ekuivalen asam gallat
(GAE).
Analisis kemampuan menangkap radikal bebas DPPH (Sahreen et al. 2010)
Aktifitas antioksidan dianalisa berdasarkan kemampuannya menangkap
radikal bebas (radical scavenging activity) DPPH. Larutan ekstrak (± 1000
mg/ml) sebanyak 1 ml ditambahkan 3 ml larutan pereaksi DPPH (60 µM) dan
metanol hingga 10 ml. Ketika radikal DPPH bereaksi dengan senyawa antioksidan
maka kemampuan senyawa ini mendonorkan hidrogen berkurang. Penurunan
kemampuan absorbansi diukur pada panjang gelombang 517 nm setelah 30 menit
diinkubasi. Kemampuan menghambat radikal bebas DPPH dinyatakan dengan %
penghambatan = [(A0 – At)/A0] x 100%, dimana A0 adalah absorbansi kontrol saat
t = 0 detik dan At adalah absorbansi antioksidan pada saat t. Aktivitas antioksidan
ditentukan dengan menggunakan larutan standar asam askorbat konsentrasi 21.6,
43.2, 86.4, 129.6, 172.8, 216 mg/ml sehingga hasil yang diperoleh dinyatakan
dengan ekuivalen asam askorbat (AEAC).
Analisis Data
Data penelitian dinyatakan sebagai rata-rata ± SD dari dua pengukuran
secara paralel. Semua data dianalisis dengan prosedur sidik ragam (ANOVA)
dengan bantuan program SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) versi
17. Apabila hasil analisis sidik ragam menunjukkan ada perbedaan maka
dilanjutkan dengan uji jarak berganda Duncan (Duncan New Multiple Range
Test/DMRT) pada taraf 5%.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Derajat Sosoh terhadap Komposisi Kimia
Sorgum utuh (whole sorghum) terdiri dari lapisan perikarp, endosperm,
dan lembaga. Proses penyosohan biji sorgum utuh (whole grain) menjadi sorgum
sosoh merupakan proses awal sebelum pengolahan lebih lanjut menjadi produkproduk pangan berbahan baku sorgum. Penyosohan dilakukan dengan tujuan
untuk meningkatkan penerimaan konsumen karena penampakan dan rasa yang
kurang disukai (sepet). Sorgum utuh apabila dikonsumsi akan menimbulkan rasa
agak getir di lidah karena mempunyai tekstur yang lebih kasar.
Penyosohan
secara mekanis biasa disebut dengan dehulling atau
decortication bertujuan memisahkan lapisan perikarp dan lapisan testa dari
endosperma biji sorgum (Awika et al. 2005). Mesin penyosoh sorgum yang
digunakan adalah mesin tipe abrasif. Prinsip abrasif didasarkan pada gesekan
antara biji sorgum dengan batu gerinda, biji sorgum dengan rumah batu gerinda
dan juga antara masing-masing biji, sehingga menyebabkan kulit biji terabrasi
dengan cepat mulai dari arah luar hingga permukaan endosperma. Oleh karena
itu derajat sosoh dengan metode ini dapat diukur dengan lama penyosohan
(Mudjisihono & Suprapto, 1987). Proses penyosohan biji sorgum menghasilkan
dedak (bran), lembaga, dan endosperm. Dedak merupakan hasil samping dari
proses penggilingan yang terdiri dari lapisan luar butiran sorgum (perikarp) dan
sejumlah lembaga.
Derajat sosoh merupakan istilah yang menunjukkan seberapa banyak
bagian perikarp yang dipisahkan dari endosperm. Penentuan derajat sosoh
berdasarkan perbandingan jumlah produk sampingan hasil sosoh biji sorgum
waktu sosoh tertentu dan jumlah produk sampingan hasil sosoh biji sorgum
tersosoh sempurna (Tabel 4).
Proses penyosohan berdasarkan waktu penyosohan, merupakan metode
konvensional yang paling mudah, murah dan hingga saat ini masih digunakan di
beberapa negara penghasil sorgum. Hasil menunjukkan semakin lama waktu
penyosohan
maka
semakin
susut
bobot
biji
sorgum
karena
terjadi
pelepasan/kehilangan lapisan kulit perikarp (bran).
Tabel 4 Penentuan derajat sosoh biji sorgum
TS(s)
WA(g)
WS (g)
WD(g)
WH(g)
RS (%)
DS(%)
0
170
0
0
0
0
0
10
170
149.79
18.21
2
88.11
34.21
20
170
140.14
26.86
3
82.44
50.46
30
170
131.77
36.23
2
77.51
68.06
40
170
122.72
43.28
4
72.19
81.31
50
170
117.72
49.28
3
69.25
92.58
60
170
112.77
53.23
4
66.34
100
Keterangan: TS(s)
: waktu sosoh , WA(g): Bobot awal, WS (g): Bobot biji sosoh, WD(g):
Bobot produk sampingan, WH(g): bobot yang hilang, RS (%): Rendemen biji sosoh,
DS(%): Derajat sosoh
Penghitungan rendemen hasil penyosohan biji sorgum bertujuan untuk
mengetahui seberapa besar kehilangan lapisan luar (perikarp) akibat proses
penyosohan. Derajat sosoh (DS) mempengaruhi rendemen sorgum akibat
perlakuan waktu penyosohan. Semakin tinggi waktu penyosohan maka rendemen
semakin kecil.
S0
S50
S100
Gambar 12 Biji sorgum berdasarkan tingkat penyosohan
Komposisi kimia sorgum berbeda-beda tergantung pada varietas dan
waktu penyosohan. Biji sorgum utuh/whole sorghum (S0) dan sorgum sosoh hasil
penyosohan dengan derajat sosoh 50% (S50) dan derajat sosoh 100% (S100)
dipilih untuk dianalisis komponen kimianya.
Tabel 5 Komposisi kimia sorgum
S0
12.53b
8.91b
4.14c
1.36b
73.06c
Kadar *
S50
12.42ab
8.59b
1.98b
0.83ab
76.18b
S100
12.03a
7.49a
1.61a
0.28a
78.58a
2.39a
6.44c
8.83c
2.52b
4.23b
6.75b
2.59b
3.53a
6.12a
64.23a
69.43b
72.47c
Komposisi kimia
Air (%)
Protein (%)
Lemak (%)
Abu (%)
Karbohidrat(by difference)
Serat pangan:
a. Serat pangan larut (%)
b.Serat pangan tidak larut (%)
c. Serat pangan total (%)
Pati (%)
*
Konsentrasi dinyatakan dalam basis kering, kecuali kadar air dalam basis basah
huruf superskrip menunjukkan perbedaan signifikan pada taraf 5%
S0 = tepung sorgum utuh, S50 = tepung sorgum DS 50%, S100 = tepung sorgum DS 100%.
a-c
Biji sorgum memiliki kadar karbohidrat yang tinggi dibandingkan dengan
komposisi kimia lainnya (Tabel 5). Hal ini menunjukkan sorgum dapat digunakan
sebagai sumber karbohidrat pengganti beras sehingga dapat menunjang program
diversifikasi pangan. Sebagian besar karbohidrat sorgum adalah pati (67% - 72%)
yang tersimpan dalam bentuk granula. Pati sorgum mengandung amilosa sekitar
12 - 22 g/100 g bobot basah dan amilopektin sekitar 45 – 55 g/100 g bobot basah.
Energi yang dihasilkan dari tepung biji sorgum utuh sekitar 356 kkal/100 g (Dicko
et al. 2006).
Komposisi kimia tepung sorgum ketiga kelompok penyosohan berbeda
secara signifikan (p
SORGUM (Sorghum bicolor L.) DALAM
PENGHAMBATAN KANKER SECARA IN VITRO
DAN IN VIVO PADA MENCIT BALB/c
YUSZDA K. SALIMI
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER
INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul “Peranan Ekstrak
dan Tepung Sorgum (Sorghum bicolor L.) dalam Penghambatan Kanker secara in
vitro dan in vivo pada Mencit BALB/c” merupakan karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan
tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir disertasi ini.
Bogor, Januari 2012
Yuszda K. Salimi
F 261060021
ABSTRACT
YUSZDA K. SALIMI. The Role Sorghum Extract and Flour (Sorghum bicolor L.)
in Cancer Inhibition in vitro and in vivo in BALB/c mice. Under direction of
FRANSISKA R. ZAKARIA, BAMBANG PONTJO PRIOSOERYANTO, and
SRI WIDOWATI.
Sorghum is a rich source of various phytochemicals including tannins,
phenolic acids, anthocyanins, phytosterols and policosanols. These
phytochemicals have potential to significantly impact human health. The aims of
this study were extraction of sorghum bioactive compounds, evaluation of the
extract activity in enhancing lymphocyte cell proliferation and cancer cell
inhibition by in vitro test, and evaluation of sorghum flour activity in cancer
inhibition on the mice induced by azoxymethane (AOM) and dextran sulfate
sodium (DSS). Degree of polishing affected the chemical composition and
phytochemicals where the content in 50% polished sorghum was higher than in
100%. The bioactive compounds of sorghum was extracted from whole and half
polished sorghum (S50) by using hexane, ethyl acetate and ethanol. The result
showed that sorghum contained flavonoids, phenol hydroquinones, sterols, and
tannins, while sorghum extract mainly contained phenolic compounds that were
higher in ethyl acetate extract than in ethanol extract or hexane extract. Total
phenol content correlated with their ability as free radicals scavenger based on
DPPH analysis. The sorghum extracts were tested on mouse lymphocytes and
cancer cells in vitro using cell culture and MTT methods. The result showed that
sorghum extract enhanced cell proliferation of lymphocyte but inhibited
proliferation of cancer cells. The level of cancer cell inhibition was depended on
the concentration of sorghum extract that was added on cancer cell culture.
Sorghum extracts inhibited proliferation of A 549 cancer cells ≤ 24 %, HCT 116 ≤
22%, Hela ≤ 25 %, and Raji cancer cells ≤ 80 %. Sorghum flour activity was
tested on BALB/c mice induced with azoxymethane (AOM) and dextran sulfate
sodium (DSS). BALB/c mice (n = 24) were divided into 4 groups of 6. Group A is
the standard negative control diet treated with cornstarch as the carbohydrate
source. Group B is the positive control treated with standard diet, C is a group
treated with source of carbohydrate from 50% sorghum and 50% cornstarch and
D is the group treated with 100% sorghum. Group B, C, and D were
intraperitoneal injection of AOM (10 mg/kg body weight), followed by 1%
(weight/volume) DSS in drinking water for 7 days. The result showed that
sorghum flour can inhibit carcinogenesis on the mice which were induced by
AOM and DSS. The body weight and diet consumption of mice group B < C < D.
Mice group diet with sorghum flour as 50% and 100% source of carbohydrate (C
and D) showed higher levels on cancer inhibition based on the histopathological
profile than the group without sorghum (B). The results were supported by the
COX-2 expression that was observed by DAB immunohistochemical staining. It
is assumed that phytochemical compounds and fiber in sorghum work
synergically on the mice group diet with sorghum flour in inhibiting colon cancer.
Keywords: sorghum, phytochemicals, cancer, mice, AOM, DSS
RINGKASAN
YUSZDA K. SALIMI. Peranan Ekstrak dan Tepung Sorgum (Sorghum Bicolor L.
Moench) dalam Penghambatan Kanker secara in vitro dan in vivo pada Mencit
BALB/c. Dibimbing oleh FRANSISKA R. ZAKARIA, BAMBANG PONTJO
PRIOSOERYANTO dan SRI WIDOWATI.
Kanker adalah penyakit yang disebabkan oleh adanya pertumbuhan sel
tidak normal, cepat dan tidak terkendali yang diawali mutasi genetik. Prevalensi
kanker diperkirakan pada tahun 2020 akan menjadi 15 juta kasus dengan tingkat
mortalitas sekitar 12 juta jiwa. Penyebab kanker sekitar 90 - 95% berasal dari
faktor eksternal dan sekitar 30 - 35% diantaranya terkait dengan pola makan yang
salah. Sorgum merupakan salah satu serealia sebagai sumber karbohidrat dan serat
pangan yang juga mengandung sejumlah senyawa fitokimia seperti tanin, asam
fenolik, antosianin, dan fitosterol. Senyawa fitokimia yang terkandung dalam
sorgum mempunyai aktivitas antioksidan.
Sorgum belum banyak dikenal di Indonesia karena belum tersedia di pasarpasar dan hanya dikonsumsi sebagian kecil masyarakat di daerah gunung kidul
pada masa paceklik. Sejalan dengan hal tersebut, penelitian ini dilaksanakan
dengan tujuan meningkatkan peranan sorgum sebagai pangan fungsional
pencegah kanker. Secara rinci tujuan khusus dari penelitian ini adalah
menganalisis komponen kimia dan fitokimia tepung biji sorgum varietas kawali
berdasarkan tingkat penyosohan, menguji pengaruh ekstrak sorgum dalam
meningkatkan proliferasi sel limfosit dan menghambat proliferasi sel kanker
secara in vitro serta mengevaluasi aktivitas tepung sorgum secara in vivo pada
mencit percobaan dalam kaitannya sebagai pangan fungsional untuk
penghambatan kanker.
Penelitian tahap pertama difokuskan pada analisis komponen kimia dan
fitokimia sorgum utuh (tanpa sosoh) dan yang disosoh (DS 50%). Hasil penelitian
tahap pertama menunjukkan karbohidrat pati merupakan komponen kimia yang
paling banyak terdapat pada sorgum. Komponen kimia lainnya seperti protein,
lemak, mineral, dan serat pangan -glukan yang terkandung dalam sorgum tanpa
sosoh lebih tinggi dari sorgum yang disosoh. Tepung sorgum yang diekstraksi
berdasarkan tingkat kepolaran pelarut menunjukkan rendemen ekstrak yang
berbeda, ekstrak etanol > etil asetat > heksana. Kandungan flavonoid dan fenol
hidroquinon terkonsentrasi pada ekstrak etil asetat dan etanol. Hal ini seiring
dengan kadar total fenol dan aktivitas antioksidan pada ekstrak etil asetat lebih
tinggi dari ekstrak etanol dan ekstrak heksana.
Penelitian tahap kedua menguji potensi ekstrak sorgum utuh (S0) dan
sorgum sosoh (S50) terhadap proliferasi sel limfosit limfa (splenosit) tikus dan
berbagai alur sel kanker secara in vitro. Ekstrak heksana, etil asetat, dan etanol S0
dan S50 menunjukkan peningkatan proliferasi sel limfosit tikus yang
mengindikasikan kemampuan sorgum dalam meningkatkan fungsi sel limfosit
yang juga berarti peningkatan respon imun. Penghambatan ketiga ekstrak sorgum
terhadap proliferasi sel kanker kolon HCT 116, sel kanker paru-paru A549, sel
kanker servik HeLa, dan sel kanker limfoma Raji umumnya menunjukkan hasil
positif. Ekstrak etil asetat dan etanol S0 dan S50 menunjukkan penghambatan
proliferasi yang tinggi (> 50%) pada sel kanker limfoma Raji.
Penelitian tahap ketiga menguji secara in vivo pada mencit percobaan jenis
BALB/c sebanyak 24 ekor untuk mengevaluasi aktivitas biologis tepung sorgum
yang disosoh sebagian (S50) dalam kaitannya dengan penghambatan kanker
kolon. Masa perlakuan didahului oleh masa adaptasi selama seminggu. Pada masa
adaptasi, mencit diberi pakan standar (kontrol) sebagai makanan dan air sebagai
minuman (ad libitum). Pada akhir masa adaptasi mencit dikelompokkan ke dalam
empat kelompok A, B, C, dan D. Kelompok A merupakan kelompok mencit
kontrol negatif dengan perlakuan ransum standar yang menggunakan sumber
karbohidrat maizena 100%. Kelompok B merupakan kelompok mencit kontrol
positif dengan perlakuan ransum standar dan diinduksi karsinogen AOM dan
DSS, kelompok C merupakan kelompok mencit perlakuan dengan sumber
karbohidrat sorgum 50% dan maizena 50% dan kelompok D merupakan
kelompok mencit perlakuan dengan sumber karbohidrat sorgum 100% dengan
induksi karsinogen yang sama.
Evaluasi aktivitas biologis tepung sorgum terhadap mencit secara
makroskopis dilakukan dengan mengamati tingkah laku mencit setiap hari, berat
badan setiap 3 hari, konsumsi ransum setiap hari. Mencit yang diberi sorgum (C
dan D) memiliki rata-rata kenaikan bobot badan dan jumlah konsumsi ransum
yang lebih tinggi dibandingkan kelompok yang tidak diberi sorgum (B). Secara
histopatologi dilakukan dengan mengamati jaringan kolon dengan pewarnaan
hematoksilin-eosin (HE) dan imunohistokimia (IHK) dengan antibodi antiCOX-2.
Hasil menunjukkan kelompok mencit yang diberi sorgum (C dan D) memiliki
profil histopatologi penanda colitis lebih rendah dan berbeda nyata dengan
kelompok kontrol positif (B). Kelompok mencit yang diberi sorgum 100% (D)
mampu menghambat pertumbuhan kanker kolon lebih tinggi dari kelompok yang
diberi sorgum 50% (C) dan yang tidak diberi sorgum (B). Hal ini sejalan dengan
hasil imunohistokimia, COX-2 yang tertampil pada kelompok B > C > D.
Potensi tepung biji sorgum dalam penghambatan kanker kolon diduga disebabkan
oleh komponen bioaktif senyawa fitokimia yang mampu berikatan dengan
metabolit reaktif hasil detoksifikasi sehingga dapat segera dinetralkan lalu
dikeluarkan dari kolon. Serat -glukan yang terkandung dalam sorgum diduga
mampu memodulasi mikrobiota penghasil butirat sehingga menghambat
karsinogenesis kanker kolon.
Kata Kunci : sorgum, in vitro, in vivo, sel kanker, mencit BALB/c, kanker kolon.
© Hak Cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2012
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau
seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
PERANAN EKSTRAK DAN TEPUNG
SORGUM (Sorghum bicolor L.) DALAM
PENGHAMBATAN KANKER SECARA IN VITRO
DAN IN VIVO PADA MENCIT BALB/c
YUSZDA K. SALIMI
Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor pada
Program Studi Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Penguji pada Ujian Tertutup : Prof. Dr. drh. Maria Bintang, MS
Dr. Ir. Endang Prangdimurti, M.Si
Penguji pada Ujian Terbuka : Prof. Dr. Ridwan Tahir, MS
Dr. Ir. Slamet Budiyanto. M.Si
Judul Disertasi
: Peranan Ekstrak dan Tepung Sorgum (Sorghum bicolor L.)
dalam Penghambatan Kanker secara in vitro dan in vivo pada
Mencit BALB/c
Nama
: Yuszda K. Salimi
NRP
:
F261060021
Disetujui,
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Fransiska R. Zakaria, M.Sc
Ketua
Prof. drh. Bambang P. Priosoeryanto, PhD., APVet.
Anggota
Dr. Ir. Sri Widowati, MApp.Sc
Anggota
Diketahui,
Ketua Program Studi Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi, M.Sc
Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc.Agr.
Tanggal Ujian : 20 Januari 2012
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Segala puji hanya kepada Allah SWT atas karunia dan rahmatNya yang
selalu dilimpahkan sehingga disertasi yang berjudul “ Peranan Ekstrak dan
Tepung Sorgum (Sorghum bicolor L.) dalam Penghambatan Kanker secara in
vitro dan in vivo pada mencit BALB/c “ berhasil diselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang tak
terhingga kepada kedua orang tua, Alm. Kasiru Salimi dan Ibunda Fatmah Salimi
Buluati, suami tercinta Masrin M. Ali, SE dan Ananda Mahirah Salsabila Ali dan
Ahmad Kamaluddin Ali atas segala cintanya, kasih sayang, pengertian, kesabaran,
dukungan dan doanya. Adik Abdul Haris ST, Netty Setyawaty SKM, M.Kes atas
dukungan dan doanya sehingga penulis selalu semangat untuk menyelesaikan
studi ini.
Penghargaan dan terima kasih penulis sampaikan kepada Prof. Dr. Ir.
Fransiska R. Zakaria, MSc selaku Ketua Komisi pembimbing, Prof. drh. Bambang
Pontjo Priosoeryanto, PhD., APVet., dan Dr. Ir. Sri Widowati, MApp.Sc sebagai
anggota komisi pembimbing yang selalu sabar dan bijaksana memberikan
bimbingan, motivasi dan bantuan bahan penelitian sehingga penulis memperoleh
kemudahan dalam menyelesaikan penelitian dan disertasi ini. Terima kasih
kepada Ketua Program Studi Ilmu Pangan (IPN) Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi
dan seluruh staf PS-IPN. Terima kasih penulis sampaikan Prof. Dr. drh. Maria
Bintang, MS dan Dr. Ir. Endang Prangdimurti, MSi selaku penguji pada ujian
tertutup dan Prof. Dr. Ir. Ridwan Tahir dan Dr. Ir. Slamet Budiyanto selaku
penguji pada ujian terbuka.
Terima kasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI) atas
beasiswa BPPS dan bantuan penelitian melalui program Hibah Bersaing 20082010 dan Hibah Doktor 2011, Departemen Pertanian melalui program KKP3T
tahun 2009 dan Stem Cell Cancer Institute Jakarta atas donasi sel kanker. Terima
kasih penulis sampaikan pada Rektor Universitas Negeri Gorontalo (UNG) dan
rekan-rekan dosen UNG.
Terima kasih yang tulus penulis sampaikan pada guru TK, SD, SLTP,
SLTA, dan dosen-dosen S1, S2, S3 yang telah memberikan ilmu dengan tulus
sehingga penulis sampai pada jenjang ini.
Terima kasih kepada teman-teman di Ilmu Pangan, angkatan 2006, 2007,
dan 2008. Triana Setyawardani, Elvira Syamsir, Didah NF, Puspita Sari, Irma
Isnafia, Andarini, Paini Widyawati, Emma Rochima, Rahman Karnila, Nurhayati,
Andi Early, Mega Safithri, Yanti, atas dukungan, motivasi, serta menjadi tempat
berbagi suka dan duka selama menyelesaikan studi S3 di Program Studi Ilmu
Pangan.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Nur Fathonah Sadek, Sri
Anggarini, Akhyar, Selma, Nindira dan staf laboratorium IPB, Bu Silmi, Pak
Taufik, Pak Wahid, Pak Adi, Pak Kasnadi, Pak Sobirin, Bu Ari, Bu Martinah, Bu
Sri, Bu Kiki, Bu Sari, serta seluruh keluarga, sahabat dan semua pihak yang tidak
dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak membantu selama ini.
Semoga Allah SWT senantiasa meridhoi segala usaha kita dan semoga karya
ilmiah ini dapat bermanfaat.
Bogor, Januari 2011
Yuszda K, Salimi
F 261060021
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Gorontalo pada tanggal 23 Maret 1971 sebagai anak
sulung dari pasangan Kasiru Salimi (Almarhum) dan Fatmah Buluati. Sekolah
dasar hingga menengah penulis selesaikan di Gorontalo. Pendidikan sarjana
ditempuh di Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Hasanuddin Makassar, lulus pada tahun 1997. Pada tahun 2001,
penulis diterima di Program Studi Biokimia Sekolah Pascasarjana IPB dan
menamatkannya pada tahun 2005. Kesempatan untuk melanjutkan program
doktor pada program studi Ilmu Pangan Sekolah Pascasarjana IPB diperoleh pada
tahun 2006. Beasiswa pascasarjana diperoleh dari beasiswa BPPS DIKTI.
Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Jurusan Kimia Fakultas
pendidikan MIPA Universitas Negeri Gorontalo sejak tahun 1998 hingga
sekarang.
Selama mengikuti pendidikan program doktor ini, penulis mendapatkan
bantuan dana penelitian dari Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi (DIKTI)
melalui Hibah Bersaing 2008-2010 dan Hibah Doktor 2011. Penulis juga aktif
mengikuti beberapa seminar nasional maupun lokal IPB serta pelatihan yang
menunjang program doktor. Karya ilmiah dengan judul “ Pengaruh Penyosohan
Serealia Sorgum terhadap Kandungan Gizi, Ekstrak -glukan dan Aktivitas
Proliferasi Sel limfosit” telah diterbitkan pada jurnal Saintek Volume 6 Nomor γ
pada bulan November β011. Artikel berjudul “Aktivitas Ekstrak Sorgum
(Sorghum bicolor L) terhadap Penghambatan Proliferasi Sel Kanker kolon HCT
116” , telah diterima dan akan diterbitkan jurnal Entropi Volume 7 Nomor β pada
bulan Agustus 2012. Desiminasi karya ilmiah ini juga disajikan dalam bentuk
poster pada International Society for Nutraceutical and Function Food (ISNFF)
International Conference, Bali 11-15 Oktober 2010 dan pada Seminar
International Perhimpunan Alumni Mahasiswa Indonesia Belanda, Jakarta 21
November 2011.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ……….…………………………..………..……………
xxiii
DAFTAR GAMBAR ……………………………………..……..…………
xxv
DAFTAR LAMPIRAN…………………………..…..……………………..
xxvii
DAFTAR SINGKATAN……………………..…………..………………...
xxix
PENDAHULUAN………………………..………………………………....
1
Latar belakang……………..…..…….…………………………………..
1
Hipotesis……...………………….……………………………………..
3
Tujuan Penelitian ..………...………..…………………………………..
4
Manfaat Penelitian ……….…………….………………………………..
4
Ruang Lingkup Penelitian……………...…………..……………………
5
TINJAUAN PUSTAKA…………………....………………………………
7
Sorgum……………..……………………...…………………………….
7
Kanker….……………………………...………………………….……..
16
Kultur Sel……………………………..………………………………….
33
KARAKTERISTIK EKSTRAK SORGUM BERDASARKAN TINGKAT
PENYOSOHAN………………...…………………………………………..
Abstrak…………………………………...……………………………....
37
37
Abstract.………………...………………………………………………..
37
Pendahuluan……………………..……………………………………….
38
Bahan dan Metode…………………...…………………………………..
39
Waktu dan Tempat Penelitian…………………….…………………..
39
Bahan dan Alat..…………………..………………………………….
39
Metode Penelitian……………………..……………………………...
40
Analisis Data…………….……………………………………………
46
Hasil dan Pembahasan……………..…………………………………….
46
Pengaruh Derajat Sosoh Terhadap Komposisi Kimia………………..
46
Ekstraksi Sorgum………….…………….……………………………
50
Pengujian Komponen Fitokimia……………...………………………
52
Total Fenol dan Aktivitas Antioksidan Ekstrak Sorgum………….….
53
Simpulan…………..……………………………………………………..
55
AKTIVITAS EKSTRAK SORGUM TERHADAP PENGHAMBATAN
PROLIFERASI BEBERAPA ALUR SEL KANKER SECARA IN
VITRO………………………………………………………………………………...
57
Abstrak…………….……………………………………………………..
57
Abstract…………….…………………………………………………….
57
Pendahuluan…………………...…………………………………………
58
Metode Penelitian……………..…………………………………………
59
Waktu dan Tempat………………..………………………………….
59
Bahan dan Alat..…………….………………………………………..
59
Metode Penelitian…………………….………………………………
59
Hasil dan Pembahasan…………………...………………………………
64
Sitotoksik ekstrak sorgum terhadap Artemia salina Leach…………..
64
Aktivitas ekstrak sorgum terhadap proliferasi limfosit………………
65
Kemampuan ekstrak sorgum dalam menghambat proliferasi
beberapa alur sel kanker…………………………………………...…
Simpulan…………………………………………………………………
68
76
TEPUNG SORGUM MENGHAMBAT KANKER KOLON PADA
MENCIT BALB/c YANG DIINDUKSI AZOKSIMETANA (AOM) DAN
DEKSTRAN SODIUM SULFAT (DSS)……………………………...........
77
Abstrak…………….……………………………………………………..
77
Abstract…………….…………………………………………………….
77
Pendahuluan…………………...…………………………………………
78
Bahan dan Metode..…………..………………………………………….
79
Waktu dan Tempat………………..…………………………………..
79
Bahan dan Alat…..………….………………………………………...
79
Metode Penelitian…………………….………………………………
81
Hasil dan Pembahasan…………………...………………………………
93
Pengaruh pemberian tepung sorgum terhadap konsumsi ransum dan
bobot badan mencit BALB/c...............................................................
93
Pengamatan secara makroskopis mencit BALB/c ……………..…….
96
Evaluasi mikroskopis mencit BALB/c yang diinduksi Azoksimetana
(AOM) dan Dekstran Sodium Sulfat (DSS) dengan pewarnaan
Hematoksilin-eosin (HE) dan imunohistokimia (IHK)........................
98
Simpulan…………………………………………………………………
110
PEMBAHASAN UMUM……………….………………………………….
111
SIMPULAN DAN SARAN………………………………………………..
115
Simpulan…………………………………………………………………
115
Saran…….……………………………………………………………….
116
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………….
117
LAMPIRAN………………………………………………………………...
127
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
Bagan alir ruang lingkup penelitian... …………………………...............
6
2
Tanaman dan biji sorgum...................…………………………...............
8
3
Penampang melintang biji sorgum............................................................
10
4
Struktur
12
5
Struktur asam fenolik sorgum (Awika et al. 2004)....…………...............
6
Struktur komponen flavonoid sorgum (Dicko et al. 2006)……...............
14
15
7
Struktur antosianin dan 3-deoksiantosianidin sorgum (Awika et al.
2004)..........................................................................................................
15
8
Karsinogenesis kanker oleh senyawa kimia (Levi 2000)..........................
18
9
Karsinogenesis kanker kolon (Powell et al. 1993)....................................
10
Metabolisme Azoksimetana (Rosenberg et al. 2009)...............................
11
Reaksi MTT (3[4,5-dimethylthiazol-2-yl]-2,5- diphenyltetrazolium
bromide)....................................................................................................
36
12
Biji sorgum berdasarkan tingkat penyosohan ………………..................
48
13
Indeks stimulasi proliferasi sel limfosit ekstrak tepung sorgum non
sosoh.........................................................................................................
66
14
Indeks stimulasi proliferasi sel limfosit tepung ekstrak sorgum DS 50%.
67
15
Mikrograf penghambatan sel kanker oleh ekstrak sorgum.......................
70
16
Pengaruh ekstrak sorgum terhadap penghambatan proliferasi sel kanker
Hela, HCT116, A549................................................................................
71
17
Pengaruh ekstrak sorgum terhadap penghambatan sel kanker Raji..........
73
18
Diagram alir pengujian in vivo pada mencit BALB/c...............................
83
19
Kurva konsumsi ransum mencit selama 19 minggu ………….................
94
20
Kurva pertambahan bobot badan mencit selama 20 minggu …...............
95
21
Patologi anatomi mencit............................................................................
97
(1,γ)(1,4)-D-glukan (Laroche & Michaud 2006).....................
21
25
22
Fotomikrograf jaringan ginjal mencit.......................................................
99
23
Fotomikrograf jaringan hati mencit..........................................................
101
24
Fotomikrograf kolon mencit kelompok B…………………….................
102
25
Fotomikrograf kolon mencit......................................................................
103
26
Fotomikrograf kolon mencit BALB/c dengan histopatologi
imunohistokimia........................................................................................
106
Perkiraan model penghambatan kanker oleh komponen bioaktif
sorgum......................................................................................................
109
27
KARAKTERISTIK EKSTRAK SORGUM BERDASARKAN
TINGKAT PENYOSOHAN
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk memperoleh informasi komponen kimia dan
fitokimia yang terdapat pada sorgum berdasarkan derajat penyosohan. Sorgum
diekstraksi berdasarkan tingkat kepolaran dengan pelarut heksana, etil asetat dan
etanol. Hasil menunjukkan derajat penyosohan mempengaruhi komposisi kimia
dan fitokimia. Sorgum utuh (non sosoh) mempunyai sejumlah komponen kimia
flavonoid, fenol hidrokuinon, sterol, dan tanin yang lebih tinggi dari sorgum yang
telah disosoh 50% dan 100%. Senyawa fitokimia, terutama fenolik lebih
terkonsentrasi pada ekstrak etil asetat. Total fenol ekstrak etil asetat sorgum >
ekstrak etanol > ekstrak heksana. Kadar total fenol berkorelasi dengan
kemampuan menangkal radikal bebas yang ditunjukkan melalui pereaksi DPPH.
Ini mengindikasikan bahwa polifenol merupakan kontributor terhadap sifat
antioksidan pada biji sorgum.
Kata Kunci : sorgum sosoh, ekstrak heksana, ekstrak etil asetat, ekstrak etanol,
fitokimia
ABSTRACT
This study was conducted to obtain information of chemical components
and phytochemicals found in sorghum based on the degree of polishing. Sorghum
was extracted based on solvent polarity with hexane, ethyl acetate and ethanol.
The results indicated that the degree of polishing affected the chemical
composition and phytochemicals. Unpolished whole sorghum has chemical
flavonoids, phenols hydroquinone, sterols, and tannins that are higher than
sorghum which was polished 50% and 100%. Phytochemical compounds, mainly
phenolic, are more concentrated in the ethyl acetate extract. Total phenol in ethyl
acetate extract of sorghum > ethanol extract > hexane extract. Total phenol
content of the extract was highly correlated with the ability to function as
scavenger of free radicals as shown by DPPH reagent. This indicates that the
polyphenols are contributors to the antioxidant properties in grain sorghum.
Keywords: sorghum polished, hexane extract, ethyl acetate extract, ethanol
extract, phytochemical
PENDAHULUAN
Sorgum merupakan serealia yang sangat penting untuk memenuhi
kebutuhan karbohidrat dan telah dimanfaatkan sebagai sumber bahan pangan
pokok ke-5 di dunia setelah gandum, beras, jagung dan barley (FAO 2005).
Sorgum merupakan bahan pangan pokok di negara semi tropis baik di Afrika
maupun Asia. Konsumen sorgum sering diidentikkan dengan masyarakat
marginal. Sifat inferior ini berimplikasi pada kurang berkembangnya komoditas
sorgum. Perhatian pemerintah masih kurang dalam pengembangan sorgum di
Indonesia, padahal sorgum berpotensi sebagai sumber karbohidrat alternatif
pengganti beras yang dapat menunjang program diversifikasi pangan. Tepung
sorgum dapat sebagai pendamping tepung beras dan terigu, diolah menjadi aneka
pangan tradisional, aneka cake dan cookies. Sorgum sosoh dapat dikonsumsi
sebagai mana layaknya nasi dan aneka produk bentuk butiran (brondong/pop
sorghum, renginang, tape, wajik). Tepung sorgum dapat sebagai pendamping
tepung beras dan terigu, diolah menjadi aneka pangan tradisional, aneka cake dan
cookies. Saat ini sudah dikembangkan produk sorgum instan seperti nasi sorgum
instan, bubur dan sereal sarapan (Widowati 2010).
Sorgum mempunyai prospek yang sangat baik untuk dikembangkan secara
komersial di Indonesia, karena didukung oleh kondisi agroekologi dan
ketersediaan lahan yang cukup luas. Luas lahan kering mencapai 23.3 juta hektar
yang tersebar di pulau Sumatra, Jawa, Bali, Nusa Tenggara, Kalimantan, Sulawesi
dan belum dimanfaatkan sekitar 39% (Direktorat Serealia 2004).
Analisis komponen kimia merupakan analisis yang diterapkan untuk
mengetahui nutrisi yang terkandung dalam suatu bahan pangan. Prinsip ekstraksi
adalah melarutkan senyawa polar dalam pelarut polar dan senyawa non polar
dalam senyawa non polar. Secara umum ekstraksi dilakukan secara berturut-turut
mulai dengan pelarut non polar (n-heksana), lalu pelarut kepolarannya menengah
atau semi polar (etilasetat) kemudian pelarut bersifat polar (etanol) (Harborne
1996).
Metode ekstraksi yang umum digunakan adalah maserasi (penggunaan
pelarut organik). Maserasi merupakan proses perendaman sampel dengan pelarut
organik dengan beberapa kali pengocokan atau pengadukan dalam temperatur
ruangan.
Proses
ini
sangat
menguntungkan
karena
perendaman
akan
mengakibatkan pemecahan membran sel akibat perbedaaan tekanan antara di
dalam sel dan di luar sel sehingga metabolit sekunder yang ada dalam sitoplasma
akan terlarut dalam pelarut organik.
Komposisi kimia dan senyawa fitokimia terdistribusi dengan kadar yang
berbeda pada setiap bagian. Perbedaan komposisi kimia dan kadar fitokimia pada
biji atau buah sangat dipengaruhi oleh tingkat ketuaan atau kematangan, kondisi
tanah, kondisi lingkungan dan cara pengolahan (Chludil et al. 2008).
Perbedaan distribusi komponen kimia dan senyawa fitokimia pada sorgum
serta perbedaan kelarutan dalam berbagai pelarut mendasari dilakukannya analisis
kimia dan pengujian keberadaan senyawa fitokimia. Pemilihan ekstraksi dengan
pelarut berdasarkan tingkat kepolaran diharapkan mampu mengekstrak secara
maksimal komponen bioaktif yang terdapat pada sorgum. Komponen bioaktif
yang terlarut dalam ekstrak diharapkan dapat berfungsi menghambat sel kanker
melalui aktivitas biologisnya.
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilaksanakan mulai Januari – Maret 2010 di Laboratorium
Kimia SEAFAST Center dan Departemen Ilmu & Teknologi Pangan IPB.
Bahan dan Alat
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah sorgum varietas
kawali dari daerah gunung kidul, Yogyakarta. Bahan kimia untuk analisis, terdiri
dari n-heksan, etil asetat, etanol, Folin Ciocalteu Fenol, asam galat, asam
askorbat, enzim termamyl, dan 1,1-difenil-2-pikrilhidrasil (DPPH). Peralatan
antara lain : satake polisher, dismill, evaporator, spektrofotometer dan alat
penunjang lainnya.
Metode Penelitian
Proses penyosohan dan penepungan biji sorgum
Sorgum
yang
digunakan
adalah
varietas
Kawali
karena
banyak
dibudidayakan petani di Indonesia dan telah digunakan oleh peneliti sebelumnya.
Pembersihan biji sorgum dari material selain biji sorgum, seperti potongan batang,
daun, sorgum yang tidak sehat (kecil, keriput, dan pecah), batu-batuan, dll.
Selanjutnya biji sorgum yang telah bersih tersebut disosoh dengan alat satake
polisher berdasarkan waktu penyosohan 10, 20, 30, 40, 50, 60 detik. Kulit akan
terpisah selama proses penyosohan. Rendemen hasil sosohan dihitung sebagai
persen bobot hasil dari bobot awal sebelum disosoh. Dari tahapan di atas,
diperoleh sorgum sosohan. Biji sorgum hasil penyosohan selanjutnya dibuat
tepung dengan menggunakan alat dishmill menjadi tepung sorgum dengan ukuran
partikel 60 mesh.
DS (%) =
∑produk sampingan hasil sosoh biji serealia waktu sosoh tertentu
∑produk sampingan hasil sosoh biji serealia waktu sosoh sempurna
RS (%) =
∑ biji serealia waktu sosoh tertentu
x 100%
∑ biji serealia utuh
Keterangan :
DS = derajat sosoh (%)
RS = rendemen biji serealia tersosoh (%)
Komposisi Kimia Sorgum
Analisis komponen kimia tepung biji sorgum non sosoh, DS 50% dan DS
100% dilakukan dengan metode AOAC (2004). Analisis proksimat biji sorgum
yang dilakukan meliputi kadar air (metode oven), kadar abu (metode tanur), kadar
lemak (metode ekstraksi soxhlet), protein (metode mikro-kjeldahl), dan
karbohidrat (by difference).
Kadar air (AOAC 2004). Tepung sorgum ditentukan kadar airnya dengan
metode gravimetrik. Tepung sorgum sebanyak 2 g dimasukkan dalam wadah
kosong yang sudah diketahui beratnya. Sampel dikeringkan dalam oven vakum
suhu 70oC selama 24 jam. Kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang.
x 100%
Selisih berat sampel setelah pemanasan merupakan jumlah kadar air yang
terkandung dalam sampel.
Kadar abu metode tanur (AOAC 2004). Tepung sorgum sebanyak 5 g
dimasukkan dalam wadah kosong yang sudah diketahui beratnya. Sampel
dimasukkan ke dalam tanur dengan suhu 300oC selama 1 jam, kemudian suhu
tanur dinaikkan hingga 450oC selama 6 jam. Sampel didinginkan ke dalam
desikator selama 15 menit, lalu ditimbang apabila beratnya sudah konstan.
Kadar protein total metode Kjeldahl (AOAC 2004). Penentuan protein
berdasarkan oksidasi bahan-bahan berkarbon dan konversi nitrogen menjadi
amonia. Tepung sorgum ±5 gram dimasukkan ke dalam labu Kjeldahl. Kemudian
ditambahkan 1.9 ± 0.1 g K2SO4, 40 ± 10 mg HgO, dan 2 ± 0.1 mL H2SO4 serta
ditambahkan beberapa butir batu didih. Sampel dididihkan selama 1-1.5 jam
sampai cairan menjadi jernih. Selanjutnya didinginkan, setelah dingin
ditambahkan air perlahan-lahan, kemudian didinginkan kembali. Setelah dingin,
isi labu dipindahkan ke alat distilasi. Labu dibilas 5-6 kali dengan air 1-2 ml air.
Air bilasan ini dipindahkan ke alat distilasi. Di bawah kondensor diletakkan
erlenmeyer yang berisi 5 ml larutan H3BO3 dan 2-4 tetes indikator (campuran
metilen merah dan metilen biru). Ujung tabung kondensor terendam di bawah
larutan H3BO3. Pada alat distilasi ditambahkan 8-10 mL larutan NaOH-Na2S2O3,
kemudian dilakukan destilasi sampai tertampung kira-kira 15 ml distilat dalam
erlenmeyer. Distilasi dititrasi dengan HCl 0.02 N sampai terjadi perubahan warna
menjadi abu-abu. Hal ini juga dilakukan terhadap blanko.
Persentase kadar nitrogen dalam sampel dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut:
N (%) =
(mL HCl sampel-mL HCl blanko) x normalitas HCl x 14.007
mg sampel
% Protein = % N x faktor konversi
x 100
Penentuan Kadar Serat Pangan ( Asp et al.1983)
Tepung sorgum ± 5 g ditimbang dan dimasukkan ke dalam labu Erlemeyer.
Ditambahkan 25 ml buffer natrium fosfat 0.1 M pH 6 sambil diaduk. Enzim
termamyl ditambahkan 0.1 ml. Labu erlenmeyer ditutup dengan aluminium foil
dan diinkubasi dalam penangas air suhu 100oC selama 15 menit. Dibiarkan dingin
kemudian ditambahkan 20 ml air destilata dan pH diatur menjadi 1.5 dengan HCl.
Ditambahkan 100 mg enzim pepsin, labu erlenmeyer ditutup dan diinkubasi
dalam penangas air bergoyang pada suhu 40oC selama 60 menit. Kemudian
ditambahkan 20 ml air destilata dan pH diatur menjadi 6.8 menggunakan NaOH.
Enzim pankreatin ditambahkan 100 mg, labu erlenmeyer ditutup dan diinkubasi
dalam penangas air bergoyang pada suhu 40oC selama 60 menit. pH diatur
menjadi 4.5 menggunakan HCl. Dilakukan penyaringan dengan menggunakan
Crucible (porosity 2) yang telah diketahui beratnya dan mengandung 0,5 celite
kering. Dilakukan pencucian 2 x 10 ml air destilata. Selanjutnya antara residu dan
filtrat dipisahkan untuk analisis lebih lanjut.
Residu (analisis serat pangan tidak larut). Residu ditambahkan 2 x 10 ml
etanol 95% dan 2 x 10 ml aseton. Dikeringkan pada suhu 105oC sampai mencapai
berat konstan (semalam). Ditimbang setelah didinginkan dalam desikator (D1).
Kemudian diabukan pada suhu 550oC selama 5 jam. Ditimbang setelah
didinginkan dalam desikator.
Filtrat (analisis serat pangan yang larut). Filtrat (100ml) ditambahkan
400 ml etanol 95% dalam keadaan hangat (suhu 60oC). Biarkan mengendap
selama 1 jam. Dilakukan penyaringan menggunakan crucible (porosity 2) yang
telah diketahui beratnya dan mengandung 0.5 gram celite. Cuci dengan 2 x 10 ml
etanol 78%, 2x 10 ml etanol 95% dan 2 x 10 ml aseton. Dikeringkan pada suhu
105oC selama semalam. Ditimbang setelah didinginkan dalam desikator (D2).
Diabukan pada suhu 555oC selama 5 jam. Ditimbang setelah didinginkan dalam
desikator (I2). Blanko dibuat sesuai dengan prosedur diatas tetapi tanpa sampel
(B1 dan B2).
D1-I1-B1
% Serat pangan tidak larut = --------------------- x 100
W
% Serat pangan larut
D2-I2-B2
= --------------------- x 100
W
Keterangan :
W = berat sampel (gram)
D = berat setelah pengeringan (gram)
I = berat setelah pengabuan (gram)
B = berat blanko bebas abu (gram)
Kadar Pati (AOAC 2004)
Tepung sorgum sebanyak 2 g dimasukkan ke dalam labu erlemeyer,
ditambahkan 200 ml larutan HCl 3% dan dipanaskan pada pendingin balik tegak.
Setelah dingin dan dinetralkan dengan NaOH 10%. Larutan diencerkan sampai
500 ml di dalam labu takar, kemudian disaring. Sebanyak 10 ml larutan (filtrat)
dipipet dan dimasukkan ke dalam labu erlemeyer 250 ml dan ditambahkan 25 ml
larutan luff Schoorl, 15 ml air suling dan beberapa batu didih.
Larutan dipanaskan pada pendingin balik tegak. Pemanas diatur sehingga
isi labu erlemeyer mendidih dalam waktu kurang lebih 3 menit dan dipertahankan
selama 10 menit. Kemudian didinginkan secara cepat pada air mengalir serta
ditambahkan 10 ml KI 30% dan 25 ml H2SO4 25% secara perlahan. Setelah reaksi
selesai dititrasi dengan larutan tiosulfat 0,1 N yang telah distandarisasi (a ml).
Larutan kanji digunakan sebagai petunjuk. Blanko dibuat seperti diatas (b ml).
A x F x 0.9
Kadar pati (%) = ---------------- x 100%
mg
dimana :
A = angka tabel Luff Schoorl, berdasarkan selisih ml titrasi (b-a)
F = faktor pengenceran
mg = bobot contoh (mg)
0.9 = angka perbandingan
Ekstraksi tepung sorgum metode maserasi (Houghton & Raman 1998).
Ekstraksi tepung sorgum utuh (S0), sorgum derajat sosoh 50% (DS50),
sorgum derajat sosoh 100% (DS100) berdasarkan tingkat kepolaran pelarut, yaitu
heksana (nonpolar), etil asetat (semipolar), dan etanol (polar). Tepung sorgum 100
gram dimaserasi dengan pelarut heksana 400 ml pada suhu ruang selama 24 jam.
Perbandingan tepung dengan pelarut 1:4 (b/v). Campuran tersebut disaring
menggunakan saringan vakum. Filtrat heksana diuapkan dengan rotavapor pada
suhu 40oC dan sisa pelarut heksana dihembuskan dengan gas nitrogen sampai
bobot tetap. Substrat heksana berupa padatan yang tidak lolos dalam filterisasi
kemudian digunakan sebagai sampel untuk ekstraksi dengan pelarut etil asetat.
Ekstraksi dengan pelarut etil asetat diulangi lagi seperti prosedur ekstraksi
heksana. Substrat etil asetat berupa padatan yang tidak lolos dalam filterisasi
kemudian digunakan sebagai sampel untuk ekstraksi dengan pelarut etanol.
Ekstraksi dengan pelarut etanol diulangi lagi seperti prosedur ekstraksi heksana.
Rendemen ekstrak dihitung sebagai persentase bobot ekstrak kering (tanpa
pelarut) dengan bobot tepung awal.
Analisis fitokimia kualitatif
Analisis fitokimia dilakukan untuk mengetahui keberadaan alkaloid,
flavonoid, sterol, triterpenoid, fenol hidrokuinon, saponin, dan tannin dalam
ekstrak sorgum (Harborne 1996).
Analisis Flavonoid dan Fenolik. Penentuan adanya flavonoid dan
senyawa fenolik dilakukan dengan melarutkan 0.1 g sampel dengan metanol
sampai semua sampel terendam, kemudian dipanaskan. Larutan dipipet dan
diteteskan pada 2 spot plate masing-masing 5 tetes. Pada spot plate pertama
ditambahkan NaOH 10% (b/v), timbulnya warna merah menandakan positif
senyawa fenol hidrokuinon. Pada spot plate kedua ditambahkan 1 tetes H2SO4
pekat, timbulnya warna merah menandakan positif senyawa flavonoid .
Analisis Triterpenoid dan Sterol. Penentuan adanya triterpenoid dan
sterol dilakukan dengan menambahkan etanol pada 0.1 g sampel dan dipanaskan
lalu disaring. Filtrat diuapkan dan ditambahkan eter. Lapisan eter yang terbentuk
dipipet dan diteteskan pada spot plate lalu ditambahkan pereaksi LB (3 tetes asetat
anhidrat dan 1 tetes H2SO4). Adanya triterpenoid ditandai dengan timbulnya
warna merah atau ungu, sedangkan adanya sterol ditandai dengan adanya warna
hijau.
Analisis Flavonoid, Saponin dan Tanin. Penentuan adanya flavonoid,
saponin dan tanin dilakukan dengan memasukkan 0.1 g sampel dalam gelas piala,
lalu ditambahkan 10 mL air panas dan didihkan selama 5 menit. Kemudian
dimasukkan masing-masing 3 mL larutan ke dalam 2 tabung reaksi. Pada tabung
pertama dimasukkan serbuk mg dan beberapa tetes HCl pekat dan amil alkohol.
Campuran dikocok dan dibiarkan memisah, adanya flavonoid ditunjukkan adanya
warna merah coklat pada lapisan amil alkohol. Pada tabung reaksi kedua
dilakukan pengocokan secara vertikal selama 10 detik dan dibiarkan selama 10
menit. Adanya busa yang stabil menunjukkan adanya saponin, sedangkan sisa
campuran didihkan lagi selama 10 menit lalu disaring. Filtrat ditambahkan dengan
beberapa mL larutan FeCl3 1% (b/v). Timbulnya warna biru atau hijau kehitaman
menunjukkan adanya tanin.
Analisis total fenol (Sahreen et al. 2010).
Total fenol dari ekstrak sorgum ditentukan dengan metode spektrometri.
Ekstrak sorgum (± 1000 mg/ml) sebanyak 1 ml ditambahkan 4 ml larutan natrium
karbonat (75 g/l) kemudian dikocok. Pereaksi Folin-Ciocalteu fenol sebanyak 0.2
mL ditambahkan dan dikocok lagi. Setelah homogen ditambahkan akuades hingga
10 ml dan dikocok kembali. Campuran dibiarkan pada suhu kamar selama 1 jam
dan diukur
725 nm. Total fenol ditentukan dengan menggunakan larutan standar
asam gallat. Hasil yang diperoleh dinyatakan dengan ekuivalen asam gallat
(GAE).
Analisis kemampuan menangkap radikal bebas DPPH (Sahreen et al. 2010)
Aktifitas antioksidan dianalisa berdasarkan kemampuannya menangkap
radikal bebas (radical scavenging activity) DPPH. Larutan ekstrak (± 1000
mg/ml) sebanyak 1 ml ditambahkan 3 ml larutan pereaksi DPPH (60 µM) dan
metanol hingga 10 ml. Ketika radikal DPPH bereaksi dengan senyawa antioksidan
maka kemampuan senyawa ini mendonorkan hidrogen berkurang. Penurunan
kemampuan absorbansi diukur pada panjang gelombang 517 nm setelah 30 menit
diinkubasi. Kemampuan menghambat radikal bebas DPPH dinyatakan dengan %
penghambatan = [(A0 – At)/A0] x 100%, dimana A0 adalah absorbansi kontrol saat
t = 0 detik dan At adalah absorbansi antioksidan pada saat t. Aktivitas antioksidan
ditentukan dengan menggunakan larutan standar asam askorbat konsentrasi 21.6,
43.2, 86.4, 129.6, 172.8, 216 mg/ml sehingga hasil yang diperoleh dinyatakan
dengan ekuivalen asam askorbat (AEAC).
Analisis Data
Data penelitian dinyatakan sebagai rata-rata ± SD dari dua pengukuran
secara paralel. Semua data dianalisis dengan prosedur sidik ragam (ANOVA)
dengan bantuan program SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) versi
17. Apabila hasil analisis sidik ragam menunjukkan ada perbedaan maka
dilanjutkan dengan uji jarak berganda Duncan (Duncan New Multiple Range
Test/DMRT) pada taraf 5%.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh Derajat Sosoh terhadap Komposisi Kimia
Sorgum utuh (whole sorghum) terdiri dari lapisan perikarp, endosperm,
dan lembaga. Proses penyosohan biji sorgum utuh (whole grain) menjadi sorgum
sosoh merupakan proses awal sebelum pengolahan lebih lanjut menjadi produkproduk pangan berbahan baku sorgum. Penyosohan dilakukan dengan tujuan
untuk meningkatkan penerimaan konsumen karena penampakan dan rasa yang
kurang disukai (sepet). Sorgum utuh apabila dikonsumsi akan menimbulkan rasa
agak getir di lidah karena mempunyai tekstur yang lebih kasar.
Penyosohan
secara mekanis biasa disebut dengan dehulling atau
decortication bertujuan memisahkan lapisan perikarp dan lapisan testa dari
endosperma biji sorgum (Awika et al. 2005). Mesin penyosoh sorgum yang
digunakan adalah mesin tipe abrasif. Prinsip abrasif didasarkan pada gesekan
antara biji sorgum dengan batu gerinda, biji sorgum dengan rumah batu gerinda
dan juga antara masing-masing biji, sehingga menyebabkan kulit biji terabrasi
dengan cepat mulai dari arah luar hingga permukaan endosperma. Oleh karena
itu derajat sosoh dengan metode ini dapat diukur dengan lama penyosohan
(Mudjisihono & Suprapto, 1987). Proses penyosohan biji sorgum menghasilkan
dedak (bran), lembaga, dan endosperm. Dedak merupakan hasil samping dari
proses penggilingan yang terdiri dari lapisan luar butiran sorgum (perikarp) dan
sejumlah lembaga.
Derajat sosoh merupakan istilah yang menunjukkan seberapa banyak
bagian perikarp yang dipisahkan dari endosperm. Penentuan derajat sosoh
berdasarkan perbandingan jumlah produk sampingan hasil sosoh biji sorgum
waktu sosoh tertentu dan jumlah produk sampingan hasil sosoh biji sorgum
tersosoh sempurna (Tabel 4).
Proses penyosohan berdasarkan waktu penyosohan, merupakan metode
konvensional yang paling mudah, murah dan hingga saat ini masih digunakan di
beberapa negara penghasil sorgum. Hasil menunjukkan semakin lama waktu
penyosohan
maka
semakin
susut
bobot
biji
sorgum
karena
terjadi
pelepasan/kehilangan lapisan kulit perikarp (bran).
Tabel 4 Penentuan derajat sosoh biji sorgum
TS(s)
WA(g)
WS (g)
WD(g)
WH(g)
RS (%)
DS(%)
0
170
0
0
0
0
0
10
170
149.79
18.21
2
88.11
34.21
20
170
140.14
26.86
3
82.44
50.46
30
170
131.77
36.23
2
77.51
68.06
40
170
122.72
43.28
4
72.19
81.31
50
170
117.72
49.28
3
69.25
92.58
60
170
112.77
53.23
4
66.34
100
Keterangan: TS(s)
: waktu sosoh , WA(g): Bobot awal, WS (g): Bobot biji sosoh, WD(g):
Bobot produk sampingan, WH(g): bobot yang hilang, RS (%): Rendemen biji sosoh,
DS(%): Derajat sosoh
Penghitungan rendemen hasil penyosohan biji sorgum bertujuan untuk
mengetahui seberapa besar kehilangan lapisan luar (perikarp) akibat proses
penyosohan. Derajat sosoh (DS) mempengaruhi rendemen sorgum akibat
perlakuan waktu penyosohan. Semakin tinggi waktu penyosohan maka rendemen
semakin kecil.
S0
S50
S100
Gambar 12 Biji sorgum berdasarkan tingkat penyosohan
Komposisi kimia sorgum berbeda-beda tergantung pada varietas dan
waktu penyosohan. Biji sorgum utuh/whole sorghum (S0) dan sorgum sosoh hasil
penyosohan dengan derajat sosoh 50% (S50) dan derajat sosoh 100% (S100)
dipilih untuk dianalisis komponen kimianya.
Tabel 5 Komposisi kimia sorgum
S0
12.53b
8.91b
4.14c
1.36b
73.06c
Kadar *
S50
12.42ab
8.59b
1.98b
0.83ab
76.18b
S100
12.03a
7.49a
1.61a
0.28a
78.58a
2.39a
6.44c
8.83c
2.52b
4.23b
6.75b
2.59b
3.53a
6.12a
64.23a
69.43b
72.47c
Komposisi kimia
Air (%)
Protein (%)
Lemak (%)
Abu (%)
Karbohidrat(by difference)
Serat pangan:
a. Serat pangan larut (%)
b.Serat pangan tidak larut (%)
c. Serat pangan total (%)
Pati (%)
*
Konsentrasi dinyatakan dalam basis kering, kecuali kadar air dalam basis basah
huruf superskrip menunjukkan perbedaan signifikan pada taraf 5%
S0 = tepung sorgum utuh, S50 = tepung sorgum DS 50%, S100 = tepung sorgum DS 100%.
a-c
Biji sorgum memiliki kadar karbohidrat yang tinggi dibandingkan dengan
komposisi kimia lainnya (Tabel 5). Hal ini menunjukkan sorgum dapat digunakan
sebagai sumber karbohidrat pengganti beras sehingga dapat menunjang program
diversifikasi pangan. Sebagian besar karbohidrat sorgum adalah pati (67% - 72%)
yang tersimpan dalam bentuk granula. Pati sorgum mengandung amilosa sekitar
12 - 22 g/100 g bobot basah dan amilopektin sekitar 45 – 55 g/100 g bobot basah.
Energi yang dihasilkan dari tepung biji sorgum utuh sekitar 356 kkal/100 g (Dicko
et al. 2006).
Komposisi kimia tepung sorgum ketiga kelompok penyosohan berbeda
secara signifikan (p