8 II KAJIAN KEPUSTAKAAN 2.1 Deskripsi Tanaman Singkong Daun

8
II
KAJIAN KEPUSTAKAAN
2.1
Deskripsi Tanaman Singkong
Daun singkong atau daun umbi kayu berasal dari tanaman singkong.
Tanaman ini memiliki nama latin Manihot utilisima. Adapun klasifikasi tanaman
singkong menurut Sukria dan Rantan (2009) adalah sebagai berikut:
Kingdom
: Plantae
Devisi
: Spermatophyta
Sub devisi
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledoneae
Ordo
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Genus
: Manihot
Spesies
: Manihot utilisima
Tanaman singkong merupakan tanaman tropis yang potensial digunakan
untuk ternak, karena menghasilkan biomassa sebagai sumber energi dalam bentuk
umbi dan protein tinggi yang terdapat dalam daun. Produksi utama dan ikutan
tanaman singkong terdiri dari umbi, daun, dan kulit umbi serta hasil sampingan
dari industri singkong yaitu, onggok. Berdasarkan umur panen 12 bulan dengan
luas 1 hektar dapat menghasilkan umbi segar sebanyak 17,5 ton, kulit umbi
sebanyak 2,79 ton, dan daun sebanyak 2,30 ton bahan kering (Sukria dan Rantan,
2009). Hampir 10-40% dari tanaman singkong terdiri atas daun. Tanaman
9
singkong
mampu
menghasilkan
daun
sedikitnya
sampai
15
ton/ha
(Marhaeniyanto, 2007).
Daun singkong sangat baik untuk sumber protein karena mempunyai
kandungan protein 20-27% dari bahan kering, sehingga dapat digunakan sebagai
pakan suplemen sumber protein terhadap hijauan lain seperti rumput lapangan,
daun tebu, dan jerami padi yang memiliki protein rendah (Marhaeniyanto, 2007).
Terdapat perbedaan nilai nutrisi antara daun, tulang daun, dan tangkai daun
singkong. Daun singkong mengandung protein dan lemak lebih tinggi
dibandingkan tulang dan tangkai, akan tetapi kadar abunya lebih rendah.
Hasil penelitian Chhay dan Rodriguez (2001) menunjukkan bahwa daya
cerna bahan organik, protein kasar, lemak kasar, serat kasar, dan energi serta
keseimbangan N meningkat pada daun singkong muda dibandingkan daun
singkong tua. Hutagalung, dkk. (1973), Muller dan Nah (1975) mengemukakan
bahwa protein daun singkong kekurangan asam amino yang mengandung sulfur,
yaitu methionin dan sistein. Kandungan asam amino yang terdapat dalam daun
singkong dapat dilihat pada Tabel 1.
10
Tabel 1. Komposisi Asam Amino Daun Singkong
Jenis Asam Amino
Daun
Daun dan Tangkai
……………...….. % ………….…….
Protein kasar
27,00
20,30
Arginin
5,21
3,89
Sistin
1,18
0,98
Glisin
4,29
5,10
Histidin
2,47
2,31
Isoleusin
4,12
4,40
Leusin
10,10
8,75
Lisin
7,11
5,89
Methionin
1,45
1,83
Threonin
5,17
5,70
Fenilalanin
3,87
4,37
Triptofan
1,09
1,24
Tirosin
3,97
4,12
Valin
6,18
8,43
Sumber : Muller dan Nah (1975)
Kandungan zat makanan dari daun singkong dapat dilihat pada Tabel 2,
yaitu sebagai berikut:
Tabel 2. Kandungan Zat Makanan Daun Singkong
Zat Makanan
Dalam BK
………………….. % ………………….
(1)
(2)
(3)
Bahan Kering
21,6
23,36
25,30
Abu
12,1
8,83
9,1
Protein Kasar
24,1
28,66
25,1
Serat Kasar
22,1
19,06
11,4
Lemak Kasar
4,7
9,41
12,7
BETN
37
34,08
46,1
Kalsium
0,7
1,91
Pospor
0,31
0,46
TDN
72,3
61
Sumber : (1) Sofyan, dkk. (2000); (2) Askar (1996); (3) Iheukwumere, dkk. (2008)
11
Menurut Sutardi (1979) protein yang terdapat di dalam daun singkong
kurang tahan terhadap degradasi rumen. Dengan adanya onggok sebagai sumber
energi siap pakai dalam ransum, diharapkan campurannya dapat memberikan
manfaat yang lebih baik.
Bagian-bagian dari tanaman singkong yaitu meliputi:
(1)
Akar
Akar merupakan organ penyimpanan utama pada umbi singkong. Secara
anatomi, akar singkong bukan akar umbi, tetapi akar sejati yang tidak bisa
digunakan untuk perbanyakan vegetatif.
Akar penyimpanan pada singkong
memiliki tiga jaringan berbeda yaitu periderm, korteks, dan parenkim. Ukuran dan
bentuk akar tergantung kondisi genotif dan lingkungan (Alves, 2002).
Umbi yang terbentuk merupakan akar yang menggelembung dan berfungsi
sebagai tempat penampungan makanan cadangan. Bentuk umbi biasanya bulat
memanjang, terdiri atas kulit luar tipis (ari) berwarna kecoklatan (kering), kulit
dalam agak tebal berwarna keputih-putihan (basah), dan daging berwarna putih
atau kuning (tergantung varietasnya) yang mengandung sianida dengan kadar
berbeda.
(2)
Batang
Secara umum batang singkong berbentuk silinder dan dibentuk oleh buku
dan ruas. Singkong yang tumbuh dari stek batang dapat dihasilkan batang primer
sebanyak tunas yang terdapat pada batang yang distek (Alves, 2002).
Batang singkong memiliki percabangan simpodial. Batang utama dapat
terbagi dua, tiga, atau empat bagian.
Bagian-bagian tersebut menghasilkan
cabang lainnya. Percabangan tersebut terjadi karena induksi perbungaan (Alves,
2002).
12
(3)
Daun
Daun singkong termasuk daun yang tidak lengkap (incompletes) karena
hanya terdiri atas helai daun dan tangkai daun. Daunnya memiliki pertulangan
daun menjari dan jumlah belahan helai atau sirip daun pada satu tangkai terdiri
dari 3-9 helai. Letak daun yang dekat dengan perbungaan biasanya berukuran
lebih kecil dan belahan daunnya hanya terdiri atas 3 helai (Alves, 2002).
Permukaan atas daun dilapisi kutikula yang mengkilap. Stomata terdapat
pada bagian bawah (abaksial) daun dan memiliki bentuk parasitik. Tiap daun
yang sudah dewasa akan dikelilingi dua stipula dengan panjang kira-kira 0,5–1,0
cm. Panjang tangkai daun biasanya bervariasi atara 5-30 cm (Alves, 2002).
(4)
Bunga
Tanaman singkong memiliki bunga jantan dan bunga betina dalam satu
pohon. Ukuran bunga jantan setengah dari ukuran bunga betina. Tangkai bunga
jantan tipis, lurus, dan pendek, sedangkan tangkai bunga betina tebal,
melengkung, dan panjang. Bunga singkong mengalami protogini dimana bunga
betina pada perbungaan yang sama dengan bunga jantan membuka 1-2 minggu
lebih cepat (Alves, 2002).
2.2
Protein Kasar dan Protein Murni
Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsur-unsur
karbon, hidrogen, oksigen, dan nitrogen yang tidak dimiliki oleh lemak atau
karbohidrat.
Molekul protein mengandung pula fosfor, sulfur dan ada jenis
protein yang mengandung unsur logam seperti besi dan tembaga (Winarno, 1997).
Protein merupakan suatu zat makanan yang sangat penting bagi tubuh karena zat
ini disamping berfungsi sebagai bahan bakar dalam tubuh juga berfungsi sebagai
13
zat pembangun dan pengatur (Winarno, 1997).
Urutan komposisi dasar dari
protein, yaitu karbon 51,0-55,0%, hidrogen 6,5-7,3%, nitrogen 15,5-18,0%,
oksigen 21,5-23,5%, sulfur 0,5-2,0%, dan fosfor 0,0-1,5% (Anggorodi, 1994).
Protein yang terdapat pada tumbuhan dan hewan tidak hanya protoplasma
pada sel hidup terdiri terutama dari protein tetapi juga nukleusnya yang
mengawasi aktivitasi setiap sel.
Keistimewaan protein adalah struktur yang
mengandung nitrogen, disamping karbon, hidrogen, oksigen (seperti juga
karbohidrat dan lemak), sulfur dan kadang-kadang fosfor, zat besi dan tembaga.
Dengan demikian, salah satu cara terpenting yang cukup spesifik untuk
menentukan jumlah protein secara kuantitatif adalah dengan penentuan
kandungan nitrogen yang ada dalam bahan pakan atau makanan (Sudarmadji,
dkk., 1996).
Apabila unsur nitrogen ini dilepaskan dengan cara destruksi (merusak bahan
sampai terurai unsur-unsurnya) dan nitrogen yang terlepas ditentukan jumlahnya
secara kuantitatif (dengan titrasi) maka jumlah protein dapat diketahui atas dasar
kandungan rata-rata unsur nitrogen yang ada dalam protein. Cara ini sebenarnya
mempunyai kelemahan, yaitu tidak semua jenis protein mengandung nitrogen
yang sama, kelemahan lain adalah adanya senyawa lain bukan protein yang
mengandung nitrogen meskipun jumlahnya jauh lebih sedikit dari protein.
Senyawa-senyawa bukan protein yang mengandung nitrogen misalnya ammonia,
asam amino bebas, dan asam nukleat. Oleh sebab itu cara penentuan jumlah
protein melalui penentuan jumlah nitrogen total hasilnya disebut jumlah protein
kasar atau crude protein (Sudarmadji, dkk., 1996).
Istilah protein kasar yang juga hanya disebut protein biasanya digunakan
untuk mengolongkan semua ikatan nitrogen dalam bahan makanan.
Untuk
14
mudahnya, biasanya dalam hal ini digunakan istilah protein sebagai pengganti
protein kasar. Bila dikehendaki untuk membedakan zat-zat yang sesungguhnya
merupakan protein dengan ikatan nitrogen sederhana, maka istilah protein murni
digunakan untuk protein sejati (Anggorodi, 1994).
Menurut Parakkasi (1990) yang dimaksud dengan protein kasar adalah
semua ikatan yang mengandung nitrogen (N) yang dapat dibagi dalam protein
sesungguhnya (true protein) dan zat-zat yang mengandung N tapi bukan protein
(Non Protein Nitrogen), misalnya amida-amida, asam amino, alkaloid-alkaloid,
garam-garam ammonium.
Bentuk-bentuk nitrogen yang dicerna oleh ruminansia kebanyakan berasal
dari tanaman. Protein murni menyusun sekitar 60-80% dari protein tanaman
dengan non protein nitrogen (NPN) yang terlarut dan sedikit kandungan N-lignin.
Kerusakan karena pemanasan, menurunkan ketersediaan protein murni untuk
mikroba dan ternak.
2.3
Senyawa Non Protein Nitrogen (NPN)
Senyawa non protein nitrogen adalah zat-zat yang terdapat dalam tumbuh-
tumbuhan dan biji-bijian yang mengandung nitrogen, akan tetapi tidak dalam
bentuk protein. Zat-zat tersebut di antaranya termasuk amida, asam amino bebas,
glukosida, lemak yang mengandung nitrogen, alkaloida, garam ammonium
(Anggorodi, 1994).
Senyawa NPN sedikit dalam biji dan tumbuhan tua, akan tetapi zat tersebut
dapat merupakan sepertiga dari seluruh ikatan nitrogen pada tumbuhan yang
sangat muda. Pada rumput maupun hijauan yang diawetkan, ikatan nitrogen
sederhana terdapat dalam jumlah yang lebih besar karena sebagian dari protein
15
dalam hijauan tersebut dirombak ke dalam ikatan yang lebih sederhana
(Anggorodi, 1994).
Kebanyakan bahan makanan, bagian terbesar ikatan nitrogen sederhana
terdiri dari asam-asam amino dan kombinasi dari asam-asam amino yang kurang
kompleks merupakan protein. Ikatan tersebut sama dengan hasil yang diperoleh
bila protein dicerna oleh hewan dan karenanya zat dapat digunakan sama seperti
protein dalam tubuh.
Tumbuh-tumbuhan mengandung pula sejumlah kecil ikatan nitrogen
sederhana lainnya, terutama ikatan yang disebut amida. Amida tersebut terdapat
dalam jumlah besar pada tumbuhan muda. Pada amida ikatan nitrogen melekat
pada molekul dengan cara yang berbeda daripada asam amino. Sebagai akibatnya
hewan dalam lambung sederhana tidak dapat menggunakan amida sebagai
pengganti asam-amino esensial meskipun zat tersebut berfungsi sebagai sumber
panas dan energi seperti halnya karbohidrat (Anggorodi, 1994).
Parakkasi (1990) menyatakan bahwa penggunaan berbagai sumber N dapat
dijadikan sebagai pengganti beberapa asam amino nonesensial dalam sumbersumber protein alamiah. Pemakaian NPN untuk ternak ruminansia telah banyak
diketahui manfaatnya selama penggunaan tersebut tidak berlebihan. Akan tetapi
untuk ternak berlambung satu (seperti babi) fasilitas yang diupayainya tidak
begitu baik untuk memanfaatkan NPN tersebut; terutama mikro-organisme dalam
saluran pencernaan tidak seaktif dibandingkan dengan ternak ruminansia. NPN
bagi ternak non-ruminansia disebut sumber N yang tidak spesifik (Non Spesific
Nitrogen Source = NSN).
16
2.4
Klasifikasi Protein berdasarkan Kelarutannya
Berdasarkan kelarutannya dalam air atau pelarut lain, protein digolongkan
atas beberapa golongan (Anggorodi, 1994; Sudarmadji, 1996; Winarno, 1997,
DeMan, 1997) yaitu:
(1)
Albumin: larut dalam air dan terkoagulasi oleh panas. Biasanya ada protein
yang berbobot molekul rendah. Contohnya adalah ovalbumin (dalam telur),
seralbumin (dalam serum), laktalbumin (dalam susu), leukosin serealia, dan
legumelin (dalam biji polong).
(2)
Globulin: larut dalam larutan garam encer, dan dapat mengendap dalam
larutan garam konsentrasi tinggi (salting out). Tidak larut dalam air,
terkoagulasi oleh panas. Contohnya adalah miosinogen (dalam otot),
ovoglobulin (dalam kuning telur), legumin (dalam kacang-kacangan),
glisinin (dalam kedelai).
(3)
Glutelin: larut dalam asam atau basa encer dan tidak larut dalam pelarut
netral. Protein ini terdapat dalam serealia. Contonya adalah glutelin (dalam
gandum), orizenin (dalam beras).
(4)
Prolamin (gliadin): larut dalam alkohol 70-80% dan tidak larut dalam air,
larutan garam maupun alkohol absolut. Contohnya adalah prolamin (dalam
gandum), gliadin (dalam jagung), zein (dalam jagung).
(5)
Protamin: larut dalam air dan tidak terkoagulasi dalam panas. Protein ini
kaya akan argina.
Contohnya adalah klupein (dari ikan hering) dan
skombrin (dalam ikan makarel).
(6)
Histon: larut dalam air dan tidak larut dalam amonia encer, dapat
mengendap dalam pelarut protein lainnya, dan apabila terkoagulasi oleh
17
panas dapat larut kembali dalam asam encer. Contohnya adalah globin
(dalam hemoglobin).
(7)
Skleroprotein: tidak larut dalam pelarut encer, baik larutan garam, asam,
basa, dan alkohol. Protein ini merupakan protein serat yang berperan pada
struktur dan pengikatan. Contohnya kolagen (pada tulang rawan), miosin
(pada otot), keratin (pada rambut).
2.5
Metode Ekstraksi
Proses ekstraksi merupakan salah satu cara pemisahan satu atau lebih
komponen dari suatu bahan yang merupakan sumber komponen tersebut secara
diffusional satu atau bahkan beberapa bahan yang berasal dari suatu padatan atau
cairan menggunakan bantuan pelarut. Dengan adanya kontak dengan pelarut, zat
telarut (solute) yang terkandung dalam umpan akan terlarut di dalam pelarut
(McCabe, 2005; Skoog, 2002). Menurut Santosa dan Endah (2014), ekstraksi
merupakan proses pemisahan dimana komponen mengalami perpindahan masa
dari suatu padatan ke cairan atau dari cairan ke cairan lain yang bertindak sebagai
pelarut.
Proses ekstraksi komponen kimia dalam sel tumbuhan dapat mengunakan
pelarut organik. Pelarut organik akan menembus dinding sel dan masuk ke dalam
rongga sel yang mengandung zat aktif, zat aktif akan larut dalam pelarut organik
di luar sel, maka larutan terpekat akan berdifusi keluar sel dan proses ini akan
berulang terus sampai terjadi keseimbangan antara konsentrasi cairan zat aktif di
dalam dan di luar sel (Treyball, 1980; McCabe, 2005).
18
Komponen yang dipisahkan adalah padatan dari suatu sistem campuran
padat-cair (leachning), cairan dari suatu sistem campuran cair-cair, dan padatan
dari suatu sistem campuran padat-padat (Suhardi, 1989). Prinsip ekstraksi padatcair adalah adanya kemampuan senyawa dalam suatu matriks yang kompleks dari
suatu padatan, yang dapat larut oleh suatu pelarut tertentu. Beberapa hal yang
harus diperhatikan untuk tercapainya kondisi optimum ekstraksi antara lain, yaitu
senyawa dapat terlarut dalam pelarut dengan waktu yang singkat, pelarut harus
selektif melarutkan senyawa yang dikehendaki, senyawa analit memiliki
konsentrasi yang tinggi untuk memudahkan ekstraksi, serta tersedia metode
pemisahan kembali senyawa analit dari pelarut pengekstraksi (Gamse, 2002).
Umumnya mekanisme proses ekstraksi dibagi menjadi 3 bagian (Suhardi,
1989), yaitu sebagai berikut:
(1)
Perubahan fasa konstituen (solute) untuk larut ke dalam pelarut, misalnya
dari bentuk padat menjadi liquida.
(2)
Difusi melalui pelarut di dalam pori-pori untuk selanjutnya keluar dari
partikel.
(3)
Akhirnya perpindahan solute (konstituen) ini dari sekitar partikel ke dalam
larutan keseluruhannya.
Menurut Pramudono, dkk. (2008), mekanisme proses leachning dimulai dari
perpindahan solven dari larutan ke permukaan solid (adsorpsi), diikuti dengan
difusi solven kedalam solid dan pelarutan solute oleh solven, kemudian difusi
ikatan solute-solven ke permukaan solid, dan desorpsi campuran solut-solven dari
permukaan solid kedalam badan peralut. Pada umumnya perpindahan solven ke
permukaan terjadi sangat cepat dimana berlangsung pada saat terjadi kontak
antara solid dan solven, sehingga kecepatan difusi campuran solute-solute ke
19
permukaan solid merupakan tahapan yang mengontrrol keseluruhan proses
ekstraksi. Kecepatan difusi ini tergantung pada beberapa faktor, yaitu temperatur,
luas permukaan partikel, pelarut perbandingan solute dan solven, kecepatan dan
lama pengadukan.
Mekanisme difusi yang terjadi dalam ekstraksi padat-cair dapat dibedakan
menjadi difusi internal dan difusi eksternal.
Solute yang terkandung dalam
padatan bisa berada pada pori-pori padatan maupun permukaan padatan.
Perpindahan solute dari pori-pori padatan menuju permukaan padatan menuju
pelarut merupakan tahap difusi eksternal.
Laju perpindahan difusi ini akan
bergantung pada luas permukaan padatan dimana laju perpindahan ini akan
berbanding lurus dengan luas permukaan partikel padatan. Dan bila padatan yang
digunakan merupakan daun, luas permukaan yang besar akan diperoleh bila daun
yang dipergunakan cukup tipis (Treyball, 1980; Skoog, 2002).
2.6
Faktor-faktor yang Mempengaruhi Ekstraksi dengan Metode Pelarutan
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses ekstraksi, yaitu sebagai berikut
(Treyball, 1980; McCabe, 2005; Skoog, 2002; Pramudono, dkk., 2008 ; Fachry,
2012):
(1)
Ukuran Partikel
Guna meningkatkan kinerja proses ekstraksi baik dari waktu yang
diperlukan lebih singkat dan hasil ekstraksi yang diperoleh dapat lebih besar,
diupayakan sampel padatan yang digunakan memiliki luas permukaan yang besar.
Luas permukaan yang besar ini dapat dicapai dengan memperkecil ukuran bahan
padatan. Ukuran kecil padatan ini akan memperpendek lintas kapiler proses difusi
dan tahanan proses difusi internal dapat diabaikan. Semakin luas permukaan
20
padatan maka perpindahan massa ekstraksi akan berlangsung lebih cepat.
Pengecilan ukuran padatan ini dapat diusahakan dengan penggerusan atau
penekanan pada padatan.
(2)
Pelarut
Pelarut yang digunakan dalam proses ekstraksi berlangsung dapat
meningkatkan konsentrasi solute dan kecepatan ekstraksi akan menurun karena
kemampuan pelarut untuk terus melarutkan solute semakin berkurang. Pelarut
yang biasa digunakan dapat berupa air dan pelarut organik. Pelarut yang dipilih
harus sesuai dengan beberapa kriteria, yaitu kepolaran dan kelarutan pelarut,
selektifitas, murah dan mudah diperoleh, tidak terbentuknya emulsi, tidak reaktif,
viskositas dan densitas cukup rendah, sifatnya terhadap air sebaiknya hidrofilik,
dan kecepatan alir pelarut.
(3)
Temperatur
Temperatur operasi yang tinggi akan berpengaruh positif karena adanya
peningkatan kecepatan difusi, peningkatan kelarutan dari larutan, dan penurunan
viskositas dari pelarut. Dengan viskositas pelarut yang rendah, kelarutan yang
dapat dicapai lebih besar. Temperatur yang digunakan harus dapat disesuaikan
dengan kelarutan pelarut, stabilitas pelarut, tekanan uap pelarut, dan selektifitas
pelarut.
(4)
pH
Rentang pH yang digunakan harus disesuaikan dengan kestabilan bahan
yang akan diekstrak. Menurut Kurniati (2009) menyatakan bahwa protein akan
mengendap pada protein isoelektrik. Pada pH isoelektrik ini, molekul protein
berada pada kelarutan yang minimal sehingga protein terkoagulasi tetapi protein
tidak terdenaturasi.
21
(5)
Porositas atau Difusivitas
Perlu diperhatikan apakah struktur bahan padat yang diekstrak berpori atau
tidak. Struktur yang berpori dari padatan berarti memungkinkan terjadinya difusi
internal solute dari permukaan padatan ke pori-pori padatan tersebut. Difusivitas
merupakan suatu parameter yang menunjukan kemampuan solute berpindah
secara difusional. Semakin besar difusivitas bahan padatan maka semakin cepat
pula difusi internal yang terjadi dalam padatan tersebut.
(6)
Pengadukan
Pengadukan diperoleh untuk meningkatkan difusi sehingga perpindahan
massa dari permukaan padatan ke pelarut dapat meningkat pula. Pengadukan
akan mencegah terbentuknya suspense atau bahkan endapan serta efektif untuk
suatu lapisan interfase.
(7)
Waktu Ekstraksi
Semakin lama waktu ekstraksi maka semakin lama waktu kontak antara
pelarut dan solute sehingga perolehan ekstrak akan semakin besar. Namun bila
waktu yang dibutuhkan terlalu lama maka secara ekonomis proses ekstraksi
tersebut berlangsung dengan tidak efisien.
(8)
Rasio Zat Padatan dan Pelarut
Jumlah pelarut perlu disesuaikan dengan kebutuhan. Pelarut yan terlalu
banyak dapat mengakibatkan pemborosan biaya dalam operasi ekstraksi.
(9)
Mode Operasi
Pemilihan mode operasi dalam pelaksanaan ekstraksi padat cair perlu
dipertimbangkan karena menentukan keberhasilan pemisahan yang dapat
berlangsung.