TESIS YASTUTIK / /IPN

Transkripsi

1 EFEK HIPOGLIKEMIK POLISAKARIDA LARUT AIR (PLA) UMBI TALAS KIMPUL (Xanthosoma sagittifolium) TERHADAP GLUKOSA DARAH TIKUS WISTAR TESIS Oleh YASTUTIK / /IPN PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU PANGAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 EFEK HIPOGLIKEMIK POLISAKARIDA LARUT AIR (PLA) UMBI TALAS KIMPUL (Xanthosoma sagittifolium) TERHADAP GLUKOSA DARAH TIKUS WISTAR Tesis Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Magister pada Program Studi Ilmu Pangan di Fakultas Pertanian Oleh YASTUTIK / /IPN PROGRAM STUDI MAGISTER ILMU PANGAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

3 PENGESAHAN Judul tesis : Efek Hipoglikemik Polisakarida Larut Air (PLA) Umbi Talas Kimpul (Xanthosoma sagittifolium) Terhadap Glukosa Darah Tikus Wistar Nama Mahasiswa : Yastutik NIM : Program Studi : Magister Ilmu Pangan Menyetujui Komisi Pembimbing (Dr.Ir. Herla Rusmarilin, MP) Ketua (Prof. Dr. Jamaran Kaban, MSc) Anggota Mengetahui Ketua Program Studi Dekan Fakultas Pertanian (Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si) (Dr.Ir. Hasanuddin, MS) Tanggal Ujian:

4 Tesis ini telah diuji pada Tanggal : 28 Nopember 2016 PANITIA PENGUJI TESIS : KETUA ANGGOTA PENGUJI : Dr. Ir. HerlaRusmarilin, MP : Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc : Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si Prof. Dr. Jansen Silalahi, MApp.Sc

5 ABSTRAK Polisakarida Larut Air (PLA) sering disebut sebagai serat pangan larut air yang bersifat hidrokoloid. Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap yaitu ekstraksi PLA dari umbi talas kimpul dan pengujian aktivitas hipoglikemik PLA umbi talas kimpul pada tikus wistar. Ekstraksi PLA dilakukan dengan 3 cara yaitu ekstraksi dengan air (aqueos) ekstraksi dengan cara fermentasi menggunakan ragi tempe dan ekstraksi dengan enzim papain. PLA yang dihasilkan di uji karakteristik kimia dan fungsional meliputi rendemen, kadar air, kadar serat kasar, kadar pati, kadar glukosa, gula pereduksi, total gula, daya larut, viskositas (cp), dextrose equivalen, dan derajat polimerisasi. Hasil ekstraksi terbaik di lanjutkan uji in vivo pada tikus winstar diinduksi dengan streptozotocin-nicotinamide. Penelitain ini mengunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) non faktorial Hasil penelitian menunjukan ekstraksi PLA dengan ragi tempe menghasilkan PLA dengan tingkat kemurnian yang lebih tinggi dibandingkan ekstraksi dengan air dan ekstraksi dengan enzim papain, yang dapat dilihat dari kadar pati yang lebih rendah serta daya larut yang lebih tinggi dibandingkan kedua metode ekstraksi lainnya. PLA yang dihasilkan dengan ekstraksi menggunakan ragi tempe selanjutnya diuji aktivitas hipoglikemik pada tikus winstar hiperglikemik yang diinduksi dengan streptozotocin-nicotinamide. Hasil Penelitian menunjukkan PLA talas kimpul dapat menurunkan kadar glukosa darah tikus hiperglikemia tidak berbeda nyata dengan obat diabetes komersial (glibenklamid 5 mg) dengan signifikan (P<0,05). Pemberian PLA talas kimpul 400 mg/kg berat badan dapat menghambat laju absorbansi glukosa yang ditandai dengan kenaikan kadar glukosa darah yang rendah pada uji glucose tolerance test (GTT) yakni berturut-turut sebesar 27,62 dan 22, 21 %. Analisa asam lemak rantai pendek meliputi asam butirat, propionate dan asetat dari digesta sekum menggunakan Gas Chromatography (GC). SCFA yang dianalisis yaitu Asam asetat, asam propionate dan asam butirat. Asam asetat memiliki rerata kadar paling tinggi dibandingakan dengan asam propionate dan asam butirat. Kata Kunci : Polisakarida larut air (PLA), Diabetes mellitus, Glukosa darah, Gas chromatography (GC), Short Chain Fatty Acid (SCFA).

6 ABSTRACT Water soluble polysaccharide (WSP) is often referred to as dietary fiber which is water soluble hydrocolloid. This research was conducted in two stages: extraction of taro tuber purse WSP and WSP hypoglycemic activity test in wistar rats. Extractionsof WSP are done in 3 ways: extraction with water (aqueos), extraction by fermentation using tempeh yeast and extraction with papain enzyme. WSP which is produced had been tested to determine the chemical and functional characteristics including yield, moisture content, rough fiber content, starch, glucose, reducing sugars, total sugars, solubility, viscosity (cp), dextrose equivalent and the degree of polymerization. Best extraction results in in vivo tests in winstar rats are analyzed by using a completely randomized design (CRD) non factorial The results showed that the extraction of WSP with tempe yeast produces WSP with higher purity than the extraction with water and the extraction with the papain enzyme, which can be seen from the starch content that lower with higher solubility than the two another extraction methods. WSP that produced by tempeh yeast extraction were tested for hypoglycemic activity in hyperglycemic wistar rats that are induced with streptozotocinnicotinamide. The Research results showed that WSP from taro purse tuber can reduce hyperglycemic rats s blood glucose levels that were not significantly different with commercial diabetes medications (glibenclamide 5 mg) with significantly approximately (P <0.05). Putat least 400 mg / kg WSP of Taro Purse Tuber can inhibit the glucose absorbance that had been signed by the increasing of lower blood glucose levels on the glucose tolerance test (GTT) that successively equals to and 22 to 21%. Analysis of short chain fatty acids include butyric acid, propionate and acetate from the cecum digesta using Gas Chromatography (GC). SCFA were analyzed, namely acid acetate, propionate acid and butyric acid. Acetic acid has the highest average levels is compared with propionate acid and butyric acid Keywords: water soluble polysaccharide (WSP), Diabetes mellitus, blood glucose, Gas chromatography (GC), Short Chain Fatty Acid (SCFA).

7 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Nganjuk pada tanggal 27 Januari 1982 sebagai anak pertama dari Ayah Suradji dan Ibu Painik. Penulis memiliki seorang suami yang bernama Ugik Romadi dan dua orang anak yang bernama Aurayasika Novelin R dan Moch. Arsyad Sakha R. Pendidikan dasar penulis ditempuh dan diselesaikan di SDN II Banaran Kulon Bagor pada tahun Pendidikan menengah pertama diselesaikan di SMPN 1 Bagor pada tahun 1997 dan Pendidikan Menengah Atas diselesaikan di SPP-SPMA Pemkab Nganjuk pada tahun Penulis melanjutkan studi perguruan tinggi pada Program Studi Penyuluhan Pertanian di Sekolah Tinggi Penyuluhan Pertanian Malang dan lulus pada tahun Pada tahun penulis bekerja sebagai Staf Penyelenggara Diklat pada Balai Besar Pelatihan Pertanian Lembang-Bandung. Sejak tahun 2009 penulis mutasi kerja ke Sekolah Tinggi Penyuluhan Pertanian Malang.

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas rahmat dan hidayah- Nya yang telah memelihara dan memberi kesehatan serta kemudahan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul efek hipoglikemik ekstrak kasar polisakarida larut air (PLA) umbi talas kimpul (Xanthosoma sagitifolium) terhadap glukosa darah tikus wistar. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu menyelesaikan Tesis ini. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1. Dr. Ir. Herla Rusmarilin, M.P selaku dosen pembimbing I dan Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc selaku dosen pembimbing II, atas waktu dan kesabarannya dalam membimbing dan mengarahkan penulis hingga terselesaikan penyusunan tesis ini. 2. Ibu Dr.Ir. Elisa Julianti, M.Si selaku ketua program studi dan penguji serta Bapak Prof. Dr. Jansen Silalahi, MApp.Sc dan selaku penguji dalam memberikan koreksi, masukan serta saran pada penyusunan tesis ini 3. Seluruh dosen dan staff Program Studi Magister Ilmu Pangan Fakultas Pertanian. 4. Keluarga kecil ku, ayah Ugik Romadi, serta anak-anakku Aurayasika Novelin R dan Moch. Arsyad Sakha R, terimakasih atas Do a, dukungan motivasi dan pengorbanannya selama ini. 5. Kedua orang tua dan adik-adiku yang telah memberikan doa, harapan dan motifasi dan dorongan demi terselesaikannya tesis ini.

9 6. Penulis juga mengucapkan terimakasih dan penghargaan kepada Yth. Bpk Yulianto Lab PAU Gizi dan Pangan Universitas Gajah Mada Jogyakarta dan Ibu Ir. Erliana Ginting, M.Sc Lab Kimia Pangan Balitkabi Malang atas ijin dan bantuannya selama penelitian. 7. Semua pihak yang telah membantu yang tidak dapat disebutkan satu-persatu. Akhirnya, penulis berharap bahwa tulisan ini memberikan informasi sekaligus bermanfaat bagi para pembaca. Medan, Nopember 2016 Penulis Yastutik

10 DAFTAR ISI ABSTRAK... ABSTRACT... RIWAYAT HIDUP... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR TABEL... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR LAMPIRAN... DAFTAR SINGKATAN... Hal i ii iii iv v vi vii viii ix PENDAHULUAN... 1 Latar Belakang... 1 Perumusan Masalah... 4 Hipotesis Penelitian... 4 Tujuan Penelitian... 4 Kegunaan Penelitian... 5 TINJAUAN PUSTAKA... 6 Regulasi Gula Darah... 6 Diabetes Melitus... 7 Tipe Diabetes Melitus... 9 Diabetes melitus tipe Diabetes melitus tipe Diabetes melitus tipe lain Diabetes melitus gestational Gejala Diabetes Melitus Diagnosis Diabetes Melitus Penatalaksanaan Diabetes Melitus Terapi non farmokologi (pengaturan diet) Olah raga (kegiatan fisik) Terapi farmokologi Herba Alami Untuk Diabetes Melitus Pengujian Efek Hipoglikemik pada Tanaman Herba Talas Kimpul (Xanthosoma sagittifolium). 25 Polisakarida Larut Air (PLA) Ekstraksi Polisakarida Larut Air (PLA) Pada Umbi Talas Kimpul.. 31 BAHAN DAN METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian Bahan Penelitian Alat Penelitian Metode Penelitian Model Rancangan Penelitian Pelaksanaan Penelitian... 38

11 Pembuatan PLA Umbi Talas Kimpul Parameter Penelitian Rendemen PLA Analisa kadar air Analisis kadar serat Analisa total gula Analisa kadar glukosa Analisa gula pereduksi Analisa kadar pati Analisis viskositas Analisis daya larut Analisis dextrose equivalent Analisis derajat polimerasi Pengujian In Vivo Terhadap Tikus Percobaan Adaptasi hewan coba Pembagian kelompok perlakuan Induksi diabetes mellitus dengan streptozotocin-nicotinamide.. 51 Pengukuran kadar glukosa darah Penimbangan berat badan hewan percobaan Pengujian toleransi terhadap glukosa (GTT) Pengujian absorpsi glukosa secara in situ Analisa SCFA (short chain fatty acid) HASIL DAN PEMBAHASAN Karakteristik Kimia dan Fisika Ekstrak Polisakarida Larut Air Umbi Talas Kimpul (Xanthosoma sagittifolium) Rendemen ekstrak PLA talas kimpul Kadar air PLA talas kimpul Kadar serat kasar PLA talas kimpul Kadar pati PLA talas kimpul Kadar glukosa Gula reduksi Total gula Daya larut Viskositas Dextrose equivalent Derajat polimerasi Pengujian In Vivo PLA Talas Kimpul Terhadap Tikus Percobaan Toleransi Terhadap Glukosa (GTT, Glukose tolerance test) Perubahan Berat Badan Tikus Komposisi Short Chain Fatty Acid (SCFA) KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran... 84

12 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR TABEL Tabel Halaman 1. Pengujian efek hipoglikemik pada beberapa tanaman herba Komposisi umbi talas kimpul segar dalam 100 g bahan Karakteristik kimia dan fisika ekstrak polisakarida larut air (PLA) umbi talas kimpul (Xanthosoma sagittifolium)... 60

13 DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 1. Tanaman talas kimpul Diagram alir pembuatan PLA Diagram alir In Vivo pada tikus percobaan Diagram Alir Toleransi Terhadap Glukosa (glucose tolerance test)) Diagram Alir Pengujian Absorsi Glukosa Secara In Situ Diagram Alir Analisis SCFA pada Caecum Tikus Perbandingan rendemen PLA Umbi talas kimpul dari berbagai metode Ekstraksi Perbandingan Kadar Serat Kasar PLA dari Berbagai Metode Ekstraksi Kadar gula reduksi pada PLA dari berbagai metode ekstraksi Perbandingan total gula PLA dari Berbagai Metode Ekstraksi Perbandingan viskositas (cp) ekstrak PLA dari berbagai metode ekstraksi Hubungan antar kelompok perlakuan dengan kadar glukosa darah tikus Hubungan antara waktu periodic uji toleransi glukosa dengan kadar glukosa darah tikus (mg/dl) Hubungan antar jenis perlakuan dengan berat badan selama penelitian Rerata Jenis Asam Lemak Rantai Pendek (SCFA) pada Caecum Tikus... 82

14 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1. Kurva Standard Glukosa, Fenol-Sulfat, DNS dan contoh cara menghitungnya Analisis sidik ragam rendemen PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis Sidik Ragam Kadar Air PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis sidik ragam kadar serat PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis sidik ragam kadar pati PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis sidik ragam kadar glukosa PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis sidik ragam kadar gula pereduksi PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis sidik ragam total gula PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis sidik ragam daya larut PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis sidik ragam viskositas PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis sidik ragam dextrose equivalen PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisis sidik ragam derajat polimerisasi PLA dari berbagai metode ekstraksi Analisa sidik ragam kadar glukosa darah tikus perminggu Analisa sidik ragam kadar glucose tolerance test Analisa sidik ragam berat badan tikus Dokumentasi kegiatan Kromatogram Gas Chromatography Analisa SCFA

15 DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH Singkatan dan Istilah GTT PLA SCFA STZ NA GOD-PAP Ad Libitum Force Feeding Biossay Diabetagonik Hiperglikemik In situ Intraperitonial In Vivo Retro Orbital plexus Nama Pemakaian pertama kali pada halaman : Glucose Tolerance Test : Polisakarida Larut Air : Short Chain Fatty Acid : Streptozotocin : Nicotinamide : Enzymatic photometric test : Pemberian makanan dan minuman secara bebas sehingga hewan dapat makan sesuai dengan kebutuhannya : Pemberian makanan dengan paksa : Pengujian pada makhluk hidup : Senyawa kimia yang digunakan untuk menginduksi diabetes pada hewan coba : Kondisi kadar gula darah yang tinggi (diatas normal) : Pengujian dilakukan secara langsung ditempat terjadinya absorpsi glukosa namun dikeluarkan dari tubuh tikus (menggunakan kantung usus terbalik) : Rongga perut (Peritoneal) : Penelitian dengan model hewan coba : Pembuluh darah sekitar mata