KARAKTERISASI SIFAT FUNGSIONAL DAN BIOAKTIF UBI KELAPA ... · Dioscorea dikenal mengandung senyawa bioaktif yang berpotensi sebagai obat yaitu diosgenin, dioscorin, dan polisakarida

1

LAPORAN AKHIR

PENELITIAN UNGGULAN PERGURUAN TINGGI

JUDUL

KARAKTERISASI SIFAT FUNGSIONAL DAN BIOAKTIF

UBI KELAPA (Dioscorea alata) UNTUK BAHAN BAKU

PRODUK PANGAN BERKHASIAT OBAT

(MEDICINAL FOODS)

Tahun ke 2 dari rencana 2 tahun

Ketua/Anggota Tim

Prof. Dr. Ir. Harijono, MAppSc. NIDN 0004035305

Dr. Teti Estiasih, STP, MP NIDN 0026127001

Dr. dr. Endang Sriwahyuni, MS NIDN 0008105208

Dibiayai oleh :

Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi,

Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Melalui DIPA Universitas Brawijaya

Nomor: 023.04.2.414989/2014, Tanggal 5 Desember 2013, dan berdasarkan

SK Rektor Universitas Brawijaya Nomor 157 Tahun 2014 Tanggal 10 April 2014

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

Nopember 2014

2

3

RINGKASAN

Tanaman umbi yang tumbuh di bawah tegakan di kawasan hutan merupakan umbi

inferior dengan nilai ekonomi rendah karena belum dimanfaatkan maksimum. Umbi-

umbian tersebut meliputi iles-iles atau porang, suweg, dan Dioscorea. Keluarga

Dioscorea dikenal mengandung senyawa bioaktif yang berpotensi sebagai obat yaitu

diosgenin, dioscorin, dan polisakarida larut air (PLA). Diosgenin merupakan saponin

steroidal yang diketahui bersifat sebagai antikanker, antidiabetes, dan dapat menurunkan

kadar kolesterol darah. Dioscorin berfungsi sebagai antikanker, antihipertensi, dan

antioksidan. Adapun polisakarida dari Dioscorea berfungsi sebagai antidiabetes,

antikanker, dan penurun kolesterol.

Hasil Penelitian Tahun 1 menunjukkan bahwa ubi kelapa ungu dan kuning

mengandung senyawa bioaktif PLA, diosgenin, dan dioscorin yang dengan cara sederhana

senyawa bioaktif tersebut dapat diekstrak sehingga diperoleh ekstrak kasar PLA, ekstrak

kasar dioscorin, dan ekstrak kasar diosgenin. Ekstrak kasar PLA ubi kelapa ungu dan

kuning mempunyai kemampuan menurunkan kadar gula darah pada kondisi hiperglikemia

serta kemampuan menghambat peningkatan kadar gula darah. Ekstrak PLA kasar ubi

kelapa juga mampu memperbaiki profil lipid darah pada kondisi hiperkolesterolemia.

Ekstrak dioscorin kasar ubi kelapa ungu dan kuning mampu menurunkan tekanan darah

pada kondisi hipertensi. Ekstrak diosgenin kasar ubi kelapa kuning dan ungu mempunyai

kemampuan memperbaiki profil lipid pada kondisi hiperkolesterolemia.

Pada penelitian ini dilakukan pengujian efek hipokolesterolemik, hipotensif,

hipoglikemik tepung ubi kelapa ungu dan kuning. Pada pengujian efek

hipokolesterolemik, digunakan 4 kelompok tikus yang terdiri dari masing-masing 5 ekor

yaitu kelompok tikus normal yang diberi pakan standar AIN-93M, kelompok tikus

hiperkolesterolemia yang diberi pakan standar AIN-93M, kelompok tikus

hiperkolesterolemia yang diberi pakan tepung ubi kelapa ungu, dan kelompok tikus

hiperkolesterolemia yang diberi pakan tepung ubi kelapa kuning. Tikus dibuat

hiperkolesterolemia dengan pemberian asupan kolesterol murni dan asam kolat sampai

tercapai kadar total kolesterol > 200 mg/dL. Analisis kadar total kolesterol, HDL

kolesterol, LDL kolesterol, dan trigliserida dilakukan setiap minggu selama 4 minggu

percobaan.

Pada pengujian efek hipotensif, digunakan 4 kelompok tikus yang terdiri dari

masing-masing 5 ekor yaitu kelompok tikus normal yang diberi pakan standar AIN-93M,

kelompok tikus hipertensi yang diberi pakan standar AIN-93M, kelompok tikus hipertensi

yang diberi pakan tepung ubi kelapa ungu, dan kelompok tikus hipertensi yang diberi

pakan tepung ubi kelapa kuning. Tikus dibuat hipertensi dengan pemberian garam sampai

tekanan darah > 200 mmHg. Analisis tekanan darah dilakukan setiap minggu selama 4

minggu percobaan.

Hasil penelitian menunjukkan kadar protein, serat pangan, serat kasar dan pati tepung

ubi kelapa ungu lebih besar daripada tepung ubi kelapa kuning. Kadar air dan abu tepung

ubi kelapa kuning lebih besar daripada tepung ubi kelapa ungu. Ubi kelapa ungu dan

kuning mengandung senyawa bioaktif PLA, diosgenin, dan dioscorin yang kemungkinan

berperan pada penurunan kadar kolestreol darah,dan tekanan darah tinggi. Kadar

polisakarida larut air, dioscorin dan diosgenin tepung ubi kelapa ungu lebih tinggi daripada

tepung ubi kelapa kuning. Te;ung ubi kelapa ungu dan kuning mempunyai kemmapuan

menurunkan kadar kolesterol darah pada kondisi hiperkolesterolemia dan menurunkan

tekanan darah pada kondisi hipertensi. Efek hipokolesterolemik dan hipotensif tepung ubi

kelapa ungu lebih baik dibandingkan ubi kelapa kuning.

Kata kunci: Dioscorea, ubi kelapa, diosgenin, dioscorin, polisakarida larut air, pangan

berkhasiat obat

43

aktivitas ACE. Penurunan tekanan darah hingga mencapai 90.6 mmHg dapat

diklasifikasikan tekanan darah dalam kondisi normal.

Dioscorin menunjukkan penghambatan non kompetitif terhadap ACE (Hsu et al.,

2002). ACE merupakan dipeptidylcarboxypeptidase yang mengubah dekapeptida pada

angiotensin I yang tidak aktif, menjadi vasoconstrictor (senyawa yang menyebabkan

penyempitan pembuluh darah) yang kuat, yaitu oktapeptida pada angiotensin II.

Selanjutnya, senyawa yang memperlambat aliran darah, akan diinaktif oleh ACE. Oleh

karena itu, penghambatan ACE menjadi target utama di dalam antihipertensi (Vercruysse

et al., 2005)

BAB 7. KESIMPULAN

Kadar protein, serat pangan, serat kasar dan pati tepung ubi kelapa ungu lebih besar

daripada tepung ubi kelapa kuning. Adapun kadar air dan abu tepung ubi kelapa kuning

lebih besar daripada tepung ubi kelapa ungu. Ubi kelapa ungu dan kuning mengandung

senyawa bioaktif PLA, diosgenin, dan dioscorin yang kemungkinan berperan pada

penurunan kadar kolestreol darah,dan tekanan darah tinggi. Kadar polisakarida larut air,

dioscorin dan diosgenin tepung ubi kelapa ungu lebih tinggi daripada tepung ubi kelapa

kuning. Te;ung ubi kelapa ungu dan kuning mempunyai kemmapuan menurunkan kadar

kolesterol darah pada kondisi hiperkolesterolemia dan menurunkan tekanan darah pada

kondisi hipertensi. Efek hipokolesterolemik dan hipotensif tepung ubi kelapa ungu lebih

baik dibandingkan ubi kelapa kuning.

DAFTAR PUSTAKA

Alais, C. and G. Linden. 1999. Food. Biochemistry. Aspen publisher, USA. Pp: 38-51.

Al-Habori, M. and A. Raman. 1998. Antidiabetic and hypocholesterolaemic effects of

fenugreek. Pytotherapy Research 12: 233-42.

Anonymous 2007, Budidaya gadung, Direktorat Jenderal Tanaman Pangan - Departemen

Pertanian, Accessed November 2008.

Anonymous. 1987. Root Crops, 2nd

Edn., pp:308.

Anonymous. 2005. What are the advantages of using konjac flour rather than all purpose

flour? http://www.konjacfoods.com/thickener.htm. diakses tanggal 15 Mei 2008.

44

Anonymous. 2011a. Ubi Kelapa Potensial untuk Bahan Pangan,

http://www.sinartani.com/komoditas/pangan/2860.html. diakses tanggal 28

September 2011.

Anonymous. 2011b. Ubi kelapa. http://id.wikipedia.org/wiki/Ubi kelapa. diakses tanggal

28 September 2011.

Barbosa, G.V., Enrique Ortega Rivas, Pablo Juliano, Hong Yan. 2005. Food Powders.

Kluwer Academic Plenum Publisher. New York.

Boeckner, L. and K. Schledewitz. n.a. Dietary fiber, nebguide. University of Nebraska,

Lincoln.

Braun, L. 2008, Wild yam Dioscorea sp., Complementary Medicine March/April.

Chan,Y-C., Hsu, C-K., Wang, M-F., Liao, J-W. and Su, T-Y. 2006, Beneficial effect of

yam on the amyloid β-protein, monoamine oxidase B and cognitive deficit in mice

with accelerated senescence, J Sci Food Agric 86:1517–1525.

Chou, S-T., Chiang, B-H., Chung, Y-C., Chen, P-C. and Hsu, C-K. 2006, Effects of

storage temperatures on the antioxidative activity and composition of yam, Food

Chem. 98: 618–623.

Cliff, K.R., A.A. Sarafadeen, O.W. Andrew and N.A. Helen. 2006. Fundamentals and

derived properties of yam (Dioscorea species) starch powder and applications in

Tablet and Capsule formation. Starch/strake, 58: 418-424.

Dai, H.-F., Deng, S.-M., Tan, N.-H. and J. Zhou. 2005. A new steroidal glycoside from

ophiopogon japonicus (thunb.) ker-gawl. Journal of Integrative Plant Biology

Formerly Acta Botanica Sinica 47(9): 1148−52.

Fu, Y.C., L.H. Ferng, and P.Y. Huang. 2006. Quantitative Analysis of Allantion and

allantoic Acid in Yam Tuber, Mucilage, Skin and Bulbil of The Dioscorea sp. Food

Chem, 94 : 541-549.

Ghosh, S. M. Ahire, S. Patil, A. Jabgunde, M.B. Dusane, B.N. Joshi, K. Pardesi, S. Jachak,

D.D. Dhavale, and B.A. Chopade. 2012. Antidiabetic Activity of Gnidia glauca and

Dioscorea bulbifera: Potent Amylase and Glucosidase Inhibitors. Evidence-Based

Complementary and Alternative Medicine. Volume 2012 (2012), Article ID 929051,

10 pages. doi:10.1155/2012/929051

Greenfield, J. and J.M. Davis. 2004. Wild yam (dioscorea villosa l.). Medicinal Herb

Production Guide.

Guillon, F., Champ, M. and J.F. Thibault. 2000. Chapter 13: Dietary fibre functional

products. in G.R. Gibson & C.M. Williams (eds), Functional food concept to

products, Woodhead Publishing Limited, Cambridge, England.

Harijono. 2006, 'Pengembangan proses detoksifikasi umbi-umbian secara mikrobiologis',

Jurusan THP, FTP, Universitas Brawijaya Malang.

45

Harijono. 2008a.Detoksifikasi umbi gadung (dioscorea hispida dennst) dengan pemanasan

terbatas dalam pengolahan tepung gadung (kajian lama proses curing pada suhu

500C). Jurusan THP, FTP, Universitas Brawijaya Malang.

Harijono. 2008b. Detoksifikasi umbi gadung (dioscorea hispida dennst) dengan cara

pemanasan dan pengemasan untuk pembuatan tepung gadung. Jurusan THP, FTP,

Universitas Brawijaya Malang.

Harijono. 2008c. Isolasi, purifikasi dan karakterisasi enzim β-glukosidase pada gadung

(dioscorea hispida dennst). Jurusan THP, FTP, Universitas Brawijaya Malang.

Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2009. Pengembangan Teknologi Pengolahan

Umbi Gadung dan Gembili untuk Pangan dan Bahan Obat dalam rangka Penguatan

Petani dan Ketahanan Pangan. Laporan Penelitian Hibah Kompetitif. Jurusan THP.

FTP. Universitas Brawijaya Malang.

Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2010a. Uji efek hiperkolesterolemik

polisakarida larut air dari gadung. Laporan Penelitian Mandiri. Jurusan THP. FTP.

Universitas Brawijaya Malang.

Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2010b. Uji efek hipotensif dioscorin terikat

polisakarida larut air dari gadung. Laporan Penelitian Mandiri. Jurusan THP. FTP.

Universitas Brawijaya Malang.

Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2010c. Pengembangan pangan mengandung

PLA gadung dan gembili bagi penderita diabetes. Laporan Penelitian Hibah

Kompetensi. Jurusan THP. FTP. Universitas Brawijaya Malang.

Harijono; Estiasih, T; dan Sunarharum, W.B. 2011. Pengembangan pangan mengandung

PLA gadung dan gembili bagi penderita diabetes. Laporan Penelitian Hibah

Kompetensi. Jurusan THP. FTP. Universitas Brawijaya Malang.

Hou, W-C., Lee, M-H., Chen, H-J., Liang, W-L., Han, C-H., Liu, Y-W. and Lin, Y-H.

2001. Antioxidant activities of dioscorin, the storage protein of yam (Dioscorea

batatas Decne) tuber. J. Agric. Food Chem. 49: 4956-4960.

Hsu, F-H., Lin, Y-H., Lee, M-H., Lin, C-L.and Hou, W-C. 2002. Both dioscorin, the tuber

storage protein of yam (Dioscorea alata cv. Tainong No. 1), and its peptic

hydrolysates exhibited angiotensin converting enzyme inhibitory activities. J. Agric.

Food Chem., 50 (21): 6109-6113.

Hu, S.H., Wang, J.C., Lien, J.L., Liaw, E.T. and Lee, M.Y. 2006. Antihyperglycemic

effect of polysaccharide from fermented broth of pleurotus citrinopileatus. Applied

Microbiology and Biotechnology 70(1): 107-13.

Huang, W., Zhao, H., Ni, J., Zuo, H., Qiu, L., Li, H. & Li, H. 2008, 'The best utilization of

d. Zingiberensis c.H. Wright by an eco-friendly process', Bioresource Technology,

vol. 99, pp. 7407-11.

46

Integrated Taxonomic Information System. 2011. Dioscorea alata (TSN 43372).

Integrated Taxonomic Information System.

http://www.itis.gov/servlet/SingleRpt/SingleRpt?search_topic=TSN&search_value=4

3372. diakses tanggal 28 September 2011 .

Ishida, B.K. 1988, 'Improved diosgenin production in dioscorea deltoidea cell cultures by

immobilization in polyurethane foam', Plant Cell Reports, vol. 7, pp. 270-3.

Jefferson, A. and Cowbrough, K. 2005, 'Carbohydrates and fibre: A review of functionality

in health and wellbeing', Food Science and Technology Bulletin: Functional Foods,

vol. 2, no. 3, pp. 31-8.

Joy, P.P., Thomas, J., Mathew, S. & Skaria, B.P. 1998, Medicinal plants, Kerala

Agricultural University, Aromatic and Medicinal Plants Research Station, Kerala.

Kaimal, A. & Kemper, K.J. 1999, 'Wild yam (dioscoreaceae)', Longwood Herbal Task

Force, <http://www.mcp.edu/herbal/default.htm>.

Kasno,A.; Saleh, N. dan Ginting, E. 2006. Pengembangan pangan berbasis kacang-

kacangan dan umbi-umbian guna pemantapan ketahanan pangan nasional. Buletin

Palawija No.12.

Kaufmann, B., Rudaz, S., Cherkaoui, S., Veuthey, J.-L. & Christen, P. 2007, 'Influence of

plant matrix on microwave-assisted extraction process. The case of diosgenin

extracted fromfenugreek (trigonella foenum-graecum l.)', Phytochemical Analysis,

vol. 18, pp. 70-6.

Liao, Y.-H., Tseng, C.-Y. & Chen, W. 2006, 'Structural characterization of dioscorin, the

major tuber protein of yams, by near infrared raman spectroscopy', Journal of

Physics Conference Series, vol. 28, pp. 119-22.

Lin, S., Wang, D., Yang, D., Yao, J., Tong, Y. & Chen, J. 2007, 'Characterization of

steroidal saponins in crude extract from dioscorea nipponica makino by liquid

chromatography tandem multi-stage mass spectrometry', Analytica Chimica Acta,

vol. 599 pp. 98-106.

Lingga, P. dkk. 1995. Bertanam Ubi-ubian. Jakarta. Penebar Swadaya.

Liu, B., Lockwood, G.B. & Gifford, L.A. 1995, 'Supercritical fluid extraction of diosgenin

from tubers of dioscorea nipponica', Journal of Chromatography A, vol. 690, pp.

250-3.

Liu, M.-J., Wang, Z., Ju, Y., Wong, R.N.-S. & Wu, Q.-Y. 2005, 'Diosgenin induces cell

cycle arrest and apoptosis in human leukemia k562 cells with disruption of ca2+

homeostasis', Cancer Chemoter Pharmacol, vol. 55, pp. 79-90.

Liu, Y.-W., Shang, H.-F., Wang, C.-K., Hsu, F.-L. & Hou, W.-C. 2007,

'Immunomodulatory activity of dioscorin, the storage protein of yam (dioscorea alata

cv. Tainong no.1) tuber ', Food and Chemical Toxicology, vol. 45, pp. 2312-8.

47

Liu, J.; Yang, F.; Lu, C.; Yang, Y.; Wen, C.; Hua, K. & Wu, S. 2008. Polysaccharides

from Dioscorea batatas Induce Tumor Necrosis Factor-r Secretion via Toll-like

Receptor 4-Mediated Protein Kinase Signaling Pathways. J. Agric. Food Chem., 56,

9892–9898.

Liu, J.Y., F.L. Yang, C.P. Lu, Y.L. Yang,C.L. Wen, K.F. Hua, and S.H. Wu. 2009.

Polysaccharides from Dioscorea batatas Induce Tumor Necrosis Factor # Secretion

Via Toll-like Receptor 4-Mediated Protein Kinase Signaling Pathways. Journal of

Agricultural and Food Chemistry. 56 : 9892-9898.

Liu, Y-H., Y-S. Lin, D-Z. Liu, C-H. Han, C-T. Chen, M. Fan, and W-C. Hou. 2009b.

Effects of different types of yam (Dioscorea alata) products on the blood pressure of

spontaneously hypertensive rats. Biosci. Biotechnol. Biochem. 73(6): 1371-1376.

Myoda, T., Matsuda, Y., Suzuki, T., Nakagawa, T., Nagai, T. & Nagashima, T. 2006,

'Identification of soluble proteins and interaction with mannan in mucilage of

dioscorea opposita thunb. (chinese yam tuber)', Food Sci. Technol. Res., vol. 12, no.

4, pp. 299-302.

Osagie, A.U., 1992. The Yam tuber in storage. Postharvest Research Unit, University of

Benin. Benin City.pp:33-84.

Quanhong, L., Caili, F., Yukui, R., Guanghui, H. & Tongyi, C. 2005, 'Effects of protein-

bound polysaccharide isolated from pumpkin on insulin in diabetic rats', Plant Foods

for Human Nutrition, vol. 60, no. 13-16.

Rachmawati, E., 1993, Pembuatan Chip Kimpul (Xanthosoma sagittifolium (L) Schott)

Kajian Dari Cara Proses Serta Konsentrasi Garam dan Abu, Jurusan Teknologi

Pertanian, Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya (unpublished). Malang.

Ramdath, D, R.L.C. Isaacs, S.Teelucksingh, and T.M.. S. Wolever. 2004. Glycaemic

index of selected staples commonly eaten in the Caribbean and the effects of boiling

v. crushing. British Journal of Nutrition 91: 971–977

Riley, C. K., Wheatley, A. O., and Asemota, H. N. 2006. Isolation and characterization of

Starches from eight Dioscorea alata cultivars grown in Jamaica. African Journal of

Biotechnology 5 (17): 1528-1536

Rolland, S.A., N.G. Amani, D. Dufour, S. Guilois and P. Colonna, 2003. Macromolecular

characteristics of ten yam (Dioscorea spp) starches. J.Sci.Food. Agric. 83: 927-936.

Ruzaidi, A., Abbe Maleyki, Amin, I., Nawalyah, A. G., Muhajir, H., Pauliena, M. B. S. M.

J. & Muskinah, M. S. 2008. Hypoglycaemic Properties of Malaysian Cocoa

(Theobroma Cacao) Polyphenols-Rich Extract, International Food Research Journal

15(3).

Shajeela, P.S., V. R. Mohan, L. Louis Jesudas and P. Tresina Soris. 2011. Nutritional and

antinutritional evaluation of wild yam (Dioscorea spp.). Tropical and Subtropical.

Agroecosystems 14: 723-730

48

Siddaraju, N.S., Ahmed, F., and Urooj, A. 2008. Effect of Incorporation of Dioscorea alata

Flour on the Quality and Sensory Attributes of Indian Dehydrated Products. World

Journal of Dairy & Food Sciences 3 (2): 34-38.

Sunarharum, WB; Harijono & Estiasih, T. 2009. Ekstraksi Polisakarida Bioaktif dari

Gadung dan Gembili dan Potensinya untuk Terapi Diabetes dan Penurun Kadar

Kolesterol Darah. Laporan Penelitian. Universitas Brawijaya, Malang.

Tomshich, S.V., Komandrova, N.A., Kalmykova, E.N., Prokof'eva, N.G., Momontova,

V.A., Gorovoi, P.G. & Ovodov, Y.S. 1997, 'Biologically active polysaccharides from

medicinal plants of the far east', Chemistry of Natural Compounds, vol. 23, no. 2, pp.

146-9.

Tong, H., Liang, Z. & Wang, G. 2008, 'Structural characterization and hypoglycemic

activity of a polysaccharide isolated from the fruit of physalis alkekengi l',

Carbohydrate Polymers, vol. 71, no. 2, pp. 316-23.

Udensi, E.A., Oselebe, H.O, & Iweala, O.O. 2008.The Investigation of Chemical

Composition and Functional Properties of Water Yam (Dioscorea alata): Effect of

Varietal Differences. Pakistan Journal of Nutrition 7 (2): 342-344.

Udensi, E.A., H.O. Oselebe, and A.U. Onuoha. 2010. Antinutritional Assessment of D.

alata Varieties. Pakistan Journal of Nutrition 9 (2): 179-181

Wang, Q., Pagán, J. & Shi, J. 2002, 'Pectin from fruits', in J. Shi, G. Mazza & M.L.

Maguer (eds), Functional foods, biochemical and processing aspects, CRC PRESS,

Boca Raton vol. 2Lovkova, M.Y., Buzuk, G.N., Sokolova, S.M. & Kliment‟eva, N.I.

2001, 'Chemical features of medicinal plants (review)', Applied Biochemistry and

Microbiology, vol. 37, no. 3, pp. 229-37.

Winarno,F.G. 2002. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Yang, D-J. and Lin, J-T. 2008, Effects of different storage conditions on steroidal

saponins in yam (Dioscorea pseudojaponica Yamamoto) tubers, Food Chem. 110:

670–677.

Zhang, Y., Liang, J., Fu, E. & Li, B. 2007, 'Effect of modified enzymatic catalysis on the

extraction of diosgenin from dioscorea zingiberensis c. H. Wright', Chem. Eng.

Technol., vol. 30, no. 11, pp. 1488-94.