The Potency of Dioscorea (Dioscorea alata) Tuber Flour to Inhibit Atherosclerosis in Laboratory Rabbits

POTENSI TEPUNG UMBI DIOSKOREA (DIOSCOREA ALATA)
UNTUK MENCEGAH ATEROSKLEROSIS
PADA KELINCI PERCOBAAN

NELIS IMANNINGSIH

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Potensi Umbi
Dioskorea (Dioscorea alata) untuk Mencegah Aterosklerosis pada Kelinci
Percobaan, adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan
belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. 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.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada

Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Juli 2013
Nelis Imanningsih
NIM 261080161

RINGKASAN
NELIS IMANNINGSIH. Potensi Tepung Umbi Dioskorea (Dioscorea alata)
untuk Mencegah Aterosklerosis pada Kelinci Percobaan. Dibimbing oleh DEDDY
MUCHTADI, NURHENI SRI PALUPI, TUTIK WRESDIYATI, dan KOMARI
Penyakit kardiovaskuler saat ini merupakan salah satu penyebab kematian
utama pada orang dewasa di dunia, termasuk Indonesia. Salah satu faktor risiko
utama penyakit kardiovaskuler adalah hiperlipidemia. Kondisi hiperlipidemia
yang berkepanjangan yang disertai oksidasi LDL merupakan tahap awal
terjadinya proses aterosklerosis. Salah satu cara untuk mengurangi risiko
terjadinya aterosklerosis adalah melalui pemilihan bahan makanan yang
dikonsumsi.
Umbi Dioscorea alata (DA) berpotensi untuk mengurangi risiko kejadian
aterosklerosis karena mengandung komponen-komponen fungsional antosianin,
serat pangan, dan diosgenin. Komponen fungsional ini menurunkan risiko tersebut
melalui mekanisme efek antioksidan, antihiperlipidemia, dan antiagregasi platelet.

Tujuan utama penelitian ini adalah mempelajari pengaruh pemberian tepung umbi
DA dalam pencegahan kejadian aterosklerosis pada kelinci percobaan. Tujuan
khusus penelitian ini ada lima yaitu: 1) Menentukan perlakuan konsentrasi asam
sitrat dan lama steam blanching yang menghasilkan tepung DA yang mengandung
komponen bioaktif paling tinggi, 2) Mengukur kapasitas antioksidan dan
antiagregasi platelet ekstrak tepung umbi DA secara in vitro, 3) Menguji pengaruh
pemberian tepung umbi DA pada aktivitas enzim antioksidan pada plasma darah
dan ginjal kelinci secara in vivo, 4) Menguji pengaruh pemberian tepung umbi DA
pada profil lipida darah kelinci, dan 5) Menganalisis pembentukan lesi
aterosklerosis pada aorta kelinci dan mengamati perubahan morfologi ginjal
kelinci.
Hasil penelitian memperlihatkan bahwa perlakuan steam blanching selama
10 menit dan perendaman dengan 1% asam sitrat menghasilkan nilai retensi
tertinggi antosianin sebesar 44.51% dengan kandungan 104.36 mg/100 g dan
fenolat sebesar 62.58% dengan kandungan 198.52 mg ekuivalen asam gallat/100
g serta memiliki kapasitas antioksidan 1300 mg ekuivalen trolox/100 g. Blanching
dengan menggunakan uap selama 5 atau 10 menit dapat menurunkan aktivitas
enzim polifenol oksidase sehingga menahan proses oksidasi yang dapat
mendegradasi senyawa fenolat. Perlakuan ini dijadikan proses untuk
menghasilkan tepung DA untuk dijadikan ransum kelinci percobaan.

Ekstrak air dan tepung umbi DA) diberikan kepada kelinci jantan ras New
Zealand White selama 60 hari dengan perlakuan ransum sebagai berikut: 1)
ransum basal sebagai kontrol negatif (K0); 2) ransum basal ditambah kolesterol
0.5% sebagai kontrol positif (K1); 3) ransum basal ditambah kolesterol 0.5% dan
ekstrak air DA sebanyak 1.8 g/100 g (KE1); 4) ransum basal ditambah kolesterol
0.5% dan ekstrak air DA sebanyak 3.6 g/100 g (KE2); 5) ransum basal dengan
suplementasi 15% tepung DA ditambah kolesterol 0.5% (KT1); dan 6) ransum
basal dengan suplemantasi 30% tepung DA ditambah kolesterol 0.5% (KT2).
Percobaan efek antioksidasi dan penghambatan stres oksidatif pada kelinci
percobaan menunjukkan bahwa kadar enzim SOD serum kelinci yang diberi
suplementasi tepung umbi DA ke dalam ransum tinggi kolesterol lebih tinggi

secara bermakna dibandingkan dengan kelinci yang hanya diberikan ransum
tinggi kolesterol. Pemberian tepung DA 30% dapat mempertahankan kadar
superoksida dismutase (SOD) serum pada kadar yang sama dengan kelinci yang
diberi ransum basal (kontrol negatif). Namun untuk parameter stres oksidatif lain,
seperti malondialdehida (MDA) dan aktivitas glutation peroksidase (GSHPx),
tidak terlihat perbedaan yang nyata antarperlakuan.
Pemberian ransum tinggi kolesterol meningkatkan kadar lipida darah kelinci
16 kali dibandingkan dengan pemberian ransum basal. Pemberian ransum

kolesterol yang disertai tepung DA sebanyak 30% dapat memperbaiki profil lipida
darah ke arah normal. Akan tetapi pemberian kolesterol yang disertai ekstrak air
DA tidak dapat mempertahankan profil lipida darah normal. Pada aorta kelinci
yang diberi kolesterol dan yang diberi ekstrak air bersamaan dengan kolesterol,
ditemukan pembentukan plak aterosklerosis yang sedang dan berat. Pada aorta
kelinci yang diberi tepung DA 15% dan 30% bersamaan dengan kolesterol tidak
ditemui plak aterosklerosis. Area plak aterosklerosis pada kelinci yang diberi
kolesterol menempati 24.4% dari total area potongan melintang aorta, sedangkan
pada kelompok yang diberi ransum kolesterol yang disertai ekstrak KE1 dan KE2
area aterosklerosisnya berturut-turut adalah 23.93% dan 22.24%.
Perlakuan retensi komponen bioaktif umbi DA dapat dilakukan dengan
menggunakan asam sitrat dengan konsentrasi 1% dikombinasikan dengan steam
blanching selama 10 menit. Perlakuan ini menghasilkan tepung yang memiliki
kandungan antosianin dan senyawa polifenolat yang tinggi. Secara in vitro,
ekstrak tepung memiliki kapasitas antioksidan setara dengan 1300 mg trolox, dan
dapat memiliki efek antiagregasi platelet pada konsentrasi 400 ppm. Pemberian
tepung DA sebanyak 30% secara nyata dapat mempertahankan enzim SOD pada
serum dan kadar Cu,Zn SOD pada sel-sel tubuli renalis kelinci percobaan. Tepung
umbi DA juga memiliki efek anti-hiperlipidemia dengan menormalkan profil
lipida darah kelinci. Suplementasi tepung DA dalam jangka waktu panjang dapat

menghambat pertumbuhan plak aterosklerosis. Dengan potensinya ini tepung
umbi DA dapat dikembangkan sebagai pangan fungsional yang bermanfaat untuk
mencegah aterosklerosis.
Kata kunci : antihiperlipidemia, aterosklerosis, dioskorea, stress oksidatif

SUMMARY
NELIS IMANNINGSIH. The Potency of Dioscorea (Dioscorea alata) Tuber
Flour to Inhibit Atherosclerosis in Laboratory Rabbits. Supervised by DEDDY
MUCHTADI, NURHENI SRI PALUPI, TUTIK WRESDIYATI, and KOMARI
Recently, cardiovascular disease is one of the main causes of adult mortality
in the world including in Indonesia. One of major risk factors of cardiovascular
disease is hyperlipidemia. Prolonged hyperlipidemia accompanied by LDL
oxidation is the first step of the development of atherosclerosis. Selection of food
consumed is one way to reduce the risk of the development of atherosclerosis.
Dioscorea alata (DA) tuber has potency to reduce the risk of atherosclerosis
because it contains several functional compounds; anthocyanins, dietary fiber, and
diosgenin. This contents lower the risk by antioxidation, antihyperlipidemia, and
antiaggregation mechanisms. The objective of this research was to study the effect
of administration of DA flour to inhibit atherosclerosis in laboratory rabbits.
There were five specific objectives of the research ; (1) to determine the citric acid

concentration and the duration of steam blanching which produce DA flour with
the higest bioactive compounds, (2) to determine antioxidation and anti platelet
aggregation effects of DA flour by in vitro test, (3) to examine the effects of DA
flour administration on the activity of antioxidant enzymes in serum and kidney
by in vivo test, 4) to examine the effect of DA flour administration on blood lipid
profiles of the rabbits; and (5) to analyze the development of atherosclerosis
plaques in aorta, and examine the morphologic change in rabbits kidney tissues.
The results showed that 1% citric acid soaking and 10 minutes blanching
produced DA flour with the highest anthocyanins and polyphenolic retention as
high as 44.51% or 104.36 mg/100 g flour and 62.58% or 198.52 mg equivalent
gallic acid/100 g flour, respectively. The flour had antioxidant capacity equal to
1300 mg trolox/100 g. Five or ten minutes steam blanching could reduce the
activity of polyphenol oxidase enzyme, therefore retarded the oxidation process
that degraded polyphenolic compound. These treatments were applied to produce
DA flour which later formulated into rabbits ration.
DA water extracts and flours were co-administrated with high cholesterol
ration to 30 male New Zealand White rabbits for 60 days with the following ration
groups; 1) basal ration as negative control (K0); 2) basal ration with 0.5%
cholesterol as positive control (K1); 3) basal ration with 0.5% cholesterol and 1.8
g/100 g of freeze dried DA extract (KE1); 4) basal ration with 0.5% cholesterol

and 3.6 g/100 g of freeze dried DA extract (KE2); 5) 15% DA flour in basal ration
with 0.5% cholesterol (KT1); and 6) 30% DA flour in basal ration with 0.5%
cholesterol (KT2).
Experiment on antioxidatif stress effect of DA flour in rabbits showed that
the level of SOD serum in rabbit co-administrated with DA flour to high
cholesterol ration was significantly higher compared to those fed with cholesterol

ration. 30% DA flour substitution into the ration, significantly maintained the
level of SOD serum equal to that of administrated with basal ration. The other
stress oxidative parameters; malondialdehyde (MDA) and glutathione peroxidase
(GSHPx) activities showed no differences between treatments.
The administration of high cholesterol ration increased total cholesterol 16
fold as compared to those administrated with basal ration, and increased
cholesterol LDL, and triacylglycerol level significantly. Co-administration of 15%
and 30% DA flour to the high cholesterol ration could improve lipid profile
towards normal condition. However, co-administration of water extract could not
maintain a normal lipid profile. In aorta of rabbits fed with cholesterol coadministrated with water extract, there were moderate and severe atherosclerotic
plaque formation. However, in aorta of rabbits fed with cholesterol coadministrated with 15% and 30% DA flour, no plaques development was found.
The area of atherosclerotic plaques in cholesterol group occupied 24,4% of total
aortic transversal section, whereas, in group fed with cholesterol co-administrated

with extract DA KE1 and KE2 the areas were 23,93% and 22,24% respectively.
The retention of bioactive compounds of DA could be done using citric acid
at 1% concentration combined with a simple steam blanching process for 10
minutes. These treatments produced flour with high content of antocyanins and
polyphenolic compound. In vitro experiment showed that the flour had antioxidant
capacity equal to 1300 mg trolox, and also exhibited antiaggregation effect in
concentration of 400 ppm. Co-administration of 30% DA flour to the high
cholesterol ration could maintain the level of SOD serum and Cu,Zn SOD in
kidney tissues of the rabbits. DA flour had also antihyperlipidemic effect by
normalizing the blood lipid profil. Prolonged suplementation of the flour, could
inhibit the formation of atherosclerosis plaques in rabbits aorta and improved the
morphology of kidney tissues of the rabbits. Therefore, with this potency, the
flour of DA tuber could be developed as a promising functional food to prevent
the development of atherosclerotic plaques.
Keywords : antihyperlipidemic, atherosclerosis, dioscorea, oxidative stress

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2013
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
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
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

POTENSI TEPUNG UMBI DIOSKOREA (DIOSCOREA ALATA)
UNTUK MENCEGAH ATEROSKLEROSIS
PADA KELINCI PERCOBAAN

NELIS IMANNINGSIH

Disertasi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada
Program Studi Ilmu Pangan

SEKOLAH PASCA SARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR
2013

Penguji pada Ujian Tertutup : Dr Rimbawan
Dr Ir Endang Prangdimurti, MS

Penguji pada Ujian Terbuka : Prof Dr dr Purwantyastuti, MSc SpFK
Prof Dr Ir Wasmen Manalu

J udul Disertasi
Nama
NIM

Potensi Tepung Umbi Dioskorea (Dioscorea alata) untuk
Mencegah Aterosklerosis pada Kelinci Percobaan
Nelis Imanningsih
F261080061
Disetujui oleh
Komisi Pembirnbing

Prof Dr Ir Deddy Muchtadi, MS
Ketua

Dr Ir Nurheni Sri Palupi, MS
Anggota

ｾ＠

Prof Dr drh Tutik Wresdiyati, PA (Vet)
Anggota

Prof (R) Dr Komari, MSc
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Ilmu Pangan

Dr Ir Ratih Dewanti Hariyadi, MSc

Tanggal Ujian: 1 Juli 2013

Tanggal Lulus:

1 9 JUL ZQ13

Judul Disertasi
Nama
NIM

: Potensi Tepung Umbi Dioskorea (Dioscorea alata) untuk
Mencegah Aterosklerosis pada Kelinci Percobaan
: Nelis Imanningsih
: F261080061
Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Prof Dr Ir Deddy Muchtadi, MS
Ketua

Dr Ir Nurheni Sri Palupi, MS
Anggota

Prof Dr drh Tutik Wresdiyati, PA (Vet)
Anggota

Prof (R) Dr Komari, MSc
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Ilmu Pangan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Dr Ir Ratih Dewanti Hariyadi, MSc

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian: 1 Juli 2013

Tanggal Lulus:

PRAKATA
Penulis menghaturkan puji dan syukur ke hadirat Allah Subhanahu wa
ta’ala atas limpahan rahmat dan karunia sehingga disertasi ini berhasil
diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan
Januari 2011 ini adalah Potensi Tepung Umbi Dioskorea (Dioscorea alata) Untuk
Mencegah Aterosklerosis pada Kelinci Percobaan.
Selesainya rangkaian penelitian hingga penulisan disertasi ini tidak terlepas
dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis
mengucapkan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada:
1. Yth Bapak Prof Dr Deddy Muchtadi, MS selaku ketua komisi pembimbing;
Ibu Dr Ir Nurheni Sri Palupi, MS, Prof Dr drh Tutik Wresdiyati PA(Vet),
serta Prof (R) Komari, MSc APU, selaku anggota komisi pembimbing yang
telah banyak memberikan curahan waktu untuk memberikan arahan,
bimbingan, dan saran yang sangat berharga bagi penulis, selama penelitian
hingga penulisan disertasi ini sehingga penulis dapat menyelesaikan
penelitian dan penyusunan disertasi ini dengan sebaik-baiknya.
2. Yth Bapak Dr Rimbawan dan Ibu Dr Ir Endang Prangdimurti, MS yang telah
menjadi penguji luar komisi pada ujian kualifikasi Doktor dan ujian tertutup;
serta Ibu Prof Dr dr Purwanti Astuti, MSc SpFK dan Bapak Prof Dr Ir
Wasmen Manalu, yang telah menjadi penguji pada ujian terbuka, atas saransaran berharga yang telah memperkaya dan bermanfaat untuk penyempurnaan
disertasi ini
3. Yth Bapak Dr Ir Dahrul Syah, MscAgr, selaku Dekan Sekolah Pasca Sarjana
Institut Pertanian Bogor; Bapak Dr Ir Sam Herodian, MS, selaku Dekan
Fakultas Teknologi Pertanian; Bapak Dr Ir Feri Kusnandar, MSc selaku
Ketua Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian
Institut Pertanian Bogor (Fateta IPB); serta Ibu Dr Ir Ratih Dewanti-Hariyadi,
MSc selaku Ketua Program studi Ilmu Pangan dan jajarannya yang telah
memberikan dukungan, fasilitas, dan kemudahan kepada penulis selama
menuntut ilmu dan menyelesaikan studi pada Program Studi Ilmu Pangan.
4. Yth Bapak Kepala Badan Litbang Kesehatan yang telah mencanangkan
program beasiswa untuk para penelitinya melalui Program Akselerasi Doktor
Indonesia dan biaya penelitian melalui dana DIPA Badan Litbang Kesehatan;
Yth Ibu Kepala Pusat Biomedis dan Teknologi Dasar Kesehatan dan
jajarannya yang telah memberikan izin untuk melanjutkan studi dan
memberikan kelonggaran sementara dari tugas-tugas kantor; serta Kepala
Pusat Teknologi Terapan Kesehatan dan Epidemiologi Klinik (dahulu
Puslitbang Gizi dan Makanan) dan jajarannya yang telah memfasilitasi dan
memberi bantuan kepada penulis di awal studi.
5. Yth Bapak Dr Yono C Raharjo dari Balai Penelitian Peternakan Ciawi atas
pengadaan kelinci percobaan; Bapak drh Endi Ridwan, MSc dan Bapak drh
M Wien Winarno, MS yang telah membantu dalam penanganan kelinci di
laboratorium; Ibu Prof Dr dr Rahayu dari Patologi Klinis Fakultas
Kedokteran Universitas Indonesia yang telah membantu memberi masukan
untuk pengujian antiagregasi platelet; serta Ibu Sri Poedji Hastoety, SKM,
MKEs yang memberi masukan dalam pengolahan data statistik.

6.

Yth seluruh staf pengajar pada Program Studi Ilmu Pangan IPB atas ilmu
pengetahuan yang telah diberikan selama penulis menempuh pendidikan
Doktor, sehingga penulis mendapatkan banyak bekal ilmu dan pembelajaran,
khususnya pada bidang Ilmu Pangan
7. Yth seluruh staf Laboratorium Kimia Makanan dan Laboratorium Percobaan
Hewan Pusat Biomedis dan Teknologi Dasar Kesehatan; staf Laboratorium
Terpadu dan laboratorium pengolahan makanan Pusat Teknologi Terapan
Kesehatan dan Epidemiologi Klinis yang telah membantu dalam analisis
kimia, biokimia dan percobaan pengolahan tepung DA; staf Laboratorium
Biokimia Fakultas Kedokteran Universitas Indonesia atas bantuan analisis
komponen stres oksidatif; staf laboratorium Patologi Klinis Fakultas
Kedokteran UI atas bantuan analisis agregasi platelet; staf Unit Pilot Plan
SEAFAST atas bantuan pengolahan tepung DA dalam skala besar; serta staf
Laboratorium Histologi Fakultas Kedokteran Hewan IPB yang banyak
membantu dalam preparasi jaringan kelinci
8. Yth seluruh teman-teman sejawat di Pusat Biomedis dan Teknologi Dasar
Kesehatan Badan Litbang Kesehatan atas bantuan, diskusi, dan perhatian
selama penulis menjalankan studi.
9. Sahabat-sahabat tersayang mahasiswa Program Doktor Ilmu Pangan angkatan
2008; Andi Early Febrinda, Rijanti Rahaju Maulani, Tutik Suryati, Mega
Safithri, Rahmawati, Siti Nurmiah, Lula Nadia, Nur Wulandari, Mursalin,
Rindy Tan Hidarto dan Ace Baehaki atas segala kebersamaan penuh
persaudaraan dan semangat, dalam perjalanan panjang suka dan duka hampir
5 tahun di masa perkuliahan ataupun saat penelitian, yang meninggalkan
kenangan tak terlupakan
10. Yang tercinta Ibunda Hj. Kunasih Rubaya dan Almarhum Bapak Obos
Rubaya yang menjadi sebab terlahirnya penulis ke dunia ini, atas kasih
sayang dan doa yang tidak putus-putusnya dipanjatkan untuk keberhasilan
penulis. Mertua Ibunda Hj Tati Mulyati dan Almarhum Bapak Dwidjatmo,
serta semua saudara kandung dan saudara ipar penulis yang telah memberikan
kasih sayang, bantuan, dan doa yang tulus kepada penulis.
11. Yang tercinta suamiku Ir Agus Karyadi yang selalu memberikan kasih
sayang, motivasi, bantuan moril dan materil, dan doa yang tulus untuk
kesuksesan penulis.
12. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas segala dukungan,
motivasi, dan kontribusi yang diberikan kepada penulis baik secara langsung
maupun tidak langsung sejak masa perkuliahan, penelitian sampai
tersusunnya disertasi ini
Semoga Allah Subhanahu wata’ala membalas semua amal kebaikan dan budi
baik yang telah diberikan dengan pahala yang setimpal. Amin Allahumma Amin.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa karya tulis ini tidak terlepas dari segala
kekurangan. Semoga karya ini dapat memberikan manfaat bagi perkembangan
ilmu pengetahuan, khususnya di bidang ilmu pangan.
Bogor, Juli 2013
Nelis Imanningsih

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR LAMPIRAN
1 PENDAHULUAN

2

3

4

5
6

1.1 Latar Belakang
1.2 Perumusan Masalah
1.3 Tujuan
1.4 Hipotesis
1.5 Manfaat
1.6 Ruang Lingkup
PENGARUH FAKTOR PENGOLAHAN PADA RETENSI
KOMPONEN BIOAKTIF UMBI
2.1 Abstrak
2.2 Pendahuluan
2.3 Metode Penelitian
2.4 Hasil dan Pembahasan
2.5 Simpulan
STRES OKSIDATIF PADA KELINCI YANG DIBERI RANSUM
TINGGI KOLESTEROL BERSAMAAN DENGAN EKSTRAK
AIR ATAU TEPUNG UMBI DIOSCOREA ALATA
3.1 Abstrak
3.2 Pendahuluan
3.3 Metode Penelitian
3.4 Hasil dan Pembahasan
3.5 Simpulan
PROFIL LIPIDA DARAH DAN PERKEMBANGAN PLAK
ATEROSKLEROSIS PADA KELINCI YANG DIBERI PAKAN
EKSTRAK AIR DAN TEPUNG UMBI DIOSCOREA ALATA
4.1 Abstrak
4.2 Pendahuluan
4.3 Metode Penelitian
4.4 Hasil dan Pembahasan
4.5 Simpulan
PEMBAHASAN UMUM
SIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
RIWAYAT HIDUP

vii
viii
ix
1
1
2
2
3
3
3
5
5
6
8
12
20

21
21
22
23
29
40

41
41
42
44
48
58
59
63
64
93

DAFTAR TABEL

2.1

2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
5.1

Komposisi proksimat umbi segar dan tepung DA dengan
perlakuan perendaman dalam beberapa konsentrasi asam sitrat dan
waktu steam blanching
Total antosianin tepung DA dengan perlakuan perendaman dalam
beberapa konsentrasi asam sitrat dan lama steam blanching
Total fenolat tepung DA dengan perlakuan perendaman dalam
beberapa konsentrasi asam sitrat dan lama steam blanching
Total diosgenin tepung DA dengan perlakuan perendaman dalam
beberapa konsentrasi asam sitrat dan lama steam blanching
Total serat pangan tepung DA dengan perlakuan perendaman
dalam beberapa konsentrasi asam sitrat dan lama steam blanching
Nilai kapasitas antioksidan tepung DA menurut perlakuan
Komposisi bahan penyusun ransum kelinci
Hasil analisis proksimat ransum
Bobot badan, konsumsi ransum, konsumsi kolesterol, dan
konsumsi antosianin pada setiap kelompok perlakuan
Perbedaan aktivitas SOD serum,GSH serum, dan homogenat hati
antarkelompok perlakuan
Kadar total kolesterol, LDL kolesterol, dan triasilgliserol serum
kelinci pada akhir penelitian
Perbedaan kadar MDA serum dan homogenat hati antarkelompok
perlakuan
Persentase jumlah inti dan sitoplasma sel tubuli renalis kelinci
yang memberikan reaksi positif kuat keberadaan Cu, Zn SOD
Komposisi bahan penyusun ransum kelinci
Hasil analisis proksimat ransum
Bobot badan, konsumsi ransum, konsumsi kolesterol, dan
antosianin pada setiap kelompok perlakuan
Perubahan kadar total kolesterol serum kelinci
Perubahan kadar kolesterol-LDL serum kelinci
Perubahan kadar kolesterol-HDL serum kelinci
Perubahan kadar triasilgliserol serum kelinci
Tingkat perkembangan plak aterosklerosis pada setiap kelompok
Indeks aterogenik dan area ateroma pada aorta kelinci percobaan
Perbedaan asupan kolesterol, antosianin, serat pangan dan
diosgenin pada setiap kelompok selama penelitian

13

14
15
18
18
19
30
30
31
32
33
34
37
48
49
50
51
52
52
52
55
56
62

DAFTAR GAMBAR

1.1
2.1
2.2
2.3
2.4

3.1
3.2
3.3
4.1
4.2
4.3
4.4
5.1

Diagram proses penelitian dan luaran setiap tahapan
Diagram alir pembuatan tepung DA
Umbi Dioscorea alata dan tepung umbi
Penurunan aktivitas PPO dengan perlakuan perendaman asam
sitrat (A) dan lama steam blanching (B)
Kadar total fenolat, antosianin, dan diosgenin serta
hubungannya dengan kapasitas antioksidan setara mg trolox,
asam askorbat, dan α-tokoferol
Skema percobaan hewan
Mikrofotografi jaringan ginjal kelinci dengan pewarnaan
umum HE
Mikrofotografi jaringan ginjal kelinci dengan pewarnaan
imunohistokimia Cu, Zn-SOD
Skema percobaan hewan
Kenaikan bobot badan kelinci pada setiap kelompok
perlakuan
Kemampuan ekstrak air DA dalam menurunkan agregasi
platelet plasma darah kelinci
Mikrofotografi potongan melintang aorta kelinci dengan
pewarnaan Verhoeff-van Gieson
Pengaruh pemberian tepung DA pada kejadian aterosklerosis

4
9
12
16

20
26
36
39
47
50
54
57
60

DAFTAR LAMPIRAN

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

Hasil analisis komposisi proksimat dan serat pangan
Hasil analisis antosianin
Hasil analisis total polifenolat
Hasil analisis diosgenin
Hasil analisis kapasitas antioksidan ekuivalen trolox, asam
askorbat, dan α-tokoferol
Persetujuan etik penelitian
Perhitungan jumlah sampel
Hasil analisis total kolesterol dan uji ANOVA
Hasil analisis LDL kolesterol dan uji ANOVA
Hasil analisis HDL kolesterol dan uji ANOVA
Hasil analisis triasilgliserol dan uji ANOVA
Contoh grafik hasil pengukuran agregasi platelet
Hasil analisis aktivitas SOD serum, GSHPx homogenat,
GSHPx serum, MDA homogenat dan MDA serum dan uji
ANOVA

72
74
75
76
77
79
80
81
83
85
87
89
91

1

1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Penyakit kardiovaskuler saat ini merupakan salah satu penyebab kematian
utama pada orang dewasa di dunia, termasuk Indonesia. Berdasarkan Riset
Kesehatan Dasar tahun 2007, prevalensi penyakit kardiovaskuler di Indonesia
adalah 7.2% (Balitbangkes 2008), dan angka ini diperkirakan akan terus
meningkat seiring dengan perubahan gaya hidup, pola makan, dan tingkat stres
yang ada. Kondisi yang menyebabkan penyakit kardiovaskuler adalah
aterosklerosis pada pembuluh darah yang menuju ke jantung. Aterosklerosis
merupakan suatu kondisi pengerasan dan penyempitan pembuluh darah akibat
timbunan lemak, kolesterol, trombosit, makrofag, dan produk-produk seluler di
dalam dinding pembuluh darah arteri. Jika aterosklerosis terjadi pada arteri
koroner, ia akan menghambat aliran darah yang menuju jantung dan
menyebabkan serangan jantung (AHA 2008).
Salah satu faktor risiko utama aterosklerosis adalah hiperlipidemia.
Tingginya kadar lipida darah, terutama kolesterol low density lipoprotein (LDL)
yang tinggi dan kolesterol high density lipoprotein (HDL) yang rendah
berhubungan sangat kuat dengan perkembangan aterosklerosis (Choy et al. 2004).
Kondisi hiperlipidemia yang berkepanjangan yang disertai oksidasi LDL
merupakan tahap awal terjadinya proses aterosklerosis. Proses ini kemudian
diikuti oleh adanya serangkaian proses yang kompleks, seperti deposit substansi
lemak, kolesterol, produk sisa metabolisme seluler, kalsium, dan substansi lain di
dalam pembuluh arteri ukuran besar dan menengah bagian dalam (Gropper 2005)
Salah satu cara untuk mengurangi risiko terjadinya aterosklerosis adalah
melalui pemilihan bahan makanan yang dikonsumsi. Komposisi dan jumlah zat
gizi makanan, seperti karbohidrat, protein, dan lemak merupakan komponen
makro yang sangat penting di dalam makanan yang dapat mempengaruhi kondisi
hiperlipidemia. Di samping itu, beberapa komponen bioaktif memiliki fungsi
fisiologis untuk mengurangi faktor risiko terjadinya aterosklerosis dengan cara
menurunkan total kolesterol di dalam darah, atau sebagai antioksidan yang
mencegah oksidasi LDL.
Umbi Dioskorea alata (DA) berpontensi untuk mengurangi risiko kejadian
aterosklerosis, karena mengandung komponen-komponen fungsional antosianin,
diosgenin, dan serat pangan. Antosianin merupakan komponen bioaktif yang
termasuk ke dalam kelompok fenolat. Antosianian merupakan antioksidan yang
poten yang memiliki kapasitas membersihkan dan menangkap radikal bebas yang
dapat merusak biomolekul (Mazza et al. 2007). Selain itu, antosianin juga
memiliki sifat antiinflamasi yang dapat membantu relaksasi pembuluh darah dan
menstabilkannya (Karlsen et al.2007). Pemberian antosianin juga dapat
memperbaiki profil lipida darah dengan cara meningkatkan HDL dan menurunkan
kadar LDL (Qin et al. 2009). Diosgenin merupakan stereoidal saponin pada umbi
DA. Senyawa ini telah digunakan cukup lama sebagai bahan baku untuk industri
obat-obatan steroid, dan dilaporkan memiliki efek hipokolesterolemia dengan
menekan absorpsi kolesterol dan meningkatkan sekresinya. Temel et al. (2009)
menemukan bahwa diosgenin meningkatkan eksresi kolesterol pada feses dengan

2

cara menghambat absorpsi kolesterol makanan oleh usus halus dan meningkatkan
sek2resi kolesterol dari empedu. Serat pangan di dalam umbi DA dapat
menurunkan total kolesterol serum, kadar triasilgliserol, dan LDL kolesterol
(Hang 1994). Glikoprotein yang larut air dan serat pangan yang terdapat dalam
musilase kental dapat mengatur metabolisme lipida dan dapat menurunkan total
kolesterol serum dan kadar LDL-kolesterol secara konsisten pada tikus yang
hiperlipidemia (Chen et al. 2003).
Aktivitas fisiologis senyawa-senyawa yang terdapat di dalam umbi DA
sudah terbukti dapat berperan sebagai antioksidan ataupun menormalkan kondisi
hiperlipidemia, akan tetapi belum ada penelitian yang mengujinya lebih lanjut
untuk mencegah terjadinya aterosklerosis sebagai manifestasi kondisi
berkelanjutan dari hiperlipidemia, yang merupakan faktor langsung dari kejadian
penyakit kardiovaskuler. Sampai saat ini, umbi DA merupakan umbi minor yang
telah lama dikonsumsi masyarakat, akan tetapi belum dimanfaatkan sebagai
pangan fungsional yang lebih luas. Oleh karena itu, diperlukan suatu penelitian
yang mempelajari kestabilan dan retensi zat bioaktif umbi DA dan kemudian
mempelajari potensinya secara in vitro dan in vivo, dalam mencegah kejadian
aterosklerosis pada hewan coba.

1.2 Perumusan Masalah
Pertanyaan penelitian yang akan dijawab pada penelitian ini adalah: 1)
Faktor-faktor pengolahan apa yang harus diperhatikan agar retensi senyawa
bioaktif umbi DA dapat optimal dan; 2) Apakah tepung umbi DA yang dihasilkan
dapat mencegah kejadian aterosklerosis dengan cara menormalkan profil lipida
darah, berperan sebagai antioksidan dan mencegah agregasi platelet pada kelinci
percobaan.

1.3 Tujuan
Tujuan Umum
Mempelajari pengaruh pemberian tepung umbi dioskorea dalam pencegahan
kejadian aterosklerosis pada kelinci percobaan.
Tujuan Khusus
1. Menentukan perlakuan konsentrasi asam sitrat dan lama steam blanching yang
menghasilkan tepung DA yang mengandung komponen bioaktif paling tinggi.
2. Mengukur kapasitas antioksidan dan antiagregasi platelet ekstrak tepung umbi
DA secara in vitro.
3. Menguji pengaruh pemberian tepung umbi DA pada aktivitas enzim
antioksidan pada plasma darah dan ginjal kelinci secara in vivo.
4. Menguji pengaruh pemberian tepung umbi DA pada profil lipida darah kelinci
5. Menganalisis pembentukan lesi aterosklerosis pada aorta kelinci dan
mengamati perubahan morfologi ginjal kelinci.

3

1.4 Hipotesis
Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah:
1. Proses perendaman dalam asam sitrat dan lama steam blanching
mempengaruhi retensi komponen bioaktif dan kapasitas antioksidan pada
tepung DA.
2. Tepung umbi DA dengan kandungan senyawa bioaktifnya mampu
memperbaiki kondisi hiperlipidemia dengan cara menurunkan kadar kolesterol
total, LDL kolesterol dan triasilgliserol, serta menaikkan kadar HDL kolesterol
darah kelinci percobaan.
3. Pemberian tepung umbi DA mampu mencegah oksidasi LDL dengan
menurunkan produksi malondialdehida hati dan mempertahankan aktivitas
enzim antioksidan pada serum darah dan ginjal kelinci percobaan.
4. Pemberian tepung umbi DA mampu mencegah pembentukan lesi aterosklerosis
pada aorta dan kelainan histopatologis pada ginjal kelinci percobaan.

1.5 Manfaat
Hasil penelitian ini diharapkan:
1. Dapat memberikan nilai tambah pada umbi DA sebagai salah satu sumber daya
alam Indonesia yang belum banyak dimanfaatkan.
2. Dapat menghasilkan proses pembuatan tepung umbi DA yang dapat
mempertahankan komponen bioaktif untuk dikembangkan sebagai pangan
fungsional.
3. Dapat memberikan informasi mekanisme penghambatan aterosklerosis oleh
komponen bioaktif umbi dioskorea.

1.6 Ruang Lingkup
Penelitian ini dilakukan dalam 3 tahap dengan proses dan luaran setiap
tahapannya dapat dilihat pada Gambar 1.1. Tahap pertama adalah proses
pembuatan tepung umbi dan analisis kandungan kimia umbi segar dan tepung
umbi. Tahap kedua adalah uji kapasitas antioksidan dan antiagregasi platelet
ekstrak tepung umbi secara in vitro, dan tahap ketiga adalah uji efek
antihiperlipidemia, antioksidan, dan penghambatan aterosklerosis secara in vivo
pada kelinci percobaan.

4

BAHAN

PERLAKUAN

VARIABEL

TUJUAN

1. Kadar asam sitrat
(0, 2.5, 5 dan 1 %)
2. Lama Blansir
(5 dan 10 menit)

1. Kadar Proksimat
2. Serat Pangan total
3. Jenis mineral
4. Kadar diosgenin
5. Total Fenol
6. Total antosianin
7. Kecukupan Blansir

1. Menentukan perlakuan
konsentrasi asam sitrat
dan lama blanching yang
menghasilkan tepung
umbi yang mnegandung
komponen bioaktif paling
tinggi

1. Ekstrak metanol
umbi & Tepung DA
2. Standar trolox
3. Standar Vit E
4. Standar Vit C

Aktivitas antioksidan
terhadap radikal
DPPH

Tahap 1

Umbi Dioskorea
Segar

Pembuatan
Tepung

Tepung Umbi

Tahap 2

Pembuatan
Ekstrak

Tahap 3

1. Ekstrak air tepung DA
2. Standar diosgenin

Dipilih satu
tepung terbaik

1. ransum basal
2. ransum basal +0,5%
kolesterol
3. ransum basal +0,5%
kolesterol + 23 mg
ekstrak air DA
4. ransum basal +0,5%
kolesterol + 45 mg
ekstrak DA
5. ransum + 15% tepung
DA + 0.5% kolesterol
6. ransum +30% tepung
DA + 0.5% kolesterol

2. Mengukur kapasitas
antioksidan dan anti
agregasi platelet ekstrak
tepung DA secara
in vitro
Kapasitas anti
agregasi platelet

1. Profil lipida darah
- Trigliserida
- Total Kolesterol
- LDL Kolesterol
- HDL Kolesterol
2. MDA serum
3. MDA hati
3. SOD serum
4. GSH serum
5. GSH hati
6. Lesi Aorta
8. Cu, Zn-SOD ginjal

3. Menguji pengaruh pemberian
tepung umbi DA terhadap
aktivitas enzim antioksidan
pada serum dan ginjal kelinci
secara in vivo
4. Menguji pengaruh
pemberian tepung umbi
dioskorea terhadap profil
lipida darah kelinci
5. Menganalisis pembentukan
lesi aterosklerosis pada aorta
kelinci dan mengamati
perubahan morfologi
ginjal kelinci

Gambar 1.1 Diagam proses penelitian dan luaran setiap tahapan

5

2 PENGARUH FAKTOR PENGOLAHAN PADA RETENSI
KOMPONEN BIOAKTIF UMBI DIOSCOREA ALATA
The Effect of Processing on the Retention of Bioactive Compounds of
Dioscorea alata Tuber

Abstract
Dioscorea alata (DA) tuber had health benefit due to its bioactive
compounds anthocyanins, which belongs to polyphenolic compound of plants.
However these compounds undergo significant degradation when the tuber was
processed because of native enzyme activities. To optimize its use, the tuber
should be processed into flour with taking into account pre-treaments processing
of citric acid soaking and steam blanching in order to preserve the bioactive
compounds. This research investigated factors that could retain anthocyanins,
phenolic contents and antioxidant capacity. There were four levels of citric acid;
0, 0.25, 0.5, and 1% and two levels of blanching time; 5 and 10 minutes that were
examined to know their effect in inhibiting polyphenol oxidase (PPO) activities.
1% citric acid soaking of DA tuber slices and ten minutes blanching resulted in
the highest value of total anthocyanins 104.36 mg/100 g of DA flour and phenolic
content, 198.52 mg equivalent gallic acid /100 g of DA flour, and had antioxidant
capacity equal to 1300 mg trolox/100 g flour. Steam blanching for 5 or 10
minutes could reduce the activity of PPO, so it retarded the oxidaton process that
destroyed the phenolic compounds. This study showed that the retention of
bioactive compounds of DA tuber through soaking the tuber slices in low cost
chemicals like citric acid at low concentrations, combined with 10 minutes of
steam blanching resulted flour that contained total anthocyanins and phenolic
content as high as 44.51% and 62.58% of fresh tuber. The flour yielded had a
good axtioxidant capacity which could enhance the potential of such flour in the
development of functional food.
Keywords: Dioscorea, citric acid, blanching, anthocyanins, phenolic

Abstrak
Umbi Dioscorea alata (DA) memiliki manfaat kesehatan karena
mengandung senyawa bioaktif antosianin, yang termasuk dalam senyawa fenolat
tumbuhan. Saat umbi diolah, komponen bioaktif ini mengalami degradasi yang
bermakna karena adanya aktivitas enzim polifenol oksidase (PPO). Agar
penggunaan umbi dapat optimal, dilakukan pengolahan menjadi tepung dengan
memberi perlakuan perendaman dalam asam sitrat dan steam blanching untuk
mempertahankan komponen bioaktif yang ada di dalamnya. Terdapat empat
tingkat perlakuan asam sitrat untuk perendaman; yaitu 0, 0.25, 0.5, dan 1 % serta
dua taraf lama steam blanching, yaitu 5 dan 10 menit yang diuji untuk
mengetahui pengaruhnya dalam menghambat aktivitas enzim PPO. Hasil
penelitian ini menunjukkan bahwa perlakuan perendaman dalam 1% asam sitrat

6

dan steam blanching terhadap umbi DA selama 10 menit menghasilkan nilai
retensi tertinggi antosianin yaitu 104.36 mg /100 g tepung, dan total fenolat setara
198.52 mg asam galat/100 g tepung, serta kapasitas antioksidan setara dengan
1300 mg trolox/100 g tepung. Steam blanching selama 5 atau 10 menit dapat
menurunkan aktivitas enzim PPO sehingga menahan proses oksidasi yang dapat
mendegradasi senyawa fenolat. Penelitian ini menunjukkan bahwa upaya retensi
komponen bioaktif pada umbi DA melalui perendaman pada bahan yang tidak
mahal, seperti asam sitrat, yang dikombinasikan dengan steam blanching dapat
menghasilkan tepung yang memiliki kandungan antosianin dan senyawa fenolat
sebesar 44.51% dan 62.58% dari yang terdapat pada umbi segar. Tepung yang
dihasilkan memiliki kapasitas antioksidan yang baik yang dapat meningkatkan
potensi tepung ini sebagai pangan fungsional.
Kata Kunci: Dioscorea alata, asam sitrat, blanching, antosianin, fenolat

2.1 Pendahuluan
Umbi Dioscorea alata (DA) sering disebut sebagai greater yam,
dikelompokkan sebagai salah satu makanan pokok di negara-negara tropis karena
mengandung karbohidrat yang tinggi. Umbi ini memiliki keunggulan gizi jika
dibandingkan dengan tanaman umbi tropis lainnya. Komposisi umbi yang utama
adalah pati, yaitu sebesar 75–84% basis kering dengan sejumlah protein, lemak,
dan vitamin, serta mineral yang sangat lengkap (Chow et al. 2006). Di negaranegara Asia, beberapa jenis DA digunakan sebagai obat untuk mencegah diare,
menurunkan lipida darah, dan memiliki aktivitas antioksidan dan antihipertensi
(Nagai et al. 2006).
Beberapa komponen fungsional dari umbi ini adalah antosianin, diosgenin,
dan serat pangan. Antosianin merupakan komponen fenolat yang memiliki
aktivitas antioksidan dengan kemampuan untuk menangkap radikal bebas
(Chaovanalikit dan Wrolstad 2004), dan meningkatkan enzim antioksidan
glutation peroksidase (Xia et al. 2006). Selain itu antosianin memiliki manfaat
fisiologi pada pembuluh darah sebagai antiinflamasi, merelaksasi pembuluh
darah, dan menstabilkan dinding pembuluh darah (Hassellund et al. 2012), serta
dapat membantu memperbaiki profil lipida darah dengan meningkatkan HDL dan
menurunkan LDL plasma (Qin et al. 2009). Komponen fungsional berikutnya
adalah diosgenin yang merupakan saponin steroid yang memiliki efek
antihiperkolesterolemia dengan cara menekan absorpsi kolesterol, meningkatkan
sekresi kolesterol melalui asam empedu (Thewles et al. 1993), dan meningkatkan
eksresinya pada feses (Temel et al. 2009). Selain itu, diosgenin dapat menurunkan
total kolesterol, LDL-kolesterol, dan trigliserida pada serum (Son et al. 2007).
Komponen fungsional yang ketiga adalah musilase yang merupakan serat pangan
dan glikoprotein larut air. Musilase memiliki efek antihiperkolesterolemia dan
mempunyai efek penghambatan terhadap Angiostensin Converting Enzyme yang
merupakan enzim yang berperan dalam meningkatkan tekanan darah (Chen et al.
2003).
Penggunaan umbi DA di Indonesia masih terbatas. Saat ini umbi DA
dikonsumsi sebagai sumber karbohidrat alternatif dengan menggunakan

7

pengolahan sederhana, seperti perebusan dan pengukusan. Dengan pengolahan
sederhana ini, umbi hanya dikonsumsi dalam bentuk asli saja. Selain itu,
kehilangan komponen bioaktif belum diukur dengan baik. Jika umbi diolah
menjadi tepung, maka akan memperluas penggunaannya ke dalam makanan lain,
karena tepung dapat digunakan sebagai bahan baku berbagai jenis makanan.
Dengan pengolahan yang tepat yang dapat mempertahankan komponen
bioaktifnya, umbi DA memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai makanan
fungsional. Akan tetapi, data tentang bagaimana komponen bioaktif dapat
dipertahankan selama pembuatan tepung, masih sangat terbatas.
Dari ketiga bahan aktif di dalam umbi, yang paling rentan terhadap faktorfaktor pengolahan adalah antosianin dan komponen fenolat sehingga antosianin
dan komponen fenolat merupakan parameter kritis yang harus diperhatikan.
Kestabilan antosianin sangat dipengaruhi oleh suhu, pH, dan cahaya. Peningkatan
suhu dan pH dapat meningkatkan kerusakan antosianin (Laleh et al. 2006). Wang
et al. (2010) melaporkankan bahwa antosianin lebih stabil pada pH yang rendah,
yaitu di bawah 5, dibandingkan dengan pH basa di atas 7, dan suhu pengolahan di
atas 80ºC juga dapat mendegradasi antosianin. Aramwit et al. (2010) juga
mempelajari pengaruh cahaya dan suhu selama pengolahan pada kestabilan
antosianin. Pada kondisi terpapar cahaya atau suhu tinggi yang cukup lama (70ºC
selama 10 jam) antosiani akan rusak sehingga akan menurunkan kapasitas
antioksidannya. Khrisnan et al. (2010) melaporkan efek perlakuan perendaman
dengan asam askorbat, asam sitrat, asam asetat, dan sodium metabisulfit pada
berbagai konsentrasi mempengaruhi nilai indeks pencokelatan yang merupakan
parameter kerusakan komponen fenolat akibat oksidasi. Nilai indeks pencokelatan
tepung yang paling rendah dihasilkan pada tepung yang direndam di dalam asam
sitrat 0.25 %.
Terdapat beberapa faktor pengolahan yang mempengaruhi retensi
komponen fenolat dan kapasitas antioksidannya. Meningkatnya suhu pengolahan
akan mendegradasi total fenolat dan menurunkan jumlahnya sehingga
kemampuan untuk menangkap radikal bebas akan menurun (Hsu et al. 2003).
Akan tetapi, pemanasan dengan waktu singkat dapat menurunkan aktivitas enzim
peroksidase, sementara pengeringan dapat menurunkan aktivitas PPO. Enzimenzim ini berperan dalam mengoksidasi komponen fenolat (Akissoe et al. 2003).
Komponen fenolat akan menghasilkan warna kecokelatan apabila teroksidasi,
Akissoe (2003) menemukan hubungan aktivitas enzim peroksidase dengan indeks
pencokelatan pada bahan-bahan yang mengandung fenolat. Dimana, dengan
tingginya aktivitas enzim peroksidase, indeks pencokelatan akan semakin tinggi .
Pengaruh perlakuan pengolahan pada saponin steroid dilakukan oleh Yang
et al. (2009). Pada penelitian ini ditemukan bahwa pengeringan dengan
menggunakan udara panas ataupun cahaya tidak mempengaruhi kestabilan
saponin selama pengeringan. Akan tetapi, perlakuan steam blanching akan
meningkatkan kestabilan saponin steroid karena terjadi inaktivasi enzim
glukosidase endogen yang berperan dalam perubahan struktur saponin.
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari efek perendaman asam sitrat
dan steam blanching untuk mempertahankan antosianin, komponen fenolat dan
diosgenin selama proses pembuatan tepung DA, dan untuk mempelajari kapasitas
antioksidan tepung DA yang dihasilkan. Dengan demikian akan dihasilkan suatu
cara untuk mengolah umbi DA menjadi pangan fungsional.

8

2.2 Metode Penelitian
Bahan dan Peralatan Penelitian
Sediaan umbi DA diperoleh dari pedagang pengumpul di daerah Bogor.
Spesies tanaman dibawa ke Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) untuk
dikonfirmasi kebenaran spesiesnya. Bibit umbi kemudian ditanam di Bogor pada
bulan Juni-April, dengan kelembapan udara dan curah hujan rata-rata 70% RH
dan 1700 mm/tahun. Umbi dipanen pada usia tepat 10 bulan sehingga memiliki
ukuran dan bobot yang seragam. Bahan-bahan untuk pengolahan tepung adalah
asam sitrat, metanol, asam klorida, kalium klorida, pereaksi folin-ciocalteu,
kalium fosfat, natrium karbonat, kalium fosfat, natrium karbonat, dan
ethylenediaminetetraacetic acid diperoleh dari E-Merck. Sementara itu, Dietary
Fiber assay kit (TDF 100A), radikal 1,1-diphenyl-picrylhydrazyl (D913-2), trolox;
6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethyl-chroman-2-carboxylic acid 97% (23,881-3), asam
galat (G8647), L-3,4-Dihydroxyphenylalanine/L-DOPA (D-9628), L-Ascorbic
Acid (A7631), standar diosgenin (D1634) dan p-anisaldehyde/4methoxybenzaldehyde(A-88107) diperoleh dari Sigma-Aldrich. Peralatan yang
digunakan adalah slicer, steamer, pengering kabinet, grinder, sieves, rotary
evaporator, shaker, sentrifuse, dan UV-VIS spektrofotometer Bio-rad.
Pengolahan Umbi DA Menjadi Tepung
Umbi diproses menjadi tepung dengan menggunakan perlakuan
perendaman asam sitrat pada konsentrasi 0, 0.25, 0.5 dan 1% dan steam blanching
selama 5 dan 10 menit. Diagram alir proses pengolahan umbi menjadi tepung
dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Analisis Proksimat dan Serat Pangan
Analisis proksimat (kadar air, abu, lemak, protein, dan karbohidrat)
dilakukan menggunakan metode AOAC (2007). Analisis serat pangan dilakukan
menggunakan dietary fiber assay Kit (Sigma-Aldrich) yang merupakan kombinasi
metode enzimatik dan gravimetrik. Terdapat 3 jenis enzim yang digunakan untuk
mencerna karbohidrat dan protein pada sampel, yaitu α-amilase, protease, dan
amiloglukosidase. Satu gram sampel kering yang sudah bebas lemak, berturutturut dicerna menggunakan 0.1 mL α-amilase, 0.1 mL protease, dan 0.1 mL
amiloglukosidase untuk menghilangkan protein dan pati. Serat pangan kemudian
dipresipitasi dengan menggunakan etanol, difiltrasi, dicuci dengan alkohol dan
aseton, dikeringkan, dan ditentukan kadar protein dan abu pada residu. Persentase
total serat pangan dihitung sebagai bobot residu dikurangi dengan bobot protein
dan bobot abu per bobot sampel dikalikan 100.
[

Keterangan:
TDF = Total Dietary Fiber (Total serat pangan)
R
= Bobot residu (mg)
P
= Bobot protein (mg)
A
= Bobot abu (mg)
BS = Bobot sampel (mg)

)

9

Umbi DA

Dicuci, dikupas, dan
diiris dengan
ketebalan 0.5 cm

Direndam selama
30 menit dalam
asam sitrat
konsentrasi
1. 0%
2. 0.25%
3. 0.5 %
4. 1 %

Steam blanching (100° C)
1. 5 menit
2. 10 menit

Dikeringkan
dalam
Pengering
Kabinet
50°C
Selama 24 jam

Dihaluskan
dengan grinder

Diayak pada
160 µm/100
mesh

Tepung
Umbi DA

Gambar 2.1 Diagram alir pembuatan tepung DA
Ekstraksi dan Analisis Total Antosianin
Ekstraksi antosianin dilakukan menggunakan metanol yang mengandung
asam klorida 0.1% (Longo dan Vasapollo 2006). Lima gram tepung dari setiap
perlakuan ditimbang, dan ditambah dengan 100 mL metanol yang mengandung
1% HCl (nisbah 1:20). Tepung dimaserasi pada suhu 5ºC selama 12 jam. Residu
disaring, dan diekstrak kembali sampai tepung berwarna pucat. Filtrat disatukan,
kemudian dievaporasi menggunakan rotary evaporator pada suhu 40ºC. Ekstrak
ditepatkan sampai mencapai 5 mL dan disimpan beku pada suhu -20ºC sampai
dilakukan analisis.
Total antosianin ditentukan dengan menggunakan metode perbedaan pH
(Lee et al. 2005). Seratus µL ekstrak sampel dilarutkan dalam buffer pH 1.0 dan
pH 4.5, kemudian absorbansinya diukur pada panjang gelombang 510 nm dan 700
nm. Faktor pengenceran sampel yang tepat harus diketahui terlebih dahulu dengan
cara melarutkan ekstrak sampel di dalam buffer dan mengukur absorbansinya

10

hingga didapatkan nilai absorbansi dibawah 1. Ekstrak sampel kemudian
dilarutkan dalam buffer asetat pH 4.5, dengan pengenceran yang sama. Sampel
yang dilarutkan pada buffer pH 4.5 dibiarkan selama 5 menit, sebelum diukur
absorbansinya. Absorbansi dari kedua larutan diukur pada panjang gelombang
510 dan 700 nm dengan buffer pH 1.0 dan 4.5 sebagai blanko. Absorbansi untuk
masing-masing ekstrak pada panjang gelombang 510 dan 700 nm, dihitung
menggunakan rumus:
A  [( A510  A700 ) pH1  ( A510  A700 ) pH 4.5

/

)

Keterangan:
%b/b = Kandungan antosianin (dalam %)
= Koefisien ekstingsi molar sianidin-3-rutinosida = 28.800 L cm-1
L
= Lebar kuvet
MW = Bobot molekul sianidin-3-rutinosida = 445.2 g mol-1
DF
= Faktor pengenceran
V
= Volume akhir/volume ekstrak pigmen (L)
Wt
= Bobot sampel (g)
Ekstraksi dan Analisis Komponen Total Fenolat
Analisis kadar total fenolat pada tepung umbi dilakukan dengan
menggunakan metode kolorimetri (Chaovanalikit dan Worldstat 2004). Tepung
umbi diekstrak menggunakan metanol dengan nisbah 1:20. Tepung dimaserasi
pada suhu 5ºC selama 12 jam. Residu disaring, dan diekstrak kembali sampai
tepung berwarna pucat. Filtrat disatukan, kemudian dievaporasi menggunakan
rotary evaporator pada suhu 40ºC. Ekstrak ditepatkan sampai mencapai 5 mL,
kemudian disimpan beku pada suhu -20ºC sampai dilakukan analisis. Kurva
standar asam galat diperoleh dengan mengukur panjang gelombang berbagai
konsentrasi asam galat di dalam air deionisasi (0, 40, 80, 120, 160, dan 200 ppm)
yang direaksikan dengan 0.5 mL reagen Folin-Ciocalteu 50%. Campuran
diinkubasi pada suhu ruang selama 10 menit dan ditambahkan dengan 1.5 mL
sodium karbonat 2%, kemudian dipanaskan di dalam penangas air pada suhu 40ºC
selama 20 menit agar warna terbentuk, dan segera didinginkan. Absorbansi dari
larutan diukur pada panjang gelombang 755 nm. Absorbansi dan konsentrasi asam
galat dihubungkan pada grafik, dan dihitung persamaan garisnya. Sampel
diperlakukan sama dengan standar, dan diukur absorbansinya. Absorbansi sampel
kemudian dimasukkan ke persamaan garis, dan konsentrasi total fenolat dihitung
sebagai mg ekuivalen asam galat per 100 g tepung DA.
Ektraksi dan Analisis Kandungan Diosgenin
Analisis kandungan diosgenin dilakukan dengan menggunakan metode
Uematsu et al. (2000). Sampel kering yang sudah bebas lemak diekstrak dengan
metanol dengan nisbah 1:10 menggunakan shaker selama 12 jam. Filtrat
kemudian disentrifugasi dan residu disaring. Prosedur ekstraksi diulangi sebanyak
tiga kali. Filtrat kemudian disatukan dan dievaporasi menggunakan rotary
evaporator pada suhu 40ºC. Standar diosgenin dan p-anisaldehyde (4-

11

methoxybenzaldehyde) disiapkan. Kandungan diosgenin ditentukan berdasarkan
reaksi warna dengan dua pereaksi pembentuk warna yaitu : (A) 0.5 ml panisaldehid dan 99.5 mL etil asetat, dan (B) 50 mL asam sulfat pekat dan 50 mL
etil asetat. 200 μL ekstrak metanol ditempatkan pada tabung, dan metanol
dievaporasi dengan gas nitrogen. Residu ini kemudian dilarutkan dalam 2 mL etil
asetat; dan ditambahkan masing-masing 1 mL reagen A dan B. Sampel
ditempatkan pada penangas air pada suhu 60ºC selama 10 menit agar warna
terbentuk, kemudian didinginkan selama 10 menit pada suhu 25ºC. Selanjutnya
absorbansi diukur pada panjang gelombang 430 nm dengan menggunakan
spektrofotometer. Etil asetat digunakan sebagai kontrol blanko. Untuk pembuatan
kurva standar, 2-40 μg standar diosgenin dilarutkan dalam 2 mL etil asetat dan
diukur absorbansinya pada panjang gelombang yang sama.
Analisis Kapasitas Antioksidan
Uji kapasitas antioksidan dilak