Isolasi dan karakterisasi sifat fisik, kimia, dan fungsional pati gayam (Inocarpus edulis Forst.)
ISOLASI DAN KARAKTERISASI
SIFAT FISIK, KIMIA, DAN FUNGSIONAL
PAT1 GAYAM (Znocarpus edrrlis Forst.)
OLEH:
INDAH EPRILIATI
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
INDAH EPRILIATI. Isolasi dan Karakterisasi Sifat Fisik, Kirnia, serta
Fungsional Pati Gayam (Inocarpus edulis Forst.). Dibirnbing oleh PURWIYAThTO
HARIYADI dan ANTON APRIYANTONO.
Informasi dasar mensenai biji gayam (Inocarpus edulis Forst.), salah satu
jenis legurn dornestik, rnasih sangat sedikit, khususnya mengenai pati gayarn. Oleh
karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui karakteristik pati gayarn
dalarn rangka pemanfaatan biji gayam.
Pengarnatan yang dilakukan rnencakup: (1) struktur anatomi buah gayarn serta
sifat fisik dan kiniia biji gayam, (2) karakteristik fisik dan kirnia granula pati gayam,
(3) karakteristik penibentukan pasta dan gel pati gayarn, serta (4) daya cerna pati
gayarn. Cara isolasi pati gayarn dikembangkan dari cara isolasi pati jagung.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk rnengisolasi pati gayam
diperlukan teknik penanganan tertentu karena (a) struktur buah gayarn tergolong
dalam kategori subdrupaceous (rnesokarp menebal seperti ternpurung), (b) kotiledon
biji gayarn tahan terhadap gaya tekan, dan (c) terjadi pencoklatan enzirnatis secara
cepat. Hasil isolasi pati gayam sebesar 15,99% ( b h ) setara dengan 66,47% dari
kandungan pati dalam biji gayam yang dianalisa dengan metoda hidrolisa asam (HCI
25%). Pati gayam rnengandung apparent amylose 52,70% (bk). Granula pati gayarn
merniliki ukuran 2,5 - 25 pm dan variasi bentuk bulat sarnpai ireguler. Profil
arnilograrn dari suspensi pati gayam dengan konsentrasi 10% (blv) yang diarnati
dengan rnenggunakan Brabender amilograf menunjukkan bahwa suhu awal
pernbentukan pasta sebesar 81°C. Viskositas pasta pati gayam yang dihasilkan stabil
terhadap pernanasan sampai pada suhu 95°C dan dipertahankan tetap selarna 5 rnenit.
Pendinginan pasta pati gayarn dari suhu 95°C sampai suhu 58"C, rneningkatkan
viskositas pasta pati gayarn; dan pendinginan lebih lanjut sarnpai suhu 30°C
menghasilkan gel. Gel pati gayarn tidak stabil terhadap siklus freezing (-16°C)
thawing (30°C) karena tejadi retrogradasi permanen. Pengujian daya cerna pati
gayam menunjukkan bahwa pati gayam tergolong dalarn kategori resistant starch
(RS) tipe 11. Pada penelitian ini RS sebesar 88,85% ( b h ) dari pati gayam.
Berdasarkan sifat pasta dan gel pati gayam, daya cerna, daya pengembangan, tingkat
amylose leaching, dan tingkat kelarutan pati gayam yang dipanaskan pada suhu 50°C
sampai 95°C pati gayam memiliki karakteristik yang sesuai dengan karakteristik pati
tinggi amilosa.
hrakteristik pati gayam yang penting dalam aplikasi pengolahan pangan
meliputi kekukuhan gel, ketahanan granula terhadap pemanasan, serta daya cerna pati
gayam.
Kata kunci: biji gayam, pati gayam, komposisi kimia, sifat hngsional, sifat cerna
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul:
ISOLASI DAN KARAKTERISASI SIFAT FISIK, KIMIA,
SERTA FUNGSIONAL PAT1 GAYAM (Inocarpus edulis
Forst.)
Adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan. Semua sumber data dan informasi yang digunakan teiah
dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, 25 Maret 2002
ISOLASI DAN KARAKTERISASI
SIFAT FISIK, KIMIA, DAN FUNGSIONAL
PAT1 GAYAM'(1nocarpusedulis Forst.)
INDAH EPRILIATI
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pangan
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judul Tesis
: Isolasi dan karakterisasi sifat fisik, kimia, dan fungsional pati
gayam (Inocarpus edulis Forst.)
Nama
: Indah Epriliati
NRP
: 99217
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
/
Dr. Ir. Anton
Aprivantono, MS
Awgota
o
MSc.
Dr. 1f. ~ h d y a t n Hariyadi,
Ketua
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Ilmu Pangan
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Blitar pada tanggal 13 April 1970 sebagai anak keenam dari
pasangan J.V. Noersamsu Isbandi Prajitno dan H.M. Rijati Sri Harijati. Pendidikan
sarjana ditempuh di Program Studi Pengolahan Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi
Pertanian UGM, lulus pada tahun 1994. Pada tahun 1999, penulis mendapat
kesempatan untuk mengikuti Program Magister Sains di Program Studi Ilmu Pangan
pada Program Pascasarjana IPB. Beasiswa pendidikan Magister Sains diperoleh dari
yayasan Widya Mandala Surabaya dan Asosiasi Perguruan Tinggi Katolik Indonesia
(APTIK).
Penulis bekerja sebagai Staf tetap di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Katolik Widya Mandala Surabaya sejak tahun 1995.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kasih atas segala
berkat dan anugerahnya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian
berjudul Isolasi dan Karakterisasi Sifat Fisik, Kimia serta Fungsional Pati Gayam
(Inocarpus edulis Forst.) dilaksanakan di dalam Laboratorium selama 9 bulan dan
pengamatan di beberapa daerah di Jawa Timur untuk menyelami seluk beluk 'gayam'
.sebelum dan selama penelitian berlangsung.
Penelitian ini mempakan penelitian awal. Suatu penelitian akan semakin
sempurna ketika setiap insan dapat berpartisipasi dalam mengisi kekosongan
informasi yang diperlukan. Oleh karena itu; penelitian mengenai gayam masih sangat
terbuka lebar untuk setiap insan yang berminat. Pengalaman yang diperoleh dari
penelitian itu sendiri juga sangat berharga bagi perkembangan penulis. Non scholae
set vitae di cimus (sekolah bukan hanya untuk ilmu semata tetapi untuk kehidupan).
Terimakasih.
Bogor, 25 Maret 2002
Indah Epriliati
-
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis menyampaikan rasa terimakasih yang mendalam dan penghargaan atas kerja
sama dan bantuan yang telah diterima dari berbagai pihak.
Bapak Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, MSc. dan Bapak Dr. Ir. Anton Apriyantono,
MS. selaku pembimbing yang telah memberikan bekal yang sangat berharga bagi
penulis.
Yayasan Widya Mandala Surabaya serta APTIK yang membiayai studi dan
penelitian.
Prof. Dr. Robert Verpoorte yang telah memberikan gula standar untuk analisa
HPLC dalam suatu kunjungan ke Widya Mandala Surabaya.
Bapak Dr. Ir. Ronny Noor Rahman, MSc dari Laboratorium Genetika dan
Pemuliaan Ternak Fakultas Peternakan IPB untuk bantuan dokurnentasi scanning
electron microscope;
Bapak Harto dari Laboratoriun Perpindahan Panas dan Massa, Jurusan Teknik
Pertanian IPB; Bapak Taufik, Mbak Ari, Bapak Nurwanto, Bapak Karna, dan Bapak
Yas dari Pusat Studi Pangan dan Gizi, PAU IPB; Bapak Dedi dan Bapak Endang dari
AP4 IPB; Bapak Sobirin, Bapak Gatot, Bapak Sidik, Bapak Koko, dan Ibu Rubiyah
dari Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi, Fakultas Teknologi Pertanian IPB; untuk
kesempatan kerja lembur di saat diperlukan.
Ayah clan ibu; keluarga Kakak Rc. Indah Juli Artati-Darsono (Surabaya), Kakak
J. Agus Mahargyanto (Probolinggo), Kakak A. Resep Tyas Artono (Bogor), Kakak
Ch. Indah Wahyuwidayati-Ali (Mojokerto), Kakak C. Indah Sri Hartini-Purwito
(Malang); Adik P. Agus Wismanto S. dan Adik Retno (Jakarta); keluarga Ibu Sus dan
Ibu Woto (Surabaya), serta Bapak Rus (Sidoarjo) untuk pengadaan gayam dan sarana
ekstra selarna penelitian.
Adik M. Matoetina, MSi dan Adik Netty Kusumawati, STP kolega penulis;
sahabatku Daisy Irawan, STP; Adik Indria dan Christin, dan seluruh rekan-rekan IPN
99 serta segenap pihak yang penulis tidak dapat menyebutkan satu per satu.
C
DAFTAR IS1
Hal
-
Abstrak
Surat Pernyataan
Judul
Lembar Pengesahan
Riwayat Hidup
Prakata
Ucapan Terimakasih
Daftar Isi
D a h r Tabel
Daftar Garnbar
Daftar Lampiran
PEKDAHULUAN
Latar BeTnjuart Perretitian
TENJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman Gayam
Taksanorni tanaman gayam
Morfologi tanaman gayam
Kemotaksonorni Legume
Pati
Mi krostruktur keberadaan pati
Strulrtur p u l a pati
Kimia pati
Sifat fisiko-kirnia pati
Isdstsi Fati
Rendemen isalasi pati
Warna Pati
Ptx~cmktatanenzirnatis
Pemklatan nonemimatis
Sifat Fungsiond Pati
DayaCenraMi
METODOLOGf PElYELITIAN
Waktu dan Tempt
Bahan
1
..
11
...
111
i
V
vi
vii
...
Vlll
X
xi
xii
Alat
Metoda Penel itian
Prosedur Kecia
HASlL D A S PE3IB.4HAS.kY
Karakteristik Biologi Bij i Gayam
Perubahan Visual Biji Gayam
Komposisi Kimia Biji Gayam
lsolasi Pati Gayam
Karakteristik Fisik Pati Gayam
Karakteristik Kimia Pati Gayam
Karakteristik Fungsional Pati Gayam
Perilaku pembentukan pasta
Karakteristik gel pati gayam
Sifat cerna pati gayam
Prospek Aplikasi Pati Gayam
PENUTUP
Kesimpulan
Saran
Daftar Pustaka
Lampiran
DAFTAR TABEL
Kelebihan dan kekurangan berbagai metoda penghambatan pencoklatan
Pembandingan S 0 2 / S 0 3terhadap kitosan sebagai medium
isolasi pati
Karakteristik polisakarida untuk industri pangan
Berbagai bentuk produk pangan dan sifat fungsional yang
diperlukan
Perkernbangan pencoldatan biji gayam
Kornposisi kimia gayam dan legum lain per 100 g bahan
kering
Sifat fisik pati gayam dan perbandingan wama dengan
tepung gandum
Komposisi kimia pati gayam dibandingkan dengan pati
lain
Karakteristik pembentukan pasta pati gayam
Kisaran suhu gelatinisasi berbagai jenis pati
Daya pengembangan, kelarutan, dan amylose lcaching
pati gayam
Daya pengembangan dan amylose leaching berbagai pati
pada suhu 95°C
Perbandingan daya cerna pati gayarn terhadap pati lain
Hasil pengujian hidrolisat dengan uji iodin =tan uji
Benedict
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Pohon gaym
Gambar2.
Mikrosmur
Gambar 3.
Strukqur fraksi amilosa, amilopektin, serta orientasinya
dalam granula
Gambar 4.
Struktur kristal pada granula pati
Gambar 5.
Skerna pergerakan ekstraksi
Gambar 6.
Skema prosedur u t b a isolasi pati
Gambar 7.
Skema pengukuran dimensi buah dan biji gayam
Gambar 8.
Gambar 9.
Buah dan biji gayam
sel parenkim penyimpanan dan lokasi pati
Anatomi buah gayam
Garnbar 10. Skerna prosedur isolasi pati gayarn yang dilakukan dalrn
penelitian ini
Gambar 11. Pembebasan ,-nula
pati gayam selama proses isolasi
Gambar 12.
Gambar 13. Profil amilogram berbagai jenis pati diukur dengan
menggunakan rapid visco analyzer
Gambar 14. Granula pati gayam setelah pemanasail dan pengadukan
dengan menggunakan tnugne[icsrirrer setelah mencapai
suhu 50,60,70,73, dan 95°C
Gambar L 5. Kekuatan gel pati gayam diukur dengan menggunakan
steven.LFRS texture analyzer
Gambar. 16. Struktur mikro gel pati.gayam beku.
Gambar 1.7.. Hasil.peagujian-hidrolisatin.vitro selama 20. menit, 1.20.
menit; dm- di.atas 1.20-menitGranula-pati-gayam.tergelat&sasi. dan-tidak tergelatinisasi &lah pehakuan-enzim amilase
Gambar '9
Pengamatan SEM pemukaan granula pati gayam
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
- Lampiran 2.
Lampiran 3 Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
Morfologi &tm clan h a h gayarn
Hail percobam isoiasi pati gayam ctengan variasi medium isolasi
Data peqpmatandimeusi dantekstut buahdan biji
gayam
Kernunduran rnutu karena pencoWatan
Data kimia biji gayam
Data kimia pati gayam
Data perubahan fisik dan kimia p t i gayam sehma
pemanasan
Data stabilitas gel pati gayam terhadap siklusfreezing-
85
86
88
90
93
94
tl~uwing
Lampiran 9.
Data analisa HPLC hidrdisat dari uji in vitro
95
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanfaatan potensi famili Leguminosae sebagai bahan pangan masih sangat
rendah, meskipun famili Leguminosae merupakan sumber nutrien penting untuk
melengkapi defisiensi asam amino dan asam lemak esensial pada famili Graminae.
Menurut Hoover dan Manuel (1995), terdapat 13.000 spesies anggota famili
Leguminosae. Akan tetapi, baru 36 spesies dari famili Leguminosae yang dikaji dan
dikembangkan untuk pangan (Food Science and Technology Abstract 1990 sampai
dengan Maret 2000). Oleh karena itu akhir-akhir ini terdapat kecendemngan untuk
meneliti le'gum yang belum diberdayakan atau masih under-exploited dan underutilized, (Morrow 1991; Viano et al. 1995; Marconi et al. 1997; Chau et al. 1998)
untuk mengeksplorasi potensi penting legum.
Kawasan tropis, seperti Indonesia, merupakan habitat yang sangat baik untuk
berbagai spesies legum. Akan tetapi di Indonesia, informasi dasar tentang sumber
daya legum domestik sangat minim sehingga sumber daya legum yang tersedia itu
belum menjadi komoditas yang berharga secara ekonomi dan nutrisional. Oleh karena
itu diperlukan penelitian dasar agar dapat memahami karakteristik legum domestik
sebagai salah satu informasi dasar dalam upaya menggali potensi legum domestik.
Salah satu spesies legum domestik yang masih under-exploited dan underutilized dan dinilai prospektif untuk dikembangkan secara komersial adalah
Inocarpus edulis Forst. (Bourke 1996); yaitu tanaman yang asli berasal dari
kepulauan Polynesia dan Malesia (Anonymous 1979; Heyne 1987; Hegnauer &
Grayer-Barkmeijer 1993; Campin 1997). Inocarpus sp. tercatat sebagai salah satu
dari 200 spesies famili Leguminosae yang potensial untuk memenuhi kebutuhan
protein, tetapi masih memerlukan penelitian dan pengembangan yang besar
(Anonymous 1979). Tanaman tersebut terutama banyak ditemukan di Pulau Fiji,
Jawa, dan Tahiti (Allen & Allen 1981) juga di Sulawesi dan Kepulauan Maluku
(Heyne 1987). Di Indonesia, Inocarpus sp. disebut dengan nama gayam atau gayang
atau bosua (Heyne 1987).
Biji gayam telah lama dikonsumsi oleh masyarakat di daerah tertentu. Secara
tradisional, masyarakat Indonesia mengolah biji gayam dengan cara merebus atau
membembam (membenamkan) dalam abu panas (Heyne 1987). Biji gayam rebus
bersifat "kering" (kt%&; Jawa), jika dikonsumsi bersifat mengenyangkan dan sangat
digemari, tetapi sulit dicerna (Heyne 1987). Meskipun demikian, sampai saat ini
masyarakat daerah tertentu di Indonesia masih memperdagangkan biji gayam rebus
dan keripiknya di pasar tradisional mereka. Secara ekonomi, sifat biji gayam tersebut
menguntungkan karena ada peluang untuk memanfaatkan biji gayam sebagai sumber
serat makan seiring dengan peningkatan kesadaran konsumen akan kebutuhan serat
makan atau sebagai sumber pati untuk kebutuhan industri. Sebaliknya, pembenahan
efisiensi proses pengolahan biji gayam terhambat karena pengetahuan dasar mengenai
biji gayam sangat minim.
Terdapat terobosan untuk mengembangkan potensi gayam berdasarkan pada
hasil penelitian tentang pati legum yang menunjukkan adanya sifat fungsional pati
yang unik untuk setiap spesies (Hoover & Manuel 1995), respon metabolisme
karbohidrat yang rendah pada manusia (Shekib 1994; Yadav & Khetarpaul 1994;
Periago et al. 1997; Garcia-Alonso et al. 1998), dan potensi pati legum untuk mengisi
peran pati umbi/serealia termodifikasi secara kimia (Belitz & Grosch 1999). Namun
demikian, sampai saat ini jenis karbohidrat biji gayam belum diketahui walaupun Eny
(1998) melaporkan bahwa biji gayam mengandung karbohidrat 85,22 % (bk). Oleh
karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengisolasi pati gayam dan mengkaji
karakteristik fisik, kimia, dan hngsional pati gayam yang diperoleh. Pati menjadi
prioritas dalam penelitian ini dengan pertimbangan: (a) pati merupakan komponen
utama karbohidrat cadangan energi pada hampir semua tumbuhan, (b) pati dapat
diaplikasikan secara luas di industri, serta (c) perubahan dan perilaku pati dalam
proses pengolahan biji gayarn akan berguna untuk menjelaskan permasalahan yang
timbul selama pengolahan biji gayam.
Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk memperoleh informasi dasar untuk
pemanfaatan biji gayam.
Tujuan khusus penelitian ini adalah sebagai berikut.
(a) Menghimpun informasi dasar tentang struktur buah gayam; bentuk, ukuran, dan
tekstur biji gayarn; komposisi kimia biji gayam; serta perubahan visual yang
berkaitan dengan perubahan mutu biji gayam.
(b) Menentukan kandungan pati pada biji gayam.
(c) Menentukan sifat fisik, kimia, dan fungsional pati alami (native) gayam.
.
-
TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanrtmm Gayam
Allen and Men (1981) mencatat Irwcmpus eddis s
e
w tamman tmS, biasmya tab kddap kelembbm dan kadar garam thggi, serta tumbuh di h h h
yang sangat subur p d a-k
(
SIFAT FISIK, KIMIA, DAN FUNGSIONAL
PAT1 GAYAM (Znocarpus edrrlis Forst.)
OLEH:
INDAH EPRILIATI
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
ABSTRAK
INDAH EPRILIATI. Isolasi dan Karakterisasi Sifat Fisik, Kirnia, serta
Fungsional Pati Gayam (Inocarpus edulis Forst.). Dibirnbing oleh PURWIYAThTO
HARIYADI dan ANTON APRIYANTONO.
Informasi dasar mensenai biji gayam (Inocarpus edulis Forst.), salah satu
jenis legurn dornestik, rnasih sangat sedikit, khususnya mengenai pati gayarn. Oleh
karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui karakteristik pati gayarn
dalarn rangka pemanfaatan biji gayam.
Pengarnatan yang dilakukan rnencakup: (1) struktur anatomi buah gayarn serta
sifat fisik dan kiniia biji gayam, (2) karakteristik fisik dan kirnia granula pati gayam,
(3) karakteristik penibentukan pasta dan gel pati gayarn, serta (4) daya cerna pati
gayarn. Cara isolasi pati gayarn dikembangkan dari cara isolasi pati jagung.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk rnengisolasi pati gayam
diperlukan teknik penanganan tertentu karena (a) struktur buah gayarn tergolong
dalam kategori subdrupaceous (rnesokarp menebal seperti ternpurung), (b) kotiledon
biji gayarn tahan terhadap gaya tekan, dan (c) terjadi pencoklatan enzirnatis secara
cepat. Hasil isolasi pati gayam sebesar 15,99% ( b h ) setara dengan 66,47% dari
kandungan pati dalam biji gayam yang dianalisa dengan metoda hidrolisa asam (HCI
25%). Pati gayam rnengandung apparent amylose 52,70% (bk). Granula pati gayarn
merniliki ukuran 2,5 - 25 pm dan variasi bentuk bulat sarnpai ireguler. Profil
arnilograrn dari suspensi pati gayam dengan konsentrasi 10% (blv) yang diarnati
dengan rnenggunakan Brabender amilograf menunjukkan bahwa suhu awal
pernbentukan pasta sebesar 81°C. Viskositas pasta pati gayam yang dihasilkan stabil
terhadap pernanasan sampai pada suhu 95°C dan dipertahankan tetap selarna 5 rnenit.
Pendinginan pasta pati gayarn dari suhu 95°C sampai suhu 58"C, rneningkatkan
viskositas pasta pati gayarn; dan pendinginan lebih lanjut sarnpai suhu 30°C
menghasilkan gel. Gel pati gayarn tidak stabil terhadap siklus freezing (-16°C)
thawing (30°C) karena tejadi retrogradasi permanen. Pengujian daya cerna pati
gayam menunjukkan bahwa pati gayam tergolong dalarn kategori resistant starch
(RS) tipe 11. Pada penelitian ini RS sebesar 88,85% ( b h ) dari pati gayam.
Berdasarkan sifat pasta dan gel pati gayam, daya cerna, daya pengembangan, tingkat
amylose leaching, dan tingkat kelarutan pati gayam yang dipanaskan pada suhu 50°C
sampai 95°C pati gayam memiliki karakteristik yang sesuai dengan karakteristik pati
tinggi amilosa.
hrakteristik pati gayam yang penting dalam aplikasi pengolahan pangan
meliputi kekukuhan gel, ketahanan granula terhadap pemanasan, serta daya cerna pati
gayam.
Kata kunci: biji gayam, pati gayam, komposisi kimia, sifat hngsional, sifat cerna
SURAT PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis yang berjudul:
ISOLASI DAN KARAKTERISASI SIFAT FISIK, KIMIA,
SERTA FUNGSIONAL PAT1 GAYAM (Inocarpus edulis
Forst.)
Adalah benar merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah
dipublikasikan. Semua sumber data dan informasi yang digunakan teiah
dinyatakan secara jelas dan dapat diperiksa kebenarannya.
Bogor, 25 Maret 2002
ISOLASI DAN KARAKTERISASI
SIFAT FISIK, KIMIA, DAN FUNGSIONAL
PAT1 GAYAM'(1nocarpusedulis Forst.)
INDAH EPRILIATI
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Ilmu Pangan
PROGRAM PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2002
Judul Tesis
: Isolasi dan karakterisasi sifat fisik, kimia, dan fungsional pati
gayam (Inocarpus edulis Forst.)
Nama
: Indah Epriliati
NRP
: 99217
Menyetujui,
1. Komisi Pembimbing
/
Dr. Ir. Anton
Aprivantono, MS
Awgota
o
MSc.
Dr. 1f. ~ h d y a t n Hariyadi,
Ketua
Mengetahui,
2. Ketua Program Studi Ilmu Pangan
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Blitar pada tanggal 13 April 1970 sebagai anak keenam dari
pasangan J.V. Noersamsu Isbandi Prajitno dan H.M. Rijati Sri Harijati. Pendidikan
sarjana ditempuh di Program Studi Pengolahan Hasil Pertanian, Fakultas Teknologi
Pertanian UGM, lulus pada tahun 1994. Pada tahun 1999, penulis mendapat
kesempatan untuk mengikuti Program Magister Sains di Program Studi Ilmu Pangan
pada Program Pascasarjana IPB. Beasiswa pendidikan Magister Sains diperoleh dari
yayasan Widya Mandala Surabaya dan Asosiasi Perguruan Tinggi Katolik Indonesia
(APTIK).
Penulis bekerja sebagai Staf tetap di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Katolik Widya Mandala Surabaya sejak tahun 1995.
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kasih atas segala
berkat dan anugerahnya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian
berjudul Isolasi dan Karakterisasi Sifat Fisik, Kimia serta Fungsional Pati Gayam
(Inocarpus edulis Forst.) dilaksanakan di dalam Laboratorium selama 9 bulan dan
pengamatan di beberapa daerah di Jawa Timur untuk menyelami seluk beluk 'gayam'
.sebelum dan selama penelitian berlangsung.
Penelitian ini mempakan penelitian awal. Suatu penelitian akan semakin
sempurna ketika setiap insan dapat berpartisipasi dalam mengisi kekosongan
informasi yang diperlukan. Oleh karena itu; penelitian mengenai gayam masih sangat
terbuka lebar untuk setiap insan yang berminat. Pengalaman yang diperoleh dari
penelitian itu sendiri juga sangat berharga bagi perkembangan penulis. Non scholae
set vitae di cimus (sekolah bukan hanya untuk ilmu semata tetapi untuk kehidupan).
Terimakasih.
Bogor, 25 Maret 2002
Indah Epriliati
-
UCAPAN TERIMAKASIH
Penulis menyampaikan rasa terimakasih yang mendalam dan penghargaan atas kerja
sama dan bantuan yang telah diterima dari berbagai pihak.
Bapak Dr. Ir. Purwiyatno Hariyadi, MSc. dan Bapak Dr. Ir. Anton Apriyantono,
MS. selaku pembimbing yang telah memberikan bekal yang sangat berharga bagi
penulis.
Yayasan Widya Mandala Surabaya serta APTIK yang membiayai studi dan
penelitian.
Prof. Dr. Robert Verpoorte yang telah memberikan gula standar untuk analisa
HPLC dalam suatu kunjungan ke Widya Mandala Surabaya.
Bapak Dr. Ir. Ronny Noor Rahman, MSc dari Laboratorium Genetika dan
Pemuliaan Ternak Fakultas Peternakan IPB untuk bantuan dokurnentasi scanning
electron microscope;
Bapak Harto dari Laboratoriun Perpindahan Panas dan Massa, Jurusan Teknik
Pertanian IPB; Bapak Taufik, Mbak Ari, Bapak Nurwanto, Bapak Karna, dan Bapak
Yas dari Pusat Studi Pangan dan Gizi, PAU IPB; Bapak Dedi dan Bapak Endang dari
AP4 IPB; Bapak Sobirin, Bapak Gatot, Bapak Sidik, Bapak Koko, dan Ibu Rubiyah
dari Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi, Fakultas Teknologi Pertanian IPB; untuk
kesempatan kerja lembur di saat diperlukan.
Ayah clan ibu; keluarga Kakak Rc. Indah Juli Artati-Darsono (Surabaya), Kakak
J. Agus Mahargyanto (Probolinggo), Kakak A. Resep Tyas Artono (Bogor), Kakak
Ch. Indah Wahyuwidayati-Ali (Mojokerto), Kakak C. Indah Sri Hartini-Purwito
(Malang); Adik P. Agus Wismanto S. dan Adik Retno (Jakarta); keluarga Ibu Sus dan
Ibu Woto (Surabaya), serta Bapak Rus (Sidoarjo) untuk pengadaan gayam dan sarana
ekstra selarna penelitian.
Adik M. Matoetina, MSi dan Adik Netty Kusumawati, STP kolega penulis;
sahabatku Daisy Irawan, STP; Adik Indria dan Christin, dan seluruh rekan-rekan IPN
99 serta segenap pihak yang penulis tidak dapat menyebutkan satu per satu.
C
DAFTAR IS1
Hal
-
Abstrak
Surat Pernyataan
Judul
Lembar Pengesahan
Riwayat Hidup
Prakata
Ucapan Terimakasih
Daftar Isi
D a h r Tabel
Daftar Garnbar
Daftar Lampiran
PEKDAHULUAN
Latar BeTnjuart Perretitian
TENJAUAN PUSTAKA
Botani Tanaman Gayam
Taksanorni tanaman gayam
Morfologi tanaman gayam
Kemotaksonorni Legume
Pati
Mi krostruktur keberadaan pati
Strulrtur p u l a pati
Kimia pati
Sifat fisiko-kirnia pati
Isdstsi Fati
Rendemen isalasi pati
Warna Pati
Ptx~cmktatanenzirnatis
Pemklatan nonemimatis
Sifat Fungsiond Pati
DayaCenraMi
METODOLOGf PElYELITIAN
Waktu dan Tempt
Bahan
1
..
11
...
111
i
V
vi
vii
...
Vlll
X
xi
xii
Alat
Metoda Penel itian
Prosedur Kecia
HASlL D A S PE3IB.4HAS.kY
Karakteristik Biologi Bij i Gayam
Perubahan Visual Biji Gayam
Komposisi Kimia Biji Gayam
lsolasi Pati Gayam
Karakteristik Fisik Pati Gayam
Karakteristik Kimia Pati Gayam
Karakteristik Fungsional Pati Gayam
Perilaku pembentukan pasta
Karakteristik gel pati gayam
Sifat cerna pati gayam
Prospek Aplikasi Pati Gayam
PENUTUP
Kesimpulan
Saran
Daftar Pustaka
Lampiran
DAFTAR TABEL
Kelebihan dan kekurangan berbagai metoda penghambatan pencoklatan
Pembandingan S 0 2 / S 0 3terhadap kitosan sebagai medium
isolasi pati
Karakteristik polisakarida untuk industri pangan
Berbagai bentuk produk pangan dan sifat fungsional yang
diperlukan
Perkernbangan pencoldatan biji gayam
Kornposisi kimia gayam dan legum lain per 100 g bahan
kering
Sifat fisik pati gayam dan perbandingan wama dengan
tepung gandum
Komposisi kimia pati gayam dibandingkan dengan pati
lain
Karakteristik pembentukan pasta pati gayam
Kisaran suhu gelatinisasi berbagai jenis pati
Daya pengembangan, kelarutan, dan amylose lcaching
pati gayam
Daya pengembangan dan amylose leaching berbagai pati
pada suhu 95°C
Perbandingan daya cerna pati gayarn terhadap pati lain
Hasil pengujian hidrolisat dengan uji iodin =tan uji
Benedict
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.
Pohon gaym
Gambar2.
Mikrosmur
Gambar 3.
Strukqur fraksi amilosa, amilopektin, serta orientasinya
dalam granula
Gambar 4.
Struktur kristal pada granula pati
Gambar 5.
Skerna pergerakan ekstraksi
Gambar 6.
Skema prosedur u t b a isolasi pati
Gambar 7.
Skema pengukuran dimensi buah dan biji gayam
Gambar 8.
Gambar 9.
Buah dan biji gayam
sel parenkim penyimpanan dan lokasi pati
Anatomi buah gayam
Garnbar 10. Skerna prosedur isolasi pati gayarn yang dilakukan dalrn
penelitian ini
Gambar 11. Pembebasan ,-nula
pati gayam selama proses isolasi
Gambar 12.
Gambar 13. Profil amilogram berbagai jenis pati diukur dengan
menggunakan rapid visco analyzer
Gambar 14. Granula pati gayam setelah pemanasail dan pengadukan
dengan menggunakan tnugne[icsrirrer setelah mencapai
suhu 50,60,70,73, dan 95°C
Gambar L 5. Kekuatan gel pati gayam diukur dengan menggunakan
steven.LFRS texture analyzer
Gambar. 16. Struktur mikro gel pati.gayam beku.
Gambar 1.7.. Hasil.peagujian-hidrolisatin.vitro selama 20. menit, 1.20.
menit; dm- di.atas 1.20-menitGranula-pati-gayam.tergelat&sasi. dan-tidak tergelatinisasi &lah pehakuan-enzim amilase
Gambar '9
Pengamatan SEM pemukaan granula pati gayam
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
- Lampiran 2.
Lampiran 3 Lampiran 4.
Lampiran 5.
Lampiran 6.
Lampiran 7.
Lampiran 8.
Morfologi &tm clan h a h gayarn
Hail percobam isoiasi pati gayam ctengan variasi medium isolasi
Data peqpmatandimeusi dantekstut buahdan biji
gayam
Kernunduran rnutu karena pencoWatan
Data kimia biji gayam
Data kimia pati gayam
Data perubahan fisik dan kimia p t i gayam sehma
pemanasan
Data stabilitas gel pati gayam terhadap siklusfreezing-
85
86
88
90
93
94
tl~uwing
Lampiran 9.
Data analisa HPLC hidrdisat dari uji in vitro
95
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanfaatan potensi famili Leguminosae sebagai bahan pangan masih sangat
rendah, meskipun famili Leguminosae merupakan sumber nutrien penting untuk
melengkapi defisiensi asam amino dan asam lemak esensial pada famili Graminae.
Menurut Hoover dan Manuel (1995), terdapat 13.000 spesies anggota famili
Leguminosae. Akan tetapi, baru 36 spesies dari famili Leguminosae yang dikaji dan
dikembangkan untuk pangan (Food Science and Technology Abstract 1990 sampai
dengan Maret 2000). Oleh karena itu akhir-akhir ini terdapat kecendemngan untuk
meneliti le'gum yang belum diberdayakan atau masih under-exploited dan underutilized, (Morrow 1991; Viano et al. 1995; Marconi et al. 1997; Chau et al. 1998)
untuk mengeksplorasi potensi penting legum.
Kawasan tropis, seperti Indonesia, merupakan habitat yang sangat baik untuk
berbagai spesies legum. Akan tetapi di Indonesia, informasi dasar tentang sumber
daya legum domestik sangat minim sehingga sumber daya legum yang tersedia itu
belum menjadi komoditas yang berharga secara ekonomi dan nutrisional. Oleh karena
itu diperlukan penelitian dasar agar dapat memahami karakteristik legum domestik
sebagai salah satu informasi dasar dalam upaya menggali potensi legum domestik.
Salah satu spesies legum domestik yang masih under-exploited dan underutilized dan dinilai prospektif untuk dikembangkan secara komersial adalah
Inocarpus edulis Forst. (Bourke 1996); yaitu tanaman yang asli berasal dari
kepulauan Polynesia dan Malesia (Anonymous 1979; Heyne 1987; Hegnauer &
Grayer-Barkmeijer 1993; Campin 1997). Inocarpus sp. tercatat sebagai salah satu
dari 200 spesies famili Leguminosae yang potensial untuk memenuhi kebutuhan
protein, tetapi masih memerlukan penelitian dan pengembangan yang besar
(Anonymous 1979). Tanaman tersebut terutama banyak ditemukan di Pulau Fiji,
Jawa, dan Tahiti (Allen & Allen 1981) juga di Sulawesi dan Kepulauan Maluku
(Heyne 1987). Di Indonesia, Inocarpus sp. disebut dengan nama gayam atau gayang
atau bosua (Heyne 1987).
Biji gayam telah lama dikonsumsi oleh masyarakat di daerah tertentu. Secara
tradisional, masyarakat Indonesia mengolah biji gayam dengan cara merebus atau
membembam (membenamkan) dalam abu panas (Heyne 1987). Biji gayam rebus
bersifat "kering" (kt%&; Jawa), jika dikonsumsi bersifat mengenyangkan dan sangat
digemari, tetapi sulit dicerna (Heyne 1987). Meskipun demikian, sampai saat ini
masyarakat daerah tertentu di Indonesia masih memperdagangkan biji gayam rebus
dan keripiknya di pasar tradisional mereka. Secara ekonomi, sifat biji gayam tersebut
menguntungkan karena ada peluang untuk memanfaatkan biji gayam sebagai sumber
serat makan seiring dengan peningkatan kesadaran konsumen akan kebutuhan serat
makan atau sebagai sumber pati untuk kebutuhan industri. Sebaliknya, pembenahan
efisiensi proses pengolahan biji gayam terhambat karena pengetahuan dasar mengenai
biji gayam sangat minim.
Terdapat terobosan untuk mengembangkan potensi gayam berdasarkan pada
hasil penelitian tentang pati legum yang menunjukkan adanya sifat fungsional pati
yang unik untuk setiap spesies (Hoover & Manuel 1995), respon metabolisme
karbohidrat yang rendah pada manusia (Shekib 1994; Yadav & Khetarpaul 1994;
Periago et al. 1997; Garcia-Alonso et al. 1998), dan potensi pati legum untuk mengisi
peran pati umbi/serealia termodifikasi secara kimia (Belitz & Grosch 1999). Namun
demikian, sampai saat ini jenis karbohidrat biji gayam belum diketahui walaupun Eny
(1998) melaporkan bahwa biji gayam mengandung karbohidrat 85,22 % (bk). Oleh
karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengisolasi pati gayam dan mengkaji
karakteristik fisik, kimia, dan hngsional pati gayam yang diperoleh. Pati menjadi
prioritas dalam penelitian ini dengan pertimbangan: (a) pati merupakan komponen
utama karbohidrat cadangan energi pada hampir semua tumbuhan, (b) pati dapat
diaplikasikan secara luas di industri, serta (c) perubahan dan perilaku pati dalam
proses pengolahan biji gayarn akan berguna untuk menjelaskan permasalahan yang
timbul selama pengolahan biji gayam.
Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah untuk memperoleh informasi dasar untuk
pemanfaatan biji gayam.
Tujuan khusus penelitian ini adalah sebagai berikut.
(a) Menghimpun informasi dasar tentang struktur buah gayam; bentuk, ukuran, dan
tekstur biji gayarn; komposisi kimia biji gayam; serta perubahan visual yang
berkaitan dengan perubahan mutu biji gayam.
(b) Menentukan kandungan pati pada biji gayam.
(c) Menentukan sifat fisik, kimia, dan fungsional pati alami (native) gayam.
.
-
TINJAUAN PUSTAKA
Botani Tanrtmm Gayam
Allen and Men (1981) mencatat Irwcmpus eddis s
e
w tamman tmS, biasmya tab kddap kelembbm dan kadar garam thggi, serta tumbuh di h h h
yang sangat subur p d a-k
(