Carotenoid Bioavailability of Red Fruit (Pandanus conoideus Lam.) Extract on Rat Liver and Plasma
BIOAVAILABILITAS KAROTENOID
EKSTRAK BUAH MERAH (Pandanus conoideus Lam.)
PADA HATI DAN PLASMA TIKUS
MATHELDA KURNIATY RORENG
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Bioavailabilitas Karotenoid
Ekstrak Buah Merah (Pandanus Conoideus Lam.) pada Hati Dan Plasma Tikus
adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Juli 2011
Mathelda Kurniaty Roreng
NRP: F251060141
ABSTRACT
MATHELDA KURNIATY RORENG. Carotenoid Bioavailability of Red Fruit
(Pandanus conoideus Lam.) Extract on Rat Liver and Plasma. Under direction of
NURHENI SRI PALUPI and ENDANG PRANGDIMURTI.
Red fruit (Pandanus conoideus Lam.) is a native Papuan fruit. This fruit has
potential as functional food because it contains carotenoid compounds that have
antioxidant activity and provitamin A activity. The high content of carotenoid in
red fruit makes the fruit used empirically to prevent and cure various diseases.
However, it has not been known how much carotenoid from red fruit can be
absorbed and utilized by the body. This study aims (1) to evaluate the caratenoid
bioavailability of red fruit extract; (2) to the determine of the retinol accumulation
factor and (3) to determine malondialdehyde content in rat liver. The study was
conducted with the approaches of depletion and repletion carotenoid. After 14
week depletion period and 2 weeks repletion period, it was obtained that retinol
accumulation factor in red fruit extract group was 49.02 and positive control
group was 42.41. This showed that to generate 1 µg retinol in rat liver required
49.02 µg -carotene from red fruit extract and 42.41 µg pure -carotene. Rat liver
malondialdehyde content in standards, negative control, positive control, and red
fruit extract group respectively 8.97, 25.31, 20.68 and 4β.86 ρmol/g.
Keywords : bioavailability; carotenoid; red fruit; retinol; vitamin A
RINGKASAN
MATHELDA KURNIATY RORENG. Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak Buah
Merah (Pandanus Conoideus Lamk) Pada Hati Dan Plasma Tikus. Dibimbing
oleh NURHENI SRI PALUPI dan ENDANG PRANGDIMURTI.
Buah merah (Pandanus conoideus Lam.) merupakan buah spesifik daerah
Papua. Kandungan -karoten buah merah yang tinggi menyebabkan buah ini
berpotensi dikembangkan sebagai pangan fungsional sumber provitamin A. Data
WHO (2009) menunjukkan bahwa tingkat prevalensi defisiensi vitamin A pada
anak-anak Indonesia usia balita sangat tinggi, diperkirakan mencapai 4261000
balita (19.6%). Begitu pula pada ibu hamil, tingkat prevalensi defisiensi vitamin A
cukup tinggi yaitu sekitar 748000 ibu hamil (17.1%). Akibat dari adanya
defisiensi vitamin A ini menyebabkan terjadinya gangguan fisiologis antara lain
gangguan pertumbuhan, penglihatan, dan sistim imun yang pada akhirnya akan
berpengaruh terhadap produktivitas. Kandungan karotenoid yang tinggi pada buah
merah tidak menjamin bahwa keseluruhan komponen tersebut dapat diserap,
diubah menjadi vitamin A (retinol) dan dimanfaatkan oleh tubuh.
Tujuan penelitian ini adalah: (1) Mengevaluasi bioavailabilitas karotenoid
ekstrak buah merah dengan menentukan faktor akumulasi retinol pada hati tikus
setelah mengalami deplesi dan replesi provitamin A; (2) Menguji kapasitas
antioksidan ekstrak buah merah dengan cara pengukuran kadar malondialdehida
(MDA) hati tikus.
Penelitian dilakukan dengan metode pendekatan deplesi dan replesi
vitamin A pada tikus percobaan. Setelah sebelumnya melalui masa adaptasi, pada
masa deplesi tikus dikelompokkan menjadi 2 kelompok yaitu kelompok standar
yang diberikan ransum standar dan kelompok defisiensi vitamin A yang diberikan
ransum tanpa vitamin A. Selama masa deplesi diukur kandungan retinol hati
setiap 2 minggu hingga diperoleh penurunan kandungan retinol hati sekitar 95%
yaitu pada minggu ke-14. Pada masa replesi selama 2 minggu tikus
dikelompokkan menjadi 4 kelompok (n=6) yaitu kelompok standar (ransum
AOAC), kelompok kontrol negatif (ransum tanpa vit. A), kelompok kontrol
positif (ransum tanpa vit.A + -karoten), serta kelompok ekstrak buah merah
(ransum tanpa vit.A + ekstrak buah merah). Jumlah kandungan -karoten dari
ekstrak buah merah yang ditambahkan pada ransum setara dengan kandungan karoten pada ransum kontrol positif yaitu 180 µg per hari. Selanjutnya dilakukan
analisis kandungan -karoten pada setiap ransum tikus. Setelah masa replesi
seluruh tikus diterminasi dengan cara cervical dislocation. Plasma dan hati tikus
dianalisis kandungan retinol dengan menggunakan High Performance Liquid
Chromatography (HPLC). Bioavailabilitas karotenoid dievaluasi dengan Faktor
Akumulasi Retinol pada hati tikus selama masa replesi, yang ditentukan dengan
cara membagi konsumsi ransum -karoten dengan total akumulasi retinol dalam
hati.
Data hasil penelitian menunjukkan bahwa pada akhir masa deplesi terjadi
penurunan retinol hati sebesar 95.73%. Setelah masa replesi, retinol hati
mengalami peningkatan pada kelompok perlakuan kecuali pada kelompok kontrol
negatif. Rata-rata kandungan retinol hati kelompok kontrol positif adalah 2.53
µg/g sedangkan pada kelompok ekstrak buah merah mencapai 2.16 µg/g.
Akumulasi retinol hati pada kelompok standar, kontrol negatif, kontrol positif,
dan ekstrak buah merah masing-masing adalah 442.68 µg, tidak terdeteksi, 27.64
µg dan 19.68 µg. Faktor akumulasi retinol kelompok ekstrak buah merah adalah
42.41 dan kelompok kontrol positif adalah 49.02 yang berarti untuk menghasilkan
1 µg retinol pada hati tikus dibutuhkan 42.41 µg -karoten dari ekstrak buah
merah dan 49.02 -karoten murni.
Penurunan retinol plasma selama masa deplesi mencapai 97.93%. Retinol
plasma kelompok ekstrak buah merah setelah masa replesi mengalami
peningkatan 178.42% dengan kandungan retinol sebesar 0.33 µg/ml. Nilai ini
lebih tinggi dibandingkan kelompok standar dan kontrol positif dengan
kandungan retinol plasma masing-masing 0.31 µg/ml dan 0.28 µg/ml. Kelompok
kontrol negatif menunjukkan penurunan kandungan retinol plasma sebesar 25%
dengan nilai 0.09 µg/ml.
Kandungan MDA (malondialdehida) pada hati tikus kelompok standar,
kontrol negatif, kontrol positif, dan ekstrak buah merah masing-masing 8.9695
ρmol/gram, β5.γ07β ρmol/gram, 20.6806 ρmol/gram, dan 42.8602 ρmol/g.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa bioavailabilitas karotenoid ekstrak
buah merah cukup tinggi dengan nilai faktor akumulasi retinol relatif
(bioavailabilitas relatif) mencapai 86.52%. Dengan demikian ekstrak buah merah
berpotensi dikembangkan sebagai pangan fungsional sumber provitamin A.
Kata kunci: bioavailabilitas; karotenoid; buah merah; retinol; vitamin A
@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2011
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
yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau
seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
BIOAVAILABILITAS KAROTENOID
EKSTRAK BUAH MERAH (Pandanus conoideus Lam.)
PADA HATI DAN PLASMA TIKUS
MATHELDA KURNIATY RORENG
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Mayor Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
NRP
: Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak Buah Merah
(Pandanus Conoideus Lam.) pada Hati dan Plasma Tikus
: Mathelda Kurniaty Roreng
: F251060141
Disetujui:
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Nurheni Sri Palupi, M.Si
Ketua
Dr. Ir. Endang Prangdimurti, M.Si
Anggota
Diketahui :
Ketua Program Mayor
Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi, M.Sc
Dr.Ir. Dahrul Syah,M.Sc.Agr
Tanggal ujian: 27 Mei 2011
Tanggal lulus: 1 Agustus 2011
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha
Pengasih karena atas berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis ini.
Penelitian ini mengkaji Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak Buah Merah
(Pandanus Conoideus Lam.) pada Hati dan Plasma Tikus. Hasil penelitian ini
diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah yang mendukung pengembangan
buah merah sebagai pangan fungsional yang bermanfaat bagi kesehatan.
Pelaksanaan penelitian ini karena didukung oleh berbagai pihak. Dengan
setulus hati penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Nurheni Sri Palupi, M.Si dan Dr. Ir. Endang Prangdimurti, M.Si, selaku
komisi pembimbing yang membimbing dalam penelitian.
2. Dr. Ir. Hanifah Nuryani Lioe, M.Si selaku dosen penguji pada sidang tesis.
3. Dirjen Pendidikan Tinggi Republik Indonesia atas Beasiswa Pendidikan
Pascasarjana di Institut Pertanian Bogor.
4. Ayahanda Daniel Kalambo, Ibunda Dina Pakiding serta kedua adik tercinta
Kurniawan Prasetya Roreng, SE dan Agung Christian Roreng, S.STP atas
segala cinta kasih, doa dan motivasi yang tiada henti.
5. Rekan-rekan IPN 2006, FORMASIP dan Forum Wacana Papua atas
kebersamaan dan kerja samanya.
6. Staf administrasi Mayor Ilmu Pangan dan Teknisi di lingkungan SEAFAST
Center yang telah membantu selama masa studi.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan oleh sebab
itu penulis mengharapkan masukan untuk perbaikan penulisan di masa
mendatang. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Bogor, Juli 2011
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 2 Maret 1980 di Jayapura Papua. Penulis
adalah anak pertama dari 3 bersaudara dari pasangan Daniel Kalambo dan Dina
Pakiding. Penulis menamatkan sekolah di SD Inpres Ridge II Biak, SMP Negeri 2
Biak dan SMU Negeri 1 Biak. Pada tahun 2003 penulis menyelesaikan studi pada
Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian dan Kehutanan, Universitas
Hasanuddin di Makassar. Pada tahun 2004 penulis diterima bekerja sebagai staf
pengajar pada Jurusan Teknologi Pertanian Universitas Negeri Papua di
Manokwari Provinsi Papua Barat. Pada Tahun 2006 penulis diterima sebagai
mahasiswa Pascasarjana Program Mayor Ilmu Pangan IPB. Selama menempuh
studi di IPB, penulis mengikuti beberapa pelatihan dan seminar. Pelatihan yang
diikuti adalah Pelatihan Auditor Sistem HACCP (Hazard Analysis Critical
Control Point) yang diselenggarakan di Bogor pada bulan Mei 2007 oleh MBRIO Training Body. Penulis juga berkesempatan untuk mengikuti International
Seminar Emerging Issues and Technology Developments in Foods and
Ingredients di Jakarta pada bulan September 2010. Pada seminar tersebut penulis
menyajikan poster ilmiah dengan judul Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak Buah
Merah pada Hati dan Plasma Tikus.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ...................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ...............................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................
xiii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ................................................................................
Tujuan .............................................................................................
Manfaat ...........................................................................................
1
2
2
TINJAUAN PUSTAKA
Buah Merah (Pandanus conoideus Lam.) .......................................
Ekstraksi Minyak Buah ..................................................................
Khasiat Buah Merah .......................................................................
Karotenoid .....................................................................................
Bioavailabilitas Karotenoid .............................................................
Radikal Bebas dan Kerusakan Sel...................................................
Mekanisme Karotenoid Sebagai Antioksidan ..................................
3
5
7
9
18
19
21
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian .........................................................
Bahan dan Peralatan .......................................................................
Metode Penelitian...........................................................................
Penelitian Tahap I: Ekstraksi dan Analisis Kimia Minyak Buah
Merah ............................................................................................
Penelitian Tahap II: Pengujian Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak
Buah Merah pada Tikus Percobaan .................................................
Analisis ..........................................................................................
24
24
24
25
27
30
HASIL DAN PEMBAHASAN
Komposisi Kimia Ekstrak Buah Merah...........................................
Ransum Tikus ................................................................................
Kondisi Tikus Selama Masa Adaptasi............................................
Kondisi Tikus Selama Masa Deplesi .............................................
Kondisi Tikus Selama Masa Replesi ..............................................
Retinol Plasma ...............................................................................
Retinol Hati....................................................................................
Bioavailabilitas Ekstrak Buah Merah ..............................................
Kapasitas Antioksidan Ekstrak Buah Merah ...................................
36
38
39
40
43
45
43
49
52
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ........................................................................................
Saran ..............................................................................................
56
56
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................
57
LAMPIRAN ............................................................................................
64
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Sifat fisikokimia ekstrak buah merah....................................................
6
2 Kandungan senyawa bioaktif buah merah pada beberapa metode
ekstraksi...............................................................................................
6
3 Beberapa macam karotenoid yang mempunyai aktivitas provitamin A
16
4 Angka kecukupan gizi vitamin A (Widyakarya Nasional Pangan dan
Gizi VIII) ..........................................................................................
17
5 Komposisi zat gizi ransum standar .......................................................
27
6 Komposisi untuk 1 gram vitamin campuran ........................................
28
7 Pengelompokan ransum tikus selama pemeliharaan .............................
29
8 Data kandungan -karoten ekstrak buah merah yang dperoleh dari
metode pengepresan dan modifikasinya ..............................................
37
9 Komposisi per kg ransum pada setiap kelompok perlakuan .................
39
10 Hasil analisis proksimat ransum............................................................
39
11 Rata-rata konsumsi ransum dan kenaikan berat badan harian masa deplesi
42
12 Rata-rata konsumsi ransum dan kenaikan berat badan harian masa
replesi....................................................................... ..............................
43
13 Konsumsi -karoten, total retinol hati dan faktor akumulasi retinol.......
50
14 Nilai FAR pada beberapa bahan pangan segar .....................................
51
15 Nilai FAR (faktor akumulasi retinol) pada beberapa pangan olahan ......
51
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Tanaman buah merah ...........................................................................
4
2 Beberapa kultivar buah.........................................................................
4
3 Struktur kimia beberapa jenis hidrokarbon karotenoid ..........................
9
4 Struktur kimia beberapa jenis oksi karotenoid .....................................
10
5 Mekanisme penyerapan karotenoid ......................................................
13
6 Pemecahan -karoten menjadi retinaldehida, reduksi retinaldehida
menjadi retinol serta oksidasi retinaldehida menjadi asam retinoat ......
14
7 Mekanisme Peroksidasi Lipid .............................................................
21
8 Skema penelitian ..................................................................................
25
9 Ekstraksi minyak buah merah metode .................................................
26
10 Ekstraksi minyak buah merah metode pengepresan..............................
36
11 Pemeliharaan tikus percobaan ...............................................................
40
12 Tikus defisiensi vitamin A.......................................................................
41
13 Berat badan tikus selama masa deplesi vitamin A...................................
42
14 Kenaikan berat badan tikus selama masa replesi vitamin A ...................
44
15 Berat berat badan tikus selama masa replesi vitamin A .........................
44
16 Penurunan kandungan retinol plasma selama masa deplesi ...................
45
17 Kandungan retinol plasma setelah masa replesi.....................................
46
18 Penurunan kandungan retinol hati selama masa deplesi ........................
47
19 Kandungan retinol hati setelah masa replesi ..........................................
48
20 Kandungan total retinol hati masa replesi..............................................
49
21 Kandungan MDA hati tikus ..................................................................
53
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Data proksimat kasein ..........................................................................
64
2 Perhitungan komposisi ransum tikusi ...................................................
64
3 Food intake ..........................................................................................
65
4 Berat badan tikus selama pemeliharaan ..............................................
74
5 Berat organ tikus ..................................................................................
76
6 Kromatogram standar -karoten ransum tikus .....................................
78
7 Kurva standar -karoten ......................................................................
78
8 Kromatogram ransum
79
-karoten murni ..............................................
9 Kromatogram ransum ekstrak buah merah ..........................................
79
10 Kromatogram standar retinol plasma ...................................................
80
11 Kurva standar retinol plasma .................................................................
80
12 Kromatogram retinol plasma kelompok standar................................ ......
81
13 Kromatogram retinol plasma kelompok kontrol negatif..........................
81
14 Kromatogram retinol plasma kelompok kontrol positif .........................
82
15 Kromatogram retinol plasma kelompok ekstrak buah merah .................
82
16 Retinol plasma tikus .............................................................................
83
17 Kromatogram standar retinol hati..........................................................
84
18 Kurva standar retinol hati .....................................................................
84
19 Kromatogram retinol hati kelompok standar .........................................
85
20 Kromatogram retinol hati kelompok kontrol negatif..............................
85
21 Kromatogram retinol hati kelompok kontrol positif ..............................
86
22 Kromatogram retinol hati kelompok ekstrak buah merah .....................
86
23 Retinol hati tikus .................................................................................
87
24 Contoh perhitungan faktor akumulasi retinol (FAR) ............................
88
25 Kurva standar kadar MDA hati ............................................................
88
26 Kadar MDA hati tikus Kadar MDA hati tikus ......................................
89
27 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap retinol
plasma .................................................................................................
28 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap retinol
hati ......................................................................................................
29 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap MDA
hati.. .....................................................................................................
30 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A berat badan tikus
90
90
90
91
31 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap kenaikan
berat badan tikus ...................................................................................
32 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap berat
hati tikus................................................................................................
33 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap berat
ginjal tikus.............................................................................................
34 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap berat
limpa tikus.............................................................................................
35 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap total
retinol hati .............................................................................................
36 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A akumulasi retinol
hati ........................................................................................................
37 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum vitamin A terhadap konsumsi
ransum selama masa replesi ...................................................................
38 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum vitamin A terhadap konsumsi
-karoten ...............................................................................................
39 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum vitamin A terhadap faktor
akumulasi retinol .................................................................................
91
91
91
91
92
92
92
93
93
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Buah merah (Pandanus conoideus Lam.) adalah salah satu jenis buah asli
daerah Papua. Buah ini berpotensi sebagai pangan fungsional karena kandungan
senyawa karotenoid yang tinggi sehingga bermanfaat bagi kesehatan tubuh.
Karotenoid memiliki beberapa aktivitas biologis yaitu aktivitas vitamin A,
aktivitas antioksidan, perlindungan dari sinar ultraviolet, pengaturan fungsi imun
dan pengaturan pembelahan dan proliferasi sel (Olson 1989). Karotenoid dapat
mencegah beberapa penyakit degeneratif dan kronis seperti hiperkolesterolemia
dan penyakit jantung. Hal ini karena adanya aktivitas antioksidan dan kemampuan
karotenoid untuk menghambat radikal bebas (Kritchevsky 1999; Cho et al. 2004;
Dutta et al. 2005). Beberapa penelitian mengenai khasiat buah merah telah
dilaporkan antara lain secara in vitro ekstrak buah merah dapat menekan
proliferasi sel kanker paru A549 dan secara in vivo menekan proliferasi sel LLC
(Lewis lung cancer), Sarcoma180 dan A549 pada tikus (Nishigaki et al. 2010).
Ekstrak buah merah juga menurunkan proliferasi tumor kelenjar susu mencit C3H
secara in vivo (Pujasari et al. 2008), memiliki aktivitas antiproliferasi terhadap sel
kanker HeLa dan K-562 secara in vitro (Selly 2008), serta meningkatkan
proliferasi sel limfosit mencit baik secara in vitro maupun in vivo (Susanti 2006).
Betakaroten merupakan karotenoid utama yang memiliki aktivitas
provitamin A yang berfungsi untuk penglihatan, diferensiasi jaringan, reproduksi,
serta imunitas (Ball 2000). Kandungan -karoten yang tinggi pada buah merah
menyebabkan buah merah potensial untuk dikembangkan sebagai salah satu
pangan fungsional sumber provitamin A. Data WHO (2009) menunjukkan bahwa
di Indonesia tingkat prevalensi serum retinol
EKSTRAK BUAH MERAH (Pandanus conoideus Lam.)
PADA HATI DAN PLASMA TIKUS
MATHELDA KURNIATY RORENG
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Bioavailabilitas Karotenoid
Ekstrak Buah Merah (Pandanus Conoideus Lam.) pada Hati Dan Plasma Tikus
adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Juli 2011
Mathelda Kurniaty Roreng
NRP: F251060141
ABSTRACT
MATHELDA KURNIATY RORENG. Carotenoid Bioavailability of Red Fruit
(Pandanus conoideus Lam.) Extract on Rat Liver and Plasma. Under direction of
NURHENI SRI PALUPI and ENDANG PRANGDIMURTI.
Red fruit (Pandanus conoideus Lam.) is a native Papuan fruit. This fruit has
potential as functional food because it contains carotenoid compounds that have
antioxidant activity and provitamin A activity. The high content of carotenoid in
red fruit makes the fruit used empirically to prevent and cure various diseases.
However, it has not been known how much carotenoid from red fruit can be
absorbed and utilized by the body. This study aims (1) to evaluate the caratenoid
bioavailability of red fruit extract; (2) to the determine of the retinol accumulation
factor and (3) to determine malondialdehyde content in rat liver. The study was
conducted with the approaches of depletion and repletion carotenoid. After 14
week depletion period and 2 weeks repletion period, it was obtained that retinol
accumulation factor in red fruit extract group was 49.02 and positive control
group was 42.41. This showed that to generate 1 µg retinol in rat liver required
49.02 µg -carotene from red fruit extract and 42.41 µg pure -carotene. Rat liver
malondialdehyde content in standards, negative control, positive control, and red
fruit extract group respectively 8.97, 25.31, 20.68 and 4β.86 ρmol/g.
Keywords : bioavailability; carotenoid; red fruit; retinol; vitamin A
RINGKASAN
MATHELDA KURNIATY RORENG. Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak Buah
Merah (Pandanus Conoideus Lamk) Pada Hati Dan Plasma Tikus. Dibimbing
oleh NURHENI SRI PALUPI dan ENDANG PRANGDIMURTI.
Buah merah (Pandanus conoideus Lam.) merupakan buah spesifik daerah
Papua. Kandungan -karoten buah merah yang tinggi menyebabkan buah ini
berpotensi dikembangkan sebagai pangan fungsional sumber provitamin A. Data
WHO (2009) menunjukkan bahwa tingkat prevalensi defisiensi vitamin A pada
anak-anak Indonesia usia balita sangat tinggi, diperkirakan mencapai 4261000
balita (19.6%). Begitu pula pada ibu hamil, tingkat prevalensi defisiensi vitamin A
cukup tinggi yaitu sekitar 748000 ibu hamil (17.1%). Akibat dari adanya
defisiensi vitamin A ini menyebabkan terjadinya gangguan fisiologis antara lain
gangguan pertumbuhan, penglihatan, dan sistim imun yang pada akhirnya akan
berpengaruh terhadap produktivitas. Kandungan karotenoid yang tinggi pada buah
merah tidak menjamin bahwa keseluruhan komponen tersebut dapat diserap,
diubah menjadi vitamin A (retinol) dan dimanfaatkan oleh tubuh.
Tujuan penelitian ini adalah: (1) Mengevaluasi bioavailabilitas karotenoid
ekstrak buah merah dengan menentukan faktor akumulasi retinol pada hati tikus
setelah mengalami deplesi dan replesi provitamin A; (2) Menguji kapasitas
antioksidan ekstrak buah merah dengan cara pengukuran kadar malondialdehida
(MDA) hati tikus.
Penelitian dilakukan dengan metode pendekatan deplesi dan replesi
vitamin A pada tikus percobaan. Setelah sebelumnya melalui masa adaptasi, pada
masa deplesi tikus dikelompokkan menjadi 2 kelompok yaitu kelompok standar
yang diberikan ransum standar dan kelompok defisiensi vitamin A yang diberikan
ransum tanpa vitamin A. Selama masa deplesi diukur kandungan retinol hati
setiap 2 minggu hingga diperoleh penurunan kandungan retinol hati sekitar 95%
yaitu pada minggu ke-14. Pada masa replesi selama 2 minggu tikus
dikelompokkan menjadi 4 kelompok (n=6) yaitu kelompok standar (ransum
AOAC), kelompok kontrol negatif (ransum tanpa vit. A), kelompok kontrol
positif (ransum tanpa vit.A + -karoten), serta kelompok ekstrak buah merah
(ransum tanpa vit.A + ekstrak buah merah). Jumlah kandungan -karoten dari
ekstrak buah merah yang ditambahkan pada ransum setara dengan kandungan karoten pada ransum kontrol positif yaitu 180 µg per hari. Selanjutnya dilakukan
analisis kandungan -karoten pada setiap ransum tikus. Setelah masa replesi
seluruh tikus diterminasi dengan cara cervical dislocation. Plasma dan hati tikus
dianalisis kandungan retinol dengan menggunakan High Performance Liquid
Chromatography (HPLC). Bioavailabilitas karotenoid dievaluasi dengan Faktor
Akumulasi Retinol pada hati tikus selama masa replesi, yang ditentukan dengan
cara membagi konsumsi ransum -karoten dengan total akumulasi retinol dalam
hati.
Data hasil penelitian menunjukkan bahwa pada akhir masa deplesi terjadi
penurunan retinol hati sebesar 95.73%. Setelah masa replesi, retinol hati
mengalami peningkatan pada kelompok perlakuan kecuali pada kelompok kontrol
negatif. Rata-rata kandungan retinol hati kelompok kontrol positif adalah 2.53
µg/g sedangkan pada kelompok ekstrak buah merah mencapai 2.16 µg/g.
Akumulasi retinol hati pada kelompok standar, kontrol negatif, kontrol positif,
dan ekstrak buah merah masing-masing adalah 442.68 µg, tidak terdeteksi, 27.64
µg dan 19.68 µg. Faktor akumulasi retinol kelompok ekstrak buah merah adalah
42.41 dan kelompok kontrol positif adalah 49.02 yang berarti untuk menghasilkan
1 µg retinol pada hati tikus dibutuhkan 42.41 µg -karoten dari ekstrak buah
merah dan 49.02 -karoten murni.
Penurunan retinol plasma selama masa deplesi mencapai 97.93%. Retinol
plasma kelompok ekstrak buah merah setelah masa replesi mengalami
peningkatan 178.42% dengan kandungan retinol sebesar 0.33 µg/ml. Nilai ini
lebih tinggi dibandingkan kelompok standar dan kontrol positif dengan
kandungan retinol plasma masing-masing 0.31 µg/ml dan 0.28 µg/ml. Kelompok
kontrol negatif menunjukkan penurunan kandungan retinol plasma sebesar 25%
dengan nilai 0.09 µg/ml.
Kandungan MDA (malondialdehida) pada hati tikus kelompok standar,
kontrol negatif, kontrol positif, dan ekstrak buah merah masing-masing 8.9695
ρmol/gram, β5.γ07β ρmol/gram, 20.6806 ρmol/gram, dan 42.8602 ρmol/g.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa bioavailabilitas karotenoid ekstrak
buah merah cukup tinggi dengan nilai faktor akumulasi retinol relatif
(bioavailabilitas relatif) mencapai 86.52%. Dengan demikian ekstrak buah merah
berpotensi dikembangkan sebagai pangan fungsional sumber provitamin A.
Kata kunci: bioavailabilitas; karotenoid; buah merah; retinol; vitamin A
@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2011
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
yang wajar IPB. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau
seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
BIOAVAILABILITAS KAROTENOID
EKSTRAK BUAH MERAH (Pandanus conoideus Lam.)
PADA HATI DAN PLASMA TIKUS
MATHELDA KURNIATY RORENG
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Mayor Ilmu Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011
HALAMAN PENGESAHAN
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
NRP
: Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak Buah Merah
(Pandanus Conoideus Lam.) pada Hati dan Plasma Tikus
: Mathelda Kurniaty Roreng
: F251060141
Disetujui:
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Nurheni Sri Palupi, M.Si
Ketua
Dr. Ir. Endang Prangdimurti, M.Si
Anggota
Diketahui :
Ketua Program Mayor
Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr. Ir. Ratih Dewanti Hariyadi, M.Sc
Dr.Ir. Dahrul Syah,M.Sc.Agr
Tanggal ujian: 27 Mei 2011
Tanggal lulus: 1 Agustus 2011
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha
Pengasih karena atas berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan penelitian dan penulisan tesis ini.
Penelitian ini mengkaji Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak Buah Merah
(Pandanus Conoideus Lam.) pada Hati dan Plasma Tikus. Hasil penelitian ini
diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah yang mendukung pengembangan
buah merah sebagai pangan fungsional yang bermanfaat bagi kesehatan.
Pelaksanaan penelitian ini karena didukung oleh berbagai pihak. Dengan
setulus hati penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Dr. Ir. Nurheni Sri Palupi, M.Si dan Dr. Ir. Endang Prangdimurti, M.Si, selaku
komisi pembimbing yang membimbing dalam penelitian.
2. Dr. Ir. Hanifah Nuryani Lioe, M.Si selaku dosen penguji pada sidang tesis.
3. Dirjen Pendidikan Tinggi Republik Indonesia atas Beasiswa Pendidikan
Pascasarjana di Institut Pertanian Bogor.
4. Ayahanda Daniel Kalambo, Ibunda Dina Pakiding serta kedua adik tercinta
Kurniawan Prasetya Roreng, SE dan Agung Christian Roreng, S.STP atas
segala cinta kasih, doa dan motivasi yang tiada henti.
5. Rekan-rekan IPN 2006, FORMASIP dan Forum Wacana Papua atas
kebersamaan dan kerja samanya.
6. Staf administrasi Mayor Ilmu Pangan dan Teknisi di lingkungan SEAFAST
Center yang telah membantu selama masa studi.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih banyak kekurangan oleh sebab
itu penulis mengharapkan masukan untuk perbaikan penulisan di masa
mendatang. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Bogor, Juli 2011
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 2 Maret 1980 di Jayapura Papua. Penulis
adalah anak pertama dari 3 bersaudara dari pasangan Daniel Kalambo dan Dina
Pakiding. Penulis menamatkan sekolah di SD Inpres Ridge II Biak, SMP Negeri 2
Biak dan SMU Negeri 1 Biak. Pada tahun 2003 penulis menyelesaikan studi pada
Jurusan Teknologi Pertanian Fakultas Pertanian dan Kehutanan, Universitas
Hasanuddin di Makassar. Pada tahun 2004 penulis diterima bekerja sebagai staf
pengajar pada Jurusan Teknologi Pertanian Universitas Negeri Papua di
Manokwari Provinsi Papua Barat. Pada Tahun 2006 penulis diterima sebagai
mahasiswa Pascasarjana Program Mayor Ilmu Pangan IPB. Selama menempuh
studi di IPB, penulis mengikuti beberapa pelatihan dan seminar. Pelatihan yang
diikuti adalah Pelatihan Auditor Sistem HACCP (Hazard Analysis Critical
Control Point) yang diselenggarakan di Bogor pada bulan Mei 2007 oleh MBRIO Training Body. Penulis juga berkesempatan untuk mengikuti International
Seminar Emerging Issues and Technology Developments in Foods and
Ingredients di Jakarta pada bulan September 2010. Pada seminar tersebut penulis
menyajikan poster ilmiah dengan judul Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak Buah
Merah pada Hati dan Plasma Tikus.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ...................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ...............................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................
xiii
PENDAHULUAN
Latar Belakang ................................................................................
Tujuan .............................................................................................
Manfaat ...........................................................................................
1
2
2
TINJAUAN PUSTAKA
Buah Merah (Pandanus conoideus Lam.) .......................................
Ekstraksi Minyak Buah ..................................................................
Khasiat Buah Merah .......................................................................
Karotenoid .....................................................................................
Bioavailabilitas Karotenoid .............................................................
Radikal Bebas dan Kerusakan Sel...................................................
Mekanisme Karotenoid Sebagai Antioksidan ..................................
3
5
7
9
18
19
21
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian .........................................................
Bahan dan Peralatan .......................................................................
Metode Penelitian...........................................................................
Penelitian Tahap I: Ekstraksi dan Analisis Kimia Minyak Buah
Merah ............................................................................................
Penelitian Tahap II: Pengujian Bioavailabilitas Karotenoid Ekstrak
Buah Merah pada Tikus Percobaan .................................................
Analisis ..........................................................................................
24
24
24
25
27
30
HASIL DAN PEMBAHASAN
Komposisi Kimia Ekstrak Buah Merah...........................................
Ransum Tikus ................................................................................
Kondisi Tikus Selama Masa Adaptasi............................................
Kondisi Tikus Selama Masa Deplesi .............................................
Kondisi Tikus Selama Masa Replesi ..............................................
Retinol Plasma ...............................................................................
Retinol Hati....................................................................................
Bioavailabilitas Ekstrak Buah Merah ..............................................
Kapasitas Antioksidan Ekstrak Buah Merah ...................................
36
38
39
40
43
45
43
49
52
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan ........................................................................................
Saran ..............................................................................................
56
56
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................
57
LAMPIRAN ............................................................................................
64
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Sifat fisikokimia ekstrak buah merah....................................................
6
2 Kandungan senyawa bioaktif buah merah pada beberapa metode
ekstraksi...............................................................................................
6
3 Beberapa macam karotenoid yang mempunyai aktivitas provitamin A
16
4 Angka kecukupan gizi vitamin A (Widyakarya Nasional Pangan dan
Gizi VIII) ..........................................................................................
17
5 Komposisi zat gizi ransum standar .......................................................
27
6 Komposisi untuk 1 gram vitamin campuran ........................................
28
7 Pengelompokan ransum tikus selama pemeliharaan .............................
29
8 Data kandungan -karoten ekstrak buah merah yang dperoleh dari
metode pengepresan dan modifikasinya ..............................................
37
9 Komposisi per kg ransum pada setiap kelompok perlakuan .................
39
10 Hasil analisis proksimat ransum............................................................
39
11 Rata-rata konsumsi ransum dan kenaikan berat badan harian masa deplesi
42
12 Rata-rata konsumsi ransum dan kenaikan berat badan harian masa
replesi....................................................................... ..............................
43
13 Konsumsi -karoten, total retinol hati dan faktor akumulasi retinol.......
50
14 Nilai FAR pada beberapa bahan pangan segar .....................................
51
15 Nilai FAR (faktor akumulasi retinol) pada beberapa pangan olahan ......
51
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Tanaman buah merah ...........................................................................
4
2 Beberapa kultivar buah.........................................................................
4
3 Struktur kimia beberapa jenis hidrokarbon karotenoid ..........................
9
4 Struktur kimia beberapa jenis oksi karotenoid .....................................
10
5 Mekanisme penyerapan karotenoid ......................................................
13
6 Pemecahan -karoten menjadi retinaldehida, reduksi retinaldehida
menjadi retinol serta oksidasi retinaldehida menjadi asam retinoat ......
14
7 Mekanisme Peroksidasi Lipid .............................................................
21
8 Skema penelitian ..................................................................................
25
9 Ekstraksi minyak buah merah metode .................................................
26
10 Ekstraksi minyak buah merah metode pengepresan..............................
36
11 Pemeliharaan tikus percobaan ...............................................................
40
12 Tikus defisiensi vitamin A.......................................................................
41
13 Berat badan tikus selama masa deplesi vitamin A...................................
42
14 Kenaikan berat badan tikus selama masa replesi vitamin A ...................
44
15 Berat berat badan tikus selama masa replesi vitamin A .........................
44
16 Penurunan kandungan retinol plasma selama masa deplesi ...................
45
17 Kandungan retinol plasma setelah masa replesi.....................................
46
18 Penurunan kandungan retinol hati selama masa deplesi ........................
47
19 Kandungan retinol hati setelah masa replesi ..........................................
48
20 Kandungan total retinol hati masa replesi..............................................
49
21 Kandungan MDA hati tikus ..................................................................
53
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Data proksimat kasein ..........................................................................
64
2 Perhitungan komposisi ransum tikusi ...................................................
64
3 Food intake ..........................................................................................
65
4 Berat badan tikus selama pemeliharaan ..............................................
74
5 Berat organ tikus ..................................................................................
76
6 Kromatogram standar -karoten ransum tikus .....................................
78
7 Kurva standar -karoten ......................................................................
78
8 Kromatogram ransum
79
-karoten murni ..............................................
9 Kromatogram ransum ekstrak buah merah ..........................................
79
10 Kromatogram standar retinol plasma ...................................................
80
11 Kurva standar retinol plasma .................................................................
80
12 Kromatogram retinol plasma kelompok standar................................ ......
81
13 Kromatogram retinol plasma kelompok kontrol negatif..........................
81
14 Kromatogram retinol plasma kelompok kontrol positif .........................
82
15 Kromatogram retinol plasma kelompok ekstrak buah merah .................
82
16 Retinol plasma tikus .............................................................................
83
17 Kromatogram standar retinol hati..........................................................
84
18 Kurva standar retinol hati .....................................................................
84
19 Kromatogram retinol hati kelompok standar .........................................
85
20 Kromatogram retinol hati kelompok kontrol negatif..............................
85
21 Kromatogram retinol hati kelompok kontrol positif ..............................
86
22 Kromatogram retinol hati kelompok ekstrak buah merah .....................
86
23 Retinol hati tikus .................................................................................
87
24 Contoh perhitungan faktor akumulasi retinol (FAR) ............................
88
25 Kurva standar kadar MDA hati ............................................................
88
26 Kadar MDA hati tikus Kadar MDA hati tikus ......................................
89
27 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap retinol
plasma .................................................................................................
28 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap retinol
hati ......................................................................................................
29 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap MDA
hati.. .....................................................................................................
30 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A berat badan tikus
90
90
90
91
31 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap kenaikan
berat badan tikus ...................................................................................
32 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap berat
hati tikus................................................................................................
33 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap berat
ginjal tikus.............................................................................................
34 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap berat
limpa tikus.............................................................................................
35 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A terhadap total
retinol hati .............................................................................................
36 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum sumber vit. A akumulasi retinol
hati ........................................................................................................
37 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum vitamin A terhadap konsumsi
ransum selama masa replesi ...................................................................
38 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum vitamin A terhadap konsumsi
-karoten ...............................................................................................
39 Sidik ragam pengaruh intervensi ransum vitamin A terhadap faktor
akumulasi retinol .................................................................................
91
91
91
91
92
92
92
93
93
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Buah merah (Pandanus conoideus Lam.) adalah salah satu jenis buah asli
daerah Papua. Buah ini berpotensi sebagai pangan fungsional karena kandungan
senyawa karotenoid yang tinggi sehingga bermanfaat bagi kesehatan tubuh.
Karotenoid memiliki beberapa aktivitas biologis yaitu aktivitas vitamin A,
aktivitas antioksidan, perlindungan dari sinar ultraviolet, pengaturan fungsi imun
dan pengaturan pembelahan dan proliferasi sel (Olson 1989). Karotenoid dapat
mencegah beberapa penyakit degeneratif dan kronis seperti hiperkolesterolemia
dan penyakit jantung. Hal ini karena adanya aktivitas antioksidan dan kemampuan
karotenoid untuk menghambat radikal bebas (Kritchevsky 1999; Cho et al. 2004;
Dutta et al. 2005). Beberapa penelitian mengenai khasiat buah merah telah
dilaporkan antara lain secara in vitro ekstrak buah merah dapat menekan
proliferasi sel kanker paru A549 dan secara in vivo menekan proliferasi sel LLC
(Lewis lung cancer), Sarcoma180 dan A549 pada tikus (Nishigaki et al. 2010).
Ekstrak buah merah juga menurunkan proliferasi tumor kelenjar susu mencit C3H
secara in vivo (Pujasari et al. 2008), memiliki aktivitas antiproliferasi terhadap sel
kanker HeLa dan K-562 secara in vitro (Selly 2008), serta meningkatkan
proliferasi sel limfosit mencit baik secara in vitro maupun in vivo (Susanti 2006).
Betakaroten merupakan karotenoid utama yang memiliki aktivitas
provitamin A yang berfungsi untuk penglihatan, diferensiasi jaringan, reproduksi,
serta imunitas (Ball 2000). Kandungan -karoten yang tinggi pada buah merah
menyebabkan buah merah potensial untuk dikembangkan sebagai salah satu
pangan fungsional sumber provitamin A. Data WHO (2009) menunjukkan bahwa
di Indonesia tingkat prevalensi serum retinol