Optimalisasi proses produksi sirup stevia secara fermentasi dengan

II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Pemanis
2.1.1. Pemanis Alami
Gula dari pati-patian (starch sweetener) adalah pemanis non tebu seperti
halnya gula kelapa, gula aren dan gula bit. Contoh pemanis ini adalah high
fructose syrup (HFS), fruktosa, glukosa, dan inulin. HFS diproses dari pati jagung,
gandum, beras, kentang dan umbi-umbian lainnya melalui proses ekstraksi
enzimatik dan mikrobial. Kandungan utama HFS adalah glukosa dan fruktosa,
dengan kadar fruktosa antara 42%-55% (Anonim, 2008).
2.1.2. Pemanis Buatan
Pemanis buatan diperoleh secara sintetis melalui reaksi-reaksi kimia di
laboratorium maupun skala industri. Pemanis buatan diperoleh melalui proses
sintetis sehingga dapat dipastikan bahan tersebut mengandung senyawa-senyawa
sintetis. Banyak aspek yang dijadikan pertimbangan dalam menentukan jenis
pemanis buatan yang diijinkan untuk digunakan dalam produk makanan, antara
lain nilai kalori, tingkat kemanisan, sifat toksik, pengaruhnya terhadap
metabolisme, gula darah, dan organ tubuh manusia. Oleh sebab itu selain
ketentuan mengenai penggunaan pemanis buatan juga harus disertai dengan
batasan jumlah maksimum penggunaannya. Menurut Ambarsari dkk. 2008, ada
beberapa jenis pemanis buatan yang diijinkan penggunaannya di Indonesia antara
lain:
1) Alitam
Alitam merupakan senyawa yang disintesis dari asam amino L-asam
aspartat, D-alanin, dan senyawa amida yang disintesis dari 2,2,4,4tetrametiltienanilamin. Alitam dapat dicerna oleh enzim dalam saluran
pencernaan dan diserap oleh usus berkisar 78-93% dan dihidrolisis menjadi
asam aspartat dan alanin amida. Sedangkan sisa alitam yang dikonsumsi yaitu
sebanyak 7-22% dikeluarkan melalui feses. Asam aspartat hasil hidrolisis
selanjutnya dimetabolisme oleh tubuh dan alanin amida dikeluarkan melalui
3
urin sebagai isomer sulfoksida, sulfon, atau terkonjugasi dengan asam
glukoronat.
2) Acesulfame-K
Acesulfame-K merupakan senyawa yang tidak berbau, berbentuk
tepung kristal berwarna putih, mudah larut dalam air dan berasa manis
dengan tingkat kemanisan relatif sebesar 200 kali tingkat kemanisan sukrosa
tetapi tidak berkalori. Kombinasi penggunaan acesulfame-K dengan asam
aspartat dan natrium siklamat bersifat sinergis dalam mempertegas rasa manis
gula. Beberapa kajian memperlihatkan bahwa acesulfame-K tidak dapat
dicerna, bersifat non glikemik dan non kariogenik. Beberapa hasil penelitian
menunjukkan bahwa acesulfame-K berbahaya bagi penderita phenylketonuria
karena dapat menyebabkan resiko penurunan fungsi otak. Pada tahun 2003,
Food and Drug Administration (FDA) Amerika Serikat mengumumkan
bahwa pemanis jenis ini aman untuk dikonsumsi. Namun beberapa peneliti
masih meragukan karena acesulfame-K dianggap dapat memicu kanker
(Arief, 2007).
3) Aspartam
Aspartam merupakan senyawa yang tidak berbau, berbentuk tepung
kristal berwarna putih, sedikit larut dalam air, dan berasa manis. Kajian
digestive dari Monsato memperlihatkan bahwa aspartam dimetabolisme dan
terurai secara cepat menjadi asam amino, asam aspartat, fenilalanin, dan
metanol, sehingga dapat meningkatkan kadar fenilalanin dalam darah. Oleh
karena
itu,
pada
label perlu
dicantumkan khusus bagi penderita
fenilketonuria.
4) Neotam
Neotam merupakan senyawa yang bersih, berbentuk tepung kristal
berwarna putih, penegas cita rasa yang unik dan memiliki tingkat kelarutan
dalam air sama dengan aspartam. Neotam termasuk pemanis non-nutritif
yaitu tidak memiliki nilai kalori. Penggunaan neotam dalam produk pangan
dapat dilakukan secara tunggal maupun kombinasi dengan pemanis lain
seperti aspartam, garam acesulfame, siklamat, sukralosa, dan sakarin. Kajian
4
digestive memperlihatkan bahwa neotam terurai secara cepat dan dibuang
sempurna tanpa akumulasi oleh tubuh melalui metabolisme normal.
5) Sakarin
Secara umum, garam sakarin berbentuk kristal putih, tidak berbau atau
berbau aromatik lemah, dan mudah larut dalam air, serta berasa manis.
Kombinasi penggunaannya dengan pemanis buatan rendah kalori lainnya
bersifat sinergis. Sakarin tidak dimetabolisme oleh tubuh, lambat diserap oleh
usus, dan cepat dikeluarkan melalui urin tanpa perubahan. Menurut hasil
penelitian The National Cancer Institute, mengkonsumsi sakarin berlebih atau
meminum minuman bersoda dua botol setiap harinya dapat meningkatkan
risiko kanker kandung kemih (Arief, 2007).
6) Siklamat
Sebagai pemanis buatan, siklamat digunakan dalam bentuk garam
kalsium, kalium, dan natrium siklamat. Secara umum, garam siklamat
berbentuk kristal putih, tidak berbau, tidak berwarna, dan mudah larut dalam
air dan etanol, serta berasa manis. Pemberian siklamat dengan dosis yang
sangat tinggi pada tikus percobaan dapat menyebabkan tumor kandung
kemih, paru, hati, limpa, serta menyebabkan kerusakan genetik dan atropi
testikular. Siklamat memunculkan banyak gangguan bagi kesehatan, di
antaranya tremor, migrain dan sakit kepala, kehilangan daya ingat, bingung,
insomnia, iritasi, asma, hipertensi, diare, sakit perut, alergi, impotensi dan
gangguan seksual, kebotakan, dan kanker otak (Anonim, 2008).
7) Sukralosa
Sukralosa merupakan senyawa berbentuk kristal berwarna putih, tidak
berbau, mudah larut dalam air, metanol dan alkohol, sedikit larut dalam etil
asetat, serta berasa manis. Sukralosa tidak digunakan sebagai sumber energi
oleh tubuh karena tidak terurai sebagaimana halnya dengan sukrosa.
Sukralosa tidak dapat dicerna dan langsung dikeluarkan oleh tubuh tanpa
perubahan.
2.2. Stevia rebaudiana Bert.
2.2.1. Sejarah
5
Tanaman ini merupakan tanaman asli dari daerah Rio Monday, dataran
tinggi di Paraguay. Stevia pertama kali dibawa ke daerah Eropa pada tahun 1887
ketika M.S Bertoni mempelajari karakteristik unik dari suku Indian dan Mestizos
Paraguay. Sebuah usaha besar untuk membuat stevia menjadi salah satu
komoditas pertanian di negara Jepang dirintis oleh Sumida pada tahun 1968. Sejak
saat itulah stevia mulai dikenal dan dikembangkan sebagai salah satu hasil
pertanian berpotensi dibeberapa negara diantaranya: Brazil, Korea, Meksiko,
Amerika Serikat, Indonesia, Tanzania, dan sejak tahun 1990 di Kanada. Saat ini
Jepang merupakan produsen dan pengguna steviosida terbesar di dunia dengan
jumlah penggunaan 200 ton steviosida murni pada tahun 1996 (Lee dkk., 1979;
Shock,1982; Brandle dan Rosa, 1992; Fors, 1995 dalam Brandle dkk., 2005).
2.2.2. Tinjauan Botani
Ciri - ciri tanaman ini adalah semak, tinggi 60-90 cm, batang berbentuk
bulat lonjong dan ditumbuhi oleh bulu – bulu yang halus, bercabang, bentuk daun
lonjong, langsing dan duduk berhadapan, panjang 2-4 cm, lebar 1-5 cm, tulang
daun menyirip, tangkai pendek, bunga majemuk, hermafrodit, bentuk terompet,
kelopak bentuk tabung, tangkai benang sari dan tangkai putik pendek, kepala sari
kuning, putik berbentuk silindris, putih kotak, bentuk jarum, berakar serabut.
Tanaman ini dapat tumbuh pada tanah asam yang tidak subur atau tanah
dipinggiran rawa (Lutony, 1993). Gambar tanaman stevia dapat dilihat pada
Gambar 1.
Gambar 1. Stevia rebaudiana Bert.
6
2.2.3. Potensi Stevia Sebagai Pemanis
Kehadiran gula stevia dapat dijadikan sebagai alternatif yang tepat untuk
dijadikan pengganti pemanis buatan atau sintetik. Tingkat kemanisan gula stevia
antara 200 – 300 kali sukrosa (Philips, 1987), sedang siklamat yang merupakan
pemanis sintetik yang masih sering digunakan ternyata hanya memiliki tingkat
kemanisan 30 – 80 kali dari tingkat kemanisan sukrosa. Pemanis aspartam,
pemanis sintetik kontroversial yang juga masih digunakan tingkat kemanisannya
100 – 200 kali sukrosa. Dengan kata lain, tingkat kemanisan gula stevia masih
lebih tinggi dibandingkan dengan aspartam atau siklamat yang selama ini masih
digunakan sebagai pemanis berbagai macam produk makanan dan minuman
(Lutony, 1993).
Menurut Tjasadihardja Fujita, produk dari Stevia rebaudiana dapat
digunakan sebagai makanan berkalori rendah bagi penderita diabetes, orang
kegemukan dan penderita gigi berlubang. Dari hasil penelitiaan, pemberian zat
pemanis stevia tanpa pemberian glukosa dibandingkan dengan pemberian
tolbutamida maka kadar gula darah turun 53,6 %. Dari hasil tersebut dapatlah
disimpulkan bahwa zat pemanis Stevia Rebaudiana dapat dipakai sebagai zat
pemanis pada penderita diabetes karena disamping berkalori rendah mempunyai
sifat hipoglikemik yang berarti, tentu saja mengenai adanya efek samping yang
negatif perlu diteliti (Djas, 2005).
2.2.4. Kandungan Kimia dan Kegunaan
Daun stevia mengandung 3 jenis glikosida yaitu steviosida yang memiliki
rasa manis, rebaudisida dan dulkosida yang ketiganya terikat pada karbohidrat
seperti: ramnosa, fruktosa, glukosa, silosa, arabinosa. Senyawa lain yang terdapat
dalam daun stevia adalah sterol, tanin dan karotenoid. Selain itu stevia
mengandung protein, serat, fosfor, besi, kalsium, kalium, natrium, magnesium,
rutin (flavonoid), zat besi, zink, vitamin C dan vitamin A. Tubuh manusia tidak
dapat memetabolis steviosida, karena itu steviosida dibuang dari tubuh tanpa
proses penyerapan kalori (Llyas, 2003).
Senyawa – senyawa yang memiliki karakteristik pemanis masuk dalam
golongan glikosida, yaitu: dulkosida A, rebaudiosida A-E, steviolbiosida, dan
7
steviosida (Kinghorn dkk., 1984). Glikosida – glikosida tersebut merupakan
komponen utama dari diterpen, derivatif steviol (Shibata dkk., 1995). Jika
rebaudiosida A, D, dan E
itu dicoba digabungkan, maka campurannya akan
memiliki tingkat kemanisan yang setara dengan steviosida. Stevia rebaudiana
(Bert.) Bertoni, spesies yang paling manis, mengandung seluruh glikosida di
daunnya, dan steviosida merupakan komponen yang paling banyak terkandung
(3% - 8% dari berat kering daunnya) (Melis, 1992). Gambar dari struktur diterpen
glikosida ditunjukkan pada Gambar 2 (Mantovaneli dkk., 2004).
Glikosida
Tingkat Kemanisan
R1
R2
Steviosida
Glu
Glu – Glu
150 - 300
Rebausida
Glu
Glu
100 - 120
H
Glu – Glu
100 - 125
Glu
Glu – Glu
250 - 450
Diterpen
Steviolbiosida
Rebaudiosida A
(Sukrosa = 1)
Glu
Rebaudiosida B
H
Glu – Glu
300 - 350
Glu
Rebaudiosida C
Ram
(Dulkosida B)
Rebaudiosida D
Glu – Ram
50 - 120
Glu
Glu – Glu
Glu – Glu
250 - 450
Glu
Rebaudiosida E
Dulkosida A
Glu – Glu
Glu – Glu
150 – 300
Glu
Glu – Ram
50 - 120
Keterangan : Glu = β-D-Glukopironasil, Ram = α-L-Ramnopironasil
Gambar 2. Struktur Diterpen Glikosida Stevia rebaudiana Bert.
8
Stevia lebih banyak dikembangkan sebagai bahan baku pemanis alami
karena bersifat non karsinogenik dan rendah kalori. Selain itu stevia juga memiliki
efek hipoglikemik, yang dapat digunakan untuk menjaga keseimbangan kadar
gula dalam darah.
2.3. Diabetes Mellitus dan Aktivitas Hipoglikemia Stevia rebaudiana Bert.
Diabetes melitus adalah suatu penyakit gangguan metabolisme karbohidrat
yang ditandai dengan kadar glukosa dalam darah yang tinggi (hiperglikemi) dan
adanya glukosa dalam urin (glukosuria). Penyebab diabetes mellitus adalah
kegagalan pankreas mensekresi insulin. Dalam jangka panjang, penyakit ini dapet
mengakibatan resiko gangguan lebih lanjut pada retina dan ginjal, kerusakan saraf
perifer, dan mendorong terjadinya penyakit ateroskierosis pada jantung, kaki, dan
otak (Yulinah dkk., 2007).
Ada dua jenis Tipe diabetes, yakni diabetes Tipe 1 dan diabetes Tipe 2. Pada
diabetes Tipe 1 (disebut Insulin Dependent Diabetes Militus atau IDDM), yakni
diabetes yang tergantung pada insulin. Diabetes Tipe 1 biasanya juga disebut
diabetes remaja. Sekitar 10% orang yang mengidap diabetes Tipe 1 ini tubuhnya
tidak memproduksi insulin dan karenanya suntikan insulin secara teratur
dibutuhkan untuk memelihara gula darah yang normal (McWright, 2008).
Diabetes Tipe 2 (diabetes yang tidak bergantung pada insulin) adalah
diabetes yang paling sering ditemui. Biasanya diderita oleh orang dewasa usia di
atas 40 tahun. Tetapi ada juga penderita diabetes Tipe 2 yang baru berusia 20-an.
Sekitar 90-95% diabetes adalah dari jenis Tipe 2. Diabetes Tipe 2 biasanya tidak
membutuhkan suntikan insulin, tetapi membutuhkan obat untuk memperbaiki
fungsi insulin (Waluyo, 2009).
Selama ini pengobatan diabetes mellitus biasanya dilakukan dengan
pemberian obat – obat Oral Anti Diabetik (OAD), atau dengan suntikan insulin.
Di samping itu banyak pula di antara penderita yang berusaha mengendalikan
kadar glukosa darahnya dengan cara tradisional menggunakan bahan alam. Salah
satu tanaman obat yang dimaksud tersebut adalah Stevia rebaudiana. Keuntungan
stevia sebagai pemanis berkaitan dengan Diabetes Melitus adalah stevia tidak
berkalori sehingga tidak menaikkan kadar gula darah. Ini berarti hasil ekstrak dari
9
Stevia rebaudiana aman dikonsumsi bagi para penderita diabetes. Dari percobaan
lain yang sudah dilakukan, ternyata pada pemberian zat pemanis stevia tanpa
pemberian glukosa dibandingkan dengan pemberian tolbutamida maka kadar gula
darah turun 53,6 % (Djas, 2005).
2.4. Uji Toleransi Glukosa
Prinsipnya adalah kepada tikus yang telah dipuasakan selama lebih kurang
20-24 jam, diberikan larutan glukosa per oral dan pada awal percobaan sebelum
pemberian obat dilakukan pengambilan cuplikan darah sebagai kadar glukosa
awal. Pengambilan cuplikan darah diulangi setelah perlakuan pada waktu-waktu
tertentu. Keadaan hiperglikemia pada uji toleransi glukosa hanya berlangsung
beberapa jam setelah pemberian glukosa sebagai diabetogen (Hani, 2008).
2.5. Metode Enzimatik (GOD-PAP)
Glukosa dapat ditentukan secara enzimatik, misalnya dengan penambahan
enzim glukosa oksidase (GOD). Dengan adanya oksigen atau udara, glukosa
dioksidasi oleh enzim menjadi asam glukoronat disertai pembentukan H2O2.
Dengan adanya enzim peroksidase (POD), H2O2 akan membebaskan O2 yang
mengoksidasi akseptor kromogen yang sesuai serta memberikan warna yang
sesuai pula. Kadar glukosa darah ditentukan berdasarkan intensitas warna yang
terjadi, diukur secara spektrofotometri (Widowati dkk., 1997). Reaksi dapat
dilihat dibawah ini.
Glukosa + O2
GOD
Asam Glukonat + H2O2
POD
2H2O2 + Phenol + 4-Aminoantipyrine
Red quinone + 4H2O
10