AKTIVITAS ANTIOKSIDAN SARI BUAH TOMAT KAYA ANTIOKSIDAN LYCOPENE SEBAGAI AGEN KEMOPREVENTIF PENYAKIT KANKER MENGGUNAKAN SARI BUAH JERUK NIPIS (CITRUS AURANTIFOLIA) SEBAGAI PENGAWET TESIS

AKTIVITAS ANTIOKSIDAN SARI BUAH TOMAT KAYA ANTIOKSIDAN LYCOPENE SEBAGAI AGEN KEMOPREVENTIF PENYAKIT KANKER MENGGUNAKAN SARI BUAH JERUK NIPIS (CITRUS AURANTIFOLIA) SEBAGAI PENGAWET TESIS OLEH: ROLINA ZAHHARA TAMBUNAN 127051008 PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU PANGAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

  AKTIVITAS ANTIOKSIDAN SARI BUAH TOMAT KAYA ANTIOKSIDAN LYCOPENE SEBAGAI AGEN KEMOPREVENTIF PENYAKIT KANKER MENGGUNAKAN SARI BUAH JERUK NIPIS (CITRUS AURANTIFOLIA) SEBAGAI PENGAWET TESIS OLEH: ROLINA ZAHHARA TAMBUNAN 127051008 Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains Pada Program Studi Magister Ilmu Pangan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU PANGAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

  Judul Tesis : Aktivitas Antioksidan Sari Buah Tomat Kaya Antioksidan Lycopene Sebagai Agen Kemopreventif Penyakit Kanker Menggunakan Sari Buah Jeruk Nipis (Citrus Aurantifolia) Sebagai Pengawet

  Nama : Rolina Zahhara Tambunan NIM : 127051008 Program Studi : Magister Ilmu Pangan Menyetujui Komisi Pembimbing, (Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP) Ketua Anggota (Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc) Ketua Program Studi, Dekan, (Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si) (Prof. Dr. Ir. Darma Bakti, MS) Tanggal Lulus : 11 Februari 2015

  

PERNYATAAN ORISINALITAS

AKTIVITAS ANTIOKSIDAN SARI BUAH TOMAT KAYA

ANTIOKSIDAN LYCOPENE SEBAGAI AGEN

KEMOPREVENTIF PENYAKIT KANKER MENGGUNAKAN

SARI BUAH JERUK NIPIS (CITRUS AURANTIFOLIA)

SEBAGAI PENGAWET

  

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya Tesis ini

adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap

satuannya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

  Medan, Februari 2015 Rolina Zahhara Tambunan NIM. 127051008

  

RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI Nama Lengkap : Rolina Zahhara Tambunan Tempat / Tgl lahir : Sumbul, Kab. Dairi, 28 Agustus 1982 Alamat Rumah : Jl. Menteng 7 Gang Kenanga No. 1 Medan HP : 081269670305 Email : rolina_zt@yahoo.com Instansi Tempat Kerja : UPT. PTPH Medan, Dinas Pertanian Provinsi Sumatera Utara Alamat Kantor : Jl. Jend. Besar Dr. Abdul Haris Nasution No.4 Pangkalan Mansyhur - Medan

DATA PENDIDIKAN

  SD Negeri 030332 Sumbul Tahun 1988 – 1994 SMP Negeri 1 Sumbul Tahun 1994 – 1997 SMU Negeri 1 Sumbul Tahun 1997 – 1998 SMU Negeri 4 Medan Tahun 1998 – 2000 S-1 Institut Teknologi Bandung Tahun 2000 – 2004

  

AKTIVITAS ANTIOKSIDAN SARI BUAH TOMAT KAYA

ANTIOKSIDAN LYCOPENE SEBAGAI AGEN KEMOPREVENTIF PENYAKIT KANKER MENGGUNAKAN SARI BUAH JERUK NIPIS (CITRUS AURANTIFOLIA) SEBAGAI PENGAWET

  

ABSTRAK

  Buah tomat (Solanum lycopersicum syn. Lycopersicum esculentum) dari tanaman yang berasal dari keluarga Solanaceae, memiliki kandungan vitamin A dan C serta senyawa antioksidan yang baik untuk kesehatan terutama likopen. Likopen merupakan senyawa karotenoid yang terdapat pada sayuran dan buah- buahan berwarna merah kekuningan. Penggunaan agen kemopreventif dari bahan alam menjadi suatu alternatif mengurangi jumlah penderita kanker di dunia. Agen kemopreventif yang diteliti berupa sari buah tomat kaya antioksidan likopen menggunakan sari jeruk nipis sebagai pengawet, diaplikasikan pada tikus percobaan yang sudah diinduksi bahan karsinogen senyawa Acrylamide yang dapat menginduksi kanker. Analisis aktivitas antioksidan dilakukan dengan mengamati pengaruh sari buah tomat kaya antioksidan likopen pada histopatologi hati tikus dengan metode pewarnaan hematoxylin eosin dan pengaruh enzim Cu.Zn - SOD (Cupper Zink - Superoksida Dismutase) dengan pewarnaan immunohistokimia.

  Pada panjang gelombang 503 nm diperoleh rata-rata kandungan antioksidan Lycopene tomat segar sebesar 64,2582 mg/Kg dengan waktu inkubasi 30 menit, sedangkan kadar likopen sebelum pasteurisasi adalah sebesar 74,8454 mg/Kg. Semakin tinggi konsentrasi sari jeruk nipis yang ditambahkan pada sari buah tomat, kadar vitamin C semakin meningkat. Kadar asam askorbat paling tinggi pada penyimpanan 3 minggu adalah 110,6520 mg/100 g dengan konsentrasi pengawet sari jeruk nipis sebesar 1%. Semakin tinggi konsentrasi sari jeruk nipis kadar likopen semakin meningkat dan semakin lama penyimpanan kadar antioksidan likopen semakin menurun. Kadar likopen terbaik terdapat pada penyimpanan 2 minggu yaitu sebesar 85,2148 mg/Kg pada konsentrasi pengawet sari jeruk nipis 1%.

  Terdapat beberapa kerusakan pada sel hati untuk kelompok kontrol positif (K+), kelompok perlakuan pertama (P1) dan perlakuan kedua (P2) dimana masing-masing kelompok diberikan diet senyawa karsinogen Acrylamide sebanyak 2,0740 mg per hari selama 11 hari. Fotomikrograf lobulus hati tikus dari kontrol positif menunjukkan sel hati tikus mengalami degenerasi parenkimatosa, sel binuklear, inti hepatosit pecah, inti terdisolusi (karyolisis), inti sel membesar (hipertropi), sel Kupffer terhipotrofi, terjadi infiltrasi sel mononuklear, dan sel pecah atau nekrosis, serta terlihat adanya pendarahan pada sel hepatosit. Lobulus hepar pada kelompok tikus kontrol negatif yaitu tikus yang diberi sari buah tomat kaya likopen memiliki warna coklat tua yang sangat dominan. Antioksidan eksogen likopen tomat mengambil alih fungsi antioksidan endogen SOD sebagai lini pertahanan terdepan untuk mencegah kerusakan komponen makromolekul sel sehingga persediaan enzim endogen SOD menjadi lebih banyak.

  

ANTIOXIDANT ACTIVITY OF TOMATO JUICE RICH IN LYCOPENE

ANTIOXIDANT AS CANCER CHEMOPREVENTIVE AGENTS USING

CITRUS AURANTIFOLIA JUICE AS A PRESERVATIVE

ABSTRACT

  The fruit of tomato (Solanum lycopersicum Lycopersicum esculentum

  

SYN. ) plant from Solanaceae family that originated, has a content of vitamins A

  and C as well as antioxidant compounds that are good for health especially lycopene. Lycopene is a carotenoid compounds found in red yellowish vegetables and fruits. The use of natural materials as chemo preventive agent becomes an alternative to reduce cancer patients number in the world. The chemo preventive agents that have been scrutinized was antioxidant-rich tomato juice using lime juice as preservative, applied on rats which had been induced by carcinogens i.e Acrylamide compounds that can cause cancer. Analysis of antioxidant activity is done by observing the effect of lycopene antioxidant-rich tomato juice on rat liver histopathology using hematoxylin eosin staining method and influence of the Cu- Zn SOD enzyme (Cupper Zink-superoxide Dismutase) using immunohistochemistry staining.

  Lycopene antioxidant content of fresh tomato was obtained 64,2582 mg/Kg at the wavelength 503 nm with an incubation time of 30 minutes. Lycopene levels before pasteurization was 74,8454 mg/Kg. The higher addition of lime juice concentration, the higher of tomato juice acid, the higher level of ascorbic acid for 3 weeks was 110,6520 mg/100 g with 1% lemon juice. The higher the concentration of lime juice, the lycopene level was increase and the longer the storage time, the levels of lycopene antioxidant was decrease. The best lycopene level was found in the best storage of 2 weeks which was equal to 85,2148 mg/Kg at the preservatives concentration of lemon juice of 1%.

  There were some damage fount in the liver cells of positive control group (K+), the first treatment group (P1) and the second treatment group (P2) where each group was given a diet of Acrylamide as a carcinogen compound of 2,0740 mg per day for 11 days. Rat liver lobules photomicrograph of the positive control showed that the rat liver cells had parenchymatous degeneration, binuclear hepatocyte nuclei, cells rupture, core dissolution (caryolysis), cell nucleus enlarges (hypertrophy), hypotrophied Kupffer cell, mononuclear cell infiltration occurred, and ruptured cell or necrosis, as well as the visible presence of bleeding on hepatocyte cells. Liver lobules on negative control group (K-) of rats that was fed with tomato juice rich in lycopene which has a dominant very dark brown color. Exogenous antioxidants of tomatoes lycopene had taken over the function of endogenous antioxidants of SOD as the front line of defense to prevent components damage of cell macromolecule so that SOD endogenous enzyme became more available.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan pertolonganNya penulis dapat menyelesaikan Thesis ini. Thesis berjudul

  Aktivitas Antioksidan Sari Buah Tomat Kaya Antioksidan Lycopene Sebagai

Agen Kemopreventif Penyakit Kanker Menggunakan Sari Buah Jeruk Nipis

(Citrus Aurantifolia) Sebagai Pengawet, yang dibimbing oleh Dr. Ir. Herla

  Rusmarilin, MP, dan Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc.

  Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Thesis ini banyak mendapat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak baik berupa doa, pikiran dan tenaga sehingga proposal ini dapat penulis selesaikan sedemikian adanya. Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP, dan Bapak Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc sebagai pembimbing saya, yang telah banyak meluangkan waktu dan tenaganya selama pelaksanaan penelitian dan untuk penyempurnaan Thesis ini.

  Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua saya, Ayahanda Pontas Tambunan dan Ibunda Humara Napitupulu, suami tercinta Frenky Sinaga, dan Ananda tercinta Khahral Zefanya J.T. Sinaga yang telah memberikan semangat dan motivasi hingga thesis ini dapat diselesaikan dengan baik.

  Ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada Ibu Nafiah dan dr. Chrestella SpPA di Laboratorium Patologi Anatomi, Fakultas Kedokteran USU, Prof. Dr. Syafruddin dan Zais di Laboratorium Fisiologi Hewan Biologi FMIPA USU yang sudah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian ini. Ucapan terimakasih kepada teman, kakak, abang, dan adik di Jurusan Magister Ilmu Pangan dan semua pihak yang sudah membantu. Semoga thesis ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan dan peneliti selanjutnya.

  Medan, Februari 2014 Penulis

  

DAFTAR ISI

ABSTRAK……………………………………………………………... i

ABSTRACT…………………………………………………………… ii

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

DAFTAR ISI ………………………………………………………….. v

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

DAFTAR GAMBAR………………………………………………… ix

DAFTAR LAMPIRAN……………………………………………….. xi

PENDAHULUAN………..…………………………………………….

  1 Latar Belakang………………………………………………….

  1 Perumusan Masalah………………………………………….….

  7 Tujuan Penelitian………………………………………………..

  8 Hipotesis Penelitian……………………………………………..

  9 Kegunaan Penelitian…………………………………………….

  10 TINJAUAN PUSTAKA …………..…………………………………..

  11 Buah Tomat…………………………………………………….

  11 Sistematika Buah Tomat………………………………………..

  13 Jenis-jenis Buah Tomat…..……………………………………..

  14 Komposisi Kimia Buah Tomat....................................................

  17 Perubahan Komposisi Kimia Buah Tomat Selama Pertumbuhan dan Pematangan…………………………………

  18 Asam askorbat (Vitamin C)…….………………………………

  19 Sifat fisika dan kimia vitamin C……………………...………...

  20 Kandungan vitamin C buah tomat…..…………………..……...

  23 Antioksidan likopen……..……………………………………...

  26 Sifat-sifat fisika dan kimia likopen secara umum……………...

  26 Kandungan Antioksidan Likopen pada Buah Tomat…………..

  32 Karotenoid buah tomat…………………………………………

  38 Sintesis Vitamin C dan Antioksidan Lycopene pada tanaman

  38 tomat……………………………………………………………. Penanganan pascapanen dalam mempertahankan mutu buah

  43 tomat…………............................................................................. Pemanfaatan buah tomat….……………………………………

  47 Antioksidan……………..………………………………………

  49 Radikal bebas………….………………………………………..

  53 Stres oksidatif………………..…………………………………

  54 Proses pembuatan sari buah tomat……………………………..

  56 Pengaruh Aplikasi Panas terhadap Kandungan Vitamin Tomat

  57

  59 Jeruk Nipis (Citrus aurantifolia, Swingle)…………………….. Pengujian Aktivitas Antioksidan secara in vitro……………….

  63

  Mikroba Penyebab Kerusakan dan Keracunan Pangan………...

  65

  68 Analisis Kuantitatif Mikrobiologi Pada Bahan Pangan……..…

  71 Uji organoleptik………………………………………………..

   Pengujian Aktivitas Antioksidan secara in vivo……………….

  71 Enzim Superoxide Dismutase (SOD)…...……………………..

  72 Karsinogen Acrylamide………………………………………..

  73 Sifat farmakokinetika akrilamida ……….……………………..

  76 Karsinogenesis…………………………………………………

  77 Kanker dan Proses terjadinya kanker………………………….

  78 METODOLOGI PENELITIAN……………………………………...

  81 Waktu dan Tempat Penelitian…...…………………………….

  81 Bahan Penelitian……………...………………………….........

  81 Alat Penelitian………...….….……………………..................

  81 Rancangan Penelitian……...………………………..................

  82 Pelaksanaan Penelitian………………………….......................

  84 Ekstraksi jus jeruk nipis………….……………………………

  84 Pembuatan sari buah tomat kaya lycopene……………………

  84 Penentuan pH…………………………….................................

  85 Penentuan total asam sari jeruk nipis dengan titrasi…..............

  86 Penentuan kadar vitamin C menggunakan metode kolorimetri

  86 Penentuan kadar antioksidan lycopene dengan metode spektrofotometri……………………………………………….

  87 Uji aktivitas antioksidan dengan DPPH free radical scavenging assay……………………………………………....

  88 Pengamatan mutu sari buah tomat secara mikrobiologi………

  89 Penentuan antioksidan lycopene pada tikus secara in vivo…...

  90 Palpalasi nodul kanker………………………………………...

  91 Prosedur pembuatan preparat histologi hati tikus……………..

  91 Prosedur pewarnaan Hematoxylin Eosin…...…………………

  92 Prosedur pewarnaan Immunohistokimia……………………...

  92 Uji organoleptik……...…………………………………..……

  94 Analisis data………………...…………………………………

  94 Bagan penelitian………………………………………………

  96 HASIL DAN PEMBAHASAN……………………………………….. 101 Karakteristik bahan baku dan sari buah tomat…...…………… 101 Karakteristik sari buah jeruk nipis……………...…………….. 101 Karakteristik buah tomat……………………………………… 104 Kadar likopen sari buah tomat sebelum pasteurisasi…………. 106 Aktivitas antioksidan sari buah tomat kaya likopen sebelum pasteurisasi………..................................................................... 107

  Kadar vitamin C sari buah tomat.......………………………… 107 Kadar antioksidan lycopene sari buah tomat…..…………....... 107 Aktivitas antioksidan sari buah tomat pada berbagai konsentrasi jeruk nipis selama penyimpanan…………............ 110 Korelasi kadar vitamin C, kadar likopen, dengan aktivitas Antioksidan................................................................………… 112

  Uji TPC………..……………………………....………………... 113 Uji in vivo………………..........………………………………………. 114 Pengaruh sari buah tomat kaya antioksidan likopen pada histologi hati tikus…….................................................................

  114 Pengamatan enzim Cu.Zn-SOD dengan pewarnaan Immunohistokimia.......................................................................

  120

  KESIMPULAN DAN SARAN...……….....………………………….. 125 DAFTAR PUSTAKA……....…………………………………………. 128 LAMPIRAN………………………………………………………........ 137

  DAFTAR TABEL

  Tabel 1. Jenis-jenis tomat berdasarkan bentuk buah dan kegunaannya

  15 Tabel 2. Kandungan nutrisi tomat segar.

  17 Tabel 3. Beberapa perubahan komposisi buah tomat terkait dengan proses

  19 pematangan Tabel 4. Komposisi Isomer lycopene pada produk buah tomat dan plasma

  32 darah manusia Tabel 5. Kandungan Likopen Buah Segar dan Olahan Tomat

  35 Tabel 6. Konsentrasi antioksidan lycopene dari beberapa varietas tomat

  37 Tabel 7. Kandungan Karotenoid Buah Tomat dan Produk olahannya

  38 Tabel 8. Penggolongan antioksidan berdasarkan cara kerjanya

  52 Tabel 9. Aktivitas antimikroba dari ekstrak

  62 Tabel 10. Komposisi kimia dari lemon

  62 Tabel 11. Produksi jeruk lemon

  63 Tabel 12. Karakteristik sari jeruk nipis, buah tomat, dan sari buah tomat 101 sebelum pasteurisasi Tabel 13. Kandungan Asam sitrat pada sari jeruk nipis 102 Tabel 14. Kadar Vitamin C sari jeruk nipis 103 Tabel 15. Kadar Vitamin C buah tomat segar 105 Tabel 16. Kandungan antioksidan lycopene pada buah tomat segar 106 Tabel 17. Kadar Lycopene pada sari buah tomat sebelum pasteurisasi 106 Tabel 18. Kadar antioksidan likopen sari buah tomat pada berbagai 110 konsentrasi jeruk nipis selama penyimpanan Tabel 19. Anova nilai aktivitas antioksidan sari buah tomat pada berbagai 112 konsentrasi sari jeruk nipis selama penyimpanan Tabel 20. Koefisien Regresi Berganda Kadar Vitamin C, Lycopene, dan 112 Aktivitas antioksidan

  DAFTAR GAMBAR

  Gambar 1. a. Bagian-bagian buah tomat. b. Penampang melintang buah tomat

  12 Gambar 2. Struktur molekul asam-asam organik pada buah tomat. (A) Asam

  17 sitrat; (B) Asam malat; (C) Asam asetat; (D) Asam format; (E) Asam laktat; (F) Asam galaktonat Gambar 3. Struktur molekul Vitamin C atau asam askorbat (2-oxo-L-threo-

  22 hexono- 1,4-lactone-2,3-enediol) Gambar 4. Bentuk molekul lycopene

  27 Gambar 5. Struktur molekul antioksidan paling potensial

  28 Gambar 6. Perbandingan suhu ekstraksi terhadap kadar total Lycopene

  30 Gambar 7. Jalur Smirnoff-Wheeler untuk biosintesis L-askorbat tumbuhan

  36 Gambar 8. Peran hormon tanaman, CO

  2 , Cahaya, dan saling mempengaruhinya

  41 pada akumulasi karotenoid selama pematangan buah tomat Gambar 9. Buah jeruk nipis (Citrus aurantifolia)

  42 Gambar 10. Gugus kromofor dan auksokrom DPPH

  64 Gambar 11. Struktur representatif tiga dimensi Superoxide dismutase

  72 Gambar 12. Struktur molekul Acrylamide

  77 Gambar 13. Skema perkembangan sel kanker (Anonim, 2015)

  79 Gambar 14. Bagan Penelitian

  97 Gambar 15. Bagan pengamatan hispatologi hati tikus

  99 Gambar 16. Bagan pewarnaan immunohistokimia 100 Gambar 17. Hubungan konsentrasi sari jeruk nipis selama penyimpanan dengan 108 kandungan vitamin C sari buah tomat olahan Gambar 18. Hubungan konsentrasi sari jeruk nipis selama penyimpanan 110 terhadap kadar antioksidan likopen sari tomat olahan Gambar 19. Hubungan nilai aktivitas antioksidan sari buah tomat selama 111 penyimpanan terhadap konsentrasi sari jeruk nipis Gambar 20. Grafik hasil perhitungan total plate count pada sari buah tomat 113 menggunakan sari jeruk nipis sebagai pengawet dengan penyimpanan 0, 1, 2, dan 3 Minggu Gambar 21. Fotomikrograf lobulus hati tikus (Sediaan seksional, Potongan 117 melintang) metode pewarnaan hematoksilin-eosin. Gambar 22. Fotomikrograf lokalisasi Cu.Zn-SOD secara immunohistokimia 123 jaringan hati tikus.