1

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Ubi Ungu (Ipomoea batatas (L.) Lam.)

Ubi (Ipomoea batatas) merupakan jenis tanaman dikotil yang termasuk ke

dalam famili Convolvulaceae yang memiliki kira-kira 50 genus dan lebih dari

1000 spesies tetapi hanya I. batatas yang memiliki nilai ekonomi sebagai sumber

bahan pangan. Keragaman kultivar yang terjadi pada ubi dibedakan berdasarkan

warna kulit akar, warna daging, ukuran dan bentuk akar dan daun, kedalaman

akar, waktu kematangan, dan ketahanan terhadap penyakit (Woolfe, 2003).

Ubi dibedakan menjadi enam jenis berdasarkan warna kulit akar yaitu putih,

krem, cokelat, kuning, merah, dan ungu (Woolfe, 2003). Ubi dibedakan menjadi

empat macam berdasarkan warna dagingnya yaitu ubi berdaging putih dan kuning

yang paling sering dikonsumsi serta ubi yang berwarna jingga yang mengandung

pigmen karotenoid dan ubi yang berwarna ungu yang mengandung pigmen

antosianin (Mano et al., 2007).

Ubi merupakan salah satu tanaman pangan yang digunakan untuk

diversifikasi menu guna mempertahankan swasembada beras. Ubi dapat tumbuh

pada berbagai jenis tanah, tahan kekeringan, dan dapat ditanam sepanjang tahun.

Umumnya tanaman ubi ditanam pada lahan tegalan, kebun, pekarangan, dan lahan

sawah tadah hujan. Ubi digunakan sebagai sumber makanan berserat tinggi,

pakan, dan industri. Ubi memiliki umur simpan yang cukup lama (Limbongan dan

Soplanit, 2007).

2

Ubi menempati peringkat ke-7 dari total panen di dunia yang dapat dilihat

pada Tabel 2.1. Ubi juga memiliki potensi sebagai bahan mentah yang dapat

dimanfaatkan di dunia industri (Woolfe, 2003).

Tabel 2.1 Peringkat hasil panen di dunia

Hasil panen Produksi

(juta ton)

Berat kering

(juta ton)

Komposisi Edible

Energi

(kalori) Protein (%)

Gandum 530 463 5526 53,5

Beras 478 421 4785 21,4

Jagung 456 393 5760 35,8

Kentang 317 64 804 5,4

Barley 175 155 1754 10,1

Singkong 131 53 461 0,5

Ubi 119 35 452 1,6

Kacang kedelai 91 82 1515 31,2

Sorghum 73 65 946 7,6

Pisang 62 21 222 0,5

Tomat 60 4 46 0,6

Sumber: Woolfe (2003)

Ubi digunakan sebagai sumber pangan alternatif karena bahan pangan ini

mengandung banyak kandungan nutrisi yang menguntungkan bagi tubuh. Umbi

ubi merupakan sumber energi, vitamin C, niacin, riboflavin, thiamin, mineral, dan

komponen fitokimia seperti fenolik, karoten, dan antosianin. Beberapa varietas

ubi merupakan sumber yang baik untuk pro-vitamin A, fosfor, kalsium, dan

potasium (Zuraida, 2003).

Ubi ungu (Ipomoea batatas (L.) Lam.) merupakan ubi yang memiliki

kandungan antosianin dan senyawa flavonoid paling tinggi dibandingkan jenis ubi

atau umbi-umbian lain (Fan et al., 2007). Kandungan nutrisi yang terdapat pada

umbi ubi ungu per 100 gram adalah protein 1,8 gram, lemak 0,7 gram, karbohidrat

27,9 gram, mineral 1,1 gram, kalsium 49 mg, vitamin A 2310 µg, dan vitamin C

20 mg. Kadar air umbi ubi ungu adalah 59,88% - 77,47% (Mashaw, 2009).

Gambar umbi ubi ungu dapat dilihat pada Gambar 2.1.

3

Gambar 2.1 Umbi ubi ungu

Sumber : Limbongan dan Soplanit (2007)

2.2 Komponen Aktif Umbi dari Ubi Ungu

Komponen aktif umbi ubi ungu sebagian besar diperankan oleh komponen

fitokimia yang ada di dalam umbi ubi ungu. Komponen fitokimia merupakan

komponen yang secara natural muncul di dalam tanaman dan tidak mengandung

nilai gizi. Komponen-komponen fitokimia biasanya berkonjugasi bersama vitamin

dan nutrisi lain di dalam makanan untuk mencegah berbagai penyakit (McKinley,

2007).

2.2.1 Antosianin

Antosianin merupakan pigmen larut air yang berkontribusi memberikan

warna merah, biru, dan ungu pada buah, sayur, bunga, dan jaringan tanaman lain.

Pigmen ini biasanya muncul dalam bentuk glikosida dari bentuk aglikonnya yaitu

antosianidin dengan gugus gula di posisi 3 cincin C atau posisi 5,7 di cincin A

(D’Archivio et al., 2007).

Antosianin biasanya terdapat pada bagian akar, daun, bunga, dan buah pada

tumbuhan tingkat tinggi. Antosianin biasanya diolah sebagai pewarna sintentik

karena memiliki warna yang menarik dan fungsi fisiologikal (Fan et al., 2007).

Antosianin merupakan pigmen warna alami yang aman dengan aktivitas

antioksidan sebesar 89,06% (Mashaw, 2009).

4

Fan et al. (2007) menyatakan bahwa umbi ubi ungu mengandung antosianin

dalam jumlah yang banyak dibandingkan umbi ubi putih, kuning, dan jingga.

Stabilitas antosianin dari umbi ubi ungu ini sangat dipengaruhi oleh beberapa

faktor seperti struktur dan konsentrasi pigmen, pH, dan suhu ekstraksi. Antosianin

yang diekstrak dari umbi ubi ungu merupakan bentuk mono atau diasil sianidin

dan peonidin. Berbagai metode ektraksi sudah dilakukan untuk mendapatkan

kandungan antosianin yang optimal. Salah satu metode yang digunakan adalah

menggunakan pelarut yang tepat seperti metanol, etanol, aseton, dan air (Fan et

al., 2007).

2.2.2 Fenolik

Umbi ubi ungu mengandung komponen fenolik yang dapat berperan sebagai

antioksidan untuk menjaga tubuh manusia dari serangan penyakit kronis.

Komponen fenolik akan menangkap radikal bebas atau oksigen reaktif yang

terbentuk di dalam tubuh manusia. Jus yang diekstrak dari umbi ubi ungu sudah

diteliti memiliki efek amelioratif atau menyembuhkan dengan melawan karbon

tetraklorida yang menyebabkan kerusakan hati tikus (Padda, 2006).

Fenolik merupakan komponen yang memiliki cincin aromatik dengan satu

atau lebih grup hidroksil (−OH) dan derivatif fungsional. Komponen fenolik

merupakan metabolit sekunder tanaman yang melibatkan beberapa jalur

metabolisme. Komponen ini menghasilkan asam amino aromatik seperti

fenilalanin dan tirosin melalui phenylpropanoid pathway. Dua jenis komponen

fenolik yang paling sering ditemui adalah flavonoid dan phenolic acids. Phenolic

5

acid yang terkandung di umbi ubi ungu adalah chlorogenic acid, isochlorogenic

acid, dan caffeic acid (Padda, 2006).

Senyawa fenolik umumnya mudah larut di dalam air karena muncul dalam

bentuk glikosida yang berikatan dengan gula. Senyawa fenolik biasanya

ditemukan di dalam vakuola sel tumbuhan (Indraswari, 2008). Fenolik sudah

terbukti dapat menghambat pertumbuhan bakteri terutama bakteri Gram positif.

Senyawa fenolik dapat berperan sebagai antimikroba karena senyawa ini dapat

merusak membran lipid mikroba sehingga dapat menyebabkan kebocoran isi sel

(Vigil, 2005).

2.2.3 Flavonoid

Senyawa flavonoid merupakan kelompok fenol yang paling besar

ditemukan di alam. Senyawa flavonoid terdistribusi sebagai zat warna merah,

ungu, biru, dan kuning yang ditemukan di dalam tumbuh-tumbuhan. Flavonoid

mempunyai kerangka dasar karbon yang terdiri dari 15 atom karbon dimana dua

cincin benzen (C6) terikat pada suatu rantai propana (C3) (Lenny, 2006).

Flavonoid dapat diklasifikasikan menjadi flavon, flavonon, isoflavon, flavanol,

flavanon, antosianin, dan kalkon (Setyawan dan Darusman, 2008). Senyawa

flavonoid dapat mendenaturasi sel bakteri dan merusak membran sel tanpa dapat

diperbaiki lagi (Aulia, 2008).

2.2.4 Tanin

Tanin merupakan senyawa metabolit sekunder yang dapat mengikat dan

mengendapkan protein dan komponen organik lain seperti asam amino dan

6

alkaloid. Tanin berperan memberikan rasa pahit dan sepat pada tumbuhan. Tanin

dapat digunakan sebagai zat antimikroba karena tanin dapat menganggu sintesis

protein bakteri. Tanin dapat digunakan sebagai antiradang, antidiare, obat infeksi

dan luka bakar (Arianto et al., 2008).

2.2.5 Saponin

Saponin merupakan glikosida yang memiliki kemampuan membentuk buih.

Saponin diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu saponin steroid dan saponin

triterpenoid. Saponin steroid tersusun dari inti steroid dengan molekul

karbohidrat. Steroid saponin dihidrolisis menghasilkan suatu aglikon yaitu

saraponin. Saponin triterpenoid tersusun dari inti triterpenoid dengan molekul

karbohidrat dan jika dihidrolisis akan menghasilkan aglikon yang disebut

sapogenin. Saponin dapat bekerja sebagai antimikroba dengan merusak membran

sitoplasma dan merusak sel (Aulia, 2008).

2.3 Proses Ekstraksi

Ekstraksi merupakan proses pemisahan satu atau lebih komponen dari suatu

campuran berdasarkan sifat kelarutan menggunakan pelarut yang sesuai sehingga

terpisah antara komponen yang larut dan tidak larut. Faktor yang mempengaruhi

proses ekstraksi adalah waktu ekstraksi, jumlah pelarut yang digunakan, suhu

pelarut, dan jenis pelarut. Prinsip ekstraksi adalah pelarut yang digunakan untuk

melarutkan komponen yang diinginkan akan menembus bagian jaringan sel dan

melarutkan zat aktif yang terdapat pada sampel, kemudian akan terjadi

peningkatan konsentrasi dan pelarut akan berdifusi keluar sel sampai terjadi

7

keseimbangan. Pemilihan pelarut merupakan titik kritis dalam proses ekstraksi.

Pelarut yang baik harus dapat melarutkan solut dengan baik, tidak mudah

menguap saat ekstraksi, mudah dipisahkan dari campuran, dan murah. Metode

ekstraksi yang dapat dibagi menjadi beberapa macam cara yaitu maserasi,

soxhletasi, perkolasi, refluks, dan distilasi (Distantina, 2009).

Metode ekstraksi yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode

maserasi. Maserasi merupakan metode ekstraksi yang dilakukan dengan cara

melarutkan sampel berupa bubuk di dalam pelarut organik sehingga komponen

kimia di dalam sampel akan ikut larut di dalam pelarut organik. Metode ekstraksi

biasanya untuk mengekstrak komponen kimia di dalam tanaman berdasarkan

polaritasnya (Dinda, 2008).

Menurut Indraswari (2008), selama proses maserasi pelarut akan menembus

dinding sel dan masuk ke dalam rongga sel yang mengandung zar aktif dan

melarutkan zat aktif. Sampel yang akan diekstraksi dan pelarut ditempatkan pada

bejana yang bermulut lebar. Bejana kemudian ditutup rapat kemudian dikocok

berulang-ulang yang bertujuan agar pelarut masuk ke seluruh permukaan sampel.

Rendaman sampel dan pelarut harus dilindungi dari cahaya langsung untuk

menghindari terjadinya reaksi yang dikatalisis oleh cahaya atau perubahan warna.

Waktu yang dibutuhkan untuk maserasi biasanya adalah lima hari dimana setelah

kurun waktu tersebut keseimbangan antara bagian dalam sel dan luar sel bahan

yang diekstraksi sudah tercapai. Pengocokan di dalam proses maserasi bertujuan

untuk mempercepat terjadinya keseimbangan konsentrasi bahan ekstraksi di

dalam pelarut. Keadaan diam selama maserasi akan menyebabkan turunnya

perpindahan bahan aktif.

8

Kelebihan maserasi dibandingkan metode ekstraksi lain adalah murah,

mudah, peralatan yang digunakan sederhana, yield yang dihasilkan banyak, dan

dapat menggunakan suhu rendah sehingga dapat menjaga kestabilan komponen

yang tidak tahan suhu tinggi. Kelemahan metode ini adalah pelarut yang

digunakan harus dalam jumlah yang banyak, membutuhkan perlakuan lebih lanjut

untuk memisahkan sampel padat dengan ekstrak dan pelarut harus diuapkan

terlebih dulu untuk mendapatkan ekstrak yang pekat (Dinda, 2008).

2.4 Mekanisme Penghambatan Antimikroba

Antimikroba adalah komponen yang dapat menghambat pertumbuhan

mikroorganisme (Meyer et al., 2002). Pada bahan pangan, antimikroba berfungsi

untuk memperpanjang masa simpan dan mempertahankan kualitas bahan pangan

selama penyimpanan dengan menghambat pertumbuhan mikroorganisme perusak

(Davidson dan Branen, 2005).

Antimikroba bekerja dengan merusak dinding sel, menghambat terjadinya

sintesis protein, menghambat sintesis asam nukleat, menghambat metabolisme

mikroorganisme, dan mengganggu struktur membran sel (Tenover, 2006).

Menurut Mutholib (2009), adanya antimikroba dapat menyebabkan tekanan

osmotik di dalam sel menjadi lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan osmotik

yang ada di luar sel sehingga sel bakteri akan mengalami proses lisis yaitu

keluarnya cairan dari dalam sel sehingga sel mengalami kerusakan.

Antimikroba juga dapat menghambat sintesis protein yang dilakukan oleh

mRNA dan tRNA yang terjadi di ribosom sehingga dapat membunuh bakteri.

Antimikroba juga berfungsi menghambat sintesis asam nukleat yang berdampak

9

pada penghambatan pertumbuhan mikroorganisme. Penghambatan pembentukan

DNA dan RNA juga berakibat kerusakan sel pada bakteri karena DNA dan RNA

memiliki peranan penting di dalam kehidupan sel bakteri. Kerja antimikroba juga

dapat merusak fungsi membran sel yang ditandai dengan keluarnya protein, asam

nukleat, dan inti sel sehingga bakteri tidak dapat tumbuh atau bahkan mati

(Mutholib, 2009).

2.5 Mikroba Patogen Pangan

2.5.1 Bacillus cereus

B.cereus adalah bakteri basil Gram positif anaerobik atau anaerobik

fakultatif yang dapat menghasilkan spora merupakan. B. cereus muncul secara

natural di berbagai bahan pangan dan dapat menyebabkan penyakit bagi manusia.

Bakteri ini dapat menghasilkan toksin yang dapat menyebabkan kerusakan bahan

pangan. Spora yang dihasilkan resistan terhadap pemanasan dan pengeringan

sehingga dapat bertahan pada saat pemasakan dan penyimpanan (NZFSA, 2010).

Bakteri ini biasanya ditemukan di produk pangan seperti cream, puding,

daging, spices, kentang kering, susu, saus spagheti, beras atau nasi, dan produk

pangan lain yang berasal dari tanaman. Kontaminasi pangan oleh bakteri ini

biasanya terjadi sebelum pemasakan. B.cereus dapat menyebabkan dua jenis

sindrom intoksikasi yaitu emetic dan diarrhoeal (NZFSA, 2010).

Sel vegetatif B.cereus akan tumbuh pada suhu 4 – 50°C dengan suhu

optimal 30 – 40°C. Produksi toksin terjadi pada suhu 20 – 25°C. Kisaran pH yang

cocok untuk pertumbuhan sel B.cereus adalah 4,5 – 9,5 dengan pH optimal 6 – 7.

B.cereus juga membutuhkan kondisi dimana aw pada larutan NaCl 0,93 – 0,95 dan

10

pada larutan gliserol adalah 0,93. Waktu inkubasi yang dibutuhkan B.cereus

adalah 6 – 24 jam pada suhu 37°C dengan total sel sekitar 105 – 10

7 cfu/mL

(NZFSA, 2010).

2.5.2 Listeria monocytogenes

L.monocytogenes merupakan bakteri Gram positif berbentuk batang yang

tidak menghasilkan spora. Bakteri ini memiliki ukuran diameter ± 0,5 µm dan

panjang 0,5 – 2,0 µm. Sifat L.monocytogenes adalah anaerobik fakultatif,

katalase-positif, oksidase-negatif, dan bergerak pada suhu 20 - 25°C

menggunakan flagela (Lunden, 2004).

L.monocytogenes dapat tumbuh pada kisaran suhu yang luas yaitu -1,5

sampai 45°C dan pH 4,3 – 9,6. Pertumbuhan bakteri ini akan sangat lambat pada

suhu -1,5°C dengan fase lag selama 174 jam. Nilai aw minimal untuk

pertumbuhan L.monocytogenes adalah 0,90 (Lunden, 2004).

Bakteri ini dapat ditemukan di bahan pangan yang bersumber dari hewan

seperti susu mentah, daging, dan ikan serta produk pangan jadi seperti keju, es

krim, dan daging olahan. Bakteri ini juga kadang-kadang ditemukan di buah dan

sayur-sayuran. Proses pasteurisasi dan pemasakan bahan pangan dapat membunuh

bakteri ini (Lunden, 2004).

2.5.3 Escherichia coli

E.coli adalah bakteri gram negatif berbentuk batang, bersifat anaerobik

fakultatif, dan memiliki flagella peritrikat. E.coli merupakan bakteri yang

biasanya hidup di usus manusia dan hewan. E.coli yang hidup di usus merupakan

11

jenis E.coli yang tidak berbahaya. Jenis E.coli yang paling berbahaya bagi

manusia adalah E.coli O157:H7 karena bakteri ini menghasilkan racun yang

sangat berbahaya (Nelson, 2008).

Keracunan makanan yang disebabkan oleh E.coli O157:H7 biasanya

disebabkan oleh konsumsi air atau makanan yang terkontaminasi. Konsumsi

sayuran yang tidak dicuci terlebih dulu, konsumsi daging yang tidak matang, dan

minum susu yang tidak dipasteurisasi dapat menjadi sumber infeksi (Nelson,

2008).

E.coli yang bersifat patogen ada beberapa macam yaitu Dierrheagenic

E.coli (DEC), Verocytotoxic E.coli (VTEC), Enteropathogenic E.coli (EPEC),

Enterotoxinogenic E.coli (ETEC), Enteroinvasive E.coli (EIEC),

Enteroaggregative E.coli (EAggEC), dan Diffusely adherent E.coli (DAEC)

(Bolton et al., 2009). Menurut Forsythe (2002), periode inkubasi untuk E.coli

adalah 16 – 72 jam pada suhu ± 37°C dan menimbulkan penyakit selama 2 – 7

hari. Minimal aw untuk pertumbuhan E.coli adalah 0,935 dengan kisaran pH 4 – 9

dan temperatur antara 7 – 49,4oC.

2.5.4 Pseudomonas aeruginosa

P.aeruginosa merupakan bakteri gram negatif yang berbentuk batang dan

berukuran sekitar 0,6 x 2 µm. Bakteri ini memiliki flagela untuk bergerak.

P.aeruginosa tumbuh pada kondisi aerobik. Bakteri ini merupakan salah satu

contoh bakteri yang sering menyebabkan kebusukan pada makanan (Mayasari,

2006).

12

P.aeruginosa tumbuh dengan baik pada suhu 37 - 42°C. Periode inkubasi

bakteri ini adalah 22 jam pada suhu 37°C. Sifat bakteri ini proteolitik, lipolitik,

dan pektinolitik. Bakteri ini menghasilkan lendir dalam pertumbuhannya dan

bersifat oksidase positif. Bakteri ini juga tidak tahan terhadap pemanasan dan

keadaan yang kering. P.aeruginosa juga dapat menghasilkan pigmen yang

dihasilkan dari asam amino aromatik seperti tirosin dan fenilalanin (Mayasari,

2006).

2.5.5 Aspergillus niger

A.niger merupakan kapang yang termasuk ke dalam kelompok

Ascomycetes. Kapang ini berfilamen dan dapat menyebabkan infeksi pada

manusia. A.niger dikenal dalam kemampuannya untuk menghasilkan asam sitrat

yang dapat digunakan dalam proses fermentasi (Baker, 2006). A.niger tumbuh

optimal pada suhu 25 – 30°C. Waktu inkubasi yang dibutuhkan kapang ini adalah

48 jam (Hasan, 2007).

2.5.6 Penicillium sp

Kapang ini banyak tersebar di alam dan memiliki perannya yang penting

dalam mikrobiologi pangan. Penicillium yang merugikan dapat menimbulkan

kerusakan pada bahan sayuran, buah-buahan, dan serelia. Ciri-ciri spesifik pada

Penicillium adalah hifa septat dan miselium yang bercabang serta biasanya

berwarna, konidiofora septat muncul di atas permukaan dan berasal dari hifa di

bawah permukaan baik yang bercabang maupun yang tidak bercabang, kepala

yang membawa spora berbentuk sapu dengan sterigmata yang muncul dalam

13

kelompok, konidia membentuk rantai karena munculnya satu per satu dari bagian

sterigmata, konidia waktu masih muda berwarna hijau kemudian berubah menjadi

kebiru-biruan atau kecoklatan. Penicillium sp tumbuh optimal pada suhu 25 -

30°C dengan waktu inkubasi 48 jam (Waluyo, 2007).