Karakterisktik Polisakarida Larut Air (PLA) Umbi Bengkuang dari Berbagai Metode Ekstraksi

KARAKTERISTIK POLISAKARIDA LARUT AIR (PLA) UMBI BENGKUANG (Pachyrhizus erosus L.) DARI BERBAGAI METODE EKSTRAKSI
SKRIPSI Oleh:
ADRIAN HILMAN 070305029/TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN
DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

KARAKTERISTIK POLISAKARIDA LARUT AIR (PLA) UMBI BENGKUANG (Pachyrhizus erosus L.) DARI BERBAGAI METODE EKSTRAKSI
SKRIPSI
Oleh:
ADRIAN HILMAN 070305029/TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara

Disetujui oleh: Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP Ketua

Prof. Dr. Ir. Zulkifli Lubis, M. App. Sc Anggota

DEPARTEMEN TEKNOLOGI PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2012

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

ABSTRAK
ADRIAN HILMAN : KARAKTERISTIK POLISAKARIDA LARUT AIR (PLA) UMBI BENGKUANG (Pachyrhizus erosus L.) DARI BERBAGAI METODE EKSTRAKSI. Dibimbing oleh HERLA RUSMARILIN dan ZULKIFLI LUBIS. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan air dan jenis metode ekstraksi terhadap sifat fisika kimia dari PLA umbi bengkuang. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 2 faktor yaitu penambahan air pada pati umbi bengkuang 0,5 bagian, 1 bagian, 1,5 bagian, dan 2 bagian dan jenis metode ekstraksi air, ragi roti dan laru tempe. Parameter yang diamati adalah kadar air, kadar protein, kadar serat kasar, kadar amilosa, rendemen, kadar glukosa, gula reduksi, total gula, viskositas, dextrose equivalent, derajat polimerisasi, daya larut dan bentuk granula PLA umbi bengkuang.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan air pada pati umbi bengkuang berpengaruh berbeda sangat nyata terhadap kadar air, kadar protein, kadar serat kasar, kadar amilosa, rendemen, kadar glukosa, gula reduksi, total gula, viskositas, dextrose equivalent, derajat polimerisasi dan daya larut PLA. Jenis metode ekstraksi berpengaruh berbeda sangat nyata terhadap kadar air, kadar protein, kadar serat kasar, kadar amilosa, rendemen, kadar glukosa, gula reduksi, total gula, viskositas, daya larut PLA dan berbeda nyata terhadap dextrose equivalent dan derajat polimerisasi PLA. Interaksi penambahan air dan jenis metode ekstraksi berpengaruh berbeda nyata terhadap kadar air PLA dan berpengaruh berbeda tidak nyata terhadap kadar protein, kadar serat kasar, kadar amilosa, rendemen, kadar glukosa, gula reduksi, total gula, viskositas, dextrose equivalent, derajat polimerisasi dan daya larut PLA.
Kata Kunci : PLA, umbi bengkuang, pati, metode ekstraksi
ABSTRACT
ADRIAN HILMAN : THE CHARACTERISTIC OF WATER-SOLUBLE POLYSACCHARIDE OF YAM BEAN FROM VARIOUS EXTRACTIONS METHOD. Supervised by HERLA RUSMARILIN and ZULKIFLI LUBIS. The aim of this research was to determine the effect of the addition of water and various extractions method on the chemico-physic properties of water-soluble polysaccharide. This study used a completely randomized design (CRD) with two factors i.e. the addition of water (0,5 part, 1 part, 1,5 part and 2 part) and extraction method (water, yeast and mold). Observed parameters were moisture content, protein content, fiber content, yield, glucose content, reducing sugars, total sugars, viscosity, dextrose equivalent, polymerization degree, soluble ability and form of granule of PLA yam bean.
The results showed that the addition of water had highly significant effect on moisture content, protein content, fiber content, yield, glucose content, reducing sugars, total sugars, viscosity, dextrose equivalent, polymerization degree and soluble ability PLA. The extraction method had highly significant effect on moisture content, protein content, fiber content, yield, glucose content, reducing sugars, total sugars, viscosity and soluble ability PLA and had significant efffect on dextrose equivalent and polymerization degree PLA. Interaction of the addition of water and extraction method had significant effect on moisture content PLA and had no significant effect on protein content, fiber content, yield, glucose content, reducing sugars, total sugars, viscosity, dextrose equivalent, polymerization degree and soluble ability PLA.
Key Word : Water-soluble polysaccharide, yam bean, starch, extractions method
i
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

RIWAYAT HIDUP
ADRIAN HILMAN dilahirkan di Medan pada 18 Oktober 1988 dari Bapak Amrin Lubis dan Ibu Annisah. Anak pertama dari lima bersaudara.
Pada tahun 2006 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Medan dan pada tahun 2007 masuk ke Fakultas Pertanian USU melalui jalur Selesksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) di Departemen Teknologi Pertanian Program Studi Teknologi Hasil Pertanian.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai ketua umum Ikatan Mahasiswa Teknologi Hasil Pertanian, sebagai pengurus Badan Kenaziran Mushola (BKM) Al-Mukhlisin FP USU, sebagai ketua umum BKM Research FP USU, sebagai anggota Kesatuan Aksi Mahasiswa Muslim Indonesia (KAMMI) Bukit Barisan, sebagai anggota Muslim Youth Club (MY Club) Medan, sebagai anggota Student Generation Community (SGC) USU, sebagai anggota Forum Silaturrahim Alumni Muslim SMANSA (FORSAB) dan sebagai asisten praktikum di Laboratorium Teknologi Pangan.
Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di PT Perkebunan Nusantara III PKS. Kebun Rambutan dari Juni sampai Juli 2010.
ii
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah SWT, atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Karakterisktik Polisakarida Larut Air (PLA) Umbi Bengkuang dari Berbagai Metode Ekstraksi”.
Pada kesempatan ini penulis menghaturkan pernyataan terima kasih sebesar-besarnya kepada Bapak dan Ibu tersayang yang telah membesarkan, memelihara dan mendidik penulis selama ini juga adikku yang telah memberikan motivasi dan semangat dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP dan Bapak Prof. Dr. Ir. Zulkifli Lubis, M. App, Sc selaku ketua dan anggota komisi pembimbing yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan berharga kepada penulis dari mulai menetapkan judul, melakukan penelitian sampai pada ujian akhir.
Disamping itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua staf pengajar dan pegawai di Program Studi Teknologi Hasil Pertanian Departemen Teknologi Pertanian, serta semua rekan mahasiswa terkhusus kepada Pengurus BKM Al-Mukhlisin dan Asisten Laboratorium Teknologi Pangan FP USU yang tidak dapat disebutkan satu per satu disini yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat.
Medan, Juni 2012
Penulis
iii
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DAFTAR ISI

Hal ABSTRAK ................................................................................................... i

RIWAYAT HIDUP ..................................................................................... ii

KATA PENGANTAR................................................................................. iii

DAFTAR ISI................................................................................................ iv

DAFTAR TABEL ....................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR................................................................................... x

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xii

PENDAHULUAN Latar Belakang ..................................................................................... Tujuan Penelitian ................................................................................. Kegunaan Penelitian............................................................................. Hipotesis Penelitian..............................................................................

1 3 4 4

TINJAUAN PUSTAKA Umbi Bengkuang ................................................................................. Karakteristik Umbi Bengkuang............................................................ Komposisi Umbi Bengkuang ............................................................... Manfaat Umbi Bengkuang ................................................................... Polisakarida .......................................................................................... Pembagian Polisakarida ....................................................................... Manfaat Polisakarida............................................................................ Pati ....................................................................................................... Pembuatan Pati..................................................................................... Metode Ekstraksi.................................................................................. Ekstraksi Air ................................................................................. Ekstraksi Ragi Roti ....................................................................... Ekstraksi Ragi Tempe ................................................................... Polisakarida Larut Air (PLA)...............................................................

5 5 7 8 9 10 11 11 12 13 13 14 14 15

BAHAN DAN METODE Waktu dan Tempat Penelitian .............................................................. Bahan Penelitian................................................................................... Bahan Kimia......................................................................................... Alat Penelitian...................................................................................... Metode Penelitian................................................................................. Model Rancangan................................................................................. Pelaksanaan Penelitian .........................................................................

16 16 16 16 17 18 18

iv

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Pembuatan pati umbi bengkuang.................................................. Pembuatan polisakarida larut air (PLA) ....................................... Pengamatan dan Pengukuran Data....................................................... Parameter Penelitian............................................................................. Penentuan kadar air ....................................................................... Penentuan kadar abu ..................................................................... Penentuan kadar protein................................................................ Penentuan kadar lemak ................................................................. Penentuan kadar karbohidrat......................................................... Penentuan kadar serat kasar .......................................................... Penentuan rendemen ..................................................................... Penentuan kadar glukosa .............................................................. Penentuan viskositas..................................................................... Penentuan gula reduksi................................................................. Penentuan total gula ..................................................................... Penentuan dextrose equivalent ..................................................... Penentuan derajat polimerisasi ..................................................... Penentuan daya larut..................................................................... Bentuk granula pati.......................................................................

18 19 19 22 22 22 23 23 24 24 25 25 26 26 27 28 28 28 29

HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Penambahan Air pada Pati Umbi Bengkuang terhadap Parameter yang Diamati ...................................................................... Pengaruh Jenis Metode Ekstraksi Pati Umbi Bengkuang terhadap Parameter yang Diamati ...................................................................... Kadar Air.......................................................................................... Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar air PLA............................................................................. Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap kadar air PLA................................................................................ Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap kadar air PLA ...... Kadar Protein.................................................................................... Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar protein PLA ........................................................................ Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap kadar protein PLA ........................................................................ Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap kadar protein PLA ........................................................................ Kadar Serat Kasar............................................................................. Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar serat kasar PLA................................................................... Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap kadar serat kasar PLA................................................................... Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap kadar serat kasar PLA...................................................................

30 32 34 34 35 37 39 39 40
42 42 42 44
45

v

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Rendemen ............................................................................................ Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap rendemen PLA.............................................................................. Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap rendemen PLA.............................................................................. Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap rendemen PLA ....
Kadar Glukosa.................................................................................. Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar glukosa PLA ....................................................................... Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap kadar glukosa PLA ....................................................................... Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap kadar glukosa PLA .......................................................................
Gula Reduksi.................................................................................... Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap gula reduksi PLA .......................................................................... Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap gula reduksi PLA .......................................................................... Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap gula reduksi PLA ..........................................................................
Total Gula......................................................................................... Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap total gula PLA............................................................................... Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap total gula PLA............................................................................... Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap total gula PLA .....

Viskositas......................................................................................... Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap viskositas PLA.............................................................................. Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap viskositas PLA.............................................................................. Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap viskositas PLA ....
Dextrose Equivalent ......................................................................... Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap dextrose equivalent PLA .............................................................. Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap dextrose equivalent PLA .............................................................. Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap dextrose equivalent PLA ..............................................................
Derajat Polimerisasi.......................................................................... Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap derajat polimerisasi PLA ..............................................................

45 45 47 48 49 49 50
52 52 52 54
55 56 56 57 59 59 59 60 62 62 62 64
66 66 66

vi

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap derajat polimerisasi PLA .............................................................. Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap derajat polimerisasi PLA .............................................................. Daya Larut........................................................................................ Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap daya larut PLA.............................................................................. Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap daya larut PLA.............................................................................. Pengaruh interaksi antara penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap daya larut PLA.............................................................................. Bentuk Granula Pati.............................................................................

67
69 69 69 71
72 73

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan .......................................................................................... Saran ....................................................................................................

76 77

DAFTAR PUSTAKA................................................................................... 78

LAMPIRAN

vii
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DAFTAR TABEL
No. ..... Hal
1. Komposisi zat gizi umbi bengkuang .................................................... 7
2. Jenis-jenis polisakarida dan jenis ikatan glikosidik ............................. 10
3. Karakteristik pati umbi bengkuang ...................................................... 31
4. Pengaruh penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap parameter yang diamati ........................................................................ 30
5. Pengaruh jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap parameter yang diamati ........................................................................ 32
6. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar air PLA ........................................................................ 34
7. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap kadar air PLA ........................................................................ 36
8. Uji LSR efek utama pengaruh penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap kadar air PLA .............. 37

9. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar protein PLA ................................................................. 39
10. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap kadar protein PLA............................................... 41
11. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar serat kasar PLA............................................................ 42
12. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap kadar serat kasar PLA ......................................... 44
13. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap rendemen PLA....................................................................... 45
14. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap rendemen PLA .................................................... 47
15. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar glukosa PLA ................................................................ 49
viii
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

16. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap kadar glukosa PLA.............................................. 51
17. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap gula reduksi PLA................................................................... 52
18. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap gula reduksi PLA ................................................ 54
19. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap total gula PLA........................................................................ 56
20. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap total gula PLA ..................................................... 58
21. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap viskositas PLA....................................................................... 59
22. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap viskositas PLA .................................................... 61
23. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap dextrose equivalent PLA ....................................................... 63
24. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap dextrose equivalent PLA..................................... 64
25. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap derajat polimerisasi PLA ....................................................... 66

26. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap derajat polimerisasi PLA..................................... 68
27. Uji LSR efek utama penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap daya larut PLA....................................................................... 69
28. Uji LSR efek utama jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap daya larut PLA .................................................... 71
29. Bentuk granula PLA umbi bengkuang ................................................. 73
ix
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DAFTAR GAMBAR
No. Hal 1. Polisakarida ........................................................................................ 9 2. Inulin .................................................................................................. 15 3. Skema pembuatan pati bengkuang..................................................... 20 4. Skema pembuatan Polisakarida Larut Air (PLA) bengkuang............ 21 5. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar air PLA.................................................................................... 35 6. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap kadar air PLA..................................................................................... 36 7. Interaksi penambahan air dan jenis metode ekstraksi pada pati umbi bengkuang terhadap kadar air PLA.................................................... 38 8. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar protein PLA.............................................................................. 40 9. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap kadar protein PLA.............................................................................. 41 10. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar serat kasar PLA ........................................................................ 43 11. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap kadar serat kasar PLA ........................................................................ 44 12. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap rendemen PLA ................................................................................... 46 13. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap rendemen kasar PLA.......................................................................... 48 14. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap kadar glukosa PLA............................................................................. 50 15. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap kadar glukosa PLA............................................................................. 51
x
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

16. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap gula reduksi PLA ............................................................................... 53
17. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap gula reduksi PLA ............................................................................... 55
18. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap total gula PLA .................................................................................... 57
19. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap total gula PLA .................................................................................... 58
20. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap viskositas PLA ................................................................................... 60
21. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap viskositas PLA ................................................................................... 61
22. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap dextrose equivalent PLA.................................................................... 63
23. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap dextrose equivalent PLA.................................................................... 65

24. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap derajat polimerisasi PLA.................................................................... 67
25. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap derajat polimerisasi PLA.................................................................... 68
26. Hubungan penambahan air pada pati umbi bengkuang terhadap daya larut PLA ................................................................................... 70
27. Hubungan jenis metode ekstraksi pati umbi bengkuang terhadap daya larut PLA ................................................................................... 72
28. Bentuk granula pati umbi bengkuang ................................................ 73 29. Bentuk granula PLA umbi bengkuang............................................... 75
xi
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DAFTAR LAMPIRAN
No. .... Hal 1. Data pengamatan analisis kadar air PLA (%) .................................... 83
Daftar analisis sidik ragam kadar air PLA (%) .................................. 83 2. Data pengamatan analisis kadar protein PLA (%)............................. 84
Daftar analisis sidik ragam kadar protein PLA (%) ........................... 84 3. Data pengamatan analisis kadar serat PLA (%)................................. 85
Daftar analisis sidik ragam kadar serat PLA (%)............................... 85 4. Data pengamatan analisis rendemen PLA (%)................................... 86
Daftar analisis sidik ragam rendemen PLA (%) ................................ 86 5. Data pengamatan analisis kadar glukosa PLA (%) ............................ 87
Daftar analisis sidik ragam kadar glukosa PLA (%).......................... 87 6. Data pengamatan analisis gula reduksi PLA (%)............................... 88
Daftar analisis sidik ragam gula reduksi PLA (%) ............................ 88 7. Data pengamatan analisis total gula PLA (%) ................................... 89
Daftar analisis sidik ragam total gula PLA (%) ................................. 89 8. Data pengamatan analisis dextrose equivalent PLA .......................... 90
Daftar analisis sidik ragam dextrose equivalent PLA........................ 90 9. Data pengamatan analisis derajat polimerisasi PLA.......................... 91
Daftar analisis sidik ragam derajat polimerisasi PLA........................ 91 10. Data pengamatan analisis viskositas PLA (Cp) ................................. 92
Daftar analisis sidik ragam viskositas PLA (Cp)............................... 92 11. Data pengamatan analisis daya larut PLA (%) .................................. 93

Daftar analisis sidik ragam daya larut PLA (%) ................................ 93 12. Gambar pati umbi bengkuang ...............................................................94 13. Gambar PLA umbi bengkuang..............................................................95
xii
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

ABSTRAK
ADRIAN HILMAN : KARAKTERISTIK POLISAKARIDA LARUT AIR (PLA) UMBI BENGKUANG (Pachyrhizus erosus L.) DARI BERBAGAI METODE EKSTRAKSI. Dibimbing oleh HERLA RUSMARILIN dan ZULKIFLI LUBIS. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan air dan jenis metode ekstraksi terhadap sifat fisika kimia dari PLA umbi bengkuang. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 2 faktor yaitu penambahan air pada pati umbi bengkuang 0,5 bagian, 1 bagian, 1,5 bagian, dan 2 bagian dan jenis metode ekstraksi air, ragi roti dan laru tempe. Parameter yang diamati adalah kadar air, kadar protein, kadar serat kasar, kadar amilosa, rendemen, kadar glukosa, gula reduksi, total gula, viskositas, dextrose equivalent, derajat polimerisasi, daya larut dan bentuk granula PLA umbi bengkuang.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan air pada pati umbi bengkuang berpengaruh berbeda sangat nyata terhadap kadar air, kadar protein, kadar serat kasar, kadar amilosa, rendemen, kadar glukosa, gula reduksi, total gula, viskositas, dextrose equivalent, derajat polimerisasi dan daya larut PLA. Jenis metode ekstraksi berpengaruh berbeda sangat nyata terhadap kadar air, kadar protein, kadar serat kasar, kadar amilosa, rendemen, kadar glukosa, gula reduksi, total gula, viskositas, daya larut PLA dan berbeda nyata terhadap dextrose equivalent dan derajat polimerisasi PLA. Interaksi penambahan air dan jenis metode ekstraksi berpengaruh berbeda nyata terhadap kadar air PLA dan berpengaruh berbeda tidak nyata terhadap kadar protein, kadar serat kasar, kadar amilosa, rendemen, kadar glukosa, gula reduksi, total gula, viskositas, dextrose equivalent, derajat polimerisasi dan daya larut PLA.
Kata Kunci : PLA, umbi bengkuang, pati, metode ekstraksi
ABSTRACT
ADRIAN HILMAN : THE CHARACTERISTIC OF WATER-SOLUBLE POLYSACCHARIDE OF YAM BEAN FROM VARIOUS EXTRACTIONS METHOD. Supervised by HERLA RUSMARILIN and ZULKIFLI LUBIS. The aim of this research was to determine the effect of the addition of water and various extractions method on the chemico-physic properties of water-soluble polysaccharide. This study used a completely randomized design (CRD) with two factors i.e. the addition of water (0,5 part, 1 part, 1,5 part and 2 part) and extraction method (water, yeast and mold). Observed parameters were moisture content, protein content, fiber content, yield, glucose content, reducing sugars, total sugars, viscosity, dextrose equivalent, polymerization degree, soluble ability and form of granule of PLA yam bean.
The results showed that the addition of water had highly significant effect on moisture content, protein content, fiber content, yield, glucose content, reducing sugars, total sugars, viscosity, dextrose equivalent, polymerization degree and soluble ability PLA. The extraction method had highly significant effect on moisture content, protein content, fiber content, yield, glucose content, reducing sugars, total sugars, viscosity and soluble ability PLA and had significant efffect on dextrose equivalent and polymerization degree PLA. Interaction of the addition of water and extraction method had significant effect on moisture content PLA and had no significant effect on protein content, fiber content, yield, glucose content, reducing sugars, total sugars, viscosity, dextrose equivalent, polymerization degree and soluble ability PLA.
Key Word : Water-soluble polysaccharide, yam bean, starch, extractions method
i
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PENDAHULUAN
Latar Belakang Alam merupakan sebuah karunia terbesar yang diciptakan sebagai sumber
kehidupan untuk kelangsungan hidup manusia. Alam juga merupakan sumber kesehatan bagi manusia terutama berasal dari tanaman pangan. Indonesia memiliki tanaman pangan yang dikonsumsi tidak hanya berkaitan dengan masalah kecukupan nilai gizi, tetapi juga terkait dengan efek fisiologis yang dapat mempengaruhi kesehatan dan perbaikan kualitas hidup di masa usia lanjut. Tanaman pangan Indonesia dikenal memiliki banyak manfaat bagi kehidupan atau biasa disebut tanaman pangan fungsional (Suhanda, 2006).
Peningkatan prevalensi penyakit degeneratif di Indonesia, merupakan alasan utama para peneliti pangan dan gizi Indonesia untuk mengeksplorasi bahan-bahan alami yang ada di Indonesia. Tingginya biodiversity kekayaan alam dan bahan indigenous yang dianugerahkan oleh Tuhan merupakan potensi yang sangat bermanfaat untuk kesehatan masyarakat Indonesia (Ardiansyah, 2008).
Di Binjai, Sumatera Utara, bengkuang merupakan salah satu produk hasil hortikultura yang memiliki banyak manfaat dan dapat dihasilkan sebanyak 7-7,5 ton/ha (Badan SDM Pertanian Binjai, 2011). Bengkuang tumbuh menyebar di beberapa pulau di Indonesia (Sorensen, 1996), seperti di Padang, Kebumen, Gunung Kidul Yogyakarta dan lainnya.

Umbi bengkuang (Pachyrhizus erosus L.) merupakan salah satu hasil alam yang sangat bermanfaat bagi manusia. Tumbuhan ini berasal dari keluarga polong-polongan atau Fabaceae yang hidup menjalar dan membelit di tanah dan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

membentuk umbi akar (Wikipedia, 2011a). Umbi bengkuang pertama kali ditanam di Filipina yang langsung dibawa dari Amerika Tengah. Beberapa orang menyebut umbi bengkuang sebagai buah, tetapi para ahli sepakat untuk menggolongkan tanaman umbi ini sebagai sayuran (Lingga, 2010). Umbi bengkuang banyak digunakan dalam masakan Asia Timur dan Asia Tenggara. Di Indonesia, bengkuang biasa dimakan mentah sebagai rujak, asinan, manisan dan sebagai campuran isi tekwan. Umbi bengkuang sebaiknya disimpan pada tempat kering bersuhu 120C hingga 160C. Suhu yang lebih rendah dapat mengakibatkan kerusakan. Penyimpanan bengkuang yang baik dapat bertahan selama 2 bulan.
Umbi bengkuang adalah salah satu umbi yang banyak mengandung air. Kandungan air dalam 100 g umbi bengkuang sekitar 85,1 g. Dengan kandungan air yang banyak, kalori umbi bengkuang menjadi sangat kecil karena hanya mengandung sedikit padatan. Dalam 100 g umbi bengkuang terdapat 55 kkal energi. Walaupun tidak memberikan sumbangan energi, peran air dapat menggantikan cairan tubuh yang hilang selama beraktivitas. Selain itu, umbi bengkuang bersifat dingin dan menyejukkan sehingga dapat digunakan untuk mendinginkan lapisan kulit yang seharian diterpa sinar matahari (Astawan, 2008).
Bengkuang biasa dimakan sebagai rujak, tetapi bengkuang juga dapat menyembuhkan penyakit diabetes melitus. Menurut berbagai penelitian di Indonesia, tingkat penderita penyakit diabetes melitus berkisar antara 1,2 - 2,3% dari jumlah penduduk yang berusia diatas 15 tahun dan Indonesia merupakan negara penderita diabetes melitus tertinggi keempat di dunia pada tahun 2000 (Mahendra, et al., 2008). Selain itu, bengkuang juga membantu tulang menyerap
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

lebih kuat kalsium sehingga tidak terjadi pengkeroposan tulang atau osteoporosis (Lubis, 2012).
Umbi Bengkuang memiliki kandungan kimia yang cukup kompleks, seperti gula, pati, fosfor, kalsium, fitoestrogen yang dapat mempertahankan keremajaan kulit wanita (Sarasvati, 2008), vitamin A, B1 dan C (Adi, 2008). Rasa manis pada umbi bengkuang berasal dari suatu oligosakarida yang disebut dengan inulin, yang tidak bisa dicerna oleh tubuh manusia tetapi larut di dalam air. Sifat seperti ini sangat berguna bagi penderita diabetes atau orang yang berdiet rendah kalori. Umbi bengkuang mengandung serat yang tinggi, terdiri dari serat larut dalam air dan serat yang tidak larut dalam air.
Polisakarida larut air (PLA) merupakan serat yang masuk dalam golongan oligosakarida dan berfungsi untuk melancarkan proses pencernaan. Dalam hal ini, inulin berperan sebagai PLA yang berguna bagi kesehatan flora yang hidup di dalam usus seperti Lactobacillus sp. (Lingga, 2010). PLA juga berfungsi menghambat penyerapan makronutrien dan menurunkan kadar gula dalam darah. Hal ini dikarenakan fermentasi PLA di usus menghasilkan asam lemak rantai pendek (short chain fatty acids) (Ang, et al., 2011; Leu, et al., 2005). Oleh karena itu, penulis ingin mengetahui karakteristik PLA umbi bengkuang dari berbagai metode ekstraksi.
Tujuan Penelitian Untuk mengetahui karakteristik Polisakarida Larut Air (PLA) umbi
bengkuang dari berbagai metode ekstraksi. Untuk memberikan informasi kepada masyarakat bahwa umbi bengkuang memiliki komponen fungsional yang dapat meningkatkan kesehatan.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Kegunaan Penelitian Sebagai sumber informasi kepada masyarakat dan pelaku industri
mengenai karakteristik PLA khususnya inulin yang berperan dalam bidang kesehatan dan sumber data dalam penyusunan skripsi di Program Studi Teknologi Hasil Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan. Hipotesis Penelitian
Ada pengaruh perbandingan penambahan air dan jenis metode ekstraksi serta interaksi keduanya terhadap karakteristik Polisakarida Larut Air (PLA) umbi bengkuang dari berbagai metode ekstraksi.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

TINJAUAN PUSTAKA
Umbi Bengkuang Tanaman bengkuang berasal dari Meksiko dan Amerika Tengah, tanaman
ini tumbuh liar (Vaughan and Geissler, 2009), diamati sejak periode sebelum kedatangan Columbus dan kemudian dibudidayakan secara luas di Meksiko dan negara lain di Amerika Tengah, tetapi tidak intensif (Peter, 2008). Di Asia, umbi bengkuang pertama kali ditanam di Filipina (Lingga, 2010) yang kemudian dibawa ke Indonesia bagian Timur untuk ditanam. Sekarang bengkuang tumbuh menyebar di beberapa pulau di Indonesia sebagai sayuran (Sorensen, 1996).
Di Binjai, Sumatera Utara, merupakan salah satu daerah sentra bengkuang (produk hortikultura) yang memiliki banyak kegunaan dan di daerah ini telah dihasilkan umbi bengkuang sebanyak 7-7,5 ton/ha (Badan SDM Pertanian Binjai, 2011). Di Padang, Sumatera Barat, salah satu daerah sentra produksi bengkuang yang tersebar di beberapa kecamatan yaitu, Kecamatan Koto Tangah, Nanggalo, Kuranji, dan Pauh. Pada tahun 2005, areal tanam mencapai 130 ha dengan ratarata produksi 192 kuintal/hektar dengan total produksi 2765 ton. Selain Padang, Kebumen, Jawa Tengah, juga merupakan sentra produksi bengkuang. Di Kebumen, menurut data BPS Kebumen (2005-2007) ada empat kecamatan sentra produksi bengkuang yang total produksinya berkisar 5,020-7,030 ton/tahun yakni, Prembun, Mirit, Bonorowom dan Padureso (BPS Kebumen, 2009).
Karakteristik Umbi Bengkuang Menurut Van Steenis (2005), klasifikasi tanaman bengkuang adalah :
Kingdom : Plantae
5
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Divisio

: Spermatophyta

Sub Divisio : Angiospermae

Kelas

: Dicotyledoneae

Ordo

: Fabales

Famili

: Fabaceae

Genus

: Pachyrhizus

Spesies

: Pachyrhizus erosus L.

Tanaman ini memiliki panjang 2 – 6 m, bentuk daun majemuk, dengan

3 selebaran per daun, banyak bunga dan sekali berbunga memiliki panjang hingga

55 cm. Bunga dari jenis polong-polongan ini memiliki kelopak biru atau putih,

buah legum, dengan panjang 6 – 13 cm dan lebar 8 – 17 mm serta berbulu ketika

muda. Bentuk benih pipih, bulat atau persegi, berwarna cokelat, hijau atau

kemerahan. Ukuran umbi bervariasi sesuai dengan kondisi pertumbuhan

(Chooi, 2008).

Varietas yang banyak dibudidayakan di Indonesia adalah bengkuang gajah

dan bengkuang badur. Perbedaan di antara kedua jenis bengkuang ini adalah

waktu panennya. Varietas bengkuang gajah dapat dipanen ketika usia tanam

memasuki empat sampai lima bulan. Varietas bengkuang badur memiliki waktu

panen lebih lama. Jenis ini baru dapat dipanen ketika tanamannya berusia tujuh

sampai sebelas bulan.

Walaupun umbinya dapat dimakan, namun bagian bengkuang yang lain

seperti biji sangat beracun karena mengandung rotenon, sejenis tuba. Racun ini

sering dipakai untuk membunuh serangga atau menangkap ikan. Biji bengkuang

yang telah masak kaya akan lipid yaitu lebih kurang 30%, namun tidak dapat

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

dimakan karena mengandung isoflavonoid yang tinggi yaitu rotenon, isoflavanon dan furano-3-fenil kumarin yang sangat beracun bagi manusia. Sorensen (1996) menambahkan apabila seyawa-seyawa beracun tersebut dikeluarkan maka minyak biji bengkuang sebanding dengan kacang tanah yang memiliki komposisi asam palmitat 26,7%, asam stearat 5,7%, asam oleat 33,4% dan asam linoleat 34,2%.

Komposisi Kimia Umbi Bengkuang

Bengkuang memiliki komposisi yang bervariasi sesuai dengan jenis

kultivar dan kematangan bagian tanaman. Pada bentuk umbi siap panen,

bengkuang mengandung 80 – 90% air, 10 – 17% karbohidrat, 1 – 2,5% protein,

0,5 – 1% serat, 0,1 – 0,2% lemak dan vitamin C. Pada buah muda bengkuang

mengandung 86% air, 10% karbohidrat, 2,6% protein, 0,9% serat, 0,3% lemak

dan vitamin C. Pada bentuk benih yang sudah matang, mengandung 30%

minyak/lemak, pachyrrizon, asam pachyrrizon, 0,5 – 1% rotenon dan 0,5 – 1%

rotenoid. Pada bagian daun bengkuang mengandung kurang dari 0,01% rotenon

dan rotenoid, tetapi pada bagian umbi tidak memiliki senyawa ini (Chooi, 2008).

Tabel 1. Komposisi zat gizi umbi bengkuang Zat Gizi Energi (kkal) Protein (g) Lemak (g) Karbohidrat (g) Kalsium (mg) Fosfor (mg) Besi (mg) Vitamin C (mg) Vitamin B1 (mg) Vitamin A (IU) Air (g)
Sumber: Direktorat Depkes Gizi (1992)

Kadar per 100 gram 55 1,4 0,2 12,8 15 18 0,6 20 0,04 0,5 85,1

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Manfaat Umbi Bengkuang Umbi bengkuang berkhasiat untuk obat beri-beri dan penghalus kulit,
sedangkan daun umbi bengkuang berkhasiat sebagai obat demam dan secara tidak langsung dapat meredakan sakit hipertensi (Adi, 2008). Kandungan antiseptik dalam bengkuang mampu mengatasi gatal-gatal di kulit.
Bengkuang baik dikonsumsi oleh penderita hiperglikemia. Dengan kandungan air yang sangat besar, mengkonsumsi bengkuang akan memberi perasaan kenyang, tapi tidak memberikan sumbangan kalori dan tidak berpotensi untuk meningkatkan indeks glikemik. Kandungan air dalam bengkuang sangat baik untuk mempercepat proses pencernaan makanan. Pencernaan yang lancar akan mengurangi penyerapan gula yang harus dihindari oleh penderita hiperglikemia.
Bengkuang mengandung serat yang tinggi, terutama serat larut dalam air yang berguna untuk memperlancar buang air besar. Bagi penderita wasir, buang air besar yang lancar akan mengurangi rasa sakit. Bengkuang dapat mengobati sariawan, karena kandungan vitamin C yang tinggi. Bengkuang mengandung komponen bioaktif yang bertindak sebagai antioksidan karena senyawa isoflavon yang dihasilkan dapat menurunkan kadar kolesterol jahat (LDL), meningkatkan kadar kolesterol baik (HDL) dalam darah yang berguna bagi kesehatan pembuluh darah dan jantung serta dapat meningkatkan kekebalan tubuh (Lingga, 2010).
Bengkuang juga dapat menyembuhkan penyakit diabetes melitus dan membantu penyerapan kalsium lebih kuat ke dalam tulang, sehingga tidak terjadi pengkeroposan tulang atau osteoporosis. Selain itu bengkuang merupakan salah satu makanan yang mengandung fitoestrogen, sehingga baik untuk dikonsumsi
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

bagi mereka yang sudah memasuki masa menopause, yang berarti dapat mempertahankan kualitas hidup di usia tua (Lubis, 2012). Polisakarida
Polisakarida adalah polimer hasil polimerisasi kondensasi dari monosakarida dalam jumlah yang besar, di mana monosakarida terikat satu sama lain oleh ikatan glikosidik pada Gambar 1. Ikatan glikosidik dapat terjadi pada gugus-gugus hidroksil dari monosakarida sehingga struktur polisakarida dapat berbentuk rantai lurus atau bercabang-cabang (Kusnandar, 2010).
Gambar 1. Polisakarida (Orang Tua Research and Innovation, 2010)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Polisakarida juga dikenal sebagai karbohidrat majemuk yang mempunyai susunan kompleks dengan berat molekul yang besar. Makromolekul ini merupakan polimer monosakarida atau polimer turunan-turunan monosakarida. Rasa polisakarida tidak manis. Polisakarida tidak mereduksi pereaksi benedict atau pereaksi fehling. Dalam keadaan padat, polisakarida tidak dapat membentuk kristal. Pada pemanasan dengan fenilhidrazin, polisakarida tidak dapat membentuk osazon. Monomer polisakarida terdapat dalam bentuk piranosa dan furanosa (Sumardjo, 2009).

Kelompok Polisakarida

Polisakarida dapat dikelompokkan berdasarkan ikatan glikosidik yang

menghubungkan monosakarida yang satu dengan yang lain. Satu rantai

polisakarida dapat disusun oleh satu atau lebih jenis ikatan glikosidik. Ikatan

glikosidik dapat berbentuk konfigurasi α atau β.

Tabel 2. Jenis-jenis polisakarida dan jenis ikatan glikosidik

Polisakarida Struktur linear Amilosa Selulosa Xilan Inulin Kitin Struktur bercabang Amilopektin Dekstran Pullulan Glikogen
Sumber: Kusnandar (2010)

Monomer
α-D-glukosa β-D-glukosa β-D-xylosa β-D-fruktosa β-D-asam glukonat
α-D-glukosa α-D-glukosa Maltotriosa α-D-glukosa

Ikatan glikosidik
α(14) β(14) β(14) β(21) β(14)
α(14, 16) α(12, 13, 14, 16) α(14) α(14, 16)

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Polisakarida secara luas dikenal dapat memberikan kontribusi lebih besar bagi kesehatan manusia daripada sebagai penyedia energi. Polisakarida juga dapat dikelompokkan menjadi polisakarida yang dapat dicerna (digestable polysacharide) seperti pati (amilosa dan amilopektin) serta glikogen dan polisakarida yang tidak dapat dicerna (nondigestable polysacharide) seperti selulosa, pektin dan hemiselulosa, sering disebut sebagai serat dan dikenal dengan polisakarida non-pati (Kusnandar, 2010).
Manfaat Polisakarida Polisakarida memiliki dua peran besar dalam tanaman. Peran pertama
polisakarida adalah sebagai energi dan cadangan karbohidrat dalam jaringan benih dan umbi-umbian, hampir selalu disediakan oleh pati. Peran kedua polisakarida adalah untuk memberikan struktural dari kedua sel individu tanaman dan secara keseluruhan peran ini diisi oleh berbagai jenis polisakarida struktural yang berbeda (Coultate, 2009).
Polisakarida non-pati terdiri dari makanan pelengkap seperti diet lemak. Polisakarida non-pati ditemukan dalam dua bentuk, yaitu yang larut dan tidak larut yang dominan terdapat dalam buah-buahan, sayuran, sereal dan bahan lain. Polisakarida non-pati sangat penting untuk kesehatan, khususnya pencernaan tubuh (Dickerson and Morgan, 2003).
Pati Starch atau pati merupakan polisakarida hasil sintesis dari tanaman hijau
melalui proses fotosintesis. Pati memiliki bentuk kristal bergranula yang tidak larut dalam air pada temperatur ruangan, memiliki ukuran dan bentuk tergantung pada
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

jenis tanamannya. Pati digunakan sebagai pengental dan penstabil dalam makanan. Pati alami (native) menyebabkan beberapa permasalahan yang berhubungan dengan retrogradasi, kestabilan rendah, dan ketahanan pasta yang rendah. Hal tersebut menjadi alasan dilakukan modifikasi pati (Fortuna, et al., 2001).
Pati merupakan polimer dari D-glukosa dan ditemukan sebagai pabrik karbohidrat penyimpanan. Itu terjadi sebagai butiran kecil dengan berbagai ukuran dan karakteristik penampilan untuk setiap jenis tanaman. Pati terdiri dari dua polimer yang berbeda yaitu amilosa dan amilopektin (DeMan, 1999). Derajat polimerisasi setiap molekul amilosa adalah 102-104 dan derajat polimerisasi setiap molekul amilopektin adalah 104-105 (Radley, 1968).
Pembuatan Pati Secara garis besar, proses pembuatan pati bengkuang terdiri dari dua
tahap, yakni preparasi bengkuang segar sebagai tahap pertama dan disusul dengan pengemasan. Pada tahap pertama, terdiri dari penimbangan, pengupasan pencucian, pemarutan, pembuburan, pemerasan, pengendapan pati, pemanenan pati, pengeringan, penepungan dan pengayakan (Angwar, 2011).
Bengkuang yang baru datang akan disortir dan bengkuang yang berkualitas jelek, yakni yang kulit luarnya menghitam atau sudah dihinggapi ulat segera disingkirkan.
Sementara bengkuang yang kualitasnya baik segera dikupas dengan pisau dengan cara manual. Setelah itu, bengkuang dicuci sampai bersih tanpa menggunakan detergen. Dari bak pencucian, bengkuang yang masih utuh itu masuk ke pemarutan.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA